Файл: Твердохлебов В.А. Дифференциация вещества в планетарных условиях.pdf

при котором данное вещество может находиться в стабильном состоянии, образовывать концентрации в этой области.

Мы имеем возможность, таким образом, провести нижнюю

распространения вещества будет являться в данном случае по­ верхность Земли.

Очевидно, что всякое вещество, имеющее большую глуби­ ну распространения, чем вещество і, сможет существовать стабильно и в более высоких горизонтах. Следовательно, мы можем составить список веществ, присутствующих в данной точке, то есть имеем возможность построить модель химиче­ ского разреза Земли в некоторой области.

3. В атмосфере температурный градиент в общем уменьша­ ется с высотой. В этом случае точки b и d пересечения кривых

Очевидно, чем точнее учтены значения независимых па­ раметров, входящих в формулу условий концентрации, тем достовернее полученный вывод. Задача может стать нерешаемой или иметь неопределенное решение, если вводимые в анализ данные о величине силы тяжести, температурного градиента и удельной теплоемкости веществ определены с су­ щественной погрешностью. Особенно важно значение темпера­ турного градиента, от величины которого в основном зависит химизм геологических систем.

Ошибка в определении величины теплоемкости обычно составляет 0,1—1%, поэтому вычисления .следует производить

сточностью до второго знака после запятой.

Ра с ч е т 1. Определение химического состава центра Зем­ ли. К области центра Земли отнесем сферу, поверхность кото­

от поверхности ядра до глубины порядка 5000 км составляет около 80° К (см. рис. 2), что соответствует температурному градиенту порядка 0,04 град/км. Нами абсолютная температу­ ра в центре Земли принимается равной 7000° К при темпера­ турном градиенте, равном 0,08 град/км (см. рис. 2). На опи­

сываемой глубине принятая температура составляет условно 6980° К.

Дюлонга-Пти, удельная теплоемкость обратно пропорцио­ нальна атомному весу элементов. Мы вправе предположить, что веществом, составляющим центр Земли, является водо­ род. Теплоемкость молекулярного водорода при 7=5000° К (указана максимальная величина Т, для которой в рас­

Любой другой элемент таблицы Менделеева и его соедине­ ния, в том числе и соединения с водородом, будут иметь мень­ шую удельную теплоемкость и, 'следовательно, меньшую вероятность существования в центре Земли (например, гелий имеет Cj,=5,19 Дж/г-град). Сходимость величины вероятной

\ Необходимо далее оценить плотность водородного вещест­ ва в центре планеты. Вследствие сверхвысоких давление водо­ род находится в вырожденном, «металлизованном» сострянии. Однако при «металлизации» водорода в состоянии вырожде­ ния находятся только его электроны, что же касается ионной (в данном случае протонной) части вещества, то она предпо­ ложительно по-прежнему подчиняется уравнению состояния

і

поскольку оно устраняет принципиальные различия в строе­ нии Солнца, с одной стороны, Земли и других планет Сол­ нечной системы — с другой.

Р а с ч е т 2. О п р е д е л е н и е м а к с и м а л ь н о г о а т о м н о г о веса

э л е м е н т о в , с п о с о б н ы х о б р а з о в ы в а т ь к о н ц е н т р а ц и и в п р и п о ­ в е р х н о с т н ы х у с л о в и я х З е м л и . Поскольку вещество неизвестно, предположим, что оно состоит из одинаковых атомов. Тогда

Необходимо задаться величиной максимально возможного температурного градиента литосферы. Как было отмечено ранее, величина осредненного температурного градиента в зо­ нах действующих вулканов может достигать 90—100 град/км. В таком случае максимально возможный атомный вес прос­ тых веществ литосферы составит:

левия), т. е. завершающим элементам таблицы Менделеева. Полученное решение является непротиворечивым.

Очевидно, что любое соединение указанных элементов с более легкими элементами, например с кислородом, понизит удельную теплоемкость вещества, т. е. сделает его стабиль­ ным в более холодных температурных зонах, расширит об­ ласть распространения этого элемента. Иными словами, сое­ динения будут иметь большую вероятность существования (концентрации) в условиях литосферы, чем чистые актиноиды. Например, для чистого урана и его соединения с кислородом

Температурный градиент порядка 40 град/км свойствен геосинклинальным областям и встречается значительно чаще, чем температурный градиент порядка 80—100 град/км.