Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 2.13. Относительная частота выпадения метеоритов разных классов (а„ по Дж. Буду); минеральный состав типичного хондрита (6")
стью распространения сейсмических волн. Такое уплотнение основных пород возможно только при больших давлениях, которые должны наблюдаться на глубине 40 км и более. По довременным данным алмазоносные эклогиты и алмазосодержащие s гранатовые перидотиты попали в кимберлитовые трубки с глубин не менее 150 и даже 200 км.
В слое С верхней мантии (слой Голицына) — области наиболее быстрого нарастания скорости сейсмических волн и давления, — по-видимому, происходят существенные фазовые, полиморфные превращения вещества, что доказывается и экспериментальными данными. Так, обычный кварц с четверной координацией и плотностью 2,53 г/см3 при больших давлениях переходит в более плотную модификацию — стишовит — с шестерной координацией (т. е. каждый ион кремния окружен шестью анионами кислорода вместо четырех в обычном кварце) и плотностью» 4,25 г/см3. Уплотнение и изменение структуры может произойти и с железисто-магнезиальными силикатами. Предполагается, наконец, что с увеличением глубины в слое Сив нижней мантии возможен распад всех железисто-магнезиальных силикатов на простые окислы, характеризующиеся плотнейшей упаковкой. В качестве примера можно привести распад магнезиального минерала Mg2 [SiO4]-> 2MgO + SiO2.
фОрСТерИТа: фо?стерит периклаз стишовит ТаКИМ ОбрЭЗОМ, При
распаде силикатов на окислы могут образовываться MgO (периклаз), Al2O3 (корунд), Fe2O3 (гематит), TiO2 (рутил), SiO2: (стишовит) и др.
Несколько иное объяснение (Магницкий, 1965) сводится к предположению, что в слое С и подстилающей нижней мантии происходит переход от преобладающего ионного типа связей к ковалентним связям. Для примера берется тот же форстерит Mg2[SiO4]. При переходе в ковалентную связь ионные радиусы Mg2+ (0,074 нм) и О2- (0,136 нм) изменяются. Ионный радиус Mg2+ увеличивается до 0,14 нм, а кислорода уменьшается до 0,055 нм. В этом случае расстояние Mg-O изменяется от 0,21 до 0,195 нм и будет иметь место скачок плотности до 18%.
Состав ядра Земли. Вопрос о составе и физической природе ядра Земли еще более сложен. Как уже было сказано, ядро состоит из большого, эффективно-жидкого внешнего ядра и малого твердого внутреннего (см. рис. 2.3), что четко выделяется по сейсмическим данным. Ядро Земли имеет большую плотность и высокую металлическую электропроводность. Исходя из этого уже давно была высказана мысль, что ядро состоит из железа с примесью никеля. При этом проводилась аналогия с железными метеоритами. Таким образом, резкая граница между мантией и ядром объясняется изменением состава вещества. Однако экспериментальные исследования показали, что при давлениях, существующих у границ ядра, плотность железа получается очень большой, намного превышающей расчетные величины, полученные исходя из средней плотности Земли. В свете современных данных плотность земного ядра на 10% ниже плотности железоникелево-го сплава при температурах и давлениях, господствующих в ядре. На основании этого высказывается предположение, что кроме никелистого железа в ядре должны быть какие-то легкие элементы, к которым могут быть отнесены кремний или сера. В настоящее время многие исследователи склоняются к тому, что ядро состоит в основном из железа с примесью никеля и серы. Не исключается возможность присутствия и других элементов (или кислорода, или кремния). Вместе с тем существуют и другие точки зрения о составе и состоянии вещества внешнего ядра Земли. Так, предполагается, что, наиболее вероятно, внешнее, ядро состоит из окисла железа (FeO), которое испытывает не только плавление, но и фазовый переход в более плотную металлическую фазу.. Такие фазовые переходы при давлениях МО11 Па были установлены для окислов экспериментальным путем (Л. Ф. Верещагин и др.). При этом наблюдалась внезапная перестройка атомов в новую структуру высокой плотности и большой энергии связи между атомами.
ГЛАВА 3
ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ
Геология — наука историческая. Одной из ее главных задач является восстановление истории развития Земли — установление времени ее возникновения, последовательности развития, периодизация всех геологических событий.
2*
35
Время событий в геологии часто определяется условными категориями — «древнее», «моложе», отношением одних временных единиц к другим: например, палеозойская эра древнее мезозойской или каменноугольный период в истории Земли занимал более ранний интервал времени, чем пермский. Подобное деление истории Земли называется относительной геохронологией.
Отдельные отрезки (единицы) геологической истории называются (в порядке уменьшения их продолжительности) зонами, эрами, периодами, эпохами, веками. И хотя некоторые названия взяты из исторической шкалы времени (век, эра), они не тождественны последним: геологические отрезки времени значительно более протяженны по сравнению с временем историческим, но исключить из геологии категории «малого исторического времени» невозможно, так как наряду с длительно развивающимися процессами, измеряемыми тысячами и миллионами лет, существуют геологические процессы, например землетрясения, обвалы горных пород, которые совершаются быстро, в течение секунд, минут и т. п.
