Предыдущую публикацию по данной теме вы можете прочитать по этой ссылке.
Различные породы имеют различный химический состав. В зависимости от своего состава породы принято разделять на отдельные большие группы. Это разделение основано прежде всего на том, что минералы, содержащие разное количество щелочей (натрия и калия, указанных в таблице ниже в виде своих оксидов Na2O и K2O) обладают и различными свойствами. И во многом именно по этому признаку отличают, например, базальтовую океаническую кору от материковой, содержащей преимущественно гранитные породы.
Известно, что в разные периоды времени в коре Земли преобладало формирование разных видов пород. Так в азое и начале архея (примерно до времени 2,5-3,0 миллиарда лет назад, в рамках принятой геохронологической шкалы) породы, образующие кору, были более разнообразны по составу и несколько ближе к базальтам, нежели к гранитам. С течением времени в ней постепенно увеличивается количество пород близких по составу к гранитам, но со значительно меньшим содержанием калия. Для пород этого времени характерен так называемый безводный резко восстановленный характер поступающего из недр флюида (газообразной смеси легких веществ) и явные следы мелкомасштабной конвекции (перемешивания).
В конце архея – начале протерозоя постепенно набирает силу кардинальное изменение условий: в составе флюида появляется вода, а в формирующихся породах преобладают граниты, характеризующиеся резко повышенным содержанием щелочных металлов (особенно калия). Более того, ранее сформировавшаяся кора испытывает сильнейшие изменения, характеризующиеся также повышением концентрации в них щелочных металлов. Период протерозоя известен как период всеобщей гранитизации, а резкое увеличение калия в составе коры носит название «калиевого взрыва».
Следующее резкое изменение в составе формирующихся пород происходит на рубеже палеозоя и мезозоя (приблизительно 250 миллионов лет назад, по принятой геохронологической шкале), после которого образование гранитов не наблюдается, а в кору поступают исключительно базальты (как правило обедненные щелочными металлами). При этом процесс снижения содержания щелочных металлов (и особенно калия) в формирующихся породах занимает значительно меньше времени, нежели повышение их содержания на рубеже архея и протерозоя. Конец калиевого взрыва носит еще более «взрывной» характер. Именно из-за подобного характера калиевого взрыва материковые плиты сложены в основном гранитами, а океаническая кора (образовавшаяся уже после окончания калиевого взрыва) исключительно базальтовая…
Попробуем теперь чуть более подробно разобраться в описанных процессах, исходя из того, что, в рамках гидридной модели, в недрах Земли помимо основных элементов, перечисленных в таблице пород, в довольно значительном количестве (не по весу, а по числу атомов) содержится и водород.
Мало кто из исследователей сомневается в том, что на ранних этапах существования Земли элементы, ее составляющие, находились в более перемешанном состоянии, чем ныне. А вся дальнейшая эволюция Земли непосредственно связана с так называемой дифференциацией ее недр, заключающейся в том, что более легкие элементы и вещества (по закону Архимеда) поднимаются ближе к поверхности, а более тяжелые – наоборот, стремятся к центру планеты.
Не подлежит сомнению также, что элементы и вещества в недрах планеты вступают в химическое взаимодействие друг с другом, которое (с точки зрения химии) может иметь либо восстановительный, либо окислительный характер (другие виды взаимодействия в данном случае нас не будут интересовать).
Исходя из того, что в составе Земли очень много кислорода, и из его химических свойств довольно очевидно, что основным окисляющим элементом будет именно кислород. А в рамках гидридной теории, основным восстановителем среди наиболее распространенных элементов – будет водород.
Известно, что химические реакции (при прочих равных условиях) идут преимущественно в том направлении, при котором энергия связи между элементами образующегося вещества наиболее высока. Так, скажем, энергия связи Al-O и Si-O существенно выше энергии связей H-O, Ca-O и Mg-O, которые приблизительно равны друг другу, но, в свою очередь, значительно выше энергии связей К-O и Na-O. Поэтому на ранних этапах истории Земли будет преобладать окислительный характер химических реакций, так как у водорода, говоря простыми словами, просто не хватит сил отвлечь на себя кислород от более аппетитных элементов, среди которых и кремний – элемент, находящийся в мантии планеты в изобилии (оттого ее и считают силикатной). Однако:
«Термодинамические расчеты, проведенные О.Л. Кусковым с учетом сжимаемости конденсированных фаз, показали, что с ростом давления тепловой эффект реакций восстановления изменяется с эндотермического [с поглощением тела] на экзотермический [с выделением тепла], и чем больше величина давления, тем большее количество тепла выделяется при восстановлении. В случае восстановления окиси кремния водородом (или углеродом) инверсия знака теплового эффекта оказывается в области 400·108 Па. Следовательно, при давлениях больше 400·108 Па самопроизвольно будут протекать реакции восстановления, тогда как в области меньших давлений, наоборот, должны идти реакции окисления, и чем меньше давление, тем больше будет их экзотермический эффект» (В.Ларин, «Гипотеза изначально гидридной Земли»).
То есть, говоря более простым русским языком, упомянутые процессы окисления будут происходить ближе к поверхности Земли, а в недрах – преобладать реакции восстановления. При этом, высвобождающийся из недр кислород, поднимаясь вверх, во внешних оболочках будет вступать в реакции окисления, сопровождающиеся (в условиях малых давлений) выделением большого количества тепла, прогревающего верхний слой Земли. Параллельно, поступающий из глубины водород обеспечивает резко восстановленный характер флюида, содержащий преимущественно молекулярный водород Н2 и метан СН4 (недра же тоже прогревались, только из-за реакций восстановления, а прогрев высвобождал новый водород).
Таким образом, получается весь набор условий, характерный для азоя-архея: сильно прогретая внешняя оболочка, которая вследствие своих малых размеров обуславливает мелкий масштаб конвекции и значительное разнообразие формирующихся пород; сильно восстановленный безводный флюид (о составе которого свидетельствуют и мелкие газовые включения в древнейших породах), который обуславливает и незначительное количество свободного кислорода в первичной атмосфере Земли.
Но, естественно, данный процесс не мог продолжаться вечно. В конце концов кислород выбрал наиболее аппетитные элементы и принялся за другие, среди которых оказался и главный восстановитель – водород. Таким образом, в состав «основных действующих лиц» включилась вода, которая, как известно, является, во-первых, весьма химически активным веществом; а во-вторых, и весьма легким подвижным соединением, то есть способна выполнять роль флюида в глубинных процессах.
Раз свободного кислорода стало меньше – во внешнем слое прекратились реакции окисления с выделением тепла; оболочка остыла и произошел так называемый процесс консолидации первичной твердой коры, а активные химические процессы сместились вглубь. Это произошло, как считается, ориентировочно на границе архея-протерозоя. И именно это время, следуя элементарной логике, можно считать временем формирования первичной астеносферы.
Но это далеко не все результаты упомянутой переориентации химических процессов.
Кислород, переключившись на водород, обусловил то, что последний (т.е. водород) начал разрывать связи К-О и Na-O (вспомним про энергию связей) и высвобождать таким образом щелочные металлы.
Но образование связей Н-О, помимо прочего, изменяет состав флюида на более насыщенный водой, а вода – отличный растворитель. И хотя процессы в недрах далеки от простого растворения, таблица растворимости веществ в воде тоже может нам помочь.
Ясно, что прежде всего вода будет насыщаться именно освобождающимися щелочами, как составными элементами наиболее легкорастворимых соединений. Все это приводит к тому, что вверх устремляется поток с сильно увеличенной концентрацией щелочных металлов, и прежде всего натрия и калия. При этом, поскольку связь К-О, все-таки несколько слабее связи Na-О и калий несколько более химически активен (электронный радиус калия больше электронного радиуса натрия), постольку в выносимом наверх щелочном наборе должна быть повышена и относительная концентрация именно калия. Что мы в итоге наблюдаем в форме «калиевого взрыва» и мощном процессе гранитизации коры в период протерозоя.
Довольно очевидно, что поскольку данный процесс смены ориентации химических реакций должен был происходить постепенно, то и калиевый взрыв тоже довольно значительно растянут во времени – почти на 3/4 миллиарда лет.
Все перечисленные изменения химических процессов вполне соответствуют наблюдавшимся на протяжении протерозоя процессам геологическим. Как явление гранитизации, так и значительное содержание воды во флюиде того времени хорошо известны исследователям.
Событиям этого же периода также достаточно хорошо соответствует предположение о том, что к началу протерозоя формируется астеносфера, постепенно прокладывающая себе дорогу к недрам Земли.
Следует сказать, что модель химических процессов, предложенная В. Лариным для гидридной Земли и изложенная чуть выше (с моей небольшой корректировкой акцентов), хорошо описывает процессы ранних этапов развития планеты, но абсолютно не объясняет событий последнего полумиллиарда лет. В частности, эта модель совершенно не объясняет как резкое окончание калиевого взрыва, так и факт формирования коры с начала мезозоя исключительно базальтовыми породами.
Теперь мы попробуем заполнить эту прореху, а заодно и продолжить повествование о геологических событиях, которое пока замерло на рубеже палеозоя и мезозоя. Рубеже, который (с точки зрения уже скорректированной гидридной теории) связан с величайшим событием в судьбе нашей планеты – с достижением первичной астеносферой ядра Земли, сильно насыщенного водородом.
Однако теперь обратим внимание не столько на сам водород, сколько на его соединение с наиболее распространенным элементом в недрах Земли – с кислородом, то есть обратим свои взоры к обычной воде (ранее мы это уже слегка сделали, и именно это было небольшой корректировкой модели В. Ларина)… (А. Скляров)
Продолжение следует...
#андрейскляров #геология #история #наука #земля #планета #гипотезы #катастрофы #всемирныйпотоп #потоп #теория #мифология #материки #расширениеземли #химия
LAH.RU - Сенсационная история Земли (Сколько на самом деле лет нашей планете?..)