Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Гипотеза изначально-гидридной Земли В.Н. Ларина

Гипотеза изначально-гидридной Земли В.Н. Ларина

15.10.2017

Совместно с Н.В. Бердниковым и С.В. Горкушей была рассмотрена гипотеза В.Н. Ларина. Акт творения Солнечной системы представляется В.Н. Ларину в следующем виде. «Примерно» 4,7 млрд. лет назад, где-то «недалеко» в окрестности пылегазовой туманности взорвалась Сверхновая. Вращаясь, туманность сжималась; в определенный момент по ее экватору началось истечение вещества. Вещество центральных областей вращающейся небулы пошло на создание Протосолнца, а периферийных — на создание протопланет. Важное место в космогонических рассуждениях В.Н. Ларина занимает идея Ф. Хойла о существовании у вращающейся небулы дипольного магнитного поля, которое играло решающую роль в распределении момента количества движения в системе, а также осуществляло магнитную сепарацию вещества протопланетного диска в зависимости от степени его ионизации. После формирования тел Солнца и планет получилась ротационная структура, состоящая из центрального светила и вращающихся вокруг него с примерно одинаковыми угловыми скоростями планет. При этом магнитная сепарация привела к тому, что состав планет по мере удаления от Солнца закономерно изменяется. Легко ионизируемые элементы захватывались магнитным полем и оставались в центральных частях протопланетного диска, а трудно ионизируемые элементы имели большую вероятность остаться в нейтральном состоянии и переместиться на периферию системы. При этом преобладающим элементом в системе оказывается, по мнению автора, водород как наиболее распространенный элемент во Вселенной.
Космогонические построения В.Н. Ларина достаточно логичны, однако зачастую им недостает научной строгости даже на уровне гипотезы. В частности, вычисление первичного состава Земли автор проводит по формуле:
Kp = Kc * F,

где Кз — концентрация элемента на Земле, Kc — концентрация его на Солнце, F — коэффициент недостачи.
Кз — величина искомая. Kc — в принципе можно определить, изучая спектры современного Солнца при допущении, что составы внешних и внутренних областей нашего светила сходны, а валовый состав Солнца за 4,7 млрд. лет существенно не изменился. Значение F (дефицита) определено магнитной сепарацией, и у подавляющего большинства элементов исходный и наблюденный коэффициенты совпадают или достаточно близки. Вот то немногое, что можно узнать о членах уравнения, которое является одним из ключевых исходных посылок гипотезы. Тем не менее, хотя формула чисто качественная, автор в табл. 4 приводит результаты расчетов по ней исходного состава Земли.
По приближенно количественным расчетам автора получается, что водорода в составе Протоземли было достаточно для нахождения всех элементов в виде водородистых соединений со стехиометрией типа ЭН—ЭН2. Превращения водородистых соединений являются у В.Н. Ларина основной «движущей силой», причиной эволюции Земли. Повышение давления способствует поглощению металлами водорода и образованию гидридов, а рост температуры приводит к разложению гидридов и выделению из них водорода. При этом насыщение металлов водородом и образование ионных гидридов ведут к существенному уплотнению металлов (до 80 % для реакции образования CH), а уплотнение гидридов в условиях сверхвысоких давлений может достигать восьмикратного значения. К сожалению, в нашем распоряжении в настоящее время имеются лишь данные по взаимодействию водорода с некоторыми (в основном щелочными) металлами, да и то далеко не исчерпывающие. Как ведут себя при высоких T и P водородистые соединения других элементов, мы не знаем. Вероятно, отчасти поэтому В.Н. Ларин, описывая процессы внутри Земли и ее строение, оперирует лишь водородом и металлами, оставляя без внимания добрую половину таблицы Менделеева. И хотя вследствие магнитной сепарации Земля должна была быть обеднена такими элементами, как сера, азот, углерод, инертные газы и др., недоучет роли этих элементов снижает логическую стройность гипотезы.
Теперь рассмотрим, каким образом преобразования водородистых соединений обусловливают эволюцию внутренней структуры изначально гидридной Земли. В результате радиогенного разогрева планеты она должна была расслоиться на ряд геосфер. Во внутренних частях вследствие высокого давления остаются устойчивыми плотные гидриды металлов, окруженные оболочкой из металлов, содержащих растворенный водород. Из внешних геосфер (низкие давления в сочетании с довольно высокой температурой) водород в значительной мере дегазируется. Таким образом, в процессе эволюции Земля обзаводится постоянно уменьшающимся гидридным ядром, металлической мантией и силикатно-окисной корой. Высокую концентрацию кислорода в коре автор объясняет долговременной «продувкой» мантии струями водорода. Эти соображения позволяют ему ставить под сомнение «главную догму в науках о Земле» — представление о преимущественно кислородном (силикатном) сложении Земли. В качестве основного довода В.Н. Ларин приводит то обстоятельство, что состав земных недр известен нам лишь до глубин не более 120—150 км (предполагаемые глубины формирования кимберлитовых магм), а содержание кислорода с глубиной закономерно снижается, указывая тем самым на восстановительный характер среды на глубоких горизонтах планеты. Однако обоснование концепции неполнотой наших знаний в определенной области, мягко выражаясь, не является достаточно сильным и опять же наносит вред логической стройности гипотезы.
Таким образом, в качестве «механизма» эволюции Земли автор предлагает комплекс процессов, связанных с изменением ее внутренней структуры под воздействием «водородных струй» и с уменьшением количества водорода в ее недрах. Какие же конкретные следствия имеют эти процессы?
Главным результатом дегазации является прогрессирующее пульсационное расширение Земли, связанное с разуплотнением недр в связи с разложением гидридов. Геосинклинальный процесс объясняется подъемом водорода с границы мантии и ядра, который несет тепло по узким ослабленным зонам. В этих зонах металлы мантии «наводороживаются» и уплотняются, что ведет к образованию над ними «зоны заглатывания». На поверхности Земли формируется геосинклинальная ванна, идет осадконакопление. Вещество астеносферного слоя при этом стекается под геосинклиналь, обусловливая на поверхности режим сжатия. По окончании дегазации мантия вновь разуплотняется, что ведет к возникновению астеносферного вздутия и переходу геосинклинали в фазу орогенеза. В свете этих представлений В.Н. Ларин дает оригинальную трактовку механизму геосинклинальной складчатости и даже моделирует его с помощью разогретого пластилина. Так как выделяющийся водород несет с собой тепло земных недр, становится понятным повышение теплового потока при развитии геосинклинали.
Цикличность тектогенеза автор связывает с дискретностью процесса выделения водорода во времени. Начало дегазации обусловливает заложение в областях выхода на поверхность водородных «струй» геосинклинальных систем. Увеличение объема мантии ведет к очередному этапу расширения Земли. Таким образом объясняется разобщенность эпох складчатости и этапов расширения.
Формирование тектоногена («зоны заглатывания») и сопряженной с ним депрессионной воронки позволяет по-новому оценить процессы современной тектоно-магматической активности, в частности, зон Вадати. Характерный «излом» этих зон обусловлен разным характером и интенсивностью сейсмичности устья тектоногена (глубокофокусная интенсивная сейсмичность) и депрессионной воронки (среднеглубинная сейсмичность).
Дрейф литосферных плит в свете гипотезы изначально гидрид-ной Земли связывается с образованием «рельефа» на подошве ас-теносферного слоя вследствие его неодинакового разуплотнения струями водорода.
Формирование силикатно-окисной коры является следствием долговременной «продувки» мантии водородом. Вынос больших масс кислорода вызывает разогрев внешних оболочек за счет экзотермических реакций окисления. Высокие температуры и давления (ускорение силы тяжести в архее, по В.Н. Ларину, было в три раза больше современного) обусловили возможность возникновения в архейской коре пород гранулитовой фации метаморфизма на относительно небольших (до 10 км) глубинах.
Строение переходного слоя С мантии автор объясняет интерметаллическим составом слагающих его пород. Такая точка зрения является альтернативной распространенному мнению о том, что аномальность слоя С связана с резкими изменениями физических свойств пород вследствие фазовых превращений слагающих их минералов.
Земной магнетизм с позиций гипотезы изначально гидридной Земли объясняется моделями «динамо» (неодинаковая прецессия ядра и мантии) и «электромагнита» (точки протонов или электронов из глубин к поверхности Земли), которые могут действовать одновременно.
Интересны металлогенические следствия гипотезы. В частности, высокие концентрации рудных элементов на дне вокруг Восточно-Тихоокеанского поднятия являются, по мнению автора, результатом силикатизации интерметаллических соединений мантии, подходящих близко к поверхности в зонах срединноокеанических хребтов.
Следует отметить, что автор сам предлагает пути проверки своей гипотезы. К ним относятся: постановка экспериментальных исследований различных водородистых соединений при высоких T и Р; исследования магнитного поля (или остаточной намагниченности) планет Солнечной системы и Луны, а также их химического состава; предполагается, что в пользу гипотезы говорило бы обнаружение в срединноокеанических хребтах аномально высоких потоков восстановленных флюидов и залегающих на относительно небольшой глубине интерметаллических соединений; обнаружение интерметаллических соединений на лунной поверхности, куда они могут быть выброшены ударно-взрывными процессами из-под относительно тонкой силикатно-окисной коры.
Таким образом, в положениях гипотезы В.Н. Ларина мы находим все атрибуты геодинамической концепции. Это четко определенная «точка отсчета», основанная на современных космогонических представлениях и гипотезах, а также на данных космохимии. «Движущей силой» геодинамических процессов в рамках гипотезы являются реакции с участием водорода в глубинах Земли. «Механизм» действия этих сил проявляется в движении струй водорода, дегазирующего с границы мантии и ядра, и обусловливает различные тектонические, геохимические, геофизические и металлогенические явления в процессе развития планеты («результат»). В этом, как нам представляется, наиболее сильная сторона концепции: многообразные геологические явления связываются с одной причиной — выделением водорода вследствие дегазации. Такой подход — от общего к частному — еще большая редкость в теоретической геологии. Способы проверки концепций, предлагаемые автором, достаточно реальны. Более того, некоторые из них, например обнаружение потоков восстановленных газов в срединноокеанических долинах, исследования остаточной намагниченности лунных пород, осуществляются уже в настоящее время. Учитывая успехи науки и техники в области космонавтики, глубоководного бурения, эксперимента при высоких температурах и давлениях, можно надеяться, что основные положения гипотезы могут быть проверены уже в ближайшем будущем.
Условие внутренней логической непротиворечивости в построении концепции, на наш взгляд, соблюдено. Однако автор использовал факты, не противоречащие основным положениям концепции, зачастую оставляя в тени данные, не согласующиеся с ней. В этом слабая сторона рассматриваемой гипотезы. Вместе с тем гипотеза представляется интересной для рассмотрения и развития ее наряду со многими конкурирующими (или, точнее, дополняющими друг друга) геодинамическими гипотезами.
Основными недостатками гипотезы представляются: 1) недостаточность использования точных математических расчетов, которые являются доброкачественными, логичными и надежными (хотя и отдельными) звеньями в цепи научных построений (как, например, в гипотезах В.П. Мясникова и В.Н. Фадеева, Е.В. Apтюшкова), и явное преобладание словесных моделей над математическими; 2) рассмотрение процессов дегидрогенизации с их экспансионным эффектом (расширяющаяся Земля) никак не увязывается с гравитационными силами и гравитационным полем Земли с их контракционным эффектом (сжатие или по крайней мере постоянство объема Земли). Напомним, что в пользу доминирования и даже определяющей роли гравитационных сил говорит то, что Земле свойственна фигура гидростатического равновесия.