Взрывная природа землетрясений
Рефераты >> Геология >> Взрывная природа землетрясений

Только вот на роль подобной «взрывчатки» мало подходят предлагаемые авторами «неустойчивые, при малых давлениях», химические соединения гелия с водородом и с другими элементами – He-H, He-O, He-C, He-N, He-S, He-Si, He-Cl, He-металлы, «взрывоподобный распад которых» «вызывается сбросом давления в концентрической зоне очагов слабых землетрясений, подготавливающих мощные катаклизмы» /10/.

По их мнению, «консервация энергии аккреции Земли путём эндотермического образования твёрдых растворов и соединений водорода и гелия и её высвобождение через посредство сопровождающих дегазацию экзотермальных реакций являются главным источником энергии внутренних процессов Земли. …Энергия дегазации… способна генерировать конвекцию в жидком ядре Земли и расплавлять мантию; она поднимается с мантийными плюмами и легко переносима по главным разломам, быстро концентрируется и высвобождается с очень высокими скоростями, производя все известные нам геофизические и геохимические аномалии, связанные с землетрясениями» /10/.

Во-первых, в недрах Земли нет такого огромного количества гелия, которое удовлетворяло бы требованию «практической неисчерпаемости» источника энергии для формирования многочисленных очагов землетрясений.

По уточнённым данным /12/, содержание гелия в исходном составе протопланетного вещества в зоне формирования Земли составляло всего 1,856.10-5 % (мас.). Связано это с тем, что при формировании протопланетного диска элементы, которые легко ионизируются, должны были захватываться магнитным полем и останавливаться в околопротосолнечном пространстве, тогда как трудно ионизируемые элементы уходили в более удалённые зоны, где формировались внешние планеты-гиганты солнечной системы – Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер. Происходила магнитная сепарация элементов в зависимости от их потенциалов ионизации /4, с.18/.

Потенциал ионизации гелия (Эо >Э1+) равен 25,588 эВ; (Э1+ >Э2+) – 54,418 эВ /13, с.28/. Поэтому атом гелия способен оставаться нейтральным даже в непосредственной близости от звезды. Примечательно, что его нынешнее содержание в земной коре остаётся примерно на том же уровне, который был 4,5 миллиарда лет тому назад в земной зоне протопланетного диска – 1.10-6 % (масс.) /13, с.19/. Иными словами, гелий - это исключительно инертный и стабильный элемент, практически никак не участвующий в геохимических процессах геологической жизни Земли. Его расход из недр Земли в атмосферу, а затем в открытый космос (больше ни на что он не расходуется) непрерывно восполняется лишь приходом от процессов распада радиоактивных элементов.

Для сравнения: потенциал ионизации водорода (Эо >Э1+) – 13,599 эВ /13, с.28/, поэтому содержание водорода в этой же земной зоне протопланетного диска составляло 18,3% (мас.) /12/. В земной коре современной планеты Земля водорода содержится до 1% (мас.) /13, с.19/, а в гидридном ядре запасы водорода всё ещё составляют 35 - 40% от того громадного количества, из которого изначально формировалась Протоземля /4, с.130/.

Во-вторых, соединения гелия с другими химическими элементами известны (HeH, HeO, HeSi, HeF, HHeF, HgHe, CsFHeO, He-металлы и др.), однако они существуют только в газовой фазе в виде так называемых эксимерных молекул, у которых устойчивы лишь возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. К такому классу молекул относятся любые двухатомные молекулы, один из атомов которых обладает замкнутой электронной оболочкой. «В основном состоянии этой молекулы обменное взаимодействие между атомами, отвечающее перекрытию электронных оболочек, соответствует отталкиванию. Поэтому химическая связь в основном состоянии отсутствует, а при возбуждении атома с замкнутой оболочкой она может возникнуть» /15/.

Эксимерные молекулы соединений гелия образуются в высокотемпературной плазме, а также в газовой фазе при действии электрического разряда или ультрафиолетового излучения. Они существуют в возбуждённом состоянии только в условиях постоянного притока энергии, которая расходуется на возбуждение атома. Этим обусловлено и очень малое время их жизни. Из-за отсутствия устойчивых химических связей в основном состоянии подобные соединения не способны накапливать в себе энергию и, соответственно, выделять её при разрыве химических связей.

Есть правило: с увеличением давления наибольшую устойчивость приобретают плотные фазы, т.е. химические соединения, обладающие повышенной сжимаемостью. Для гидридов – это соединения с ионным типом химической связи /4, с.33/. Поэтому ни увеличением давления, ни повышением температуры невозможно придать химическим связям эксимерных соединений гелия с водородом и другими элементами устойчивость, поскольку гелий – это элемент с избытком электронов, и образованию его соединений с ионными химическими связями в основном состоянии препятствуют заполненные разрыхляющие молекулярные орбитали.

Известно только одно стабильное соединений гелия – эндофуллерен He@C60, в котором гелий стехиометрически замкнут внутри «шарообразной» конструкции из атомов углерода - С60. Но предположение о массовом образовании подобных соединений в земном ядре было бы уж очень ненаучной фантастикой…

Между тем, в толще Земли, в практически неограниченном количестве имеется другое природное взрывчатое вещество: смесь водорода и кислорода – «гремучий газ» или «гремучая смесь».

В гремучем газе на 2 моля водорода приходится 1 моль кислорода. Однако, смесь водорода и кислорода способна детонировать в широком диапазоне концентраций водорода – от 4% (об.) до 75% (об.).

Удельная теплота сгорания водорода (она же энергия его взрыва) – 142868 кДж/кг. Плотность гремучего газа – 0,55 кг/м3. При его взрыве развивается температура до 2800оС и объём гремучего газа уменьшается в 1800 раз, причем скорость детонации растёт с увеличением плотности газа. Отрицательное (схлопывающее) давление, возникающее при взрыве гремучего газа, равно 18 кг/см2, т.е. скопление гремучего газа – это потенциальная вакуумная бомба громадной разрушительной термомеханической силы. Гремучий газ самовоспламеняется при температуре 510оС по механизму разветвлённой цепной реакции, а для инициации его взрыва достаточно искры с энергией 17 микроджоулей. Скорость детонации гремучего газа – 2820 м/с, но есть экспериментальные данные, что в особых условиях она может достигать и 5000 м/с, поэтому взрыв гремучего газа – это всегда почти мгновенный объёмный взрыв, сразу охватывающий весь объём скопившейся гремучей смеси /16-18, 29-31/. Как он распространяется видно на визуализации, приведённой в работе /10/ (рис.1).

Рис. 1 Гигантские языки энергии, выброшенной Чилийским землетрясением 27.02.2010 г., магнитудой 8.8, протянувшиеся через весь Тихий Океан, практически перпендикулярно Чилийской границе плит, причем практически без потери интенсивности на дистанции в три-четыре тысячи километров (The National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) visualization) /10/.


Страница: