Сила разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах (стр. 36 )

Магматические расплавы согласно существующей ионной теории их строения (Есин и др., 1966; Хан и др., 1969, Анфилогов, 1973) представляют собой радикал-ионную жидкость, где наряду с катионами присутствуют активные радикалы – анионы типа и другие более сложные. Эти радикалы и ка­тионы способны образовывать подвижные сиботаксические группы различной конфигурации (цепи, разветвленные цепи, плоские сетки и каркасы). Сиботаксисы в процессе дальнейшего развития могут быть представлены как гетероцепные полимеры, в которых макроионы состоят из кремния, алюминия и кислорода. Анионы связываются между собой катионами – модификаторами. В зави­симости от характера макроиона возможны два крайних случая: образование ортосиликата (оливин) или каркасного силиката (по­левой шпат); между этими двумя крайними членами расположены все силикаты, построенные из различных полимерных анионов в сочетании с катионами (цепи, листы, каркасы). Кристаллизации предшествует формирование в расплаве полимерных соединений, отличающихся от кристаллов отсутствием дальнего порядка в структуре.

В частности, некоторыми исследователями (Блох, 1981; Иван­кин и др., 2001) отмечается возможность существования флюида, промежуточного между собственно расплавом и водным раство­ром. В соответствии с этими представлениями вода и другие лету­чие компоненты, не входящие в состав комплексных соединений, располагаются в промежутке между ними и могут образовывать вмещающую дисперсионную среду. Причем можно предполагать возможность образования своеобразного водного раствора этих соединений, если количество воды будет достаточно большое.

Значит, с точки зрения современных представлений о при­роде гидротермальных растворов и расплавов как жидкостях, со­держащих полимеризованные макромолекулы коллоидных разме­ров, представляется вполне возможным участие коллоидных (по­лимеризованных) растворов в деятельности механизма диффузи­онного флюидозамещения. Но в отличие от существующих пред­ставлений о роли коллоидов в рудообразовании я выдвигаю новую идею. Она заключается в том, что коллоиды имеют важное значе­ние не только и не столько для переноса больших количеств рас­творенных компонентов, но и для того чтобы препятствовать их быстрому осаждению на стенках трещин и перекрытию подводя­щих каналов метасоматоза. Причем зарождение коллоидных час­тиц происходит сразу же в процессе метасоматоза в относительно крупных порах и трещинах. В более тонких микропорах они обра­зоваться не могут, так как малейшая попытка их формирования приводит к сужению микропор и резкому усилению действия МДК-эффекта, в сферу действия которого они попадают. Поэтому они сразу же разрушаются.

В коллоидной химии причиной поддержания частиц во взве­шенном состоянии в растворе считается наличие на их поверхно­сти электрических одноименных зарядов, которые оттал­кивают их друг от друга, не позволяя склеиваться. Однако с разви­тием полимерной химии это представление исчезло, и на смену ему практически не было предложено ничего другого. Хотя весьма непонятно, почему полимеризованные макромолекулы, способные в высококонцентрированном растворе соединяться с образова­нием структур гелей и твердых тел, в разбавленных растворах при взаимных столкновениях не склеиваются в более крупные агре­гаты, а продолжают существовать раздельно. Значит, существует какая-то преграда, которая до определенного предела препятст­вует их соединению.

По моему мнению, такой преградой является поверхностная пленка воды (или жидкостей вообще), обладающая определен­ными свойствами. К числу таких свойств относятся температурная составляющая силы разуплотнения поверхностного слоя воды – Т-СРПС и расклинивающее давление Дерягина. Т-СРПС, создающая разуплотнение слоя, придает ему свойства поверхностного натя­жения и расклинивающего давления. считал раскли­нивающее давление одним из важнейших факторов существова­ния коллоидных частиц (1986). Он полагал, что это давление соз­дается за счет электростатических сил притяжения молекул воды к твердой поверхности частиц.

Я думаю, расклинивающее давление Дерягина действительно является одним из факторов стабильности коллоидных растворов, но оно представляет собой результат действия Т-СРПС, разуплот­няющей жидкость в поверхностном слое и придающей ему некото­рые свойства твердого тела. Но кроме него здесь также действует сама Т-СРПС, препятствуя их соединению. В участках случайных соединений частиц поверхность контакта не является постоянно жестко непроницаемой для воды. Частицы находятся в движении, и под его влиянием в некоторых участках поверхности контакта образуются щели, куда проникает вода из объема жидкости. Здесь в соответствии с изложенными выше представлениями начинает действовать Т-СРПС, которая с силой расширяет и удлиняет щель вплоть до полного отрыва и разъединения склеившихся поверхно­стей. Она как бы вдогонку отталкивает рассоединяющиеся час­тицы.

Следует отметить, что подобный механизм действует только в отношении гидрофильных поверхностей. Гидрофобные поверх­ности не испытывают действия Т-СРПС, так как вода не проникает в образующиеся между ними щели, а наоборот, стремится с силой вытекать из них. На этом принципе основано создание конформа­ций биологических молекул растений и живых организмов, когда их длинные цепи соединяются своими гидрофобными участками (Мо­лекулярная…, 1994). Характерно, что подавляющее большинство полимеризованных веществ обладает гидрофильными свойствами и на начальной стадии изучения их выделяли как группу лиофиль­ных коллоидов. Поэтому в контакте между их частицами действуют положительное расклинивающее давление Дерягина и непосред­ственно сама Т-СРПС.

Расклинивающее давление создается действием Т-СРПС, и в связи с этим в целом, по-моему, одной из важнейших причин су­ществования коллоидов и полимеров в растворах во взвешенном состоянии является Т-СРПС.

Образование в процессе метасоматоза коллоидных (полиме­ризованных) частиц способствует доведению флюида в трещин­ных пустотах до высокой концентрации, при которой завершается активная фаза метасоматического процесса, так как в условиях большой вязкости диффузионная подвижность компонентов сни­жается до минимального уровня.

После формирования высококонцентрированного флюида происхо­дит его кристаллизация с образованием сульфидов, окисно-рудных минералов, кварца, карбонатов, флюорита и т. д. в зонах рудообразования и магматических пород в зонах магмооб­разования.

Как показано выше, формирование частиц коллоидных раз­меров обусловлено действием Т-СРПС, которая, образуя поверх­ностную пленку с некоторыми свойствами твердого тела, опреде­ляет их размер и препятствует слипанию и выпадению в осадок. Следовательно, в формировании механизма диффузионного флюидозамещения участвует как осмотическая составляющая СРПС в виде МДК-эффекта, так и ее температурная составляю­щая.

Механизм диффузионного флюидозамещения в земной коре способствует формированию эндогенных месторождений, магма­тических пород и дифференциации ее в целом с образованием кислой гранитоидной оболочки. Также он способствует пластиче­ской деформации пород при динамометаморфизме и складчато­сти. Действие этого механизма способствует уменьшению геоди­намических напряжений в земной коре и вероятности катастрофи­ческих землетрясений. В нефтегазовой геологии он действует как механизм, создающий первичную миграцию молекул углеводоро­дов из тонкозернистых органогенных материнских пород в более крупнозернистые песчаниковые породы, где они мигрируют и кон­центрируются в соответствующих ловушках в виде залежей нефти и газа (Шабалин, 2001).

Я высказал представления о том, что в живой природе дейст­вует аналог механизма диффузионного флюидозамещения, кото­рый содействует заживлению ран и порезов в растениях и живых организмах, так же как он «залечивает» тектонические разломы, т. е. «раны» в земной коре. Совместно Т-СРПС и О-СРПС регули­руют рост растений и живых организмов до определенного раз­мера, определяющего их молодость или старость. Весьма значи­тельна их роль в избирательной проницаемости мембран в жидко­стях, проявляющаяся в обмене веществ в живой природе (Шаба­лин, 1998, 1999, 2000, 2001).

3.2. Содействие механизма диффузионного флюидозамещения заживлению ран и порезов в растениях и живых организмах

Выше уже проведены определенные аналогии в жизнедея­тельности органической и неорганической (горные породы земной коры) материи. Показано, что принцип формирования метасомати­ческой зональности в горных породах проявляется и в клетках жи­вой природы в том, что скорость обмена веществ зависит от меха­нико-энергетических факторов. Конкретно, в клетках обмен ве­ществ ускоряется при сокращении расстояния между внутренно­стями клетки и внешним источником питательных веществ – это когда клетка оказывается непосредственно окруженной питатель­ной средой изолированно от других клеток. Если же клетка плотно контактирует с другими клетками, то это уже удлиняет пути ее снабжения питательными веществами, уменьшая градиент кон­центрации при их обмене; этим снижается энергия движения ве­ществ и скорость роста клетки.

Также показано, что пластическим деформациям в горных по­родах земной коры соответствует механизм роста растений и жи­вых организмов, когда небольшие деформации в их теле приводят к ускорению деятельности МДК-эффекта и соответствующему ус­корению роста их тканей. Благодаря этому они увеличиваются в размерах без нарушения целостности, начиная с зарождения и до взрослого возраста.

Ну, а что происходит, когда растениям и животным нанесены какие-либо раны? Как показано выше, аналогом этого в горных по­родах являются тектонические трещины, и эти «раны» в земной коре залечиваются благодаря включению механизма диффузион­ного флюидозамещения, т. е. заполнения их сначала вязким кол­лоидным или магматическим (полимеризованным) флюидом за счет метасоматического выноса компонентов из вмещающих по­род и последующей раскристаллизации этого флюида с образова­нием жил – как бы рубцов в теле Земли.