Концепция Кускова

0
503

Каков же должен быть состав внешнего ядра, чтобы отвечать тем граничным условиям, о которых упоминалось выше? О. Л. Кусков  рассматривает несколько схем образования ядра, удовлетворяющего геофизическим требованиям в отношении плотности и скорости прохождения сейсмических волн, и отклоняет следующие гипотезы:

металлизация низкоокисных соединений железа типа Fe2О, Fe3О, поскольку наличие таковых не доказано;

фазовый переход в FeO (переход из структуры NaCl в структуру CsCl), поскольку это связано с уменьшением объема (на 20%) и значительным увеличением модуля сжатия, что также не согласуется с экспериментальными данными;

смесь металла с FeO — если бы внешнее ядро состояло из смеси металлического железа с FeO, то наличие кислорода неминуемо привело бы к расслоению расплава (разница плотностей двух жидкостей Fe и FeO), что противоречит в целом гомогенному состоянию внешнего ядра;

внешнее ядро — смесь — Fe, К и S — вхождение калия противоречит данным о смешиваемости K2S и Fe; в каменных метеоритах и сульфидной фазе хондрита Альенде также не найден калий; значит, калий в ядре в существенных количествах быть не может. Сера прекрасно растворяется в железе, образуя FeS (в метеоритах троилит). Д. Кинг и Т. Арене в 1973 г. установили, что массовое содержание смеси Fe+FeS (до 10—12 % S) удовлетворяет значению плотности на границе ядро — мантия. О. Л. Кусков полагает, что в рамках гипотезы гетерогенной аккреации вхождение серы в ядро вполне ощутимо, а в случае гипотезы гомогенной аккреции весьма проблематично;

смесь углерода с железом не может представлять собой состав внешнего ядра, так как если взять необходимое количество углерода (до 20 %), исходя из наблюдаемой плотности, то при давлении, имеющем место в пластичном ядре, углерод будет превращаться в алмаз и создавать собственную фазу. А небольшое количество углерода не даст того эффекта, который необходим для соответствия геофизическим данным.

В конечном итоге О. Л. Кусков приходит к выводу, что состав внешнего ядра согласуется с химическими и физическими свойствами системы F — Ni — Si. При этом массовое содержание Si должно составлять 10—15%. Учитывая, что внутреннее ядро состоит из железо-никелевого сплава, границу между внешним и внутренним ядрами следует рассматривать как химическую, аналогично границе внешнее ядро — мантия.

Эта концепция, обоснованная с позиций химической термодинамики, фактически совпадает с моделью состава внешнего ядра, исходя из положений гипотезы полигенно-гетерогенной аккреции,— из смеси железа с силикатами . Довольно трудно рассчитать в зависимости от РТ-условий поведение трех компонентов в смеси и практически невозможно это сделать для значительно большего их числа, особенно если это геохимически разнопородные элементы. Поэтому утверждение о несостоятельности железо-кислородного или железо-углеродного ядра не означает, что в присутствии кремния эти элементы не могут составить определенную долю в общей массе ядра. Естественно, что для углерода вероятность вхождения в состав ядра, по-видимому, меньшая, чем для кремния, хотя бы потому, что он является гораздо более легким элементом. То, что кислород, железо, магний, алюминий могут быть геохимически тесно связаны между собой, следует из наличия железо-магнезиальных силикатов и минералов, включающих в свой состав железо и алюминий и входящих в том числе и в железо-каменные метеориты.

Изложенные соображения позволяют конструировать состав внешнего ядра при приемлемых РТ-условиях и с учетом ограничений, накладываемых геофизическими данными, а также космохимическими и геохимическими закономерностями поведения элементов и их соединений.

Примеси в железных метеоритах редко превышают в сумме 2 %, входя в состав таких минералов, как троилит, когенит, шрейберзит, графит и добреелит. Во внешнем ядре ведущими элементами также являются железо и никель, однако они в значительной степени «разбавлены» кремнием, серой и кислородом. Так, массовое содержание состава внешнего ядра в пересчете на химические компоненты будет представлено (в %): Fe„ —69,80, Ni„—5,80, SiО2-8,87, MgO-3,68, FeO-8,27, CaO-0,54, A1203 — 0,98, FeS — 2,06.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ