Л. И. Шабалин основы молекулярно-кинетической концепции рудо и магмообразования



жүктеу 2.64 Mb.
бет1/17
Дата13.06.2016
өлшемі2.64 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17



Л. И. Шабалин

ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ РУДО  И МАГМООБРАЗОВАНИЯ

Новосибирск

2002

УДК 539.19.001.01:553.52


Шабалин Л. И. Основы молекулярно-кинетической концепции рудо- и магмообразования. – Новосибирск, 2002. – 204 с.

Изложены основы новой концепции рудо- и магмообразова­ния, названной автором молекулярно-кинетической в отличие от сущест­вующей сейчас феноменологической (термодинамической). Концепция базируется на четырех положениях: 1) молекулярно-кинетичес­кой силе разуплотнения поверхностного слоя воды, 2) контактно-соударительном законе, 3) принципе устойчивости-энергоподвижности, 4) автометасоматически-мобилизационной модели постмагматического рудообразования. Эта концепция рас­смотрена на примерах конкретных геологических процессов; на ее основе показан меха­низм формирования дифференцированной земной коры и континентов.

Предназначена для широкого круга геологов.

L. I. Shabalin. Bases of molecular-kinetic conception of ore- and magma formation. Novosibirsk, 2002. – 204 p.


The bases of a new conception of ore- and magma formation, called molecular-kinetic, distinct from the existing phenomenological (thermodynamic) conception, is outlined. It is based on fore principles: 1) molecular-kinetic force of decondensation of the superficial layer of water, 2) contact-collision law, 3) principle of stability-energymobility, 4) autometasomatic-mobilization model of postmagmatic ore formation. The conception is examined by the example of different geological processes. The mechanism of origin of differentiated earth’s crust and continents is demonstrated, basing on the conception.

This book is for broad association of geologists.


ВВЕДЕНИЕ


Возможность разработки молекулярно-кинетической концеп­ции рудо- и магмообразования я в краткой форме анонсиро­вал в своих предыдущих книгах: «Система самоорганизации природы» (1998), «Как саморазвивается живая и неживая природа» (1999), «Сила разуплотнения поверхностного слоя воды как фундамен­тальное явление природы, создающее обмен веществ (заявка на открытие)» (2000) и «Сила разуплотнения поверхностного слоя жидких, твердых и газообразных веществ» (2001). В них были из­ложены основные положения концепции, главнейшим из которых является разработанное мной представ­ление о существовании в природе неизвестной науке силы, которую я назвал «молекулярно-кинетическая сила разуплотнения поверхностного слоя жидких, твердых и газообразных веществ», и в первую очередь воды». Именно это положение инициировало разработку концепции. Дан­ная книга посвящена дальнейшей разработке и конкретной харак­теристике основ молекулярно-кинетической концепции рудо- и магмообразования.

В геологических науках рудо- и магмообразование является одним из основных изучаемых процессов, потому что руды явля­ются для человечества главнейшими полезными ископаемыми, а магматические интрузии участвуют в формировании дифференци­рованной земной коры и способствуют зарождению значительной части месторождений полезных ископаемых. Современную науку о рудо- и магмообразовании можно назвать феноменологической (от греческого phainomenon – явление) или термодинамической, так как поведение и свойства веществ она описывает с помощью тер­модинамических параметров (температура, давление, состав, объем, время), определяемых экс­периментально. По существу, при изучении процессов обмена ве­ществ феноменологическая концепция игнорирует молекулярную стру­ктуру веществ, рассмат­ривая химические компоненты как взаимопроникающие непрерыв­ные континуумы. Элементы молекулярно-кинетического подхода присутствуют только в минералогии при изучении роста граней от­дельных кристаллов или анализе кристаллографической структуры минералов в целом.

Возникает вопрос: если термодинамические методы исследо­ва­ний в геологических науках за более чем столетний период их применения показали себя вполне удовлетворительно при реше­нии многих вопросов рудо- и магмообразования, то стоит ли пере­ходить на молекулярно-кинетический уровень исследования веще­ства гор­ных пород земной коры, т. е. тот уровень, который показан в учебниках молекулярной физики?

Для ответа на этот вопрос сначала необходимо представить себе, чем отличается термодинамический уровень исследования ве­ществ от молекулярно-кинетического. Например, с точки зрения термодинамики,  температура – это величина изменения объема веществ при нагревании или охлаждении, измеряемая жидкост­ными или другого вида термометрами по градуированной шкале в градусах. С точки зрения молекулярной ки­нетики, температура – это средняя кинетическая энергия поступа­тельного движения мо­лекул, и она измеряется в единицах энергии – джоулях. Для ее пе­ревода в градусы Кельвина существует конс­танта «к» – постоян­ная Больцмана. Молекулярно-кинетический уро­вень изучения ве­ществ предполагает изучение скорости движения молекул, их массы, характера соударения друг с другом и со стен­ками вме­щающих сосудов, изучение поведения молекул в поверхност­ном слое веществ и т. д. Иными словами, это принципиально новый объект для исследования и от механизмов движения молекул за­висят термодинамические особенности поведе­ния веществ.

Но именно молекулярно-кинетические особенности движения веществ, особенно в геологических науках, изучены наиболее слабо. Среди имеющихся неясных вопросов наиболее существен­ными, по моему мнению, являются два: неясность в объяснении молекулярно-кинетического механизма формирования поверхно­стного натяжения жидкостей, в первую очередь воды, и в объясне­нии Вант-Гоффом механизма действия открытого им закона о ра­венстве газового и осмотического давлений, проявляющегося в виде осмоса.

На первый взгляд кажется, что эти вопросы не имеют никакого отношения к теории рудо- и магмообразования. Но следует обра­тить внимание на то, что поверхностное натяжение воды и осмос действуют в тонкой поверхностной пленке воды. Эта пленка в зем­ной коре непосредственно контактирует с минералами горных по­род. Разные исследователи называют ее связанной, аномальной, структурной, нарушенной, адсорбированной, упорядоченной, диффузным слоем воды. На ее долю приходится существенная часть всей присутствующей в земной коре воды. Микропоры при метасоматических процессах имеют диаметр, сопоставимый с толщиной этой пленки. По­этому в ее пределах осуществляются растворение вещества, образо­вание новых минералов и перенос компонентов вдоль микропор. По существу, это та среда, где про­исходят все химические реакции и обмен веществ при формиро­вании минералов в земной коре. Роль этой среды в геологических процессах изучена слабо. В подавляющем большинстве работ по теории рудо- и магмообразования о ней как специфической среде даже и не упоминается.

Поэтому появление новых идей в объяснении механизма формиро­вания поверхностной пленки воды должно привести к но­вым идеям в формировании руд и магматических пород. На осно­вании анализа вышеотмеченных неясных вопросов в молекулярно-кинетической теории газов и жидкостей, нерешенных проблем в теории метасоматоза, в первую очередь причины поддержания постоянной проницаемости пород в течение всего хода метасома­тического процесса, а также на основе дополнительных экспери­ментальных работ мной разрабо­тана идея существования дейст­вующей в поверхностном слое жид­кости неизвестной науке фун­даментальной силы, которую я назвал молекулярно-кинетической силой разуплотнения поверхностного слоя воды, по начальным буквам ключевых слов – СРПС. Эта сила создает в микропорах горных пород эффект, названный мной микропородиффузионный каталитический эффект (МДК-эффект), который способствует ус­корению химических реакций и ускоренному диффузионному пе­ремещению с силой осмотического давления растворенных ве­ществ из узких микропор в более широкие трещинные пустоты, где они осаждаются в виде рудных месторождений или участвуют в зарождении магматических пород. Рудо- и магмообразование осу­ществляется в результате действия механизма, названного мной механизмом диффузионного флюидозамещения при участии МДК-эффекта и коллоидных или полимеризованных растворов.

Сила разуплотнения поверхностного слоя воды участвует также в создании осмоса, гетерогенного катализа, во многих явле­ниях гидрогеологии, биологии, инженерной геологии, геодинамики зем­ных недр, геокриологии, нефтяной геологии. Она действует не только в воде, но и в твердых и газообразных веществах, являясь, по существу, пятым родом фундаментальных сил после гравита­ционных, электромагнитных, ядерных, и механических. Эта сила создает микропоры и поддерживает их открытыми в процессе об­мена веществ в живой и неживой природе, т. е. как в горных поро­дах земной коры, так и в биологических клетках растений и живых организмов. Поэтому СРПС является одним из первых и основных положений, на котором базируется молекулярно-кинетическая кон­цепция рудо- и магмообразования.

Вторым положением этой концепции является контактно-со­ударительный закон:

Все многообразие природных объектов материального мира создается в результате соударения составляющих их час­тей и способности этих частей соединяться по определен­ному морфогенетическому коду.

Третьим положением молекулярно-кинетической концепции является принцип устойчивости-энергоподвижности:



Развитие природных объектов непосредственно зависит от их физической устойчивости в определенных физико-химических ус­ловиях внешней среды и кинетической энергии направленного движения составляющих их субстанций.

Этот принцип дополняет контактно-соударительный закон в том, что для формирования объекта кроме морфогенетического кода и соударений необходима еще и достаточная для его форми­рования энергия привноса вещества, требующаяся для строитель­ства этого объекта.

Процесс этого строительства можно сопоставить со строи­тельством избы. Для этого необходимы, во-первых, материалы – бревна, доски с определенной системой пазов (морфогенетиче­ских кодов), чтобы они могли подходить друг к другу, составляя прочную конст­рукцию; во-вторых, определенная подвижность этой системы бревен и досок (соударение – контакт), чтобы была воз­можность подогнать их плотно друг к другу в соответствии с систе­мой пазов; в-тре­тьих, достаточная скорость (V) и количество (m) подвоза строи­тельных материалов к участку строительства, опре­деляемых как ки­нетическая энергия движения материалов . Энергия подвоза материалов должна быть такая, чтобы дом был построен в оптимальное время, по крайней мере не позднее, чем его сруб сгниет от долгостроя или его место не займет другой дом, сделан­ный более энергичными строителями.

Разработка этих двух положений была связана с тем, что мне хотелось выразить самые общие, простые и понятные закономер­нос­ти, которым подчиняется самоорганизация природы вокруг нас. Они не требуют доказательства, являясь аксиомами, так как вполне просты и понятны из нашего жизненного опыта. Но обратив внимание на них, ученый уже начинает смотреть на самооргани­зацию природы, в том числе и геологической, под определенным углом зрения. Из этих положений следует, что изучение процессов в природе необходимо начинать с закономерностей движения ее элементарных «кирпичиков» – атомов и молекул или даже с ядер­ных частиц. Но если последние являются объектом изучения ядерной физики, которой в геологии не касаются, то атомно-моле­кулярный уровень исследова­ния веществ вполне по силам геоло­гическим наукам. С него и необходимо начинать изучение за­коно­мерностей обмена веществ в про­цессе рудо- и магмообразо­вания. Обращение к этим закономер­ностям привело меня к разра­ботке идеи о существовании силы разуплот­нения поверхностного слоя воды и далее к выявлению новых меха­низмов рудо- и магмо­обра­зования.

Четвертым положением молекулярно-кинетической концепции является автометасоматически-мобилизационная модель магма­тогенного рудообразования. Строго говоря, она относится к раз­ряду феноменологических явлений; ее основы разрабатывались мной в процессе многолетних геологических полевых и камераль­ных исследований. Но при ее окончательном оформлении я испо­льзовал представления о молекулярно-кинетической силе разуп­лот­нения поверхностного слоя воды, о принципе устойчивости-энерго­подвижности. Поэтому она входит как составная часть в мо­лекулярно-кинетическую концепцию рудо- и магмообразования.

Особенностью концепции является то, что она позволяет объяс­нить образование руд и магматических пород на основе фи­зико-хи­мических и молекулярно-кинетических свойств горных по­род и флюи­дов (растворов и расплавов) литосферы без привлече­ния для объя­снения этого трансмагматических или интрателлури­ческих флюидов, идущих из мантии или земного ядра, хотя и не отрицает возможность их действия как одного из дополняющих или в некоторых случаях инициирующих факторов.

В целом данная работа посвящена характеристике этих ос­новных положений и анализу на их основе главнейших геологиче­ских про­цессов, в первую очередь рудо- и магмообразования, а также ме­ханизмов дифференциации земной коры в целом.

Автор выражает благодарность всем, кто содействовал подго­товке этой книги: докторам геол.-минерал. наук В. И. Бгатову, С. С. Дол­гушину, Г. П. Зарайскому, В. Т. Покалову, В. Л. Русинову, А. И. Летувнинкасу, М. П. Мазурову, С. Л. Шварцеву, Г. Н. Черка­сову; академику РАН А. А. Маракушеву, член-корр. РАН Б. А. Соколову, доктору физ.-мат. наук Ю. Н. Григорьеву; докторам хим. наук К. Г. Ионэ, С. Ф. Тимашеву, Ю. И. Дытнерскому; кандида­там геол.-минерал. наук А. Б. Шепелю, Э. Г. Кассандрову, И. А. Зотову, П. А. Балыкину; кандидатам физ.-мат. наук И. Ф. Го­лов­неву, Д. К. Еф­ремову; геологам В. Г. Спирину, И. М. Рубинову, А. М. Мо­локоедову, Л. Е. Саленкову, А. П. Долгушину за обсуждение от­дельных разделов книги, крити­ческие замечания и полезные со­веты; руководству ФГУП «Бере­зовгеология» за содействие в фи­нансовом обеспечении работы по этой проблеме; В. Ф. Батурину, А. Г. Полевееву, В. Г. Полевееву, А. И. Лобасу, В. Г. Котову, В. М. Зыряно­вой, Т. М. Симоновой за помощь в сборе и подготовке геологического каменного ма­териала для исследований; сотрудникам ГПНТБ СО РАН за создание пре­красных условий для работы с научной лите­ратурой; моей жене Нине за всестороннюю помощь и поддержку в процессе работы.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет