Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев

состояния, по этой причине сепарировались на отдельные элементы, чем очистились от всех примесей и затем, как более лёгкие, всплыли из ядра в мантийное пространство. Здесь вновь при взаимодействиях образовали те же породы, что породы континентальной мантии, но уже без примесей, поскольку примеси тяжелых атомов остались в ядре, а более легких образовали отдельные фракции. Кроме как из реликтового вещества ядра, значительная часть деплетированного вещества образовалась при разложении пород нижней мантии теплом раскаленного ядра Земли. Постепенно нижняя поверхность мантии разлагается от тепла ядра и переходит в состояние веществ из атомарных газов. При этом фракция элементов с малой плотностью атомов не попадает в ядро, а поскольку имеет плотность меньше плотности мантийного вещества на этом горизонте, поднимается в более высокие мантийные сферы. Преобразование вновь образованных веществ в те же породы, что и континентальные объясняется примерно одинаковыми условиями по давлениям и температурам в мантийном пространстве под континентами и океанами. Таким образом, деплетированное вещество океанической мантии – это легкая фракция дистиллированного в ядре Земли (перегнанного) вещества космического пепла.

Разница в изотопных соотношениях (пониженные значения Pb206/Pb204 и Sr87/Sr86 и повышенные – Nd143/Nd144) объясняется тем, что новое дистиллированное вещество содержит изотопы не только образованные в процессе зарождения Солнечной системы (при нейтронном взрыве 4.5 миллиарда лет назад), но и продукты ядерных реакций в ядре Земли, образующиеся по иному механизму. Другим следствием такого представления является то, что континенты и их, как принято считать, корни являются едиными массивами пород, имеющих более древнее и менее трансформированное вещество космического пепла, разъединённое при расширении Земли и плавающее в среде вновь образованного вещества океанической мантии из дистиллированных очищенных пород.

Образование в глубинах Земли подвижного вещества— «силановой нефти»

Гипотеза (концепция) 39

Кора Земли должна состоять из пород на основе самых легких элементов: Na, K, Ca, Mg. Однако исследования показали более сложный состав коры Земли: O 49.8%, Si 26.9%, Al 7.2%, Fe 3.87%, Ca 3.7%, K 2.1%, Na 2%, Mg 1.7%, C 0.77%, H 0.7%, Cl 0.24%, S 0.14%, N 0.002% остальные 0.251%, [Григорьев,2009], что требовало объяснения. Нахождение в коре Земли неметаллов H, O, N, S, Cl, B, F объясняется просто – они создают в условиях мантии рыхлые неплотные вещества с ковалентными связями, поэтому всплывают. А вот как всплыли довольно плотные Si, Al, Fe? Подсказку нам дает углерод. Он поднимается в виде углеводородов. В верхних слоях это в большой степени гомологи метана – СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12…, но кремний – аналог углерода, и создает аналогичные соединения. Всем известны кремниевые полимеры, резины, масла, клеи. Создает кремний и аналогичные соединения с водородом. Аналог метана СН4, газ силан SiH4, температура кипения -111.8°С. (у метана температура кипения -164°С). Как у метана, у силана есть ряд гомологов Si2H6, Si3H8, Si4H10, Si5H12, Si6H14…Была выдвинута гипотеза, по которой кремний в глубинах Земли находится в стабильном состоянии в виде силанов [Тимофеев,2015а]. Нахождение элементов в виде тех или иных соединений, в соответствии с законами химической термодинамики, определяется их своеобразным параметром изобарными потенциалами. Чем больше значение изобарного потенциала вещества, тем стабильней это вещество в условиях высокого давления и высокой температуры. Сходные по структуре вещества с близкими изобарными потенциалами должны быть стабильны в аналогичных условиях по температуре и давлению. Сравнительные изобарные потенциалы соединений углерода и кремния (рис. 31).

Рис. 31. Сравнительные изобарные потенциалы соединений углерода и кремния

На рисунке видно, что по значению изобарных потенциалов двуокись углерода сходна с двуокисью кремния, а метан сходен с силаном, что говорит о том, что в условиях стабильного нахождения углерода в виде метана кремний находится в стабильном состоянии силана. Большое положительное значение изобарного потенциала силана однозначно показывает на нахождение кремния в состоянии гидридов в мантии Земли, где температура высокая. На поверхности Земли силаны находиться не могут, поскольку самовозгораются или взрываются в контакте с атмосферой, а также реагируют с водой. В глубинах Земли силаны вполне стабильны и находятся в виде крупных месторождений. Подвижное вещество, находящееся в глубинах Земли, основным составляющим которого являются силаны получило название силановая нефть [Тимофеев, 2015а]. В составе силановой нефти также находятся растворённые соединения железа, алюминия, марганца, углерода и других элементов, встречающихся в коре Земли.

Более подробно про изобарные потенциалы написано в главе 11.

Вся кора Земли образовалась из силановой нефти и пород лёгких элементов

Гипотеза (концепция) 40

Самые лёгкие элементы Na, K, Ca, Mg очень активны и сразу после образования в результате ядерных реакций ещё в космическом облаке пыли и газов вступили в взаимодействие с кислородом и галогенами. В таком виде они попали в состав образовавшейся Земли, а затем всплыли в её верхние слои в виде соединений, например, Na2O2, K2O2, СаО, СаО2, MgO, что показано на рисунке 12б. Со временем в глубинах Земли стала образовываться и выходить на поверхность силановая нефть. Взаимодействуя с лёгкими породами, произошло образование существующей структуры поверхности. Кора Земли, океаны и атмосфера образованы в результате реакций взаимодействия поднявшейся силановой нефти с элементами легких пород верхней мантии натрием, калием, кальцием магнием. Под корой Земли ещё сохранились остатки непрореагировавшей с силановой нефтью лёгкой породы, которая может быть там обнаружена. Так в результате извержения вулкана Ньирагонго в Африке на поверхность поднимается лава из расплавленной окиси кальция. Состав коры Земли, где отдельно выделены лёгкие элементы и отдельно элементы состава силановой нефти показан на (рис. 25).

Рис. 25. Состав коры Земли

Выделенный участок диаграммы – это элементы, изначально поднявшиеся к поверхности в архее в результате первичной сепарации (рис. 12б), окиси, перекиси и соли Na, K, Ca, Mg. Основная, большая часть диаграммы – элементы силановой нефти, которая начала подниматься позже, примерно 600 миллионов лет назад, и ее поднятие продолжается в настоящее время. Половина состава силановой нефти приходится на кислород. В состав силановой нефти в количестве около 1% входит нитронефть, из которой при поднятии образуются углеводороды [Тимофеев, 2011в]. Силановая нефть в мантии находится в виде раскаленных газов под большим давлением, а в жидкое состояние ряд компонентов могут перейти только при охлаждении до нормальной температуры. Количество элементов силановой нефти, поднявшихся из мантии в кору Земли, за всю ее историю в килограммах и массовых процентах (таблица 11). (некоторые элементы показаны в виде соединений).

Схема образования силановой нефти (рис. 33).

Рис. 33. Схема образования силановой нефти и трансформации ее в минералы коры Земли

Изгнанные в результате перестановки из ядра Земли элементы: кислород, водород, азот, хлор, сера, фтор, поднимаются к коре, экстрагируя из мантии ряд других элементов. Легче всего в подвижную фазу переходят кремний, алюминий, железо, углерод, создавая жидкие соединения, например, силан SiH4 (газ Ткип. – 112°С), дисилан Si2H6 (газ Т кип. -15°С), пентакарбонил железа Fe (CO) 5 (жидкость плотностью 1.46 г/см3 Тпл. -20°С), триметил алюминия Al (CH3) 3 (жидкость плотностью 0.752 г/см3, Тпл. 15°С). Ряд элементов Мo, Zn, Cr, Pb, Th, U, Ag, Au, Pt, Os, Re… растворяются в подвижной фазе хуже, и концентрация их в коре меньше. Совокупность этих соединений, названая силановой нефтью [Тимофеев,2015а], собирается в верхней мантии и наблюдается как линзы астеносферы.

В качестве аргументов, подтверждающих существование силановой нефти, можно назвать следующие:

1. Силаны Si2H6, Si