Изотопная геохимия и новая модель Земли

 

Выявленная нами зависимость распределения элементов в Солнечной системе от их потенциалов ионизации позволяет существенно иначе интерпретировать накопленные к настоящему времени дачные по изотопной геохимии.

 

В работе рассмотрены системы: уран-свинцовая, самарий-неодимовая, рубидий-стронциевая, а также некоторые аспекты изотопии гелия и кислорода. Обсуждение данных по этим системам сведено к выявлению наиболее острых парадоксов, обнаруженных при систематическом накоплении фактического материала. Для примера назовем некоторые из них. В рамках самарий-неодимовой системы истощенная мантия устанавливается с моменте рождения Земли, тогда как обогащенный резервуар никак не проявляет себя на протяжении полутора миллиардов лет и подает первые сигналы от возраста в 3 миллиарда лет. Спрашивается, каким образом могла появиться истощенная мантия без комплементарного ей обогащенного резервуара. Долее, по самарий-неодимовой и рубидий-стронциевой системам базальты срединно-океанических хребтов происходят по крайне истощенной мантии, однако эти же базальты в рамках уран-свинцовой системы следует считать производными обогащенного источника, отделившегося от остальной мантии ~1,8x10⁹ лет назад. Список этих парадксов можно продолжать, что свидетельствует о явном неблагополучии в основах, на которых базируются изотопно-геохимические построения.

 

Вместе с тем, выявленная нами зависимость распределения элементов а Солнечной системе позволяет принять два следующих положения. Первое - изначальные отношения изотопов (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb) действительно били одинаковы во всех частях Солнечной системы, что целиком соответствует традиционным представлениям о гомогенности исходного изотопного состава химических элементов. Второе - исходные отношения самих элементов (Rb/Sr Sm/Nd, U/Pb) в зонах формирования Земли и мeтеоритов, согласно той же магнитной сепарации, по всей вероятности, были разными и эти различия должны возрастать по мере увеличения разности величин потенциала ионизации элемента в числителе и элемента в знаменателе.

 

Учет второго положения, во-первых, позволяет разрешить все (обсуждаемые автором) изотопно-геохимические парадоксы, а во-вторых, приводит к выводу о необходимости принятия расширения Земли.

В роботе также показаны разнообразные и независимые способы проверки нового подхода к решению вопросов изотопной геохимии.

 

 

Глава X

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПЛАНЕТОЛОГИИ

 

В данной главе сделана попытка выявления новых путей и возможностей в интерпретации некоторых особенностей планет земного тина на базе представлений о магнитной сепарации, определившей вариации их состава.

 

Планетохимия и некоторые ее следствия.

 

Имеющиеся фрагментарные данные по распространенности элементов на других планетах земного типа позволяют утверждать, что магнитная сепарация наложила определенный отпечаток на их составы.

 

В данной связи появляется возможность оценки исходной доли кислорода в составах этих планет, по крайней мере в категориях "больше - меньше", относительно Земли. Исходная доля кислорода во многом обусловливает характер развития планеты, так как она определяет наличие и мощность силикатно-окисной оболочки, выполняющей роль термоизоляции недр. В этом качестве исходная доля кислорода определяет термический режим планет.

 

Учитывая сравнительно высокий потенциал ионизации кислорода, можно предполагать уменьшение его доли в составах планет с приближением к Солнцу и увеличение с удалением от него. Следовательно, на Меркурии в связи с самой низкой исходной долей кислорода и небольшой массой планеты (она в 18,2 раза меньше земной), силикатно-окисная оболочка может быть редуцирована настолько, что не в состоянии обеспечить термоизоляцию недр планеты. С другой стороны, следует ожидать в сравнении с Землей большей доли в объеме планеты силикатно-окисной оболочки на Марсе. В дальнейшем эти положения будут использованы при обсуждении физических особенностей планет.

 

В зоне пояса астероидов, расположенной за Марсом, содержание кислорода должно быть еще выше. По этой причине можно даже предположить, что объем силикатного материала в материнском теле (телах) астероидов был преобладающим, и что каменные метеориты с достаточной полнотой характеризуют состав планетарного веществе данной области. Следовательно, каменные метеориты можно использовать для оценки распространенности элементов на Земле (разумеется, с учетом магнитной сепарации).

 

В данной связи можно утверждать, что концентрации урана, тория и калия в теле нашей планеты примерно на порядок выше в сравнении с хондритами. В работе показано, что именно такие содержания урана и тория согласуются с современным изотопным отношением гелия (³Не/⁴Не - 10^-5), истекающим из осевых частей океанов и являющийся (согласно нашей модели) сверхглубинным, отражающим изотопный состав гелия недегазированных ранее зон планеты.

 

Однако, даже при таких концентрациях долгоживущих изотопов, генерации радиогенного тепла явно не достаочно для совершения работы по образованию современных океанических структур, если их связывать с расширением Земли.

 

Основным энергетическим источником расширения, с нашей точки зрения, является химический потенциал глубинных гидридных зон, в которых энергия гравитационного сжатия протопланеты была накоплена на протопланетной стадии и законсервирована в виде энергии химических соединений. При этом необходимая величина энтальпии не представляется чрезмерно большой. Радиогенное тепло, по всей вероятности, играет роль "спускового механизма" для включения в геодинамику энергии химического потенциала планеты.