Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер
На підставі термодинамічного та кінетичного аналізів даних стосовно РТ-умов у зовнішніх геосферах обґрунтовано нові геохімічні ідеї щодо генезису та еволюції високотемпературної газоводної атмосфери (800—375 °С) в археї (3,8—2,8 млрд років тому), кислого океану та вільного атмосферного кисню у раннь...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геофизический журнал |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97377 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер / Р.Я. Белевцев // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 49-61 — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97377 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-973772016-03-28T03:02:24Z Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер Белевцев, Р.Я. На підставі термодинамічного та кінетичного аналізів даних стосовно РТ-умов у зовнішніх геосферах обґрунтовано нові геохімічні ідеї щодо генезису та еволюції високотемпературної газоводної атмосфери (800—375 °С) в археї (3,8—2,8 млрд років тому), кислого океану та вільного атмосферного кисню у ранньому протерозої за реакцією: Cl₂(r)+H₂O(ж)=2Cl⁻(в)⁺2H+(в)+0,5О₂(г). У рифеї під впливом осадонагромадження нейтралізувалась кисла океанічна вода й створились сприятливі умови для виникнення життя на Землі. За активізації тектоніки літосферних плит у фанерозої відбуваються зростання гір, збільшення швидкості літогенезу, посилення вулканізму та потужності землетрусів, еволюція життя, падіння Po₂ в атмосфері, загальне похолодання, що особливо проявилось у неогені та четвертинному періоді. На планетах Марс і Місяць має проявитися подібна до земної еволюція зовнішніх сфер у ранньому докембрії. In the article on the basis of thermodynamic and kinetic analysis of data of PT-conditions in outward geospheres new geochemical ideas about genesis and evolution of high-temperature gaswater atmosphere (800—375 °C) in the Archean, sour ocean and free atmospheric oxygen in the Early Proterozoic by reaction: Cl₂(g)+H₂O(l)=2Cl⁻(w)⁺2H+(w)+0,5O₂(g) have been grounded. New genetic model of big uranium deposits by infiltrate sour and oxidatic oceanic water in rocks the Ukrainian shield is proposed. In the Ripheus lithogenesis decrease sour dissolution of ocean water, and life on the Earth are arisen. With the Phanerozoic by active Plate tectonics fast growth of mountains, speed of lithogenesis, strengthtnning of earthquake and voulcanism, decrease of Po₂ in atmosphere, especially in the Neogene and Quarternary period were displayed. On the planets Mars and Moon by analogy with earth evolution of outward geospheres in the Early Proterozoic must were displayed. На основании термодинамического и кинетического анализов данных о РТ-условиях во внешних геосферах обоснованы новые идеи о происхождении и эволюции высокотемпературной (800-375°С) газоводной атмосферы в архее (3,8-2,8 млрд лет назад) на поверхности плагиогранитной земной коры, которая охладилась до критической температуры воды - 375°С. В раннем протерозое при конденсации газоводной атмосферы сформировался кислый океан, образовался свободный атмосферный кислород по реакции: Cl₂(r)+H₂O(ж)=2Cl⁻(в)⁺2H+(в)+0,5О₂(г). В раннем рифее появилась первая суша и началось осадконаколение, которое способствовало нейтрализации океанической воды при снижении температуры до нормальной 1,2-1,0 млрд лет назад создались благоприятные условия для возникновения жизни на Земле. При активизации тектоники плит, особенно с фанерозоя, рост гор, увеличение скорости осадконакопления, эволюция жизни, падение Po₂ в атмосфере, усиление вулканизма и мощности землетрясений, общее похолодание, что особенно интенсивно проявилось в неогене и четвертичном периоде. На планетах Марс и Луна должна проявиться подобная земной эволюция внешних сфер в раннем докембрии. 2012 Article Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер / Р.Я. Белевцев // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 49-61 — Бібліогр.: 29 назв. — рос. 0203-3100 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97377 523.681 ru Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На підставі термодинамічного та кінетичного аналізів даних стосовно РТ-умов у зовнішніх геосферах обґрунтовано нові геохімічні ідеї щодо генезису та еволюції високотемпературної газоводної атмосфери (800—375 °С) в археї (3,8—2,8 млрд років тому), кислого океану та вільного атмосферного кисню у ранньому протерозої за реакцією: Cl₂(r)+H₂O(ж)=2Cl⁻(в)⁺2H+(в)+0,5О₂(г). У рифеї під впливом осадонагромадження нейтралізувалась кисла океанічна вода й створились сприятливі умови для виникнення життя на Землі. За активізації тектоніки літосферних плит у фанерозої відбуваються зростання гір, збільшення швидкості літогенезу, посилення вулканізму та потужності землетрусів, еволюція життя, падіння Po₂ в атмосфері, загальне похолодання, що особливо проявилось у неогені та четвертинному періоді. На планетах Марс і Місяць має проявитися подібна до земної еволюція зовнішніх сфер у ранньому докембрії. |
| format |
Article |
| author |
Белевцев, Р.Я. |
| spellingShingle |
Белевцев, Р.Я. Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер Геофизический журнал |
| author_facet |
Белевцев, Р.Я. |
| author_sort |
Белевцев, Р.Я. |
| title |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| title_short |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| title_full |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| title_fullStr |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| title_full_unstemmed |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| title_sort |
генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер |
| publisher |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97377 |
| citation_txt |
Генезис и термодинамическая эволюция внешних геосфер / Р.Я. Белевцев // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 49-61 — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
| series |
Геофизический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT belevcevrâ genezisitermodinamičeskaâévolûciâvnešnihgeosfer |
| first_indexed |
2025-07-07T04:51:58Z |
| last_indexed |
2025-07-07T04:51:58Z |
| _version_ |
1836962461248389120 |
| fulltext |
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 49
Проблемы, гипотезы, постулаты, идеи.
Удивляет сильное стремление большинства гео-
логов, геохимиков и геофизиков переносить
современные физико-химические условия на
Земле в глубину геологической истории, вплоть
до возникновения планеты. Они считают, что
уже в раннем архее с 3,8 млрд лет назад отла-
гались морские железисто-кремнистые осадки
с участием анаэробных бактерий [Мельник,
1973]. По этим нептунистическим и актуалисти-
ческим представлениям физические условия на
земной поверхности в то время были близки к
современным — с нормальной температурой,
слабощелочной водой в океане и жизнью в
архейских морях. Таким представлениям рез-
ко противоречат широкое распространение
высокотемпературных процессов в архее —
активного плутонического магматизма и грану-
литового метаморфизма, связанных с большой
теплогенерацией из недр Земли, которая на
порядок превышала современную. Надо отме-
тить также коренные геолого-петрологические
УДК 523.681
Генезис и термодинамическая эволюция
внешних геосфер
© Р. Я. Белевцев, 2011
Институт геохимии окружающей среды НАН Украины, Киев, Украина
Поступила 11 августа 2011 г.
Представлено членом редколлегии В. И. Старостенко
На підставі термодинамічного та кінетичного аналізів даних стосовно РТ-умов у зо-
внішніх геосферах обґрунтовано нові геохімічні ідеї щодо генезису та еволюції високотем-
пературної газоводної атмосфери (800—375 °С) в археї (3,8—2,8 млрд років тому), кислого
океану та вільного атмосферного кисню у ранньому протерозої за реакцією: Cl2 2–
2 . У рифеї під впливом осадонагромадження нейтралізувалась кисла
океанічна вода й створились сприятливі умови для виникнення життя на Землі. За активізації
тектоніки літосферних плит у фанерозої відбуваються зростання гір, збільшення швидкості
літогенезу, посилення вулканізму та потужності землетрусів, еволюція життя, падіння
2
в
атмосфері, загальне похолодання, що особливо проявилось у неогені та четвертинному пері-
оді. На планетах Марс і Місяць має проявитися подібна до земної еволюція зовнішніх сфер
у ранньому докембрії.
In the article on the basis of thermodynamic and kinetic analysis of data of PT-conditions in
outward geospheres new geochemical ideas about genesis and evolution of high-temperature gas-
water atmosphere (800—375 °C) in the Archean, sour ocean and free atmospheric oxygen in the Early
Proterozoic by reaction: Cl2 2
–
2 have been grounded. New genetic
model of big uranium deposits by infiltrate sour and oxidatic oceanic water in rocks the Ukrainian
shield is proposed. In the Ripheus lithogenesis decrease sour dissolution of ocean water, and life
on the Earth are arisen. With the Phanerozoic by active Plate tectonics fast growth of mountains,
speed of lithogenesis, strengthtnning of earthquake and voulcanism, decrease of
2
in atmosphere,
especially in the Neogene and Quarternary period were displayed. On the planets Mars and Moon
by analogy with earth evolution of outward geospheres in the Early Proterozoic must were displayed.
отличия предполагаемых раннедокембрийских
пород от настоящих фанерозойских осадков
[Белевцев и др., 2000; Термодинамика…, 2007].
Кроме того, по данным вулканологов и лито-
логов первичный океан должен быть кислым.
Последний постулат основан на том, что вода и
хлор, как главные компоненты морской воды,
представляют собой постмагматические газы,
выделившиеся при кристаллизации гранито-
идов раннеархейской первичной земной коры
[Рухин, 1953; Мархинин, 1985; Carrol, Wyllie,
1989; Ронов и др., 1990; Белевцев и др., 2000; Тер-
модинамика…, 2007; Белевцев, 2008; Белевцев
и др., 2010], натрий, как третий главный обяза-
тельный компонент морской воды, не является
постмагматическим компонентом, а связан с
выщелачиванием морской водой из пород зем-
ной коры. А такое выщелачивание натрия и
других катионов возможно лишь кислой водой,
которую создает растворенный в воде постмаг-
матический хлор. И лишь после нейтрализации
кислой воды катионами при литогенезе образу-
Р. Я. БЕЛЕВЦЕВ
50 Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012
ется слабощелочная и соленая вода современ-
ного океана, но пройти стадию кислого океана
она должна обязательно [Белевцев и др., 2010].
По нептунистическим представлениям воз-
никшая Земля не проходила магматическую
стадию и была изначально твердой и холодной,
поскольку произошла путем аккреции холодно-
го вещества газово-пылевой космической ту-
манности ( =40К, =10–3 Па=10–8 бар) [Мейсон,
1971; Войткевич, 1979; Соботович и др., 1982;
Рудник, Соботович, 1984]. Однако космическая
пыль (нано- и микронные твердые частицы)
и космический газ (преимущественно водо-
род) туманности самопроизвольно стремятся
к рассеиванию и охлаждению, к выравнива-
нию концентрации вещества и температуры
в пространстве по уравнениям диффузии и
термодиффузии, т.е. к равновесной термоди-
намической системе с весьма большой энтро-
пией. Энтропия космической газово-пылевой
туманности в основном определяется низким
газовым давлением и поэтому велика и поло-
жительна (ΔS = –RlnPgas= +160 Дж/(моль·град)), а
свободная энергия процесса рассеяния только
от нормальной температуры велика, но отри-
цательна (ΔG (тум)= –ΔS·Δ = –60 кДж/моль), что
свидетельствует о значительной вероятности
и устойчивости рассеянного вещества туман-
ности [Эберт, 1963; Мейсон, 1971; Амбарцу-
мян, 1972; Всехсвятский, 1972; Полинг, 1974;
Пригожин, Стенгерс, 1986; Термодинамика…,
2007]. Для противоположного процесса — про-
цесса аккреции твердого пылевого вещества
туманности в крупное и плотное космическое
тело — надо преодолеть затраченную огромную
энергию на рассеяние вещества туманности.
Поэтому свободная энергия аккреции должна
быть велика и положительна, а энтропия — ве-
лика и отрицательна. Этот процесс практически
нереален из-за невозможности отделения пы-
левого вещества от преобладающего в туман-
ности водорода, да и источник такой энергии
неизвестен и им не может быть гравитация. К
примеру, за 4,5 млрд лет существования Луны
многочисленные падения метеоритов суще-
ственно не повлияли на ее массу, а первичные
архейские магматические породы коры Луны
— габбро-анортозиты и базальты занимают пре-
обладающую площадь ее поверхности [Всехс-
вятский, 1972; Галкин, 1978; Войткевич, 1979;
Соботович и др., 1982; Богатиков и др, 1985].
Звездный состав планет-гигантов – Юпитера,
Сатурна, в котором преобладает водород, никак
не увязывается c их генезисом путем аккреции
[Амбарцумян, 1972; Всехсвятский, 1972].
Показательно также и то, что изотопный
возраст планет и метеоритов Солнечной систе-
мы одинаков — 4,5 млрд лет. Это противоречит
происхождению Земли из газово-пылевой ту-
манности, поскольку последняя сама является
конечным продуктом длительного в несколько
млрд лет процесса рассеяния вещества до газа
и пыли и поэтому к началу аккреции вещество
туманности должно быть уже сильно обеднено
тепловыделяющими радионуклидами — пре-
жде всего 235U и 40К. Соответственно, новооб-
разованные из вещества туманности косми-
ческие тела должны иметь уран-свинцовый
возраст порядка 6—7 млрд лет, а возможно,
и более.
Петрографам и геологам-докембристам
хорошо известно, что в начальный догеологи-
ческий катархейский этап (4,5—3,8 млрд лет
назад) Земля не содержала твердых пород и
была в расплавленном состоянии, о чем свиде-
тельствует эвтектический минеральный состав
кристаллических пород земной коры и мантии
Земли, а также отсутствие датировок катар-
хейского этапа [Мейсон, 1971; Всехсвятский,
1972; Галкин, 1978; Добрецов, 1980; Богатиков
и др., 1985; Мархинин, 1985; Carrol, Wyllie, 1989;
Термодинамика…, 2007; Белевцев, 2008]. Кора
быстро остывшей Луны состоит из магмати-
ческих анортозитов с возрастом 4,4—4,0 млрд
лет [Галкин, 1978; Богатиков и др., 1985]. О
магматическом состоянии недр Луны и Земли
в катархее также можно судить по сжатию тел
этих планет с полюсов и по смещению центра
тяжести Луны к Земле из-за притяжения к
последней [Галкин, 1978], что было возможно
лишь при расплавленном состоянии недр Луны
и благодаря чему к Земле всегда обращена
только одна сторона Луны.
Наиболее обоснованной является космоген-
ная гипотеза В. А. Амбарцумяна, С. К. Всех-
святского и др. [Амбарцумян, 1972; Всехсвят-
ский, 1972] об образовании Солнечной систе-
мы в результате взрыва звездных систем в
центре галактики 4,5 млрд лет назад и поэтому
первоначально все тела Солнечной системы со-
стояли из звездной материи (преимуществен-
но из водорода), которая является первичной,
а вещество космических туманностей — отра-
ботанным материалом космогенических про-
цессов. Тяжелые элементы образуются толь-
ко в звездах при реакциях ядерного синтеза
в условиях весьма высоких РТ-параметров с
выделением огромной энергии и поэтому они
весьма устойчивы и имеют большие энергии
связи. Причем минимальной энергией связи
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 51
обладает водород как исходный материал ядер-
ного синтеза, а максимальная энергия связи у
кислорода, силиция и магния и особенно у же-
леза [Эберт, 1963; Мейсон, 1971; Амбарцумян,
1972; Всехсвятский, 1972; Полинг, 1974; Войтке-
вич, 1979]. Эти тяжелые элементы могли также
образоваться из звездной материи планет при
ядерном синтезе в начальные этапы их эволю-
ции, как реакция на охлаждение первичной
звездной плазмы этих планет с выделением
дополнительной энергии [Всехсвятский, 1972].
Эволюция каждого космического тела, прежде
всего, определятся его исходной массой из
звездной материи [Амбарцумян, 1972; Всех-
святский, 1972; Термодинамика…, 2007].
Поднятая на поверхность Земли в результа-
те магматической дифференциации в катархее
плагиогранитовая (тоналит-трондьемитовая)
магма начала кристаллизоваться 3,8 млрд лет
назад с образованием плагиогранитовой зем-
ной коры мощностью 10—15 км [Мейсон, 1971;
Добрецов, 1980; Геохронологическая…, 1989;
Carrol, Wyllie, 1989; Ронов и др., 1990; Курлов
и др., 1997; Белевцев и др., 2000; Термодинами-
ка…, 2007; Белевцев, 2008]. Плагиогранитовая
магма содержала до 9 % воды, а также около
1 % других газов — прежде всего, хлора подоб-
но вулканическим газам [Мархинин, 1985; Бе-
левцев и др., 2010].
На основании затронутых выше проблем,
гипотез и постулатов вырисовываются новые
идеи о происхождении и эволюции атмосфе-
ры и гидросферы Земли с архея и поныне, а
также о генезисе и эволюции свободного ат-
мосферного кислорода и зарождении жизни.
Выделившиеся при кристаллизации архейской
коры постмагматические газы должны были
составить в архее первичную мощную высо-
котемпературную существенно газоводную
атмосферу с низкой теплопроводностью, кото-
рая лишь позже при охлаждении превратилась
в кислый океан, а затем — в современную ги-
дросферу [Термодинамика…, 2007; Белевцев,
2008]. Поэтому высокотемпературные термо-
динамические условия на земной поверхности
в архее (3,8—2,8 млрд лет) резко отличались от
современных.
Изложенные представления, в том числе о
происхождении Земли, РТ-условий в докем-
брийских геосферах, о магматогенном генези-
се железистых кварцитов, инфильтрационном
генезисе урановых месторождений, генети-
ческой эволюции в раннем докембрии магма-
тических гранитоидов земной коры, нижне-
рифейском кислом океана уже обсуждались
[Танатар, 1916; Рухин, 1953; Добрецов, 1980;
Мархинин, 1985; Carrol, Wyllie, 1989; Генети-
ческие…, 1995; Belevtsev, 1996; Белевцев и др.,
2000; 2010; Термодинамика…, 2007; Белевцев,
2008]. Сейчас к ним добавились новые идеи и
разработки о термических условиях при тер-
модинамической эволюции архейской зем-
ной коры и высокотемпературной газоводной
атмосферы, протерозойском кислом океане,
генезисе и режиме свободного атмосферно-
го кислорода, тектонике литосферных плит,
а также связанные с ними выводы о зарож-
дении жизни и экологической безопасности
окружающей среды. Надо также заметить, что
термодинамический анализ докембрийской
эволюции Земли помогает разобраться в осо-
бенностях динамики и геотермики современ-
ных геосфер.
Теплогенерация в геосферах. Как можно
предполагать по гипотезе В. А. Амбарцумяна и
С. К. Всехсвятского [Амбарцумян, 1972; Всех-
святский, 1972], при формировании Солнечной
системы вначале Праземля имела звездный
состав, массу, примерно в 20 раз большую
современной (120·1024 кг), внутреннюю энер-
гию около 1035+36 Дж и высокую температуру
плазменных недр (до 106 К). От 4,5 до 3,8 млрд
лет Праземля потеряла большую часть своей
массы и энергии (это преимущественно газы —
водород, гелий и другие газообразные продук-
ты ядерных реакций), остыла и превратилась
в магматическое тело, стратифицированное
по плотности, составу и температуре. Состав
первичных магматических геосфер был бли-
зок к современным, исключая растворенные
в магме газы, главным из которых была вода.
Верхняя магмосфера имела плагиогранитный
(тоналит-трондьемитовый) состав, содержала
растворенный в ней 5—10 % Н2О и была окру-
жена газоводной атмосферой, равновесной с
водосодержащей плагиогранитной магмой. Эта
магма была легким продуктом магматической
дифференциации водосодержащего мантий-
ного перидотита [Carrol, Wyllie, 1989; Белевцев,
2008] и образовывала верхнюю коровую маг-
мосферу мощностью 10—15 км. Температура
кристаллизации этой магмосферы зависела от
давления газоводной атмосферы [Белевцев,
2008; Белевцев и др., 2010]. Если всю совре-
менную гидросферу (это около 1400·1018 кг)
превратить в газ, то она даст на поверхности
Земли
2
=280 бар.
В раннем архее коровые плагиограниты
были интрудированы высокотемператур-
ными (порядка 2000—2300 °С) железисто-
Р. Я. БЕЛЕВЦЕВ
52 Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012
кремнистыми магмами с глубины более 50—
100 км. Средний геотермический градиент
в раннеархейской мантии 20—40 град/км, а
в коре поднимался до 100 град/км. Теплоге-
нерация при формировании коры связана с
распадом радионуклидов, остыванием коры,
выделением тепла кристаллизации магмы,
уплотнением земной коры и мантии при кри-
сталлизации магмосфер и газовыделении, что
ведет к уменьшению объема и радиуса Земли и
выделению гравитационной энергии. Прибли-
женный расчет этой гравитационной энергии
( GM2 Дж=3÷4·1030 Дж в архее, где G
— гравитационная постоянная, M и R— масса
и радиус Земли [Добрецов, 1980]), поскольку
при кристаллизации магмосфер в архее плот-
ность пород мантии увеличилась на 2—20 %,
а радиус Земли уменьшился на 100—200 км.
Суммарная выделенная Землей энергия в ар-
хее (3,8—2,8 млрд лет назад) составляет не ме-
нее 1031 Дж или 1022 Дж/год. Это примерно на
порядок больше, нежели современный тепло-
вой поток c поверхности Земли: 1021 Дж/год
(рис. 1). Охлаждение и уменьшение объема
геосфер при их кристаллизации и переходе
магма порода начались с верхних геосфер,
т. е. с земной коры и верхней мантии. Видимо,
с этим процессом связаны дайковые интрузии
глубинных магм в земную кору по мере уве-
личения их глубинности: габбро, перидотиты,
бедные железистые кварциты, джеспилиты.
Впрочем, происхождению магматогенных же-
лезистых кварцитов докембрия будет посвяще-
на специальная работа.
Таким образом, 3,8 млрд лет назад закри-
сталлизовалась плагиогранитовая кора с тем-
пературой на ее поверхности 750—800 °С и
2
=280 атм. Около 3 % этой газоводной ат-
мосферы составили такие вулканические газы,
как хлор, а также в несколько меньшем коли-
честве сера. Что касается СО2, то выделение
этого постмагматического газа увеличивается
в процессе эволюции Земли особенно в после-
рифейские эпохи [Мархинин, 1985; Планета…,
1989; Ронов и др., 1990; Термодинамика…, 2007;
Белевцев и др., 2010]. Это может быть связано с
тем, что при остывании Земли источники маг-
матических процессов углубляются со време-
нем и в них уменьшается роль воды, но увели-
чивается роль 2. Это проявляется в высокой
корреляции массы вулканитов и карбонатных
осадков и увеличении скорости их отложения
в фанерозойских толщах [Рухин, 1953; Ронов
и др., 1990]. Этот тезис подтверждается совре-
менной атмосферой Венеры, которая состоит
в основном из 2 при =90 бар и =490 °С
на поверхности планеты, в то время как водя-
ной пар все время выделяется из недр Венеры,
но быстро диссипирует в космос [Планета…,
1989]. Отсюда можно сделать вывод, что в ран-
неархейской атмосфере Земли преобладал
водяной пар, а содержание 2 не превышало
первых процентов. О небольшом выделении
2 из недр Земли в раннем докембрии также
свидетельствует незначительная роль карбо-
натных пород как в раннедокембрийских мас-
сивах, так и в рифейских отложениях [Ронов
и др., 1990].
Режим температуры в геосферах. Темпе-
ратура ( ) в геосферах и ее изменение явля-
ется важнейшим параметром геологических,
геохимических и биологических процессов на
Земле, и особенно в раннем докембрии. Темпе-
ратура земной поверхности при кристаллиза-
ции коровой плагиограитовой магмы 3,8 млрд
лет назад была 750—800 °С [Термодинамика...,
2007] и опустилась до нормальной темпера-
туры при литогенезе рифейских овручских
кварцитов в кислом океане 1,3—1,0 млрд лет
назад [Белевцев и др., 2010]. Важно оценить,
когда температура земной поверхности стала
ниже критической температуры воды (375 °С),
поскольку это вызвало целый ряд важнейших
процессов в атмосфере, гидросфере и земной
коре: падение атмосферного давления, пере-
ход водного пара в жидкую воду, рост массы
и глубины океана, выделение свободного кис-
лорода.
Можно ориентировочно оценить уменьше-
ние температуры земной поверхности по кине-
тическому уравнению остывания поверхности
нагретого тела [Полинг, 1974; Эберт, 1963]:
ktT T e или ln lnT T kt , (1)
где T — начальная температура (750—800 °С
или 1023—1073 К), — конечная температура
(25 °С или 298 К), t — продолжительность осты-
вания от 3,8 до 1,3 млрд лет назад, k — констан-
та скорости (0,50). Критическая температура
воды (375 °С) была достигнута 2,8 млрд лет
назад (рис. 2).
Газоводная атмосфера в архее. Тепло-
генерация на поверхности Земли в раннем
архее (3,8—2,8 млрд лет назад) состояла из
энергии распада радионуклидов, остывания
недр, теплоты кристаллизации магм и энергии
гравитации при кристаллизации мантийных
магмосфер, которая составляет около 1031 Дж.
Эта энергия составляет в среднем 1022 Дж/год,
уменьшаясь от 12·1021 Дж/год 3,8 млрд лет назад
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 53
до 6·1021 Дж/год 2,8 млрд лет назад (таблица;
рис. 1). Энергия от 2,8 до 1,3 млрд лет назад со-
ставила в среднем 4·1021 Дж/год, уменьшаясь от
6·1021 Дж/год 2,8 млрд лет назад до 2·1021 Дж/ год
1,8 млрд лет назад (см. рис. 1). Изменение тем-
пературы ( ), давления водяного пара и высоты
атмосферы даны на рис. 3.
3,8—2,8 млрд лет назад на поверхности
Земли была высокотемпературная газоводная
атмосфера с Т=800—375 °С (см. рис. 3). Тепло-
перенос в архейской газоводной атмосфере
слабее, чем через породы. Тепловыделение из
земной коры с теплопроводностью гранитов
земной коры (2,3 Вт/(м·град)) и кондуктивный
теплопоток составляет 60 мВт/м2 с температур-
ным градиентом 30 град/км, который при отсут-
ствии атмосферы равен 1021 Дж/ год (см. табли-
цу). Теплопроводность водного флюида замет-
но ниже, чем пород и составляет 0,1 Вт/( м·град),
а тепловой поток, по аналогии с атмосфе-
Термические свойства внешних геосфер в докембрии [Эберт, 1963; Справочник..., 1969; Собо-
тович и др., 1982; Фролов, 1966; Планета..., 1989; Полинг, 1974; Мейсон, 1971]
Термические свойства геосфер Земная кора,
гранит
Газоводная атмосфера (газ),
3,8—2,8 млрд лет назад
Кислый океан (вода),
2,8—1,7 млрд лет назад
Теплопроводность,
, Вт/(м·град) 2,3 0,1 0,56
Температуропроводность,
, м2/с 1,2·10–6 4·10–7 1,4·10–7
, °С/км 10—100 7 2
Теплопоток кондуктивный,
ТП, мВт/м2 60 0,7 1,1
Теплопередача в геосферу,
W, Вт/м2; Δ , °С; am, Вт/(м2·град)
W=0,56;
=50—100 °С;
am=0,0056—0,011
W=0,27;
Δ =100 °С;
am=0,027
Теплогенерация в геосфере,
, Дж (Дж/год)
1031 Дж
(1022 Дж/год)
4·1030 Дж
(4·1021Дж/год)
Рис. 2. Изменение температуры поверхности земной коры
в докембрии.
Рис. 1. Зависимость тепловыделения из Земли (lgE,
Дж/год) от обратной температуры — 1000/ .
Рис. 3. Зависимость высоты архейской газоводной атмос-
феры ( ), , температуры ( ) и глубины протерозойско-
го океана от времени (t).
Р. Я. БЕЛЕВЦЕВ
54 Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012
рой Венеры с -градиентом 7 град/км [Пла-
нета …, 1989], составляет ТП=0,65 мВт/м2
при кондуктивной температуропроводности
фл=4·10–7 м2/с.
Для того чтобы охладить поверхность Зем-
ли за 1 млрд лет до критической температуры
воды 375 °С нужен тепловой поток через ар-
хейскую газоводную атмосферу 0,56 Вт/м2, что
в 800 раз превышает кондуктивный массопе-
ренос (0,65 мВт/м2). Можно предположить, что
перенос тепла через газоводную атмосферу
осуществлялся посредством теплопередачи
(W) на границе двух сред: твердой гранитной
земной коры с температурой ее поверхности
( 1) и газоводной атмосферы с конвективным
отводом тепла при 2 по формуле: W= m( 1– 2 ,
где m — коэффициент теплопередачи [Эберт,
1963]. При снижением температуры Δ 1– 2
близ границы этих сред в пределах 50—100 °С:
W=0,56 Вт/м2, а m=0,011÷0,0056 Вт/(м2·град) при
скорости атмосферной конвекции 8—16 м/с
(см. таблицу и рис. 3). Расчеты термических
свойств архейской газоводной атмосферы Зем-
ли проводились без учета влияния парникового
эффекта, который мог в заметной степени за-
медлить охлаждение этой атмосферы [Термо-
динамика…, 2007; Планета…, 1989].
Формирование кислого океана и свобод-
ного кислорода в протерозое. При темпера-
туре поверхности Земли ниже критической
температуры воды 375 °С (и критическом
2
=220 бар) после 2,8 млрд лет назад газо-
водная атмосфера Земли конденсировалась
в жидкую воду и к 2,6 млрд лет назад уже по-
ловина ее превратилась в океан с глубиной
около 1000 м (см. рис. 3—5). При дальнейшим
падении температуры поверхности земной
коры ( пов) до нормальной средняя глубина
океана 1,7—1,3 млрд лет назад достигла 2000 м.
Параметры теплопереноса в протерозое от
пород земной коры к океану обуславливаются
теплопередачей, подобно современным тепло-
потокам от пород дна океана через воду (см.
таблицу и рис. 3) [Фролов, 1966]. Кондуктив-
ный теплопоток через воду ТП=1,1 мВт/м2, а
1– 2=100 °С [Эберт, 1963]. Теплопередача от
пород земной коры через океаническую воду
W= m( 1– 2 =0,27 Вт/м2, а m=2,5 Вт/(м2·град), т. е.
теплопередача на границе земной коры с океа-
ном осуществляется при скорости придонной
конвекции океанической воды около 2,5 м/с.
Конденсация воды ниже ее критической
точки в раннем протерозое привела к образо-
вание кислого океана и атмосферного кисло-
рода по реакции между постмагматическими
газами — хлором и водой (рис. 6; 7).
Реакция между хлором и водой зависит
от температуры. При высоких температу-
рах выше =375 °С (критической температу-
ры воды), когда она существует в виде газа,
протекает реакция (ΔG298(2)=+38,0 кДж/моль;
ΔG648(2)=+5,56 кДж/моль):
( ) ( ) ( ) ( )2 2 2+ = + . (2)
Равновесие этой реакции (2) при темпера-
туре выше критической смещено влево (см.
рис. 6), но при температуре ниже критической
направление реакции меняется, поскольку
появления жидкой воды резко смещает равно-
весие реакции жидкой воды с хлором вправо
(см. рис. 6):
( ) ( )2 2 2+ = + + , (3)
Рис. 4. Вода в условиях насыщения на -диаграмме: равно-
весие воды в газообразном и жидком состоянии, а также
при добавлении 2 или NaCl; изолинии удельного объема
воды даны в см3/г [Справочник…, 1969].
Рис. 5. Уменьшение давления водяного пара (
2
) в ат-
мосфере и соответственное увеличение средней глубины
мирового океана в докембрии ( ).
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 55
где (г) — газ, (ж) — жидкость, (в) — в во-
дном растворе, ΔG298(3)=–25,5 кДж/моль,
∆G648(3)=+1,8 кДж/моль.
По реакции (3) образуется водный раствор
соляной кислоты и гидросфера — кислый оке-
ан с =0,15 [Белевцев и др., 2010]. Прохож-
дению реакции (3) и выделению свободного
кислорода способствуют снижение , рост
, уменьшение восстановленности и кислот-
ности водных растворов, уменьшение
2
. При
этом увеличивалось содержание кислорода в
атмосфере с парциальным давлением кислло-
рода почти до 1 бар. (см. рис. 7).
Вода в раннепротерозойском кислом океа-
не с =0,15 и абиогенная богатая кислоро-
дом атмосфера определили Еh океанической
воды около +0,8 В [Белевцев и др., 2010]. В
железисто-кремнистых формациях Среднего
Приднепровья и Кривбасса в раннем протеро-
зое происходило образование богатых желез-
ных руд в зоне окисления, а также формирова-
ние жильных тел кварцитов, которое связано
с проникновением кислых океанических вод
по трещинным зонам и выщелачиванием из
силикатных пород катионов. Для образования
инфильтрационных урановых месторождений,
вероятно, необходимы были более низкотем-
пературные условия (100—200°С), которые
появились 1850 млн лет назад (см. рис. 1—3,
7) [Термодинамика…, 2007]. Первые осадки
в виде кварцито-песчаников образовались в
нижнем рифее 1,6+1,3 млрд лет назад при раз-
мыве первой суши, сложенной гранитоидами,
поскольку кислая вода океана выщелачивала
из их все катионы, а устойчивым остаточным
продуктом этого литогенеза был кремнезем
[Белевцев и др., 2010]. И только в среднем ри-
фее 1,2—1,0 млрд лет назад в результате этого
литогенеза вода океана была нейтрализована
(до =8) и появилась возможность отложения
известняков и возникновение жизни. Образо-
вание свободного кислорода в раннем проте-
розое подтверждается появлением в породах
земной коры гематита и гетита, а также S
[Ронов и др., 1990].
Можно говорить о балансе между пост-
магматическим хлором и новообразованным
свободным кислородом в подкритической ат-
мосфере и гидросфере Земли. Всего хлора
выделилось около 35—40·1018 кг, а свободного
кислорода — 5÷6·1018 кг (см. рис. 7). Свободный
кислород образуется и сейчас в связи с выделе-
нием хлора при вулканических извержениях,
однако в несравнимо меньших количествах.
Эволюция геосфер в фанерозое и тектони-
ка плит. До рифея океан представлял собой
сплошную геосферу видимо из-за низкой вяз-
кости частично расплавленных мантийных гео-
сфер. В рифее появляется первая суша, однако
вертикальные и горизонтальные движения
литосферных блоков имели еще незначитель-
ные скорости и за рифей было накоплено лишь
250·1018 кг осадков, которые составляют около
15 % всей осадочной толщи неогея [Ронов и
др., 1990].
В течение фанерозоя росли скорости го-
ризонтальных надвиговых движений бло-
ков коры с увеличением высоты материков
и скорости их размыва, которые достигали
максимума в кайнозое [Рухин, 1953; Ронов и
др., 1990]. Эти движения увеличивали также
Рис. 6. Зависимость lgK реакций образования свободного
кислорода (2) и (3) между хлором и водой от обратной
температуры.
Рис. 7. Изменение массы и соответствующего парци-
ального давления газов — хлора (Cl2) и кислорода ( 2) в
атмосфере Земли с докембрия доныне.
Р. Я. БЕЛЕВЦЕВ
56 Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012
площадь океанической коры с углублением
дна океанов (оно сейчас составляет около 70 %
площади планеты), т. е. с активизацией текто-
ники плит. С ростом высоты гор на материках
увеличивается скорость и масса осадочных
отложений [Рухин, 1953; Ронов и др., 1990].
Видимо, углубление дна океанов до 5—6 км и
более отражает тенденцию выделения грави-
тационой энергии Земли за счет уменьшения
ее радиуса. За фанерозой радиус Земли умень-
шился примерно на 2—3 км, что равносильно
выделению гравитационной энергии около
1029 Дж, а скорость тепловыделения составила
2·1020 Дж/год, что соответствует 20 % современ-
ного теплового потока из недр планеты. Если
учесть, однако, что активность тектоники плит
возросла с кембрия по ныне в 5 раз, то можно
предположить, что сейчас 50—70 % энерговы-
деления из недр Земли дает тектоника плит
и ее вклад в этот процесс все время увеличи-
вается. Расширяющееся по зонам спрединга
дно океанов поддвигается под материковые и
древние океанические блоки по тектонически
активным границам литосферных плит, что
сопровождается нарастающим со временем
гравитационным энерговыделением из недр
Земли в виде землетрясений, вулканизма, ме-
таморфизма в подвижных зонах и теплопотока
через геосферы.
Можно оценить режим свободного кисло-
рода в кайнозое по влиянию двух определяю-
щих процессов. Первый — захоронение 2 в
осадочных породах континентального блока
земной коры (рис. 8), а второй — выделение 2
при вулканизме за счет реакции (3) (вулканиче-
ского хлора с жидкой водой (см. рис. 6)). В сред-
нем атмосферный кислород захоранивается в
осадочных породах в количестве 0,23 % 2 от
массы осадков. Выделение хлора оценивается
вулканологами [Мархинин, 1985] в количестве
0,3 %, а соответственно генерация кислоро-
да составляет 0,03 % 2 от массы вулканитов
(см. рис. 8). Эти оценки ориентировочны, но,
учитывая опережающую роль и увеличение
скорости захоронения кислорода в осадочных
толщах, можно предположить общее сниже-
ние содержания свободного кислорода в зем-
ной атмосфере (см. рис. 8). Правда, скорость
этого процесса невелика — для захоронения
половины современной кислородной атмос-
феры понадобится около 70 млн лет.
Однако эти процессы на несколько поряд-
ков слабее, нежели выгорание атмосферно-
го кислорода при сжигании углеводородного
топлива в техносфере. Сейчас добыча нефти
и газа составляет около 12·1012 кг в год, а при
сжигании этого топлива используется около
30·1012 кг атмосферного кислорода [Термоди-
намика…, 2007]. Рост добычи углеводородного
топлива составляет сейчас около 1,7 % в год
и через 100 лет при сжигании этого топлива
будет использовано 160·1012 кг кислорода в
год. Потери кислородной атмосферы за эти
100 лет составят уже 1·1016 кг, т. е. 1 % массы
кислорода атмосферы. Такие темпы развития
углеводородной энергетики приведут к тому,
что половина кислорода земной атмосферы
выгорит за 350 лет, а это будет означать кол-
лапс человечества и значительной части био-
сферы.
Видимо, красный цвет поверхности плане-
ты Марс связан с гематитом (возможно, и с ге-
титом), которые образовались при окислении
пород Марса в ранний послемагматический
этап развития планеты, когда на Марсе появил-
ся кислый океан и кислородная атмосфера по
земной схеме (см. рис. 3, 5, 7). Вероятно, эти
процессы на Марсе начались намного рань-
ше и проходили значительно быстрее, чем на
Земле, из-за небольшой массы Марса. Ориен-
тировочный возраст этих процессов на Мар-
се — 4,2÷3,0 млрд лет, поскольку отношение
масса/площадь поверхности у Марса в 2,6 раза
меньше, чем у Земли и, соответственно, осты-
вание Марса шло быстрее, чем Земли. Следует
также обратить внимание на горную систему
«Олимп» на Марсе, высота которой достигает
27 км и, видимо, ее происхождение связано с
максимально активной стадией тектоники плит
на Марсе, которую еще не достигла Земля.
Рис. 8. Скорость изменения массы свободного кислорода
в атмосфере Земли в кайнозое при захоронении его в
осадочных толщах и выделении при вулканизме.
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 57
Возникновение жизни. Как известно, белок
живых организмов неустойчив при темпера-
туре более 60 °С, а для бактерий граничные
условия кислотности составляют рН=2÷3 [Куз-
нецов и др., 1962; Гусев, Минеева, 1992]. Счи-
тается, что жизнь зародилась в океане в виде
анаэробных фотосинтезирующих простейших
в условиях, близких к современным тропиче-
ским зонам — в слабощелочной соленой воде
(рН=8, минерализация 3,5 %), нормальной тем-
пературе (около 25 °С), но в восстановитель-
ной обстановке [Мельник, 1973]. В процессе
фотосинтеза эти бактерии выделяли кислород
и сформировали кислородсодержащую атмос-
феру, в которой появились аэробы. Эволюция
таких простейших привела к появлению совре-
менных теплокровных животных с океаниче-
ской соленостью крови как у морских рыб —
около 3 %, а также наземных растений. Такие
условия на земной поверхности появились с
верхнего рифея (с 1000 млн лет назад), но осо-
бенно быстро развивалась жизнь с кембрия (с
570 млн лет назад) со все ускоряющим темпом
в дальнейшем, вплоть до современности.
Однако, как показали проведенные иссле-
дования, в архее (3,8—2,8 млн лет) и раннем
протерозое (2,8—1,8 млн лет) температура на
поверхности Земли была намного выше 100 °С,
что неблагоприятно для возникновения жизни
(см. рис. 3). Более того, океан возник лишь в
раннем протерозое и до верхнего рифея (до
1,2—1,0 млн лет) имел сильно кислую реакцию
( =0,15÷1,0), которая также была неблагопри-
ятна для жизни [Белевцев и др., 2010]. Сво-
бодный атмосферный кислород образовался
еще в раннем протерозое абиогенным путем,
однако его наличие не было достаточным для
возникновения жизни, хотя свидетельствует о
том, что фотосинтез не является главным про-
цессом образования атмосферного кислорода.
Свободный кислород современной атмосферы
большей частью является остаточным после
его образования в раннем протерозое, хотя
частично продолжает генерироваться в резуль-
тате реакции поствулканического хлора с жид-
кой водой абиогенным путем. Отсюда можно
сделать также вывод о том, что фотосинтез
кислорода растениями является весьма мало
вероятным процессом, о чем уже предполага-
лось, исходя из термодинамического анализа
этого процесса [Термодинамика…, 2007].
Таким образом, жизнь возникла в верхнем
рифее 1200—1000 млн лет назад, когда в океа-
не появились для нее благоприятные условия:
нормальная температура, =7÷8 и кислород-
ная атмосфера [Белевцев и др., 2010]. Совпа-
ли эти условия благодаря остыванию земной
коры, образованию атмосферного кислорода,
тектонике плит и осадконакоплению в нижнем
рифее.
Первыми живыми организмами были ли-
тобактерии, которые осуществляли хемосин-
тез в водоемах. Это, прежде всего, аэробы,
источниками энергии для которых являются
реакции окисления метана, водорода, аммиака,
закисного железа, серы, органического веще-
ства, а также в меньшей степени анаэробы,
например, сульфатредуцирующие бактерии.
Аэробы составили основной эволюционный
ряд живых организмов [Кузнецов и др., 1962;
Гусев, Минеева, 1992; Термодинамика…, 2007].
Растения и фитобактерии сочетают в себе
качества аэробов и анаэробов: ночью они ды-
шат и употребляют кислород, разлагая органи-
ку и выделяя энергию реакций окисления, как
аэробы, а днем, используя солнечную энергию,
образуют и накопляют органику через реакции
восстановления СО2 и Н2О, выделяя кисло-
род [Кузнецов и др., 1962; Гусев, Минеева,
1992; Термодинамика…, 2007]. Отсюда можно
сделать вывод, что растения и фитобактерии
появились позже аэробов и анаэробов, являя
собой сложное сочетание этих организмов и
наиболее сложный и совершенный результат
эволюции жизни на Земле.
Теперь относительно популярного вопро-
са: была ли жизнь на Марсе? Скорее всего,
была, поскольку планета Марс должна была
пройти все этапы земной эволюции, в том чис-
ле образование кислого океана, свободного
кислорода и возникновение жизни. Ориенти-
ровочный возраст этих процессов на Марсе
— 4,2÷3,0 млрд лет назад. Магматический этап
планеты Марс закончился 4,2 млрд лет назад,
когда марсианская кора закристаллизовалась
и имела температуру постмагматической га-
зоводной атмосферы около 800 °С с давлени-
ем воды
2
=30÷100 бар и давлением хлора
2
=1÷2 бара. Поверхность Марса остыла до
критической температуры воды 375 °С при-
мерно 4,0 млрд лет назад, когда начала кон-
денсироваться жидкая вода, образовался кис-
лый океан (глубиной 300—700 м) и свободный
атмосферный кислород при =1÷2 бар и
2
=0,1÷0,3 бар. Температура воды в океане
упала до 60 °С и создались условия для воз-
никновения жизни в океане 3,5 млрд лет назад.
Учитывая активную тектонику плит на Марсе
(горный массив «Олимп» высотой 27 км), ко-
торая увеличивала энерговыделение из недр
Р. Я. БЕЛЕВЦЕВ
58 Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012
Марса и тепловой поток к поверхности мар-
сианской коры, можно оценить длительность
благоприятного для жизни периода па планете
Марс до замерзания его поверхности в 200—
500 млн лет. На Марсе должна сохраниться за-
мерзшая гидросфера с остатками организмов.
До какой стадии дошла эволюция жизни на
Марсе, можно выяснить лишь после посеще-
ний этой планеты космическими аппаратами.
Не исключена подобная земной термоди-
намическая эволюция и внешних сфер Луны.
Правда, ее продолжительность незначительна
— ориентировочно от 4,4 до 4,0 млрд лет назад.
Перспективы наличия атмосферы на Луне
подтверждаются такими данными. Средняя
квадратичная скорость водяного пара при
температурах 800 и 25 °С составляет соответ-
ственно 1,23 и 0,65 км/с, а кислорода — 0,92 и
0,50 км/с [Полинг, 1974]. Вторая космическая
скорость (убегания) на Луне — 2,37 км/с, что
свидетельствует о том, что газоводная атмосфе-
ра на Луне должна сохраниться не менее, чем
на 200 млн лет. Что касается кислорода, азота,
а тем более хлора, то эти газы устойчивы в ат-
мосфере Луны до 1 млрд лет. Джинс показал
[Мейсон, 1971], что если средняя квадратичная
скорость газа меньше 1/5 второй космической
скорости (0,474 км/с для Луны), то атмосфера
планеты устойчива в течение геологического
времени (более 109 лет). На Луне должна со-
храниться замерзшая гидросфера, возможно,
с остатками простейших организмов.
Заключение. Произведено обобщение
физико-химических и термических данных
по внешним геосферам, их термодинамическо-
го и кинетического анализа, статистической
обработки полученных материалов, синтеза
гипотез и идей.
Выделившиеся при кристаллизации пла-
гиогранитной коры постмагматические газы
составили в архее (3,8—2,8 млн лет) мощную
высокотемпературную (800—375 °С) суще-
ственно хлор-газоводную атмосферу с низкой
теплопроводностью, которая при последую-
щем охлаждении ниже критической темпера-
туры воды (375 °С) с 2,8 млн лет конденсиро-
валась в кислый океан, а затем в современную
гидросферу. Оценены термические условия
архейской высокотемпературной газоводной
атмосферы, протерозойского кислого океа-
на, а также генезис свободного атмосферного
кислорода, который образуется в протерозое
абиогенным путем по реакции жидкой воды с
хлором: Cl2 2
–
2 .
Сделаны выводы о зарождения жизни в верх-
нем рифее и экологической безопасности
окружающей среды.
Эволюция внешних геосфер характеризует-
ся: 1) остыванием геосфер с ослабленим эндо-
генных процессов (магматизма, метаморфизма)
и усилением экзогенных процессов, которые с
позднего протерозоя (точнее с рифея) превали-
руют над эндогенными; 2) уменьшением тепло-
генерации и газовыделения из земной коры;
3) активизацией тектоники плит, особенно с
фанерозоя, ростом гор и увеличением площади
суши, увеличением скорости осадконакопле-
ния, минерализации и ощелочения океаниче-
ской воды, появлением жизни, увеличением
2
и падением
2
в атмосфере; усилением
мощности землетрясений; общим похолодани-
ем. Эти тенденции особенно интенсивно про-
являются в неогене и четвертичном периоде.
На Марсе и Луне должна была проявиться
подобная земной эволюция внешних сфер в
раннем докембрии.
Список литературы
Амбарцумян В. А. Нестационарные объекты во Все-
ленной и их значение для исследования проис-
хождения и эволюции небесных тел // Проблемы
современной космогонии. — Москва: Наука,
1972. — С. 5—18.
Белевцев Р. Я. Термодинамика и генетическая эво-
люция докембрийских гранитоидов Украинского
щита // Эволюция докембрийских гранитоидов
— Київ: КГУ, УкрДГРІ, 2008. — С. 35—46.
Белевцев Р. Я., Бухарев С. В., Коломиец Г. Д. Концеп-
ция плутонического формирования континен-
тальной земной коры Украинского щита // Мине-
ралог. журн. — 2000. — 22, № 2/3. — С. 118—131.
Белевцев Р. Я., Шестопалов В. М., Спивак С. Д., Ни-
колаенко В. И., Блажен В. И., Дудко В.С., Крю-
ченко Н. Ю., Кузенко С. В., Лазаренко Е. Е., Сам-
чук А. И., Ганевитч А. Е., Косенко В. Ю. Геохимия
литогенеза овручских кварцито-песчаников ри-
фея // Пошукова та екологічна геохімія. — 2010.
— № 1 (10). — С. 22—41.
Богатиков О. А., Гоньшакова В. И., Фрих-Хар Д. И.,
Кочемасов Г. Г., Волкова В. М., Чижолва И. А., Оси-
пов Б. В. Классификация лунных магматических
пород. — Москва: Недра, 1985. — 72 с.
Войткевич Г. В. Химическая эволюция Солнечной
системы. — Москва: Наука, 1979. — 174 с.
ГЕНЕЗИС И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕШНИХ ГЕОСФЕР
Геофизический журнал № 2, Т. 34, 2012 59
Всехсвятский С. К. Космогония Солнечной системы
// Проблемы современной космогонии. — Мо-
сква: Наука, 1972. — С. 316—413.
Галкин И. Н. Геофизика Луны. — Москва: Наука,
1978. — 176 с.
Генетические типы и закономерности размещения
урановых месторождений Украины / Под ред.
Я. Н. Белевцева. — Киев: Наук. думка, 1995. —
395 с.
Геохронологическая шкала докембрия / Под. ред.
Н. П. Щербака. — Киев: Наук. думка, 1989. —
142 с.
Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. — Мо-
сква: Изд-во Моск. ун-та, 1992. — 448 с.
Добрецов Н. Л. Введение в глобальную петрологию.
— Новосибирск: Наука, 1980. — 200 с.
Кузнецов С. И., Иванов М. В., Ляликова Н. Н. Введе-
ние в геологическую микробиологию. — Москва:
Изд-во АН СССР, 1962. — 210 с.
Курлов Н. С., Белевцев Р. Я., Решетняк В. В., Мечни-
ков Ю. П. Криворожская сверхглубокая скважи-
на: значение для петрогенезиса и геоэкологии //
Минералог. журн. — 1997. — 19, № 6. — С. 30—57.
Мархинин Е. К. Вулканизм. — Москва: Недра, 1985.
— 288 с.
Мейсон Б. Основы геохимии. — Москва: Недра,
1971. — 311 с.
Мельник Ю. П. Физико-химические условия обра-
зования докембрийских железистых кварцитов.
— Киев: Наук. думка, 1973. — 287 с.
Планета Венера (атмосфера, поверхность, вну-
треннее строение) / Под ред. В. Л. Барсукова,
В. П. Волкова. — Москва: Наука, 1989. — 482 с.
Полинг Л. Общая химия. — Москва: Мир, 1974. —
846 с.
Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. — Мо-
сква: Прогресс, 1986. — 431 с.
Ронов А. Б., Ярошевский А. А., Мигдасов А. А. Хими-
ческое строение земной коры и геохимический
баланс главных элементов. — Москва: Наука,
1990. — 182 с.
Рудник В. А., Соботович Э. В. Ранняя история Земли.
— Москва: Недра, 1984. — 349 с.
Рухин Л. Б. Основы литологии. — Ленинград—Мо-
сква: Гостоптехиздат, 1953. — 671 с.
Соботович Э. В., Бартницкий Е. Н., Цьонь О. В.,
Кононенко Л. В. Справочник по изотопной гео-
химии. — Москва: Энергоиздат, 1982. — 220 с.
Справочник физических констант горных пород /
Под ред. С. Кларка мл. — Москва: Мир, 1969.
— 543 с.
Танатар И. И. Некоторые соображения о генезисе
криворожских руд и вмещающих кварцитов //
Южный инженер. — 1916. — № 7—8.
Термодинамика газового обмена в окружающей
среде / Под ред. Р. Я. Белевцева. — Киев: Наук.
думка, 2007. — 247 с.
Фролов Н. М. Температурный режим гелиотермозо-
ны. — Москва: Недра, 1966. — 156 с.
Эберт Г. Краткий справочник по физике. — Москва:
Гос. изд. физ.-мат. лит., 1963. — 552 с.
Belevtsev R. Ya. About liquation-intrusive genesis
of Achaean ferruginous quartzites // Доп. НАН
України. — 1996. — № 4. — С. 97—102.
Carrol M. R., Wyllie P. J. Exhtrimental phase relations in
the system tonalite-peridotite-H2O at 15 kb; impli-
cations for assimilation and differentiation processes
near the crust-mantle boundary // J. Petrology. —
1989. — 30, № 6. — P. 1351—1382.
|