Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 38 )

§ 6. 3. Трансмутации химических элементов в геологии 143

Сложившаяся ситуация хорошо раскрыта в работе [199]. Основные черты этой ситуации отражает выдержка из работы [150, с.130]: ”В легко доступной для наблюдений зоне выветривания земной коры трудно заметить метаморфизм минералов и горных пород за счет превращения элементов, так как он затушеван интенсивной миграцией элементов. Это и послужило основанием для геологов предположить, что будто и всюду в земной коре и в мантии Земли метаморфизм минералов и пород происходит только за счет миграции элементов. Такое предположение со временем сложилось в уверенность и, наконец, в геологическое учение об эндогенных процессах, якобы обязанныж миграции тем или иным способом химических элементов из ”магматических очагов”, предполагаемых в низах земной коры либо в подкоровых глубинах”.

Одной из труднейших проблем геологии является образование гранит-ной оболочки континентов [245, 286]. Слагающие ее комплексы гранитоидов по химическому составу отличаются от исходных пород (базальтов), из которых в конечном счете образовались гранитоиды. Причем многие признаки указывают на их местное происхождение из метаморфизированных базальтов и бывших осадочных пород. Учет механической миграции химических элементов не дает достоверного объяснения ”гранитного” слоя земной коры и здесь не обойтись без представлений о ядерных превращениях, которые [62, с.37] рассматривал как ”...основной физико-химический процесс, лежащий в основе всех геологических явлений”.

Используя идеи Вернадского, [315, с.101] писал: ”Ве-щество верхней мантии, близкое по составу каменным метеоритам, характеризуется преобладанием магния, кальция, железа, кремния и кислорода и именно такой конкретный, исторически сформировавшийся состав неизбежно предопределяет возникновение под воздействием любых видов радиации - космические лучи, излучения при распаде радио-активных элементов с наведенной радиоактивностью - новых химических элементов, из которых наибольшее значение имеют именно натрий, калий и алюминий, возникающие за счет магния, кальция и кремния”.

Рассматривая генезис гранитов, Ж. Шубер на Первом международ-ном геохимическом конгрессе (Москва, 1971 г.) сделал следующий вывод [400, с.444]: ”Гранитизация - это превращение сланцев (или других осадочных или метаморфических пород) в граниты, т. е. в гранитную магму, причем это превращение происходит при перемене химического состава (приблизительно 10%), которое может бытьобъяснено сложными ядер-ными реакциями трансмутационного типа”. В качестве примера были указаны реакции, протекание которых предполагал Л. Кервран и другие исследователи.

2N14 ® C12 + O16 ; Si28 ® Al27 + H1 ;

Na23 + O16 ® K39 ; Mg24 + O16® Ca40. (6.18)

144 Глава 6. Эволюция земного вещества .

Идея локального образования гранитов из материнских пород с учас-тием ядерных реакций находит подтверждение в исследованиях океанической коры различных возрастов. Изучая образцы фундамента океанической коры, отобранные на разных расстояниях от срединно-океанических хребтов, и [152, 153] обнаружили закономерные изменения структуры и химического состава пород океанического дна в зависимости от его возраста. Вся совокупность этих изменений была названа континентализацией океанической коры (см. § 2.4). Сведения о ядерных превращениях позволяют думать, что в процессе континентализации изменение химического состава пород происходит с участием ядерных реакций.

В свете ядерных превращений земного вещества континентализация океанической коры - это лишь одно из звеньев сплошной цепи ядерных превращений в эволюции земного вещества. В этой цепи превращений континентализации предшествует образование молодой океанической коры и базальтового слоя континентов - процесс, который также не обходится без ядерных превращений. Проблема формирования базальтов [145] не менее сложна, чем проблема гранитов, и для ее решения [144] вынужден был привлечь ядерные превращения химических элементов.

Привлечение ядерных реакций [141, 144] для объяснения породного, минерального и химического состава литосферы оказалось весьма пло-дотворным, так как формирование базальтов, гранитов и многие сопут-ствующие явления удается объяснить просто и с единой точки зрения. Закономерное увеличение содержания Si + Al, начиная от вещества верхней мантии, где преобладает оливин, и кончая гранитами, в которых определяющими минералами являются полевые шпаты и кварц с макси-мальным значением Si + Al (41,4%), объясняет ядер-ными реакциями, в которых выделяющиеся нейтроны преобразуются в во-дород, трансмагматические потоки которого, соединяясь с кислородом мо-лекул кремнезема SiO2 , образуют воду. Совокупность ядерно-химических превращений приводит к тому, что ультраосновное вещество верхней мантии преобразуется в базальтовую магму и летучие, покидающие исходное вещество. При этом объем исходного силикатного вещества уменьшается до 50% , а масса атмосферы и гидросферы возрастает.

Если исходить из концепции роста массы Земли и рождения нейтро-нов, то не нужно никаких предварительных условий (бароплазменного ядра Земли, нейтронной фазы), предусматриваемых в работе [144], для возможности гелиево-водородной эмиссии из недр. Родившийся нейтрон - это потенциальный водород, образующий с кислородом кремнезема воду. Оставшийся свободный кремний трансформируется в алюминий с выделением энергии по схеме (6.20). В целом, ядерно-химическую

§ 6. 3. Трансмутации химических элементов в геологии 145

реакцию можно записать в виде

SiO2 + 31H1 ® 13Al27 + 2H2O. (6.19)

При уменьшении объема прореагировавшего вещества концентрация Si + Al в базальтах и, тем более, в гранитах увеличивается. Кроме процесса (6.19), базальты могут обогащаться алюминием за счет магния посредством реакции (6.11) с участием гелия.

Кроме обширной совокупности ядерных реакций, протекающих в ходе эволюции земной коры в целом, выявлены ядерные превращения, сопровождающие формирование месторождений полезных ископаемых. Анализируя залегание и генезис пластов каменной соли (NaCl), сильвина (KСl) и карналлита верхнекамского месторождения, [150] пришел к выводу, что карналлит (KCl · MgCl2 · 6H2O) образовался из сильвина путем превращения химических элементов. Этот процесс протекает, видимо, с интенсивным выделением газов, что явилось причиной разуплотнения первоначальных пластов сильвина. Причем, в тех частях пласта, где процесс превращения сильвина в карналлит начался раньше или протекал более интенсивно, образовались раздутия в пласте. В связи с обильным выделением газа при образовании карналлита, высказал мнение, что это - один из способов образования месторождений горючих и других газов в земной коре.

В связи с отмеченными приращениями [150, с.107] писал: ”Зададим себе еще один вопрос: а каков генезис сильвинита, пласты, слои и прослойки которого, чередующиеся с пластами, слоями и прослойками каменной соли, находятся в нижней части продуктивной толщи солей, и иначе именуемой сильвинито-карналлитовой толщей? Ответ на это вопрос, как увидим ниже, столь же не геологический и не геохимический, как и в рассматриваемом выше генезисе карналлита и газов горючих и негорючих в верхней части продуктивной толщи: сильвинит образовался и продолжает ныне образовываться превращением в него каменной соли тоже за счет спонтанного превращения химических элементов”.

Верхнекамское месторождение преподнесло целый ряд загадок, которые не решаются без учета протекания ядерных реакций. предложил ряд конкретных механизмов, объясняющих изменения при метаморфизме минералов и горных пород. Для примера можно привести его схему превращения ортоклаза (KAlSi3O8) в мусковит (HKAlSi2O8).

Структурные формы ортоклаза и мусковита весьма сходны, рис. 6.1. Различие состоит в том, что в нижней части структурного кольца кремний ортоклаза соединен с кислородом, а в мусковите кислород связан с алюминием. Проанализировав ряд признаков и условий, указывающих на то, что протекание химических реакций не может обеспечить переход ортоклаза в мусковит, предложил [150] возможную реакцию

Si28 ® 13Al27 + 1H1 + E (6.20)

146 Глава 6. Эволюция земного вещества .

Рис. 6.1. Структурные формулы минералов: а – ортоклаз (К Аl Si3 O8);

δ – мусковит (Н К А12 Si2 O8) по

Ядерная реакция (6.20) идет с выделением энергии Е. Образовавший-ся водород 1Н1 удерживается в прежней структуре освободившейся кислородной связью (рис. 6.1). Характерной чертой реакции (6.20) является протекание ее на месте, внутри молекулярной структуры без участия привнесенных химических веществ (растворов и растворителей) и без миграции химических элементов. В аналогичных условиях происходит согласно [150] превращение континентальной глины с образованием гипса, самородной серы и поваренной соли, причем химически чистая сера представляется как совокупность метана СН4 и атома кислорода, которые выполняют роль ядерных молекул.

С12Н+ О16 ® S32 (6.21)

Большой интерес представляют работы Л. Керврана [438, 439], кото-рый много внимания уделял трансмутациям химических элементов в живых организмах (см. § 6.4). Но он занимался также вопросами ядерных превращений в геологической среде. В частности, образование марганца он связывал с потерей атомом железа одного протона. В этой связи уместно вспомнить сообщение [212] о затоплении в океане возле Гавайских островов изношенных автомобилей. Через полгода оказалось, что все автомобили обросли крупными комками марганцевой руды. Это послужило поводом для обсуждения вопроса об искусственном выращивании марганца в морской воде. Истинная причина появления марганца связана была, вероятно, с реакцией предложенной Л. Кервраном