Возникновение Земли

Министерство высшего и общего профессионального образования РФ.

Иркутский государственный технический университет.

Кафедра ФГГГ.

РЕФЕРАТ

на тему:

“Теория происхождения Земли”.

Выполнил студент гр.РТ-99-2

Красиков А.С.

Проверила Рапацкая Л.А.

Иркутск-1999г.

1.Содержание:

стр.

2.Введение………………………………………………………………….1

3.Образование мантии и ядра Земли……………………………………...2

4. Дифференциация мантии и образование коры, гидросферы и атмосферы…………………………………………………………………..5

5.Вывод……………………………………………………………………...9

6.Список использованной литературы…………………………………...10

2.Введение.

В настоящее время в науке создалось такое положение, что разработка космогонической теории и реставрация ранней истории Солнечной системы могут осуществляться преимущественно ин¬дуктивным путем, основанным на сравнении и обобщении получен¬ных совершенно недавно эмпирических данных по материалу ме¬теоритов, планет и Луны. Поскольку о строении атомов и поведе¬нии их соединений при различных термодинамических условиях нам стало известно очень многое, а о составе космических тел были получены совершенно достоверные и точные данные, то решение проблемы происхождения нашей планеты поставлено на прочную химическую основу, которой были лишены прежние космогониче¬ские построения. Следует в ближайшее время ожидать, что реше¬ние проблем космогонии Солнечной системы вообще и проблемы происхождения нашей Земли в частности достигнет больших успе¬хов на атомно-молекулярном уровне, подобно тому, как на этом же уровне генетические проблемы современной биологии блестяще решаются на наших глазах.

Изотопные соотношения элементов в метеоритном и земном ве¬ществе, данные о химическом составе и структуре метеоритов представляются нам все более отчетливо как исторические доку¬менты, по которым может быть прочитана ранняя история Солнеч¬ной системы и восстановлены условия рождения нашей планеты — Земли. В свете современных данных космохимии и геохимии, астрофизики и геофизики уже сейчас можно заключить, что вещество Земли в прошлом, относительно незадолго до образования планет, находилось в состоянии плазмы и путь становления нашей планеты был связан с эволюцией вещества от плазменного состояния до состояния образования химических соединений, металлических фаз и других форм существования твердых жидких и газообразных тел (при относительно невысоких температурах). При современном со¬стоянии науки физико-химический подход к решению проблем космогонии Солнечной системы является совершенно неизбежным. Поэтому давно известные механические особенности Солнечной системы, которым классические космогонические гипотезы уделяли главное внимание, должны быть истолкованы в тесной связи с фи¬зико-химическими процессами в ранней истории Солнечной системы. Последние достижения в области химического изучения отдельных тел этой системы позволяют нам совершенно по-новому подходить к реставрации истории вещества Земли и на этой основе восстановить рамки тех условий, в которых происходило рождение нашей планеты – становление её химического состава и формирование оболочечной структуры.

3.Образование мантии и ядра Земли.

Образование Земли связано с аккумуляцией вещества, представленного преимущественно высокотемпературными конденсатами солнечного газа. Однако относительно способа аккумуляции существуют различные мнения. В процессе формирования Земли можно допустить три варианта аккумуляции.

1. Гомогенная аккумуляция, нашедшая наиболее полную раз¬работку в гипотезе О. Ю. Шмидта и его сторонников. Она привела к образованию квазиоднородной первичной Земли. Модель пер¬воначально гомогенной по составу и строению Земли пользова¬лась наиболее широким признанием. Согласно этой модели, со¬временное зональное строение Земли возникло лишь в ходе эво¬люции, что выразилось в разогревании, частичном плавлении и дифференциации земного вещества под воздействием радиоактив¬ных источников тепла.

2. Гетерогенная аккумуляция, определившая с самого начала главные черты строения земного шара — наличие в первичной Земле металлического ядра и мантии. При аккумуляции метал¬лических частиц сначала возникло ядро, затем на него осели бо¬лее поздние конденсаты в виде силикатов, образовав мощную ман¬тию первичной планеты.

Идею о том, что Земля начала аккумулироваться первоначаль¬но из металлических частиц, высказали В. Латимер, Э. В. Соботович, П. Гаррис и Д. Тозер, а позднее Э. Орован. В дальнейшем она была поддержана К. Таркяном и С. Кларком, Дж. Джекобсом, А. П. Виноградовым. По К. Таркяну и С. Кларку, первичная Земля аккумулировалась в той последо¬вательности, в которой происходила конденсация веществ из пер¬вичной солнечной туманности. Крайний вариант гетерогенной ак¬кумуляции Земли был недавно предложен Д. Л. Андерсоном и Т. Ханксом, которые полагают, что внутреннее ядро Земли приобрело свой состав за счет самых ранних дометаллических конденсатов, внешнее ядро возникло из металлической фракции и серы, а мантия—за счет аккумуляции силикатной фракции. На заключительных стадиях аккумуляции произошло осаждение ма¬териала типа углистых хондритов (С1), включая гидратированные силикаты, летучие и органические соединения.

3. Частично гетерогенная аккумуляция без резких перерывов в составе материалов, строящих земной шар. В этом случае наи¬более резкая разница в составе имела место лишь между цент¬ральными частями Земли и поверхностными слоями первичной мантии. При таком способе аккумуляции первоначально не было pезких границ между ядром и мантией, подобно современному состоянию. Границы эти установились позже в ходе дальнейшей химической дифференциации, связанной с нагревом. Ядро Земли возникло в результате комбинации процессов гетерогенной аккреции и последующей химической дифференциации. Выплавление железо-сернистых масс и удаление их из разных горизонтов первич¬ной Земли путем стекания в центральные области было процессом, протекавшим асимметрично и в дальнейшем определившим асим¬метрический характер коры и верхней мантии.

В настоящее время нам довольно обоснованной представляется идея о том, что происхождение земного ядра связано с проис¬хождением (способом формирования) самой Земли и Солнечной системы. Химическая эволюция протопланетной туманности, рас¬смотренная нами выше, при остывании газа солнечного состава определила то обстоятельство, что в районе аккумуляции веще¬ства Земли возникли химические соединения, которые определили химический состав нашей планеты в целом. Начало формирования Земли по всей вероятности, было связано с первичной аккумуля¬цией именно металлических частиц. В пользу этого мы можем привести следующую аргументацию.

В процессе аккумуляции планет железоникелевые частицы имели явное преимущество в отношении объединения перед ча¬стицами другого состава. Если аккумуляция первоначально про¬исходила при высоких температурах, то капли железа при со¬прикосновении друг с другом легко сливались в тела компактной массы, образуя зародыши планет. Если агломерация имела место при низких температурах, то металлические частицы ввиду своей пластичности и хорошей теплопроводности объединялись при столкновении. В этом случае происходило поглощение кинетиче¬ской энергии. Таким образом могли происходить процессы как “горячей сварки”, так и “холодной сварки” в зависимости от тем¬пературы частиц. Заметим, что в некоторых железных метеоритах обнаружены признаки объединения металла в результате соуда¬рений.

Наконец при температурах ниже точки Кюри (1043 К для Fe, 598 К для FeS) частицы железа и троилита могли легко намаг¬ничиваться в сильном магнитном поле первичного Солнца ив дальнейшем объединялись силами магнитного притяжения. По¬скольку силы магнитного притяжения для мелких металлических частиц на много порядков превосходят гравитационные силы, за¬висящие от масс, аккумуляция частиц никелистого железа из охлаждающейся солнечной туманности могла начаться при тем¬пературах ниже 1000 К в виде крупных сгущений и во много раз была более эффективной, чем аккумуляция силикатных частиц при прочих равных условиях. По Ф. Хойлу и Н. Викрамасингу, когда происходило непрерывное сжатие Солнца, напряженность магнитного поля могла достигать высоких значений, на два поряд¬ка превышающих современную. В этих условиях аккумуляция ферромагнитных материалов типа железоникелевых частиц и трои¬лита должна протекать наиболее эффективно, образуя зародыши планет земного типа. Поскольку точка Кюри для железа и же¬лезоникелевых сплавов находится вблизи 1000 К, магнитные силы как фактор аккумуляции могут вступить во взаимодействие за¬долго до начала окисления железа. П. Гаррис и Д. Тозер вычислили поперечное сечение захвата взаимно намагниченных частиц, которое оказалось в 2-104 раз выше их реального попереч¬ного сечения. В то же время они показали, что магнитное взаи¬модействие зависит от размеров частиц. Оно весьма незначитель¬ное для частиц с диаметром менее 10--5 см, но при размерах частиц 10-4 см агрегация наступает довольно быстро. При высоких температурах (свыше 1273 К) в газопылевом облаке все частицы могли сосуществовать независимо до падения температуры ниже точки Кюри. Но при падении температуры ниже точки Кюри маг¬нитное взаимодействие железоникелевых