Сила разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах (стр. 1 )

СИЛА РАЗУПЛОТНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ВОДЫ И ЕЕ РОЛЬ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Новосибирск

2003

УДК 541.183:55

Шабалин разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах. – Новосибирск, 2003. –  254 с.

В этой, уже шестой, книге автор последовательно разрабатывает и углубляет представление о существовании в природе неизвестной ранее фундаментальной силы – молекулярно-кинетической силы разуплотне­ния поверхностного слоя (СРПС) жидких, твердых и газообразных ве­ществ, и в первую очередь воды. Сущность этой силы заключается в том, что в период растекания воды и увеличения ее поверхности в новообра­зующиеся участки ее поверхностного слоя подходят глубинные слои воды и разуплотняются здесь с силой, равной силе температурного расширения для воды в целом (температурная составляющая – Т-СРПС) и с силой осмотического давления для растворенных в воде веществ (осмотическая составляющая – О-СРПС).

Более детально рассмотрены те ошибки в существующей молеку­лярно-кинетической теории газов и жидкостей и поверхностных процессов, которые не позволяют теоретически обосновать это явление.

Показана роль СРПС в главнейших геологических процессах и дру­гих природных явлениях.

Работа предназначена для специалистов по физике и химии, зани­мающихся изучением поверхностных явлений, и для широкого круга гео­логов.

The author in this sixth book sequentially elaborates and refines under­standing of unknown before fundamental force – «force of decondensation of the superficial layer» (FDSL) of liquid, solid and gaseous substances and first of all water. The essence of it is as follows: when the water is flowing and in­creases its surface, depth layers come in new forming parts of its superficial layer and here they are decondensate a with the force equal the force of tem­perature expansion for water as a whole (temperature component – T-FDSL) and with the force of osmotic pressure for dissolved in water substances (os­motic component – O-FDSL). The mistakes in existing molecular –kinetic the­ory of gases and liquids and surface processes, which do not allow to justify this phenomena, are examined here more in detail. The role of FDSL in most important geological processes and other phenomena is investigated.

The book is intended for specialists in physics and chemistry, studing surface phenomena, and for broad association of geologists.

©

, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Вода в горных породах земной коры контактирует с ними, об­разуя на границе слой так называемой связанной воды, или диф­фузный или нерастворяющий слой. Поскольку ширина микропор, сквозь которые осуществляется движение растворенных веществ при метасоматозе и метаморфизме, рудо-, магмо - и нефтеобразо­вании, обычно близка к толщине поверхностного слоя, то практи­чески все эти процессы осуществляются в пределах связанной воды. По существу, она является средой зарождения данных про­цессов, и ее свойствами определяются многие их особенности. Поэтому знание свойств поверхностного слоя очень важно для по­нимания многих геологических явлений. Начиная 20-х годов про­шлого века изучением особенностей поверхностного слоя воды в СССР занималось одновременно несколько научных школ, воз­главляемых академиками , , группой ис­следователей Московского госуниверситета ( и др.). Приоритет российской науки в этом вопросе был неоспорим, так как были открыты признанные мировой наукой явления – эф­фект Ребиндера, расклинивающее давление Дерягина, проведен большой объем экспериментальных работ, глубоко развиты пред­ставления о поверхностном диффузном слое связанной воды, его свойствах, термодинамике. Но начиная с конца 1980-х гг. исследо­вания почти прекратились в связи с уходом из жизни многих руко­водителей школ. Это можно видеть по конференциям, ведь специ­ально посвящены этой проблеме только юбилейные: к 100-летию со дня рождения (1998) и (2002). Если обратить внимание на довольно частые тогда конференции по гидрогеологии и нефтяной геологии, то окажется, что только в единичных докладах шла речь об исследовании поверхностного слоя связанной воды. Не было конференций, посвященных про­блеме поровых растворов в геологических процессах. В научных работах и учебниках по рудной, магматической геологии, мета­морфизму, метасоматозу, осадочным породам о существовании слоя связанной воды почти не упоминается, не говоря уже о каких-либо научных исследованиях его свойств применительно к этим областям геологии.

Создается впечатление, что проблема поверхностного слоя полностью решена и нет никаких вопросов и аспектов, интересую­щих исследователей. Но это только кажется, если к ней подходить с точки зрения выработанных за многие десятилетия представле­ний. Однако я подошел к рассмотрению этой проблемы под новым углом зрения, предложив идею о существовании в природе неиз­вестного явления. В этой, уже шестой, книге и ряде научных статей мной последовательно (Шабалин, 1995–2003) развиваются пред­ставления о новом неизвестном науке роде сил – молекулярно-ки­нетической силе разуплотнения поверхностного слоя (СРПС) жидких, твердых и газообразных веществ, и в первую очередь важнейшего в природе вещества – воды.

Сущность этого явления заключается в том, что в период растекания воды и увеличения ее поверхности в новообра­зующиеся участки ее поверхностного слоя подходят глубин­ные слои воды и разуплотняются здесь с силой, равной силе температурного расширения для воды в целом (температур­ная составляющая – Т-СРПС) и с силой осмотического давле­ния для растворенных в воде веществ (осмотическая состав­ляющая – О-СРПС).

Здесь будут более детально, чем в предыдущих книгах, рас­смотрены ошибки в молекулярно-кинетической теории жидкостей и газов, которые не позволяют теоретически обосновать это фунда­ментальное явление природы:

1. Поверхностное натяжение в жидкостях обусловлено втяги­ванием молекул с поверхности в глубь жидкости ван-дер-ваальсо­выми силами притяжения (раздел 1.1).

2. Молекулы воды обычно совершают активированные скачки на расстояние не более среднего расстояния между молекулами (раздел 1.3.2).

3. Диффузия растворенных веществ, так же как и самодиф­фузия, осуществляется за счет хаотического бесцельного блужда­ния растворенных молекул в массе растворителя равновероятно во все стороны (разделы 2.3 и 2.4.).

4. Плотность газов одинакова как в объеме газа, так и в его поверхностном слое у стенок сосудов (раздел 1.2.).

5. Плотность поверхностного слоя воды в контакте с твер­дыми веществами больше плотности воды в объеме (раз­дел 1.3.4).

6. Объяснение причины осмоса как результата большего хи­мического потенциала растворителя по сравнению с растворен­ным веществом (разделы 2.2., 2.3. и 2.4.).

7. Формирование важнейших свойств поверхностного слоя воды в целом обусловлено электростатическими и ван-дер-вааль­совыми силами притяжения – отталкивания молекул, а тепловое движение молекул способствует только разрушению этих свойств (раздел 1).

8. Расклинивающее давление Дерягина способно раздвигать, т. е. собственно расклинивать стенки микротрещин при проникно­вении в них воды (по моему мнению, оно способно только с неко­торой силой противостоять разрыву поверхностного слоя при его сдавливании) (раздел 1.4.1.2).

9. Поверхностный слой является нерастворяющим объемом воды (по-моему, наоборот, это слой, химически наиболее активно растворяющий все твердые вещества в его контакте) (раздел 2).

Многие из этих представлений были выдвинуты основателями молекулярно-кинетической теории газов и жидкостей еще в 18-м и начале 19-го в. и с тех пор по существу стали догматическими, как не вызывающие сомнения. Их можно найти в любом современном учебнике физики или даже в энциклопедии, они уже обросли соот­ветствующими математическими формулами. Поэтому доказать их ошибочность – сверхсложная задача, которая, конечно, не может быть решена в рамках этой книги. Вероятно, потребуется работа еще целого поколения ученых. Но моя задача состоит в том, чтобы обратить на это внимание. Не так все очевидно в этих представле­ниях, даже наоборот – имеется целый ряд противоречий. Я хочу провести бескомпромиссный предельно объективный логический анализ этих представлений под новым углом зрения, вне зависи­мости от авторитетности того или иного ученого, выдвигающего их, с уважением и вниманием относясь к мнению каждого из них.

Причиной такой позиции стало то, что лет десять назад я, за­нимаясь геологическими исследованиями, выдвинул представле­ние о микропородиффузионном каталитическом эффекте (МДК-эффекте), который очень просто объясняет причину важнейшего в геологических процессах явления – поддержания микропор в гор­ных породах постоянно открытыми для того, чтобы могли осущест­вляться метасоматические процессы. Но когда я попытался объ­яснить этот эффект, обратившись к существующей молекулярно-кинетической теории жидкостей, то оказалось, что сделать этого нельзя. С точки зрения этой теории такого эффекта не может быть. Тогда я пошел по линии обнаружения ошибок и слабых сторон этой теории, и оказалось, что они есть, и они вполне очевидны. И когда сущность этих ошибок становится понятной, тогда и объяс­нение микропородиффузионного каталитического эффекта воз­можно. Это, в свою очередь, привело меня к более широкому обобщению и разработке представления о существовании СРПС, которая способствует созданию обмена веществ в водосодержа­щих микропористых средах и лежит, по сути, в основе жизни на Земле и геологических процессов в земной коре, являясь своего рода их заводным механизмом.