Текст книги "Природа космических тел Солнечной системы"

Образование в глубинах Земли подвижного вещества– «силановой нефти»

Гипотеза (концепция) 41

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) 42

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, Na₂O_2, 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, Si₃H₈, Si₄H₁₀, Si₅H₁₂, Si₆H_14 – реальные существующие химические соединения, аналоги углеводородов СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₅Н₁₂…

2. Изобарный потенциал силана высокий, даже выше, чем у метана, что показывает на нахождение кремния в горячей мантии Земли в состоянии силанов.

3. Концепция силановой нефти объясняет появление в коре Земли более тяжелых элементов чем литий, натрий, калий, кальций, магний, таких как Si 26.9%, Al 7.2%, Fe 3.87%, рудообразующих.

4. Концепция силановой нефти объясняет картину вулканических явлений, черных курильщиков, а также землетрясений, в том числе континентальных.

5. Концепция силановой нефти объясняет природу каменных трубчатых образований в Учкудукском районе Узбекистана.

6. Концепция силановой нефти доказывается и рядом реальных аварий при бурении скважин. Так, на Кольской СГ-3, начиная с 5—7 км, происходило оплавление бурового инструмента. Позже произошел взрыв, вероятно, водорода, который мог образоваться при взаимодействии в скважине силановой нефти с бурильным водным раствором.

7. Концепция силановой нефти объясняет механизм образования силикатных пород. Они получаются подобно стеклу и керамике при сплавлении оксида кремния с соединениями Na, K, Ca, Mg в верхней мантии Земли на границе Мохоровича.

8. Концепция соответствует результатам геофизических исследований, показывающих слабые зоны в глубинах Земли, названные астеносферой, что можно объяснить скоплениями силановой нефти.

Соединения силановой нефти в мантии Земли находятся в газовой фазе, поскольку температуры здесь высокие, но плотность ее близка к плотности окружающих пород из-за высокого давления. В астеносфере массы ее могут находиться в виде больших скоплений. Нет оснований считать, что все компоненты силановой нефти находятся в виде гомогенной смеси. Силановая нефть – это десятки видов подвижных соединений, самостоятельно залегающие или перемещающиеся в виде отдельных фракций, в некоторых случаях смешиваясь между собой. Такое предположение соответствует закону Кричевского—Большакова, по которому все газы в условиях высокого давления и температуры выше критической разделяются с образованием границ раздела. Разделение силановой нефти в газовой фазе на фракции из разных химических веществ определяет многообразие видов, образовавшихся различных пород и рудных тел в коре Земли.