Теории образования Земли, глубинное строение ее внутренних оболочек и другие вопросы мироздания > О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре
О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи
Устьянцев Валерий Николаевич:
Закономерное расположение структурных элементов системы Земли
Просвечивающиеся структуры:
«Линеаменты — самые крупные тектонические, глобальные структуры (архей-средний протерозой);
- линейные, очень протяженные, - тысячи км;
- мощность — до 10 км;
- располагаются с шагом от 50 до 100 км, сквозного характера нарушения, - флексурно-разрывного типа. Данные нарушения, более всего проявлены в кристаллическом фундаменте — архей-протерозой, (до смены плана деформации).
Линеаменты проявлены в кровле гранито-метаморфического слоя. Простирание — меридионально-широтное, — флексурно-разрывная тектонопара и диагональное — флексуро-сдвиго-надвиговая тектонопара (СВ — флексуро-надвиги; СЗ — флексуро-сдвиги).
Линеаменты контролируются зонами систем глубинных раздомов и часто являются флюидовыводящими структурами. В эпохи деструкции земной коры, происходит приоткрывание разломов и подпитка резервуаров газом, области верхней тектоносферы, которая располагается выше энергетического барьера - глубины 0-12 км.
Линеаменты четырех основных направлений, прослеживаются по комплексу факторов:
— по прямолинейным участкам рельефа и геологическим контурам, древней и современной гидросети;
- по четким границам между ландшафтами, областями денудации и аккумуляции, возникновение которых определено эндогенными причинами. Они видны в виде светлых или темных полос (в зависимости от степени отражения, излучения, или поглощения породами) на телевизионных инфракрасных, радарных многоспектральных фотоматериалах.
В местах пересечения линеаментами руных зон, в последних отмечается повышенные концентрации полезного компонента. Так, по северо-восточному простиранию зон линеаментов (надвиги), отмечаются изометричные магнитные максимумы. В зоне линеамента, аномалии силы тяжести, представляют собой системы небольших, продолжающих друг друга гравитационных ступеней, ограничивающих по размерам аномалии обоих знаков. В некоторых случаях отмечается разворот изоаномал, (по материалам Н.А. Фузайлова, 1976), а с ними и локальных аномалий в северо-восточном направлении» 8,13]. Изометричные магнитные максимумы свидетельствуют о поттоке по зоне линеамента газонасыщенной магмы основного состава, из области подошвы земной коры. С узлом пересечения линеаментов широтного и северо-восточного простирания, связывается генезис золоторудного, гигантского месторождения Мурунтау и гигантского месторождения метана, — Газли. Линеаменты, ответственны за процесс формирования гранито-метаморфического слоя, с которым генетически и парагенетически, связывается формирование крупных месторождений УВ. «Вдоль южного края Кураминского массива, расположен Южно–Фергано-Центрально-Кызылкумский пояс основных и ультраосновных пород (карбон) - «горячая точка», протяженностью 1200 км, при ширине 30 км» (И.Х. Хамрабаев, 1975) [8]. Выявлены прерывистые тела ультрабазитов и в других районах, все они тяготеют к зонам глубинных разломов. Тела базитов – до складчатые. Покровы основного состава пород и джеспилиты выполняют роль экранов, то-есть, способствуют процессу генерации УВ, нефти и их миграции в благоприятные для локализации условия, которые определяются РТ фактором (Амударьинский ОБ углеводородов). В Южном Тянь-Шане согласно простиранию глубинных разломов, располагаются цепочки гипербазитов (контакты - протрузивные, которые рассматриваются как производные верхней мантии [Хамрабаев, 1972] [8]. С данной зоной систем глубинных разломов связываются (коррелируется) месторождения УВ, алмазов — нефть, газ, газоконденсаты (месторождение Газли — метан с гелиевой меткой — верхняя мантия). К узлу пересечения широтного Южно-Ферганского линеамента с северо-восточным линеаментом, приурочены гигантские месторождения: золоторудное — Мурунтау и метановое — Газли.
Закономерное расположение структурных элементов в пространстве системы Земли. Кураминский срединный массив блокового строения. Карта составлена методом раздельного анализа разломной и трещинной тектоники (В.Н. Устьянцев, 1988).
«Минеральное сырье (любого типа), приурочено к интенсивно дислоцированным, экранированным толщам — зонам сжатия (рассланцевания), а в их пределах — к локальным областям растяжения (трещиннно-брекчиевым структурам). При этом многократная смена условий сжатия условиями растяжения, способна приводить к высокой концентрации благородного металла и иного минерального сырья. То-есть, определяется волновой механизм концентрации полезного компонента, генезис которого связывается с стационарными энергетическими центрами, которые генетически связаны с автоколебательной системой Земли. Анализ условий локализации минерального сырья, свидетельствует о его связи с зонами повышенной проницаемости независимо от состава вмещающих пород. Важным признаком является сочетание двух или даже трех взаимо ортогональных структурных форм интенсивной степени проницаемости. Они могут представлять собой субвертикальные, овального сечения, цилиндрические каналы, линейные зоны, а также субгоризонтальные и пластообразные тела, которые имеют трещинно-брекчиевую структуру. По пологим трещинно-брекчиевым зонам происходит миграция гидротерм, флюидов. Этот механизм объясняет формирование силлов, которые залегают несогласно пластам и разрезам. Пологозалегающие и круто залегающие трещино-брекчиевые зоны предопределяют условия локализации и миграции вещества из глубоких горизонтов в вышележащие (такие процессы миграции в настоящее время фиксируются в областях растяжения - потенциальные накопители углеводородного сырья в ластах» [5,7].
Интерес к срединным массивам был вызван тем, что для них характерно многообразие богатых месторождений. Для Кураминского массива, характерны сложные по составу рудные формации:
скарново-полиметаллическая, медно-порфировая, кварц-серебро-сульфидная, кварц-медно-висмутовая, золотосульфидная, золотосурьмяная, скарово-магнетитовая, скарново-молибденит-шеелитовая. Здесь же встречаются низкотемпературные (серебро) – свинцово-цинковая, барит-карбонат-флюоритовая, алунитовая и другие формации. [1] Общегеологические исследования показали, что в зоне сорок второй параллели, располагаются крупнейшие месторождения различных типов полезных ископаемых, включая УВ и алмазы.
Проницаемые зоны тектонических нарушений
Особая структура глубинных разломов и узлов их пересечения, образуют замкнутую поверхность, которая является колебательным контуром. Контур является коллектором газов, флюидов, магмы. Так, несущие энергию волны, попадая в неоднородную среду, начинают отражаться и преломляться на границах раздела сред. Такие границы могут обусловить появление замкнутой поверхности, от которой происходит отражение волн, что придает объему ограниченному этой поверхностью, колебательные свойства и определяет собственные периоды волн, характерные для данного объема колебательной системы. В данном случае энергия волны будет отдаваться на преобразование вещества. В условиях замкнутого контура скорость волны снизится за счет наличия отражающих поверхностей (прямолинейное распространение волны невозможно в неоднородной среде). Системы зон глубинных раломов всегда сопровождаются генетически с ними связанными ослабленными резонансно-тектоническими структурами, - вместилищами минерального сырья. Наиболее интенсивный приток мантийного вещества, фиксируется в зонах рифтогенеза.
Б.Б. Таль-Вирский [1972] показал, что «значения теплового потока в Средней Азии увеличиваются с приближением к тектонически активным областям и что, геоизотермы нередко обладают обращенным рельефом относительно стратоповерхностей» [8]. Это свидетельствует о том, что тепловые потоки распространяются вдоль направляющих структур, которыми являются разломы.
Устьянцев Валерий Николаевич:
М.И. Погребицкий, М.В. Рац, С.Н. Чернышев в 1971 году показали, что «с приближением к разрыву число трещин заметно возрастает, причем довольно резко. По мере удаления от разрыва графики интенсивности трещиноватости выполаживаются и становятся практически горизонтальными». В более ранних работах, эти же авторы, на основе исследования трещиноватости пород Таджикской депрессии, Центрального Казахстана и траппов Приангарья установили, что «зависимость расстояния между соседними трещинами от расстояния до разрыва аппроксимируется экспоненциальной функцией и напоминает картину затухания напряжений с удалением от очагов землетрясений в модели Рейда-Беньофа, и фактически наблюдаемые смещения разломов типа Сан-Андреас и другие» [8].
Парные разломы. «Парными разломами принято называть пару субпараллельно расположенных линейных разломов (В.Е. Хаин, Е.Е. Милановский), между которыми располагается зона высокой степени подвижности и проницаемости, с своеобразной истории и сложного строения, которая отражает положение глубинного разлома». «Сейсмические данные фиксируют наличие в земной коре зон сейсмической прозрачности — «зоны отсутствия или существенного ослабления отражающих и преломляющих границ», В таких зонах сейсмические волны перемещаются с наименьшей потерей энергии. Их верхние части не доходят до поверхности и верхние окончания могут играть роль волновых экранов, где будет происходить поглощение и трансформация (не обязательно тепловая) волновой энергии» (Г.Б. Наумов) [5].
А.Ф. Грачев отмечает, что, «эффект подслаивания прослеживается до значительно более глубоких горизонтов мантии, чем граница Мохо, как это было установлено для древнего плюма трапповой провинции р. Параны. Здесь низко скоростная мантийная аномалия, рассматривается как результат деформации плотности, связанной с образованием гигантской интрузии при затвердевании вещества мантийного плюма, имеющая в поперечнике размер до 300 км, прослеживается до глубины в 500-600 км». Данные зоны сформировались под воздействием автоколебательной системы Земли.
Зависимость внутреннего строения геосинклинальных (складчатых) систем от пространственного положения глубинных разломов с интервалами 10, 20, 30, 40 км. друг от друга. То-есть, дискретность, с одной стороны и взаимосвязь этих структур друг с другом, а также прямолинейными разломами, интрузиями, зонами трещиноватости, литоформафационными изменениями и морфологическими изменениями - с другой стороны, показаны на примере западной части Алтая-Саянской складчатой области М.А. Чурилиным. Им же доказана дискретность площадных (изометричных в плане) структур, связанная с уменьшением радиуса дугообразных геологических границ, выраженных зонами интенсивных тектонических деформаций, в том числе глубинными разломами в пределах складчатых систем, от древних к молодым. Эти дискретные элементы связаны между собой через коэффициенты
На периодичность локализации рудных районов указывал Г.Л. Поспелов. Анализируя закономерности размещения магматогенных железорудных месторождений Алтае.
Саянской складчатой области, он показал, что:
«перекрещивающиеся структуры, состоящие из линейных систем структурных элементов, образуют в совокупности геотектоническую решетку, которая является определяющей для расположения железорудных поясов, и нередко, для размещения рудных узлов и отдельных рудных полей. Такие решетки имеют определенный шаг в широтном и меридиональном направлении (160, 80, 40, 20 и 10 км.)».
Среди работ, посвященных количественному анализу структурных элементов земной коры, следует отметить публикацию В.Н. Семенова и В.В. Бронгулева. По их мнению, «размер складок может служить наиболее общим и простым критерием их подразделения. Для построения более совершенной схемы масштабной классификации складок следует в качестве основного параметра принять не их площадь, а длину больших осей. В.В. Бронгулеев установил, что размеры групп складок представляют собой упорядоченный ряд, подчиняющийся последовательности степеней числа два. В качестве форм низшего порядка им условно приняты складки с длинной большой оси от 0.5 до 1 км».
Исследования П.С. Воронова, показали, что «развитие тектонических процессов в эпохи альпийского и герцинского тектогенезов происходили по одним и тем же законом, поскольку зависели от одних и тех же причин».
Г.И. Леонтьев сделал вывод «о едином структурном – гидрографическом ряде морфометрических показателей геологических структур и геоморфологических элементов» (долины рек).
Закономерности структурного ряда объясняются тектоникой.
Г.Л. Поспеловым подмечены «закономерности в геометрии и размерах разрывов обусловившие появление понятия планетарной трещиноватости».
С геометрической правильностью расположения морфоструктур, по Ю.А. Мещарикову, «связано существованием геоволн и отражает некоторые общепланетарные закономерности, в том числе общую геометрическую правильность фигуры Земли. Меридионально-широтное расположение выраженных в рельефе геоволн, связывается с положением оси вращения Земли».
Для Русской равнины установлены меридиональные волны трёх порядков длинной 50-675; 225-290; до 120 км. Для Урала выявляется 5 седловин и 5 поднятых участков, длины волн образующих вершинами и седловинами выдерживаются в пределах 500-600 км.
С.М. Кравченко показано, что в «районах Алданского щита, грабена Осло, Кавказа, Камчатки, Восточной Африки, расстояние между вулканическими центрами изменяются закономерно. Главный максимум расстояния в нем немногим больше 8 км, совпадает или близок для различных регионов; он соответствует среднему диаметру 114 кольцевых комплексов (по Биллингсу, эта величина равна 8.3 км), два других максимума кратны между собой и равны соответственно 4.8 и 12.5 км, то-есть, намечается ряд – 4.8; 8.2; 12.5 км. Установление параметров блоков, определяющих локализацию вулканических центров позволяет прогнозировать условия локализации экструзивных, интрузивных тел и месторождений, связанных с вулканоплутоническими комплексами.
Обобщенное представление о распределение вулканов по широтным зонам также позволяет установить периодичность с шагом в 200 (В.В. Богацкий), аналогичная закономерность намечена и в меридиональном направлении.
В 1968 году Б.И. Суганов обнаружил «дискретную периодичность в размещении магнетитовых месторождений юга средней Сибири».
М.А. Чурилиным намечены «связи дискретных структур с металлогеническими и рудными полями, узлами, районами, в том числе и для интрузий центрального типа».
Волновой процесс хорошо фиксируется на угольных месторождениях. Для центрального района Донбасса В.Н. Волковым, установлены волны с длинной полуволны равными 7.6-10; 1.9-2.7; 0.35-0.45 км.
К.В. Гаврилиным подмечена зависимость для угольных пластов Канско-Ачинского бассейна, где полуволна равна 6-8; 2-4; 0.5-1 км.
«Общеземная волна, представляет собой по существу огибающую кривую, которая обнимает периодическую смену максимумов и минимумов с шагом равным 10о в зоне от 40о с.ш. до 40о ю.ш. И, шагом в 20о характерным для более высоких широт. Выявлена периодичность максимумов, соединения из которых расположены через 20о, 40о, 60о .
Сходная периодичность в плотности расположения вулканов (ортогональная сеть), указывает на одинаковую периодичность проявления полей напряжения в земной коре, - 20о- шаг изменения интенсивности полей напряжения, охватывающей всю сферическую поверхность Земли» [В.В Богацкий, 1986].
«Устойчивость процессов регионального структурообразования, как общепланетарное качество системы Земли, вместе с периодичностью и дискретностью тех же региональных структур, свидетельствуют о том, что главные свойства геологических структур, всех уровней иерархии, отражают единство общепланетарного созидающего их механизма. Таким механизмом является автоколебательная система Земли, генерирующая волны напряжений различной длины, которые определяются особенностями ее строения».
«Анализ истории развития тектонических движений и деформаций, указывает на устойчивую унаследованость их характера от древнейших этапов развития литосферы, проявляющуюся в большей степени, в пространственном расположении структурных элементов.» [Е.А. Хаин].
Размещение структурных элементов, в пространстве системы Земли, носит строго закономерный характер, в связи с чем, она не теряет в пространстве космоса, своего динамического равновесия.
«Общеземной рельеф четко отражает деление тектоносферы на океанические и континентальные области, различные по мощности и строению коры, а своими экстремумами - существование подвижных поясов». [Е.А. Хаин].
«Вариации скорости вращения системы неизбежно изменяют величину сжатия геоида, а тем самым, изменяя общеземное поле напряжения».
Напряженное состояние является важнейшей характеристикой геологической среды, определяющей развитие геопроцессов. Анализ этой характеристики позволяет дать ответ о роли космогенических факторов в колебательном режиме эволюции планеты. Поля напряжения, всех уровней иерархии, взаимодействуя, приводят к формированию глобального поля напряжения, разгрузка которого выразилась заложением сети разломов четырех основных направлений и сети глобальной трещиноватости [5.7].
О зонах Беньофа.
Сейсмологическая информация, особенно с тех пор, как сейсмологи научились определять направление смещения очагов землетрясений, заняла вообще очень важное место в арсенале средств изучения современных тектонических движений и деформаций. Именно сейсмологам мы обязаны открытием сверхглубинных наклонных разломов по периферии впадин океанов (получивших в мировой литературе зон Беньофа), хотя первым геологом, открывшим их значение, был А.Н. Заварицкий.
Вулканологи отметили закономерную связь с зонами Беньофа, андезитового вулканизма и столь же закономерное изменение состава магматических продуктов в направление снижения содержания кремнекислоты и щелочей, и увеличение отношения окислов калия к окислам натрия по мере удаления от выхода этих зон на поверхность.
Большое значение имело также, обнаружение приуроченности к вероятным древним аналогам зон Беньофа парных поясов метаморфизма, – высокой температуры и низкого или умеренного давления в висячем боку, и низкой температуры, и высокого давления (глаукофан-главсолитовая фация), - в лежачем боку, (по данным японского петролога А. Миясиро). С древними зонами Беньофа оказываются связанными выходы офиолитов, особенно серпентинового меланжа. Принципиально новая информация привела к коренному пересмотру ряда положений учения о геосинклиналях. Было опровергнуто представление о мелководности геосинклинальных бассейнов и характерных для них формаций (например – флишевой. Особенно плодотворно оказалось сравнение с разрезом океанической коры, составленным по результатам драгирования и сейсморазведки (теперь первый и отчасти второй слой океанической коры, изученной также бурением).
Это сравнение дало также возможность обосновать представление о заложении геосинклиналей на коре океанического типа и последовательным преобразованием этой коры в континентальную в ходе их эволюции.
Дополнительное обоснование получило сопоставление геоантиклиналей, возникающих на зрелой стадии геосинклинального процесса, с островными дугами, при этом определилось ведущая роль в этом процессе зон Вадати-Заворицкого-Беньофа [5,7].
В начале 20-го века В. Гоббс указывал на многочисленные примеры «геометрической структурированности» рельефа земной поверхности, в котором преобладают прямолинейные направления.
В 30-х годах 20-го века Р. Зондер высказал предположение о наличие в Земной коре сети первичных разломов, проявляющихся в виде «линеаментов» - прямолинейных структур и форм рельефа.
Г. Клоос и Р. Штауб считали, что строение Западной Европы может быть лучше понято, если предположить, что земная кора разделена глубокими разрывами на блоки, каждый из которых движется как единое целое.
Постоянство простирания определенных систем нарушений отмечено во многих районах мира. Появились сетки сколовых деформаций Ф. Венинга-Мейнеса, М.А. Майдегера, геометрическая решетка Г. Л. Поспелова и идеальная сетка планетарной трещеноватости земной коры, создаваемая вращательными движениями [И.И. Чеботаренко, 1963].
Л.И. Рязанов указал на приуроченность залежей нефти и газов к структурным ловушкам разломов активных в новейший тектонический этап (Бухаро-Чарджоусская ступень и др.).
М. Валяев показал, что продуктивными являются узлы пересечений продольных и поперечных разломов малоамплитудные флексурно-сбросовые зоны и флексуры, ветви внутрикоровых разломов фундамента, выраженность которого вверх по разрезу постепенно затухает, но во всех случаях разломы характеризуются неотектоническим и даже новейшими движением.
Устьянцев Валерий Николаевич:
«Высшей истинностью обладает то, что является причинностью следствий, в свою очередь истинных»
Аристотель (V-IV вв. до н. э.).
Понятие об эллипсоиде деформации было введено в геологию Беккером в 1893 году. Беккер при помощи своей теории объяснял закономерности в расположении трещин и генезисе кливажа. Гипотеза Беккера была воспринята не сразу, а лишь после того, как наблюдениями в разных районах мира была установлена явная закономерность в расположении трещин.» (В.М. Крейтер) [5,11].
Анализ геометрии гидросети, береговой линии морей, озер.
«Геометрическая правильность расположения тектонических нарушений глубокого заложения (В.В. Белоусов, 1975), указывает на то, что глубинные процессы, лежащие в основе вертикальных движений земной коры, развивались в пространстве недр не беспорядочно, а вдоль некоторых линий, преимущественно прямых и подчиненных определенным направлениям. Даже когда на первый взгляд, зоны поднятия и прогибов как будто образуют плавно изогнутые дуги (Карпаты, Верхоянский хребет, Западные Альпы) более внимательное рассмотрение показывает, что такие дуги состоят из отдельных прямолинейных отрезков с изменяющимся под некоторым углом простиранием»
Краевые разломы. На огромное значение краевых разломов в истории развития земной коры было указано В.А. Обручевым и В.И. Поповым (1938). В.И. Попов краевые разломы назвал «дискорданными линиями», и считал, что это – крупные разломы сингенетичные с образованием осадков, которые разделяют области согласного и несогласного накопления отложений (обычно разделяющихся в обеих областях по мощности и по фациальному составу). Это позволяет обойтись без предположения о тектоническом сближении фаций, маловероятным при выдержанном крутом падении разграничивающих их разломов. Он также отметил краевое положение разломов по отношению к простиранию основных структур.
А.В. Пейве (1945) относит эти разломы к глубинным.
М.М. Кухтиков (1968) отмечал, что в направлении простирания зон межзональные разломы непрерывно прослеживаются на многие десятки и сотни километров, т.е. на те же расстояния, что и тектонические зоны складчатой области.
Анализ краевых разломов показал, что это - группа нарушений, продольная (согласная) по отношению к простиранию геоантиклинальных складчатых сооружений - зон повышенной деформации земной коры, она тесно связана с их развитием. В то же время краевые разломы составлены из отдельных отрезков региональных разломов различных простираний. Общая черта краевых разломов – граничные дизъюнктивные дислокации, разделяющие различные по знаку структурные формы, своеобразные границы смены мощностей и типов осадков характерных рудопроявлений и магматизма. Эта система крутопадающих разломов, сопровождаемых зонами дробления, рассланцивания, повышенного метаморфизма, часто сопровождается поясами различного типа оруденений. Краевые разломы ограничивают древние платформы и активизированные их выступы от геосинклинальных поясов [О.М. Борисов].
Интересные мысли о разломах высказал Н.С. Шатский (1946). Он показал широкое развитие в земной коре двух систем: ортогональной и диагональной, в связи с чем земная кора приобретает блоковое строение. Н. С. Шатский выделил краевые разломы древних платформ (чем определяется угловатость Русской платформы), выделил системы разломов, секущих платформу, он впервые выделил поперечные разломы сквозного характера, пересекающие складчатые области, молодые и древние платформы.
В 1975 году В.В. Белоусов, отмечая огромное количество разрывов различных размеров и типов, выделяет в особый класс глубинные разломы и рассматривает геосинклиналь как своего рода зону глубинного разлома. Совокупность глубинных разломов представляет важную структурную особенность литосферы, т.к. они являются катализаторами эндогенных процессов, а не их причиной. Эндогенные процессы вызваны независимыми от глубинных разломов факторами, лишь в некоторые периоды и на некоторых отрезках используют имеющуюся сетку разломов.
На ортогональную и диагональную сетку разломов в Центральном Казахстане, указывал А.В. Пейве (1956), что подтверждает А.И. Суворов (1968), который выделял динамические пары разломов – «динамопары».
Несмотря на такое изобилие работ исследования в данном направлении продолжаются.
О деформации планеты. Разгрузка напряжения системы, выразилась заложением разломов четырех направлений пересекающимися под углами 45 и 90 градусов.
Рифтовые зоны срединно океанических хребтов — СОХ маркируют план деформации земной коры, волна энергии структурирует тектоносферу как по радиали так и по латерали.
Форма системы Земли близка к поверхности эллипсоида вращения, экваториальный радиус которого равен 6278,245 км, а полярный 6356,863 км (эллипсоид Красовского, К = 98,7632579151%). Система может быть представлена также трехосным эллипсоидом, в котором разность между большой и малой полуосью экватора составляет 210 м.
Эти не больше величины, дают возможность делать построения при исследовании линейных структур, за счт кторых полуаю разавитие месторождния минерального сырья.
«Одновременное проявление (по В.В. Белоусову, 1975), на поверхности материков различных эндогенных режимов, «указывает на гетерогенность теплового поля Земли: в одно и то же время тепловые потоки в разных местах разнятся по своей интенсивности, следовательно, тепловые потоки меняют свою интенсивность как в пространстве, так и во времени» [9].
Данный факт, указывает на существование единого управляющего механизма, под воздействием которого эволюционно развивается система и объекты, в ее геологическом пространстве. Данное обстоятельство, дает возможность широкого применения метода аналогии в геологии.
Закономерности строения блоков земной коры проявляются на региональном уровне, что очень важно для решения вопросов районирования и прогнозирования.
. Планеты Солнечной системы имеют жикое Меркурий,Венера, полужидкое — Земля и остальные имеют твердые ядра, из области которых исходит волна энергии, под воздействием которой происходит структурно-вещественное преобразование планет.
Эффективность влияния структурных факторов, а также внешних - Луны и Солнца, на гидромагнитную динамику ядра очень мала и ее трудно оценить» С.В. Старченко, 2009.
Планеты являются стационарными энергетическими цетрами.
Геометрия береговой линии океанов, морей, рек, озер (гидрографическая сеть), - маркирует иерархию разломов земной коры. Сеть разломов четырех направлений системы Земли контролирует все геологические процессы в ней происходящие.
Как показало моделирование (Гарат И.А. 2001), «энергия упругой волны, генерируемой локальным генератором, увеличивает проницаемость ослабленных зон и нарушений на два порядка, при этом пористость возрастает в пять раз» [5]. Данный факт объясняет высокую степень проницаемости зон систем глубинных разломов и их энергетику. Ослабленные, легко размываемые зоны, маркируют разломы, которые сопровождаются резонансно-интерференционными, проницаемыми зонами, — которые являются коллекторами УВ и др. минералогических ассоциаций (разлом - генератор волн энергии второго рода, развивающийся сингенетично-унаследованно). Важно отметить, что гидросеть, геометрия береговой линии морей, озер, - фиксируется топографами - инструментально. Т.е., по факту, получаем не затратную, высокоточную геологическую съемку сети разломов, столь важную при поисках и разведке минерального сырья.
Такой метод картирования, - очень надежен и точен, так как действует
космогенический фактор, который ответственен за закономерности расположения объектов космоса, а значит и структурных элементов этих объектов. Блоковое строение земной коры проявлено на самом низком уровне иерархии.
Главные факторы формирования тектонических нарушений:
- разделение объектов геологического пространства зоной интенсивной степени деформации на области с высокой и низкой степенью деформации происходит вне зависимости от формы объекта и способа его движения, а в результате воздействия сил гравитации;
- в период вращения — и под воздействием центробежных сил вращающейся системы;
- наличие глобального, регионального и локального, поля напряжений, разгрузка которых привела к образованию разломов;
- волновой механизм энергопередачи, постоянно действующий во времени и пространстве. В силу того, что разломы являются первичными структурами, они располагаются линейно и имеют сквозной характер развития, по отношению к другим тектоническим структурам.
Принципы П. Кюри:
«Когда определённые причины вызывают определённые следствия, то элементы симметрии причин должны проявляться в вызванных ими следствиях».
«Когда в каких-либо явлениях обнаруживается определённая диссимметрия, то эта же диссимметрия должна проявляться и в причинах, их породивших».
«Положения, обратные этим, неправильны, по крайней мере практически; иначе говоря, следствия могут обладать более высокой симметрией, чем вызвавшие их причины».
Первостепенное значение этих положений, весьма совершенных при всей их простоте, заключается в том, что элементы симметрии, о которых идёт речь, относятся ко всем физическим явлениям без исключения.
Симметрия проявлена в геометрической правильности расположения зон систем тектонических нарушений в земной коре.
Теорема И. Р. Пригожина (1947), термодинамически неравновесных процессов:
«при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии». «Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом: Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции. Самоорганизация неразрывно связана с волновыми процессами. В любых открытых, диссипативных и нелинейных системах неизбежно возникают автоколебательные процессы, поддерживаемые внешними источниками энергии, в результате которых протекает самоорганизация» (И.Р. Пригожин). Процесс формирования месторождений минерального сырья, - антиэнтропийный. Система формирования минерального сырья— открытая, благодаря наличию тектонических нарушений в земной коре. Таким образом, главным фактором формирования месторождений являются, - тектонические нарушения. То-есть, тектонические нарушения контролируют месторождения минерального сырья.
Устьянцев Валерий Николаевич:
CNO цикл
Уран, торий, водород и гелий как показатель процесса синтеза углеводородов
«Б. А. Мамырин, Г. С. Ануфриев, Л. В. Хабарин, И. Н. Толстихин, И. Л. Каменский. Номер и дата приоритета: № 253 от 2 июля 1968 г. Дата регистрации открытия: 1982 г. писание открытия.
Суть открытия заключается в том, что выяснилась новая особенность устройства нашей планеты. Известно, что земной шар имеет слоистую структуру – сверху тонкая (10 – 70 километров) земная кора, далее мантия толщиной около 3 тысяч километров, внутри тяжелое ядро.
Российские ученые установили, что гелии, которыми «пропитаны» породы земной коры и породы мантии, резко отличны по изотопному составу.
В коре, в различных регионах отношение гелия3 к гелию4 может меняться в десятки и сотни раз и это отношение крайне мало.
А в гелии мантии отношение легкого изотопа к тяжелому оказалось очень стабильным и в тысячу раз больше, чем в гелии земной коры.
Это редчайший феномен природы, поскольку сдвиги в изотопном отношении для различных элементов на Земле не превышают обычно нескольких процентов. В результате изотопных анализов гелия из разнообразных природных объектов был обнаружен, первоначально в газах термальных источников Южно-Курильских островов, гелий с аномально высоким изотопным отношением Не3/Не4 = ~ (3±1) 105.
Дальнейшие исследования и анализ проб, отобранных из многих точек земного шара во всех океанах, на всех материках, на многочисленных островах, показали, что установленный факт носит глобальный характер, и в гелии, продуцируемом подкоровыми слоями Земли, отношение Не3/Не4 выше в сотни и тысячи раз, чем в гелии, генерируемом породами земной коры.
Открытие позволило решить загадку гелия атмосферы Земли: именно мантийный гелий, прорываясь через кору, создал в атмосфере гелий с изотопным отношением в 100 раз большим, чем у гелия коры (который, как раньше считалось, только и поступал в атмосферу).
Обнаруженная закономерность существенно дополняет общую картину распределения гелия на Земле, дает возможность косвенной оценки степени радиоактивности мантии, связи ее с поверхностью Земли, степени дегазации Земли. Сравнительный анализ отношений Не3/Не4 позволяет определять присутствие мантийного гелия даже при сильном разбавлении его гелием коры.
Знание закономерности распределения концентрации изотопов гелия создает предпосылки для прогнозирования землетрясений и извержений вулканов, т.к. в периоды, предшествующие землетрясениям, к стационарному потоку гелия добавляется гелий, содержавшийся ранее в породах и минералах и имеющий иной изотопный состав. Наблюдаемый изотопный состав гелия почти полностью обусловлен перемешиванием в различных пропорциях гелия мантии и радиогенного гелия земной коры. При этом в наблюдаемом вблизи поверхности Земли потоке гелия выделяют стационарную компоненту, типичную для газов региона в «спокойное» время, и добавочную, связанную с дополнительной дегазацией вещества земной коры при повышении ее напряжений перед крупными землетрясениями.
Открытие удалось сделать благодаря уникальному прибору – магнитному резонансному массспектрометру – разработанному и созданному в Ленинградском Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе (он оказался в десятки тысяч раз чувствительнее лучших зарубежных спектрометров). Разработкой приборов и исследованиями по изотопии гелия руководил доктор физико-математических наук, профессор Мамырин Борис Александрович. В практической геологии изотопно-гелиевый критерий позволяет картировать рудоносные зоны (уран, литий и др.), отличать зоны действующих разломов земной коры, оценивать обстановку в сейсмически неустойчивых районах. Этот метод используется для решения ряда гидрологических проблем – например, для определения контуров подводных течений в океанах, для расчета глубин залегания горячих (термальных) водных источников. Становятся еще более точными поиски геологов, т.к. изотопные «метки» позволяют отличать молодые породы от старых, находить перспективные месторождения полезных ископаемых. (Б. А. Мамырин, Г. С. Ануфриев, Л. В. Хабарин, И. Н. Толстихин, И. Л. Каменский).
«Валовый химический состав Земли очень близок к составу углистых хондритов – метеоритов, по составу близких первичному космическому веществу, из которого формировалась Земля и другие космические тела Солнечной системы. По валовому составу Земля на 92% состоит всего из пяти элементов (в порядке убывания содержания): кислорода, железа, кремния, магния и серы. На все остальные элементы приходится около 8%. Однако в составе геосфер Земли перечисленные элементы распределены неравномерно - состав любой оболочки резко отличается от валового химического состава планеты. Это связано с процессами дифференциации первичного хондритового вещества в процессе формирования и эволюции Земли. Основная часть железа в процессе дифференциации сконцентрировалась в ядре. Это хорошо согласуется и с данными о плотности вещества ядра, и с наличием магнитного поля, с данными о характере дифференциации хондритового вещества, и с другими фактами. Эксперименты при сверхвысоких давлениях показали, что при давлениях достигаемых на границе ядра и мантии, плотность чистого железа близко к 11 г/см3, что выше фактической плотности этой части планеты. Следовательно, во внешнем ядре присутствует некоторое количество лёгких компонентов. В качестве наиболее вероятных компонентов рассматриваются водород или сера. Так расчёты показывают, что смесь 86% железа + 12% серы + 2% никеля соответствует плотности внешнего ядра и должна находится в расплавленном состоянии при Р-Т условиях этого участка планеты. Твёрдое внутреннее ядро, представлено никелистым железом, вероятно, в соотношении 80% Fe + 20% Ni, что отвечает составу железных метеоритов» (Ю.В. Попов).
«Все основные нижне-мантийные минералы (бриджманит, CaSi-перовскит, ферропериклаз и стишовит) являются номинально безводными минералами (NAM), в которых водород составляет менее 1 мас. % и не входит в состав химической формулы. Наиболее надежно определенные концентрации воды составляют 1400–1800 г/т в бриджманите, 10–80 г/т в ферропериклазе и 20–150 г/т в стишовите. Среднее содержание воды в нижней мантии оценивается ~1500 г/т. Несмотря на столь невысокие содержания, вода образует огромный резервуар в нижней мантии, масса которого должна составлять ~45.45 × 1023 грамм H2O, т.е. ~3.3 массы океанов. главным источником воды в нижней мантии являлась первичная вода, сохранившаяся с ранних стадий эволюции Земли» (Ф.В. Каминский, 2018).
«Углистые хондриты. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий.
С-хондриты содержат много железа, которое почти всё находится в соединениях силикатов. Благодаря магнетиту (Fe3O4), графиту саже и некоторым органическим соединениям углистые хондриты приобретают тёмную окраску. также содержат значительное количеств гидросиликатов (серпентин, хлорит, монтморилонит). Гидросиликаты в составе хондритов существенно влияют на их плотность.
- CI-хондриты характеризуются обильным содержанием гидратированных силикатов. Преобладающим является септехлорит. Гидросиликаты обычно встречается в форме стекла. В CI-метеоритах вообще нет хондр, что является исключением для хондритов.
- CM-хондриты состоят из 10-15 % связанной в составе гидросиликатов воды, и 10-30 % пироксена и оливина в хондрах.
- CO- и CV-хондриты содержат около 1 % связанной воды, и состоят в основномпироксена, оливина и других дегидратированных силикатов. В этих хондритах также встречается небольшое количество никелистого железа.
Е-хондриты (энстатитовы) состоят в основном из железа в его свободном состоянии, то есть при нулевой валентности, и силикатных соединений, в которых железо почти отсутствует. Пироксен в метеоритах этого типа содержится в виде энстатита, от которого и произошло название класса хондритов. Энстатитовые хондриты, судя по их структурным и минералогическим особенностям, были подвергнуты тепловому метаморфизму при максимальных для них температурах (600 °C — 1000 °C), поэтому в них присутствует меньше всего летучих компонентов, а среди других классов хондритов энстатитовые признают самыми восстановленными. Хондры заполнены обломочным материалом, находятся в тёмной мелкодисперсной матрице, имеют неправильную форму» (Бусарев В. В). . Углерод обладает удивительной способностью присоединять атомы различных элементов — он образует до трех миллионов всевозможных соединений.
Системные свойства углерода, способствуют формированию минералогических ассоциаций в структурируемой волнами энергии тектоносфере автоколебательной системы Земли.
«Непрерывное увеличение давления по мере роста и уплотнения металлического ядра, а затем и силикатной мантии способствовало их стабильности. Разложение гидридов железа и никеля с образованием молекулярного водорода оказалось возможным, когда на границе раздела мантия – ядро, вследствие внешних силовых воздействий на Землю стали происходить срывы и смещения граничных слоев, приводящие к снижению давления в системе. Трансформация водорода из гидридной формы в молекулярное состояние имеет важные петрологические, минералогические и геодинамические последствия. Молекулярный водород при высоких температурах принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях с железосодержащими силикатами и углеродсодержащими газами (CO, CO2), что определяет возможность синтеза воды во всем объеме мантии. Вода, как известно, существенно снижает температуру плавления пород, приводя к их частичному плавлению (астеносфера, слой D” в основании мантии, в котором зарождаются плюмы), и осуществляет гидролиз силикатов магния, переходя при этом в химически связанное состояние (в виде гидроксил-ионов). Гидроксилсодержащие силикаты магния обладают высокой пластичностью и также изменяют реологические свойства пород. Появление реологически ослабленных участков пород в мантии в сочетании с внешними космическими воздействиями оказывает существенное влияние на тектоническую активность и определяет возможность ее проявления во всем объеме мантии» (В.Н. Румянцев, 2016).
Химическая геодинамика (А.Ф. Грачев, ИФЗ РАН РФ).
Химическая геодинамика, как новый раздел наук о Земле, зародилась на стыке глубинной геофизики и геохимии мантии. Ее объектом изучения являются базальты как прямые мантийные выплавки и глубинные ксенолиты, которые обычно присутствуют в щелочных оливиновых базальтах. Развитие химической геодинамики в последнее десятилетие привело к тому, что были установлены изотопно-геохимические показатели основных мантийных резервуаров.
Выделены резервуары:
PM - примитивная мантия (на время 4,5 млрд. лет); BSE - однородный хондритовый резервуар (современный); PREMA - наиболее примитивный состав мантии, сохранившийся с самой ранней стадии развития Земли; PHEM - примитивная гелиевая мантия;
FOZO - нижняя мантия, как результат дифференциации однородного хондритового вещества; LM- нижняя мантия; UM- верхняя мантия; DM - деплетированная мантия (истощенная); EM - обогащенная мантия; HIMU - обогащенная ураном, торием, свинцом мантия, образовавшаяся в первые 1,5-2,0 млрд. лет;
C - континентальная кора в целом;
A - атмосфера;
P - источник типа «плюм» (горячая точка) [А.Ф. Грачев].
После открытия в 1969 году первичного планетарного гелия [Мамырин 1969], появилось большое количество работ, подтверждающих данный факт. В результате изотопная система Ge-Ar оказалась достаточно хорошо изученной и основные мантийные резервуары для Земли, известные на сегодня, включая данные по Sr, Nd, Pb.
«По распространённости во Вселенной гелий занимает 2-е место после водорода. На Земле гелия мало: в 1 м3 воздуха содержится 5,24 см3 гелия, среднее содержание в литосфере 3•10-7%. В пластовых флюидах литосферы существуют 3 генетические составляющие гелия — радиогенный, первозданный и атмосферный гелий. Радиогенный гелий образуется повсеместно при радиоактивных превращениях тяжёлых элементов и различных ядерных реакциях. Первозданный — поступает в литосферу как из глубинных пород мантии, окклюдировавших первозданный гелий и сохранивших его со времени формирования планеты, так и из космоса вместе с космической пылью, метеоритами. Атмосферный гелий попадает в осадки из воздуха, при процессах седиментогенеза, а также с инфильтрующимися поверхностными водами. Величина отношения 3He/4He в радиогенном гелии земной коры составляет п•10-8, в гелии мантии (смеси первозданного и радиогенного) (3±1)•10-5, в космическом гелии 10-3-10-4, в атмосферном воздухе 1,4•10-6. В земном гелии абсолютно преобладает изотоп 4He. Основное количество 4He образовалось при а-распаде естественных радиоактивных элементов (радиоизотопы урана, актиноурана и тория). Незначительные источники образования 4He и 3He в литосфере — ядерные реакции (нейтронное расщепление лития и т.п.), распад трития и др. На древних стабильных участках земной коры преобладает радиогенный 4He3He/4He = = (2±1)•10-8. Для тектонически нарушенной земной коры (зон рифтов, глубинных разломов, эруптивных аппаратов, с тектономагматической или сейсмической активностью и т.п.) характерно повышенное количество 3He 3He/4He = n•1-5. Для остальных геологических структур отношение 3He/4He в пластовых газах и флюидах изменяется в пределах 10-8-10-7. Различие в величинах изотопно-гелиевых отношений 3He/4He в мантийном и коровом гелии является индикатором современной связи глубинных флюидов с мантией. В силу лёгкости, инертности и высокой проницаемости гелия большинство породообразующих минералов его не удерживает, и гелий мигрирует по трещинно-поровым пространствам пород, растворяясь в заполняющих их флюидах, иногда далеко отрываясь от основных зон образования. Гелий — обязательная примесь во всех газах, образующих самостоятельные скопления в земной коре или выходящих наружу в виде естественных газовых струй. Обычно гелий составляет ничтожную примесь к другим газам; в редких случаях его количество доходит до нескольких % (по объёму); максимальные концентрации гелия выявлены в подземных газовых скоплениях (8-10%), газах урановых шахт (10-13%) и водорастворённых газах (18-20%). Несмотря на то, что гелий занимает второе место по количеству во вселенной после водорода, на Земле он встречается нечасто. Только в 1895 году ученым из Шотландии удалось выделить это вещество из клевеита – природного минерала. Первооткрывателем гелия по праву можно считать французского астронома, директора обсерватории в Медоне, Пьера Жюль Сезар Жансена. В 1868 году, при исследовании солнца, а именно хромосферы, астрономом была запечатлена линия ярко-желтого цвета, которую изначально и ошибочно отнесли к спектру натрия. Но, спустя несколько лет, в 1871 году Пьер, совместно с английским астрономом Джозефом Локьером, установили, что линия, найденная Жансеном, не принадлежит ни одному из известных на тот момент химических элементов. Название гелий получил, от слова «гелиос», что в переводе с греческого означает — солнце! В первую очередь, ученые предположили, что найденный элемент является металлом, но в наши дни, с уверенностью можно сказать — это было ложное предположение» (Ю. Колобов).
Устьянцев Валерий Николаевич:
«Свободный водород находится в магмах и в изверженных породах в большом количестве. При действии воды и угольной кислоты в глубинах земной коры могут образоваться значительные массы СО. СО, в атмосфере находится в ничтожном количестве — так или иначе не накапливается.
Не надо забывать, что вода, выделяемая при плавлении и нагревании горных пород и часть воды магмы происходят благодаря распадению соединений — алюмосиликатов и силикатов, тех же резорбируемых пород.
Необходимо подчеркнуть, что нефти не могут быть рассматриваемы только как углеводороды. Углеводороды только преобладают в их составе. Они всегда содержат многие проценты, иногда десятки процентов соединений, заключающих O, N, S. » (В.И. Вернадский, 1934). О. СО, в атмосфере находится в ничтожном количестве — так или иначе не накапливается» (В.И.
«Нефть тесно связана в своем нахождении с дислокациями земной коры и сосредоточивается в областях тектонических нарушений. В этих же областях сосредоточиваются и залежи каменных углей. Это связано не с подвижностью нефти, а с нахождением в этих областях благоприятных условий (благоприятный режим поверхностных пластовых вод) для создания каустобиолитов и для сохранения остатков организмов. В таких областях, подверженных тектоническим движениям (геосинклинальные перемещения, краевые области геосинклиналей) появляются благоприятные условия для создания пресноводных и соленых бассейнов у границ морских бассейнов и их опускания, благодаря чему достигается сгущение жизни и образование мощных пластов каустобиолитов. Область концентрации нефтей и каменного угля — крупные тектонические нарушения» (В.И. Вернадский, 1934).
«Образование углеводородов.
Опыты показали, что углеводороды действительно образуются при подобных условиях:
СО является продуктом реакции, исследованной подробно А. Готье:
4СО+2Н2 = 2Н2О + 3С + СО2
Эта обратимая реакция в которой участвует водород, который всегда есть в магмах и изверженных породах. Возможно, что это одна из реакций поглощения кислорода в глубоких сферах земной коры.
Ювенильная окись углерода возможно и существует без какой-либо генетической связи с CO2 так, как следующая реакция изученная А. Брэди:
CO+3H2=CH4+H2O
которая обратима, как и все другие подобные реакции, указывает на возможность образования СО, при действии воды на метан. Окись углерода несомненна очень устойчива при высоких температурах и должна собираться, не разлагаясь, в глубоких частях коры» [В.И. Вернадский, 1934].
«СО2 постоянно разлагается и вновь образуется во время этих реакций, причем тела, давшие ей начало, могут также воссоздаваться при ее разложении.
Свободный водород находится в магмах и в изверженных породах в большом количестве.
При действии воды и угольной кислоты в глубинах земной коры могут образоваться значительные массы СО.
«Все ювенильные минералы углерода, богатые кислородом, могут быть отнесены к СО2. Карбонаты разлагаются при температуре магматической геосферы (граниты и даже, при температуре метаморфических геосфер).
Алюмосиликаты, содержащие углерод — канкриниты, скаполиты и др., являются вторичными ювенильными фреатическими продуктами.
Они образуются при действии углекислоты на каолиновые, на раннее существовавшие алюмосиликаты — полевые шпаты, при высоких температурах.
Карбонато-силикаты очень редки и охватывают малое число атомов углерода.
В глубоких геосферах угольный ангидрит очень стоек и очень обилен.
Но в этих частях земной коры нет условий для его синтеза, за исключением диссоциации раннее образовавшихся карбонатов.
В глубоких сферах нет свободного кислорода.
Вместе с тем известны многочисленные фреатические вадозные химические процессы, дающие угольную кислоту связанную с разложением карбонатов» [В.И. Вернадский, 1934].
«В живом веществе и в органической химии соединения углерода дают определенные и многочисленные изменения: организмы заключают в себе миллионы различных соединений. Эти тела в лабораториях дают разнообразные и легко идущие молекулярные превращения, создают новые соединения, резко различающиеся между собою по своим характерным химическим свойствам.
Совсем иначе обстоит дело с углеводородистыми соединениями, существующими вне живого вещества. Они также многочисленны, но химические свойства их вблизи и мало четки. Это очень устойчивые тела в «природе» - биосфере, изменяющиеся химически лишь медленно и с большим трудом. Геохимическая энергия рассеянного углерода проявляется миграцией атомов. Для микробов таким проявлением является быстрый, увеличивающийся в геометрической прогрессии с ходом времени, рост массы живого вещества, - мельчайших «пылинок», который ведет к столь же быстрому «распылению» материи в биосфере. В геологическом времени мелкие явления дают в конце-концов самые грандиозные эффекты (месторождения нефти).
В биосферу непрерывно идет ток углеродистых газов, CO2 и углеводородов из глубоких геосфер земной коры, происшедших частью, из самородного углерода.
Конечно не исключена возможность и ювенильного происхождения особых форм углеводородов отличных от нефтей сегодня известных, например, - нефти кристаллических пород, но пока таких сколько-нибудь установленных случаев нет.
Здесь же остановлюсь на точно установленных фактах касающихся первичных — независимых от биосферы — минералов углерода.
Это продукты присоединения к алюмосилкатам: кальциевые канкрититы:
3Na2 Al2 Si2 O8 * Cа(HCO3)2.» [В.И. Вернадский, 1934].
«Обычно, особенно кварц гранитных пород содержит угольную кислоту в виде микроскопических включений в жидком или газообразном состоянии в количестве вполне объясняющим выделение угольной кислоты термами, для некоторых областей Западной Германии, как это показал Ласпейрес. Он вычислил, что 1 км3 гранита Рейнских провинций содержит в этой форме 9*1011 литров газообразной СО2. Из его расчетов следует, что общее количество угольной кислоты — жидкой, больше, чем в атмосфере. Генезис окиси углерода, в значительной своей части, независим от угольной кислоты.
Присутствие в земной коре карбонильных соединений железа и никеля указывают на это. Между углеродистыми минералами, лишенными кислорода, наибольшее значение имеют углеводороды — CH4, C2H6 и т. д., металлические карбиды и самородные углероды. Очевидно, что химические условия образования двух групп углеродистых минералов, окисленных и лишенных кислорода тел, несовместимы друг с другом. Их существование, является показателем их происхождения из различных глубин магмосферы.
Существуют изверженные породы богатые канкринитами, содержащие до 1.7% СО2, (=0.74 С). Изверженные породы с ювенильным кальцитом еще богаче углеродом — трахит из Бильбао содержет 2.09%С, фенит из Норвегии (по Бреггеру) — 9.6% С.
- Изверженные породы бедные кислородом относятся, СО, СSO, НСНО (муравейный альдегит), НСООН (муравьинная кислота). Эти тела образуются при высоких температурах при восстановлении угольной кислоты в присутствии воды и сероводорода. Они не очень редки, но встречаются лишь в состоянии следов в ювенильных и фреатических газах. Генезис окиси углерода, в значительной своей части, независим от угольной кислоты. Присутствие в земной коре карбонильных соединений железа и никеля указывают на это.
Между углеродистыми минералами, лишенными кислорода, наибольшее значение имеют углеводороды — CH4,, C2H6 и т. д., металлические карбиды и самородные углероды. Очевидно, что химические условия образования двух групп углеродистых минералов, окисленных и лишенных кислорода тел, несовместимы друг с другом.
Их существование, является показателем их происхождения из различных глубин магмасферы»
«В ураноорганических соединениях уран имеет степень окисления +3 или +4. Электронная плотность связи U-C смещена в сторону органической группы: Uδ+→Rδ-, а в образовании связи с заметной ковалентной составляющей участвуют также f-электроны атома урана. Химическая связь U-R принадлежит к π- или σ-типу. Наиболее изученными являются π-комплексы урана, в которых лигандом выступает циклопентадиен и его производные: U(C5H5)3, U(C5H5)4, U(C5H5)3X, U(C5H5)2X2, U(C5H5)X3, где X — это σ-связанные органические группы или ацидные лиганды, а также π-комплексы урана с циклооктатетраеновыми лигандами U(C8H8)2 (ураноцен), U(C8H8)X2Sol2, где X — ацидный лиганд, а Sol — молекула растворителя с n-донорными атомами. Существуют также ураноорганические соединения Li2UR6 (диэтиловый эфир), Li3UR8 (диоксан), содержащие σ-связанные группы, и тетрааллильные комплексы. В целом свойства ураноорганических соединений схожи со свойствами аналогичных соединений ланнтаноидов.Методы синтеза ураноорганических соединений заключаются в реакции галогенидов урана с циклопентадиенидами и циклооктатетраенидами щелочных и щелочноземельных металлов. Кроме того, используется циклооктатетраенид таллия. Ураноорганические соединения не находят широкого применения, хотя обнаружена их каталитическая способность в реакциях димеризации, гидрирования, дегидрирования, изомеризации и олигомеризации непредельных соединений» (Зефиров Н.С.).
«На Земле гелий образуется в результате альфа-распада тяжёлых элементов альфа-частицы, излучаемые при альфа-распаде, — это ядра гелия-4. Часть гелия, возникшего при альфа-распаде и просачивающегося сквозь породы земной коры, захватывается метаном, концентрация гелия в котором может достигать 7 % от объёма и выше» (Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К.).
«Ковыктинское месторождения. Крупнейшее месторождение газа страны находится в Ангаро-Ленской ступени. Состав газового конденсата – метан, этан, бутан, и особо ценный гелий, запасы которого достигают 2,3 миллиардов метров кубических. Это огромный объем ценнейшего газа, который и стал причиной такой активной разработки на этом месторождении. Глубина залежей достигает 2,8 – 3,3 километров,.
Чаяндинское нефтегазоконденсатного месторождения с гелием. Газ месторождения имеет сложный компонентный состав, содержит значительные объемы гелия. На Чаяндинском месторождении впервые в России в промышленном масштабе будет использована технология мембранного извлечения гелия из природного газа непосредственно на промысле.
Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение относится к «бедным» по содержанию гелия месторождениям — объемная доля этого вещества в газе составляет до 0,055%. В «богатых» месторождениях содержится более 0,5% гелия, в рядовых - 0,1-0,5%» (Газпром). Гелий есть в Амударьинском ОВ, Волгоградском, Амурском, на Кубани, в Иране, странах Персидского Залива и т. д.
С. Америка: «Большинство геологов считают, что большая часть гелия в природном газе образуется в результате радиоактивного распада урана и тория либо из радиоактивных черных сланцев, либо из гранитоидных пород фундамента. Гранит и родственные ему породы содержат больше урана и тория, чем другие породы. Однако некоторые считают, что гелий в значительной степени первичен. Необычные геологические условия считаются необходимыми для промышленных концентраций гелия в природном газе. Скопления гелия обычно находятся в закрытых конструкциях, перекрывающих выступы коренных пород. Разломы, трещины и вулканические интрузии рассматриваются некоторыми геологами как важные пути миграции гелия вверх в осадочный разрез. Атомный радиус гелия настолько мал, что сланец, который эффективно захватывает метан, позволяет гелию мигрировать вверх через поры сланца. Непористый покровный камень, такой как галит (каменная соль) или ангидрит, более эффективен для улавливания гелия. Месторождения гелия встречаются в основном в палеозойских породах. Высокое содержание гелия в природном газе сопровождается высоким содержанием азота и диоксида углерода.
Процентное содержание азота обычно в 10-20 раз больше, чем гелий, поэтому в природном газе с 5 или более процентами гелия может быть мало метана или вообще не быть его. Репрезентативный образец из купола Пинта в Округ Апач, Аризонанапример, он содержит 8,3% гелия, 89,9% азота, 1% диоксида углерода и только 0,1% метана. В таких случаях газ производится исключительно из-за содержания в нем гелия. В начале 20 века самая высокая добыча и самые большие известные запасы гелия приходились на газы, полученные из-за содержания в них углеводородов. Самыми важными из них были поля Хьюготон, Панхэндл, Гринвуд и Киз, расположенные в западном Канзасе, а также округа Оклахома и Техас. В Поля Hugoton и Panhandle особенно велики, охватывая тысячи квадратных миль. Содержание гелия в газе сильно варьируется в пределах некоторых месторождений. На месторождении Панхандл содержание гелия является самым высоким, до 1,3 процента и более, вдоль юго-западного края восходящего подъема, и самым низким, 0,1 процента, вдоль северо-восточного края.
К 2003 году месторождения природного газа Великих равнин Колорадо, Канзаса, Оклахомы и Техаса все еще содержали важные запасы, но из 100 млрд кубометров общих измеренных запасов гелия в США 61 млрд кубометров содержалось в месторождении Райли-Ридж в Западный Вайоминг, месторождение газа, добываемое из-за содержания в нем углекислого газа. В районе Четыре угла на юго-западе США есть несколько газовых месторождений, содержащих от 5 до 10 процентов гелия и большое количество азота, с небольшим количеством углеводородов или без них. Поля связаны с магматическими вторжениями. На одном из месторождений, Динех-би-Кейях в Аризоне, добыча нефти происходила из трещиноватого порога. Остальные месторождения не имеют попутной нефти. Энциклопедия site:wikicsu.ru» (Макфарланд, Д. Ф. (1903), А.П. Пирс, Smith, E.M .; Goodwin, T. W .; Шиллингер, Дж. (2003)).
Механизм образования природного ядерного реактора Окло.
«Реактор возник в результате затопления пористых богатых ураном пород грунтовыми водами, которые выступили в качестве замедлителей нейтронов. Тепло, выделявшееся в результате реакции, вызывало кипение и испарение воды, что замедляло или останавливало цепную реакцию. После того, как порода охлаждалась и распадались короткоживущие продукты распада — нейтронные, вода конденсировалась, и реакция возобновлялась. Этот циклический процесс продолжался несколько сотен тысяч лет. При делении урана среди продуктов деления образуются пять изотопов ксенона. Все пять изотопов в варьирующихся концентрациях были обнаружены в породах природного реактора. Изотопный состав выделенного из пород ксенона позволяет рассчитать, что типичный цикл работы реактора составлял примерно 3 часа: около 30 минут критичности и 2 часа 30 минут охлаждения. Ключевой фактор, сделавший возможной работу реактора, — это примерно 3,7 % изотопное содержание U 235 в природном уране в те времена. Это изотопное содержание сравнимо с содержанием урана в низкообогащённом ядерном топливе, используемом в большинстве современных энергетических ядерных реакторов. (Оставшиеся 96 % составляет U 238 не подходящий для реакторов на тепловых нейтронах). Поскольку уран-235 имеет период полураспада лишь 0,7 млрд лет (значительно короче, чем уран-238), современная распространённость урана-235 составляет лишь 0,72 %, чего недостаточно для работы реактора с легководным замедлителем без предварительного изотопного обогащения. Таким образом, в настоящее время образование природного ядерного реактора на Земле невозможно. Урановое месторождение Окло — единственное известное место, где существовал природный ядерный реактор. Другие богатые урановые рудные тела тоже имели достаточное количество урана для самоподдерживающейся цепной реакции деления в то время, но комбинация физических условий в Окло (в частности, наличие воды как замедлителя нейтронов, и пр.) была уникальной. Ещё одним фактором, который, вероятно, способствовал началу реакции в Окло именно 2 млрд лет назад, а не ранее, был рост кислорода в атмосфере Земли. Уран хорошо растворяется в воде лишь в присутствии кислорода, поэтому в земной коре перенос и концентрация урана подземными водами, формирующими богатые рудные тела, стали возможными только после достижения достаточного содержания свободного кислорода. По оценке, в реакциях деления, проходивших в урановых минеральных образованиях размером от сантиметров до метров, выгорело около 5 тонн урана-235. Температуры в реакторе поднимались до нескольких сотен градусов Цельсия. Большинство нелетучих продуктов деления и актиноидов за прошедшие 2 млрд лет диффундировали лишь на сантиметры. Это позволяет исследовать перенос радиоактивных изотопов в земной коре, важный для прогноза их долгосрочного поведения в местах захоронения радиоактивных отходов» (А.Ю. Шуколюков, А. Мешик).
Навигация
Перейти к полной версии