Модели возникновения земного ядра

Выделение земного ядра сопровождалось возникновением исключительно интенсивных  конвективных течений в мантии Земли, полностью перестроивших весь существовавший до того тектонический план литосферной оболочки Земли. Судя по рассматриваемому сценарию процесса, в конце архея должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над областью стока "ядерного" вещества. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя около 2,6 млрд лет назад сформировался первый в истории Земли суперконтинент, названный нами Моногеей (Сорохтин, Ушаков, 1989). Предположение о существовании раннепротерозойского суперматерика по независимым геологическим данным делали также В.Е. Хаин и Н.А. Божко (1988), назвав его "Пангея 0".

Дальнейшее выделение "ядерного" вещества и рост самого ядра уже  происходили по более спокойному бародиффузионному механизму. Суть этого механизма в том, что в низах мантии (D") происходит распад твёрдых растворов с выделением Fe компоненты. Под действием давления возникает нарастание деформации и под действием диффузии атомы уходят из кристалла. Между гранулами силикатных кристаллов начинают формироваться (концентрироваться) дефекты (дислокации) атомов 2Fe,0. В расплав переходят Fe компоненты, а матрица (Si) остаётся нетронутой

Fe₂SiO₄ --> 2FeO + Si0₂.

В результате Fe уходит к центру Земли, а в нижней мантии образуются Si компоненты и таким образом масса ядра увеличивается. Для количественной характеристики рассматриваемого процесса дифференциации А.С. Монин (1977) ввел понятие эволюционного параметра Земли х, определив его отношением массы земного ядра М_с к суммарной массе "ядерного" вещества в Земле

 

х=МС₀

 

где М - масса Земли,

С₀ - суммарная концентрация в Земле "ядерного" вещества (железа, его окислов и других тяжелых элементов, переходящих в земное ядро)

 

2.4.Возможная модель выделения  внутреннего ядра.

 

Одновременно с выделением жидкого  ядра и его последующей эволюцией  происходило образование и рост внутреннего твёрдого ядра. Можно  предположить, что последнее начало формироваться в результате выделения  избытка железного и никелевого материала из «ядерного» вещества при  постепенном понижении температуры. Кроме того, под действием сверхвысоких давлений, господствующих в земном ядре происходит распад оксида железа с выделением железа в свободную  фракцию: 2Fe₂0 --> 4Fe + 0₂.

Процессы кристаллизации железа наиболее активно протекают, вероятно, в переходной оболочке. В результате идёт осаждение  железа на поверхность внутреннего  ядра и приращение его объёма. Допускается, что за счёт этого ежегодно субъядро планеты на доли миллиметра прибавляет в радиусе. Данные сейсмотомографии указывают на сложное строение внутреннего ядра Земли: оно состоит из ряда концентрических оболочек с несколько различающимся составом. Такое строение можно объяснить, допустив, что его образования происходило за счет кристаллизации из многокомпонентной жидкости. Таким образом, внутреннее ядро можно рассматривать как своеобразный кристалл, растущий в растворе, перенасыщенном «ядерными компонентами.

В последнее время, на основе изучения изменения разности времён пробега сейсмических волн во внешнем и во внутреннем ядре Земли, сделано предположение о дифференцированном вращении твёрдого субъядра относительно Земли в целом со скоростью 1,3 град/год. По этим же данным, в основании жидкого ядра выделяют высокоскоростной слой толщиной около 3 км с плотностью 12,1 г/см . Скорость продольных волн до 12,0 км/с указывает на скачок плотности в 0,6 г/см . Существование этого слоя увязывается с более высокой скоростью вращения субъядра, чем Земли в целом.

 

З.Заключение.

 

Земное ядро интересовало ученых с  момента его открытия в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно  трудно из-за относительно малого числа  сейсмических волн, достигавших его  и возвращавшихся к поверхности. Кроме того, экстремальные температуры  и давления ядра долгое время трудно было воспроизвести в лаборатории. Эта геосфера недоступна для непосредственного  изучения, и вряд ли будет когда-то доступна. Но именно это привлекло  меня, именно этим эта тема мне понравилась, ведь, несмотря на довольно-таки достоверные  факты строения и состава ядра каждый человек представляет его себе по-своему. Выполняя курсовую работу, я встретил большое множество различных мнений и представлений о составе и строении ядра. Вот некоторые из них:

 

1 .Шведские ученые представили  новую гипотезу формирования  ядра Земли. До сих пор было  принято считать, что внутреннее  ядро планеты состоит в основном  из железа и представляет собой  сферу радиусом 1,2 тысяч километров. Но анализ сейсмических наблюдений  показал, что упругие колебания  проходят быстрее через ядро  в направлениях, параллельных земной  оси, чем в направлениях, параллельных  экватору. При высоких температурах, которые преобладают в ядре  Земли, скорость прохождения этих  волн должна быть одинакова,  независимо от направления, поэтому  разницу скоростей прохождения  колебаний можно объяснить только  особым строением ядра. По мнению  шведских специалистов, ядро Земли  представляет собой структуру,  напоминающую по форме кристалл.

Рис.6.Ядро,напоминающее по форме кристалл. (http://news.mail.ru)

 

 

 

2. Ядро земли - раскалённая пустота, объединение взаимодействий. Да, именно так! Любой массивный объект: Солнце, Земля, звезды, планеты, ядра галактик и квазары внутри пусты. Эти пустоты заполнены разряженным газом и излучением при высоких температурах. Причем, в среднем, чем массивней объект, тем больше температура недр, тем меньше плотность газа в центре объекта. С другой стороны, чем старше звезда по шкале эволюции, тем тоньше её оболочка. Разрыв оболочки приводит к взрыву новой или сверхновой. Чем старше планета, по шкале эволюции, тем более ярко выражена полость в центре планеты.
3. Радиус внутреннего твердого ядра Земли увеличился за десятилетие на один - полтора километра, как минимум, в одном районе - под центральной Африкой. К такому выводу пришел Лианксинг Вен из Нью-Йоркского университета, который изучил данные по двум землетрясениям, произошедшим в 1993 и 2003 годах в районе Южных Сандвичевых островов. Выяснилось, что сейсмические волны, порожденные землетрясением и отраженные от поверхности внутреннего ядра, в 2003 году достигли трех сейсмических станций в России и Киргизстане на   39 - 70 миллисекунд быстрее, чем в 1993 году.

 

По моему мнению, модель позднего формирования ядра является наиболее предпочтительной. На мой взгляд, это  самый обоснованный и доказанный механизм в наше время. Хотя, каждая модель имеет свои плюсы и минусы.

 

Список литературы:

 

1. Гаврилов В.П. Геотектоника. М., Изд-во «Нефть и газ», 2005 г.
2. Сорохтин О.Г.,Ушаков С.А.. Развитие Земли. М., Изд-во «МГУ», 2002 г.
3. Сорохтин О.Г. Жизнь Земли. - М.:Ижевск, 2006 г.
4. http://wiki.web.ru
5. http://wk.personal.ikir.ru
6. http://www.geolref.ru/page-815.html