20.08.2019 г. Главная arrow Сейсмика arrow Структура земли arrow Природа глубоких частей мантии Земли
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Природа глубоких частей мантии Земли Печать E-mail
Автор Administrator   
12.06.2009 г.

 Природа глубоких частей мантии Земли

Непосредственно под слоем В лежит переходный слой С, глубже которого идет уже нижняя мантия, или слой D. Природа этих двух слоев представляет одну из интереснейших проблем в геофизике. Суть проблемы в том, что вещество слоя D по своим механическим свойствам не соответствует распространенным в достаточном количестве на Земле горным породам « минералам. В настоящее время существуют три основные гипотезы о строении нижней мантии и, следовательно, о природе переходного слоя С.

1. Вещество верхней мантии без какого-либо  существенного изменения состава  под действием  высокого Давления переходит в другую, более плотную структурную модификацию (переход в кубическую решетку типа шпинели) 17.
2. Вещество верхней мантии под действием высокого Давления распадается на окислы или переходит в гомогенную структуру из плотнейшей упаковки ионов кислорода, между которыми беспорядочно размещены малые катионы 18.
3. Под влиянием возрастающего давления и сближения атомов .происходит усиливающееся перекрытие электронных зарядов в оболочках соседних атомов, что ведет к быстрому, но все же непрерывному переходу от ионного типа связи в породах мантии к преобладанию ковалентного типа связи. Конечно, при этом не исключаются и изменения структуры 19.
Гипотеза простого изменения структуры минералов, входящих в породу мантии, встречается с существенными трудностями. Основная трудность состоит в том, что переход от верхней мантии к нижней происходит постепенно, без четко выраженных скачков в механических свойствах вещества мантии. Переход этот размазан на несколько сот километров по глубине. Даже предположение, что благодаря сложному составу вещества мантии переход к новой структуре должен совершаться не одним скачком, а серией более слабых скачков, не спасает положения. Разница между свойствами нижней и верхней мантии столь велика, что мало правдоподобно, чтобы были не замечены два-три скачка, соответствующие переходам в главных составных частях мантии. Предположить же наличие огромного количества маленьких скачков мы не можем, исходя из наших сведений о химическом составе вещества Земли. Прямые эксперименты при высоких давлениях до сих пор не обнаружили таких скачков, кроме скачка в габбро, которое даже после скачка оказалось неудовлетворяющим по своим свойствам условиям в нижней мантии20. Конечно, можно делать предположения о том, что такие скачки были не замечены при кратковременных нагрузках, но вряд ли это звучит убедительно.
Предположение о распаде вещества мантии на окислы в общем встречается с теми же трудностями. Кроме того, смесь окислов по своим свойствам может подходить для нижней мантии только в том случае, если кремнезем будет находиться в высокоплотной модификации стиповерита21. Однако это предположение вызывает существенные сомнения, если учесть данные эксперимента о поле существования стиповермта и сопоставить их с ходом температуры в недрах Земли22.
Таким образом, наиболее правдоподобной представляется гипотеза об изменении типа химической  связи, как о причине появления несколько необычных свойств у веществ нижней мантии. Что же касается изменений структуры, то они, видимо, неизбежно при этом будут также происходить, но вызванные ими скачки будут, вероятно, невелики и будут создавать своего рода тонкую .структуру рассматриваемого перехода.  К  сожалению, экспериментальная проверка этой гипотезы хотя и возможна, но довольно сложна, так как переход от ионных соединений к валентным не сопровождается столь сильным изменением свойств, как переход в металлизированное состояние. Такой переход,   по-видимому, позволит наилучшим образом объяснить и сильное возрастание электропроводности при переходе  к   нижней   мантии. Если это так, то здесь появляется критерий для экспериментальной проверки гипотезы.
Только что рассмотренная гипотеза подводит нас к более общему вопросу о химических свойствах вещества в условиях высоких давлений. Если и представляются не оправданными иногда высказывавшиеся взгляды о том, что в недрах Земли исчезает разница в химических свойствах элементов и мы вступаем в области так называемого нулевого химизма, то сама постановка вопроса об изменении химизма внутри Земли вполне правомерна. В самом деле, хорошо известно, что, начиная с калия, происходит нарушение в заполнении электронных оболочек атомов. По энергетическим соображениям оказывается выгодным начать строить более внешние оболочки при недозаполненных внутренних. Ситуация, однако, может резко измениться в условиях очень высоких давлений, когда становятся выгодными всякие перестройки с уменьшением объема. В этих условиях может оказаться, что в таких элементах, как железо, никель и ряд других, может восстановиться порядок заполнения оболочек: электроны N-оболочки могут оказаться «вдавленными» в более внутреннюю М-оболочку. При этом следует ожидать коренного изменения химических свойств. Никель может оказаться с полностью заполненной оболочкой и станет по свойствам аналогом элементов нулевой группы периодической системы. Железо будет иметь немного недозаполненную оболочку и станет по своим свойствам окислителем. Быть может в этом и кроется объяснение возможности существования железного ядра. В противном случае совершенно непонятно, как при обилии кислорода могла оказаться неокисленной масса железа, которое в нормальных условиях легко соединяется с кислородом.

************************************************************************************************************************

 V. V. Khoroshev a.—«Annals of Geophysics», v. 14, N 1, 1961; I- Dorm an, M. E w i n g, I. Oliver. Study of the shear-velocity distribution in the upper mantle by mantle rayleigh waves. «Bulletin of the Seismological Society of America», v. 50, N 1, 1960, p. 87.
" S. P. Clark, A. E. R i n g w о о d.— «Review of Geophysics», v- 2, N 1, 1964- A E Rin gwoo d.—«Journal of Geophysical Research», v. 67, N 10, 1962.
18 С. М. С т и ш о в. О внутреннем строении Земли. «Геохимия»,
1962, № 8, стр. 649.
19 В. А. Магницкий. О природе переходного слоя в оболочке
Земли на глубине 400—900 км. «Известия АН СССР», серия геофиз., 1956, № 6, стр. 700; В. А. Магницкий, В. А. Калинин. Свойства оболочки Земли и физическая природа переходного слоя. «Известия АН СССР», серия геофиз., 1959, № 1, стр. 87.
20 В. Н. Жарков,  В. А. Калинин.  Уравнение  состояния габбро и дунита при высоких давлениях. «Известия АН СССР», серия
геофиз., 1962, № 3, стр. 298.
21 R. G. М с Q u е е т, I. N. F r i t z, S. P. M a r s h. On the equation of state of stishovite. «Journal of Geophysical Research», v. 68, N 8, 1963.
22 Ю.   Н. Рябин ин,   В.   П.   Петров,   В.   К.   Марков, Л. Д. Лившиц, И. С. Д е л и ц и н. Дальнейшие сведения об условиях образования плотных модификаций кремнезема при высоких Давлениях и температурах. «Известия АН  СССР», серия геолог., 1963, № 8, стр. 3.

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100