Общий объем и масса осадочных пород

Подсчитано, что осадочное (и метаосадочные) породы по объему составляют лишь 5% изученной литосферы (16-километровая наружная оболочка земного шара), в то время как изверженные (и метаизверженные) породы слагают 95%. С другой стороны, площадь, на которой развиты осадочные породы, равняется 75% территории суши, а изверженные породы обнажаются только на 25% площади (рис. 2-4). Следовательно, вполне очевидно, что осадочные породы слагают только тонкий приповерхностный слой. Хотя мощность осадочных толщ колеблется от О до 13 км, составляя в среднем, по данным Лейта и Мида, 2,2 км на континентах (цифра, которая незначительно отличается от недавней оценки Блатта в 1,8 км). Осадки повсеместно распространены на дне океанов. Мощность этого осадочного покрова точно не известна. По одним оценкам ее величина не превышает 0,2 км, по другим составляет более 3,0 км, однако по современным представлениям средняя мощность составляет 1,0 км. Как могут получиться такие различные оценки?

Суммарный объем и масса осадочных пород на Земле подсчитываются различными способами. Если предполагать, что весь натрий, растворенный в океане, образовался при выщелачивании первичных изверженных пород, можно показать, что это количество натрия в морской воде образуется при полном разложении земной оболочки мощностью 0,5 км. Поскольку часть натрия остается в осадках и в рассолах глубоководных бассейнов и таким образом не весь натрий попадает в океан, эта цифра нуждается в корректировке. После внесения соответствующей поправки мощность выветрелой оболочки на изверженных породах определяется всего лишь в 0,8 км. Объем этого материала при выветривании и переходе в осадок растет за счет процессов окисления, карбонатизации и гидратации. Если считать (по Кларку), что увеличение объема осадков происходит примерно на 10%, то суммарный объем отложений, образовавшихся при разрушении материнских изверженных пород, составит приблизительно 4,4*10в8 км3. Такого объема пород достаточно для того, чтобы образовать равномерную оболочку всего земного шара мощностью 735 м. Если весь этот материал сконцентрировать на континентах (площадь которых оценивается примерно в 1/3 площади земного шара), то мощность осадочного покрова увеличится до 2200 м. Гольдшмидт аналогичным образом подсчитал объем выветрелых изверженных пород и объем осадков, образованных впоследствии, на основании содержания натрия в морской воде, его оценка составила 3,0*10в8 км3. Кюнен применил к данным Кларка различные поправки и получил цифру 8*10в8 км3, к которой он добавил подсчитанную величину 5*10в8 км3 разрушенного, но не разложенного материала (туфы, граувакки и т. д.), и получил в итоге 13,0*10в8 км3 (табл. 2-1).

Другие исследователи подходили к решению проблемы с иных точек зрения и пытались суммировать реально существующие данные. При таком подходе подсчитываются площадь, покрытая отложениями, и их мощность. Полдерварт, например, свои подсчеты основывал на оценках мощности осадков на континентах — щитах, в молодых складчатых поясах, океанических бассейнах и на континентальных шельфах. Полдерварт использовал расчеты, которые выполнил Кей для первых двух областей, и подсчеты, основанные на геофизических данных и анализе скоростей осадконакопления для двух последних территорий. Хорн и Адамс подошли к решению проблемы примерно так же, как и Полдерварт, однако использовали несколько отличные данные и получили в результате цифру 10,8*10в8 км3 вместо 6,3*10в8 км3 по оценке Полдерварта.

Используя до некоторой степени похожий подход, Блат получил суммарную величину 4,8*10в8 км3. Это соответствует толщине оболочки всего земного шара в 810 м, что не существенно отличается от цифры, полученной Кларком.

Принимая соответствующие допущения о плотности минералов, пористости или величине объемной плотности породы, можно перевести указанные цифры объема в массу. Например, Полдерварт оценивает массу осадков цифрой 1702*10в15 метрических тонн, а Гаррелс и Маккензи приводят величину 3200*10в15 тонн.

Возникает вопрос, а является ли объем или масса постоянной величиной или она постепенно увеличивается во времени по мере образования новых осадков? Или, другими словами, наблюдается ли стабильное состояние, при котором объем образующихся осадков уравновешивается потерей объема породы в процессе гранитизации?