Минералы участвовавшие в формировании внешнего ядра

0
738

Такие минералы, как корунд, перовскит, мелилит, галенит, окерманит, шпинель, диопсид и форстерит, вполне могли принять участие в формировании внешнего ядра, по крайней мере с большей вероятностью, чем минералы, конденсирующиеся при температурах ниже 1400 К. Учитывая, что внешнее ядро по составу должно отличаться от внутреннего, чтобы обеспечить необходимые геофизические параметры, мы вправе ожидать конденсирования такого состава из довольно ограниченного числа соединений. Нас интересуют прежде всего алюмо- и магнезиальные силикаты: мелилит, геленит, окерманит, шпинель и мервинит, пироксены, оливин, диопсид и форстерит. Если их сумма внесет в состав металлической матрицы внешнего ядра массового содержания около 10% кремния, что по расчетам О. Л. Кускова достаточно для обеспечения    необходимых геофизических характеристик, то будут добавлены и соответствующие количества кислорода, магния, алюминия и кальция в виде ферросиликатов, таких, как пироксены — (Mg, Fe) SiО3, (Са, Mg, Fe)2 Si2Os и оливины — (Mg, Fe)2SiО4, что с точки зрения конструирования состава железо-кислородного внешнего ядра гораздо предпочтительнее одного кремния. Если предположить, что практически весь первоначальный кремний входил в состав ферромагнезиальных силикатов, то легко рассчитать отношение кремния ко всем сопутствующим ему элементам. Установлено, что на 1 г кремния приходится 5—6 г Са, Mg, Fe, О. Учитывая, что  железо входит в общий баланс и его можно вычесть, тогда окажется, что на 1 г кремния приходится ~3 г Mg, Са и О. Вес отношения Si к этим элементам лежит в пределах соответственно 0,5—1; 0,7   и 0,4—0,6. Как видим, соотношение, не очень выгодное для образования сплава Fe—Si, но, по-видимому, достаточное для получения необходимых геофизических параметров внешнего ядра. 10%-ное содержание кремния во внешнем ядре повлечет за собой 30 %-ное содержание суммы Mg, Са и О. Тогда на кремний, магний, кальции и кислород придется содержания около 16 % внешнего ядра, а около 84 % остается на железо, никель, серу и ничтожные примеси других элементов. Количество серы можно определить   по аналогии с ее распространенностью в железных и каменных метеоритах. В сумме это составит около 1 % от всей массы ядра.

Силикаты, по-видимому, образовали зону разуплотнения между внешним ядром и нижней мантией. Получившийся первоначальный состав внешнего ядра очень близок к составу металлических сферул, постоянно выпадающих из космоса на Землю. В них содержание в среднем 60—70 % Fe, 3—4 % Ni, до 1 % Si, до 3 % в сумме S, Р, Са, Сг, Со и других примесей, остальные 20—30 % приходятся на кислород. В отдельных случаях содержание Si и А1 поднимается до 2,7%, а Са — до 1 %. Мы далеки от мысли, что поступающие в настоящее время на Землю космические магнетитовые шарики (а магнетитовыми они стали, по-видимому, при прохождении атмосферы и пребывании в осадках гидросферы) представляют собой материал пластичного ядра какой-то «развалившейся» планеты. Нас интересует другое, а именно: раз есть космические шарики такого состава, значит, природа может «производить» подобные сплавы, а следовательно, и рассчитанный первоначальный состав пластичного ядра не столь уж фантастичен и может отвечать действительности.

При этом содержание железа во внешнем ядре складывалось из металла, поступавшего как в виде отдельных железных тел, так и вместе с каменными телами, в которых содержание металлического железа достигает 10—20% (обычные хондриты). Правда, при этом снижается содержание ферросиликатов согласно закону Крайора: чем меньше в хондритах металлических включений, тем эти включения богаче никелем и тем богаче железом железо-магнезиальные силикаты. Содержание 61—77 % железа во внешнем ядре, таким образом, складывается из металла железных метеоритов (~61 %), металла хондритов (~9%), FeO ферросиликатов хондритов (~ 7%) и 1 % железа троилита. В этом случае на долю Si, Mg, Al, О, Са, Сг приходятся остальные 16 % вещества внешнего ядра. Хондриты в основном состоят из орто- и клинопироксенов и оливина, в которых отношение железа к общей массе лежит в пределах 25—44 %.

Плотность подобного состава внешнего ядра около 6,34 г/см3, что соответствует расчетным данным Ф. Берча (1952 г.) о плотности внешнего ядра, приведенного к нормальному давлению и составляющего 6,4+0,5 г/см3. Эта плотность близка к той, которую получили в 1970 г. В. Марти и Г. Холл для состава ядра с содержанием в нем серы 14 %.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ