Модели гомогенной Земли

0
485

Между кровлей и основанием нижней мантии Е. А. Любимовой предполагается адиабатическая разность температур в пределах порядка 1500—2200°С. По расчетам Дж. Ферхугена (1955 г.), основанным на теории твердого состояния вещества и сейсмических данных, температура на границе ядра не должна превышать 2500°С, а С. Ванга (1972 г.) — не больше 2700°С (адиабатическая модель). Однако по расчетам В. А. Магницкого (1968 г.), температура в верхней части нижней мантии нарастает быстрее, чем по адиабатическому закону; значительный сверхадиабатический градиент порядка 1°С/км (dT) dp= (2,5—3,6) X 10-8 град/Па предполагается им и для нижней мантии в целом. Таким образом, в противовес адиабатической модели распределения температуры в пределах нижней мантии (1500—2200 °С) представления о сверхадиабатическом градиенте предполагают наличие разности температур между кровлей и основанием нижней мантии в пределах порядка 1500—3500 °С.  Большинство из температурных моделей исходят из адиабатического или даже сверхадиабатического распределения давлений в теле нижней мантии (поскольку все они исходят из первично гомогенной модели Земли, требующей ее охлаждения от ядра к коре). Это и определяет при всех равных условиях столь высокие градиенты температур, неизбежно полученные в этих моделях.

Таким образом, модели гомогенной Земли требуют допущения в ее недрах таких температур и давлений, которые плохо увязываются между собой и с результатами геофизических наблюдений. В то же время они не могут объяснить и выявляемой неоднородности в составе нижней мантии, в частности в изменении ее вещественного состава, и поэтому попросту исключают сам факт их существования.

Как указывалось ранее, моделирование ее состава наиболее правильно может быть осуществлено, исходя из полигенно-гетерогенной аккреции вещества в протопланетном облаке по принципу гравитационного фракционирования.

Нижняя граница нижней протомантии, по-видимому, не была достаточно резкой с протоядром и определилась в геологическом развитии Земли за счет процессов, имевших и имеющих место во внешнем ядре.

Следовало бы в выделенные. слои ввести коэффициент гетерогенности, учитывающий долю метеоритов других составов в зависимости от мощностей и «удаленности» протослоев иного состава (в основу его расчета может быть положено математическое моделирование слоеобразования). В этом случае, по-видимому, слоя Е вообще не будет в чистом виде (он будет входить в какой-то переходный состав из L+E+H); сейчас же условно ВМКЕ объединяются с BMKL в слои LE.

Предполагаемое распределение температуры и давления представлено на рис. 20. Начальные относительно высокие температуры в основании нижней мантии (около 600 °С) связываются с консервацией потенциальной энергии аккреции, а их снижение — с замедлением скорости аккреции. Современное распределение температуры, вероятно, в целом несколько выше за счет теплового воздействия внешнего ядра и, возможно, фазовых превращений, если таковые имели место.

Распределение начального давления принимается постоянным^ отвечающим давлению верхней протомантии и протокоры с некоторым увеличением в основании за счет давления термического расширения внешнего ядра, имевшим, по-видимому, место уже к концу формирования Земли. Последующее образование расплава во внешнем ядре, особенно на его периферии, приводило в результате растворения в металлической фазе кремния (в том числе и из силикатной составляющей «подошвы» мантии) к некоторому уменьшению объема. А это, в свою очередь, обеспечивало снижение давления на основание мантии со стороны внешнего ядра.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ