Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

Созидательная функция воды в формировании окружающего мира

https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0395

Полный текст:

Аннотация

В статье раскрывается механизм эволюции окружающего нас «косного» и живого мира, который обусловлен созидательной функцией воды. Показано, что вода с магматическими породами основного и ультраосновного состава образует абиогенную диссипативную систему, которая никогда не приходит в равновесие и поэтому способна непрерывно, строго направленно, геологически длительно развиваться с формированием многочисленных новых вторичных минералов, парагенетически ассоциирующих с определенными геохимическими типами воды. Эта система является равновесно-неравновесной, развивается в термодинамической области, далекой от равновесия, является нелинейной, необратимой, внутренне противоречивой. Созидательная функция воды в этой системе заключается в том, что она непрерывно по механизму гидролиза растворяет одни минералы, с которыми неравновесна, но тут же создает другие, с которыми имеется равновесие, включая и такие, которых на нашей планете раньше не было. После появления фотосинтеза эта система дополнилась органическими соединениями и превратилась в систему вода – порода – газ – органическое вещество, механизмы действия которой были в общих чертах раскрыты В.И. Вернадским и которую мы предложили называть его именем. Тем самым система В.И. Вернадского не только многократно усложнилась, но и получила возможность создавать из простых углеводов более сложные органические соединения, включая белки, липиды, углеводы, гемоглобин и т.д. В последующем из этих компонентов возникли живые организмы. Несмотря на многократное усложнение системы, основные механизмы ее эволюции принципиально остались такими же, а вода сохранила и приумножила свою созидательную функцию путем растворения простых соединений и создания более сложных. Показано также, что важным фактором непрерывного усложнения системы выступает круговорот воды.

Об авторе

С. Л. Шварцев
Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука, СО РАН; Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия

Степан Львович Шварцев - доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник ТФИНГГ им. А.А. Трофимука СО РАН.

634055, Томск, пр. Академический, 4; 634050, Томск, пр. Ленина, 30



Список литературы

1. Aagaard P., Helgeson H.C., 1982. Thermodynamic and kinetic constraints on reaction rates among minerals and aqueous solutions. I. Theoretical considerations. American Journal of Science 282 (3), 237–285. https://doi.org/10.2475/ajs.282.3.237.

2. Алексеев В.А. Кинетика и механизмы реакций полевых шпатов с водными растворами. М.: ГЕОС, 2002, 256 с.

3. Алексеев В.А., Рыженко Б.Н., Шварцев С.Л., Зверев В.П., Букаты М.Б., Мироненко М.В., Чарыкова М.В., Чудаев О.В. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода – порода. Т. 1. Система вода – порода в земной коре: взаимодействие, кинетика, равновесие, моделирование. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 244 с.

4. Alekseyev V.A., Medvedeva L.S., Prisyagina N.I., Meshalkin S.S., Balabin A.I., 1997. Change in the dissolution rates of alkali feldspars as a result of secondary mineral precipitation and approach to equilibrium. Geochimica et Cosmochimica Acta 61 (6), 1125–1142. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(96)00405-X.

5. Berezov T.T., Korovkin B.F., 1998. Biological Chemistry. 3rd Edition. Meditsina (Medicine), Moscow, 704 p. (in Russian) [Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Издание 3-е. М.: Медицина, 1998. 704 с.].

6. Correns C.W., 1961. The experimental chemical weathering of silicates. Clay Minerals Bulletin 4 (26), 249–265. https://doi.org/10.1180/claymin.1961.004.26.01.

7. Докинз Р. Самое грандиозное шоу на Земле. Доказательства эволюции. М.: Corpus, 2012. 496 с.

8. Финько В.И., Чекин С.С., Саматоин Н.Д. Особенности каолинизации породообразующих силикатов в корах выветривания // Проблемы теории образования коры выветривания и экзогенные месторождения / Ред. В.И. Смирнов. М.: Наука, 1980. С. 196–201.

9. Fu Q., Lu P., Konishi H., Dilmore R., Xu H., Seyfried Jr. W.E., Zhu C., 2009. Coupled alkali-feldspar dissolution and secondary mineral precipitation in batch systems: 1. New experiments at 200 °C and 300 bars. Chemical Geology 258 (3–4), 125–135. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.09.014.

10. Русский перевод: Гаррелс Р.М., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968. 368 с.

11. Garrels R.M., MacKenzie F.T., 1967. Origin of the chemical compositions of some springs and lakes. In: R.F. Gould (Ed.), Equillibrium concepts in natural waters systems. Advances in Chemistry, vol. 67, p. 222–242. https://doi.org/10.1021/ba-1967-0067.ch010.

12. Harlov D.E., Wirth R., Hetherington C.J., 2011. Fluid-mediated partial alteration in monazite: the role of coupled dissolution–reprecipitation in element redistribution and mass transfer. Contributions to Mineralogy and Petrology 162 (2), 329–348. https://doi.org/10.1007/s00410-010-0599-7.

13. Helgeson H.C., 1968. Evaluation of irreversible reactions in geochemical processes involving minerals and aqueous solutions – I. Thermodynamic relations. Geochimica et Cosmochimica Acta 32 (8), 853–877. https://doi.org/10.1016/0016-7037(68)90100-2.

14. Helgeson H.C., Garrels R.M., MacKenzie F.T., 1969. Evaluation of irreversible reactions in geochemical processes involving minerals and aqueous solutions – II. Applications. Geochimica et Cosmochimica Acta 33 (4), 455–481. https://doi.org/10.1016/0016-7037(69)90127-6.

15. Helgeson H.C., Murphy W.M., 1983. Calculation of mass transfer among minerals and aqueous solutions as a function of time and surface area in geochemical processes. I. Computational approach. Journal of the International Association for Mathematical Geology 15 (1), 109–130. https://doi.org/10.1007/BF01030078.

16. Helgeson H.C., Murphy W.M., Aagaard P., 1984. Thermodynamic and kinetic constraints on reaction rates among minerals and aqueous solutions. II. Rate constants, effective surface area, and the hydrolysis of feldspar. Geochimica et Cosmochimica Acta 48 (12), 2405–2432. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90294-1.

17. Hellmann R., Penisson J.M., Hervig R.L., Thomassin J.H., Abrioux M.F., 2003. An EFTEM/HRTEM high-resolution study of the near surface of labradorite feldspar altered at acid pH: evidence for interfacial dissolution-reprecipitation. Physics and Chemistry of Minerals 30 (4), 192–197. https://doi.org/10.1007/s00269-003-0308-4.

18. Келлер У.Д. Основы химического выветривания // Геохимия литогенеза / Ред. А.Б. Ронов. М.: Иностранная литература, 1963. С. 85–195.

19. Khaitun S.D., 2009. The Phenomenon of Man at the Background of Universal Evolution. Komkniga, Moscow, 536 p. (in Russian) [Хайтун С.Д. Феномен человека на фоне универсальной эволюции. М.: Комкнига, 2009. 536 с.].

20. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. Издание 4-е. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 456 с.

21. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Синергетическое мировидение. М.: КомКнига, 2005. 240 с.

22. Комиссаров Г.Г. Фотосинтез: физико-химический подход // Химическая физика. 2003. Т. 22. № 1. С. 24–54

23. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2012. 672 с.

24. Krylov M.V., 2017. Evolutionary commonality of nonliving nature and living organisms. Herald of the Russian Academy of Sciences 87 (3), 249–255. https://doi.org/10.1134/S1019331617030029.

25. Кунин Е.В. Логика случая: О природе и происхождении биологической эволюции. М.: Центрполиграф, 2014. 760 с.

26. Lu P., Konishi H., Oelkers E., Zhu C., 2015. Coupled alkali feldspar dissolution and secondary mineral precipitation in batch systems: 5. Results of K-feldspar hydrolysis experiments. Chinese Journal of Geochemistry 34 (1), 1–12. https://doi.org/10.1007/s11631-014-0029-z.

27. Millot G., 1964. Géologie des Argiles. Masson, Paris, 499 p.

28. Моисеев Н.Н. Расставание с простотой. М.: АГРАФ, 1998. 473 с.

29. Русский перевод: Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Введение. М.: ЛКИ, 2008. 352 с.

30. O'Neil J.R., Taylor Jr. H.P., 1967. The oxygen isotope and cation exchange chemistry of feldspars. American Mineralogist 52 (9–10), 1414–1437.

31. Paquet H., 1970. Evolution Géochimique des Minéraux Argileux Dans les Altérations et les Sols des Climats Méditerranéens Tropicaux (Saisons Contrastées). Strasbourg, 212 p.

32. Pedro G., 1964. Contribution à l’Étude Expérimentale de l’Altération Géochimique des Roches Cristallines. Paris, 223 p.

33. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

34. Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского бассейна. М.: Наука, 1966. 332 с.

35. Plyusnin A.M., Zamana L.V., Shvartsev S.L., Tokarenko O.G., Chernyavskii M.K., 2013. Hydrogeochemical peculiarities of the composition of nitric thermal waters in the Baikal Rift zone. Russian Geology and Geophysics 54 (5), 495–508. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.04.002.

36. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 751 с.

37. Русский перевод: Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. Издание 4-е. М.: Едиториал УРСС, 2003. 312 с.

38. Putnis A., 2002. Mineral replacement reactions: from macroscopic observations to microscopic mechanisms. Mineralogical Magazine 66 (5), 689–708.

39. Рассадкин Ю.П. Вода обыкновенная и необыкновенная. М.: Галерея СТО, 2008. 840 с.

40. Шрёдингер Э. Что такое жизнь? М.: Атомиздат, 1972. 90 с..

41. Седлецкий И.Д. Генезис минералов почвенных коллоидов группы монтмориллонита // Доклады АН СССР. 1937. Т. 17. № 7. С. 371–373.

42. Шварцев С.Л. Химический состав грунтовых вод тропических стран (на примере Гвинеи) // Геохимия. 1972. № 1. С. 100–109.

43. Шварцев С.Л. Латериты Гвинеи и геохимические условия их образования // Кора выветривания. Вып. 15 / Ред. Д.Г. Сапожников. М.: Наука, 1976. С. 51–70.

44. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1978. 288 с.

45. Шварцев С.Л. Взаимодействие воды с алюмосиликатными горными породами. Обзор // Геология и геофизика. 1991. Т. 32. № 12. С. 16–50.

46. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. Издание 2-е. М.: Недра, 1998. 367 с.].

47. Shvartsev S.L., 2001. The water-rock system synergy. Earth Science Frontiers 8 (1), 36–46.

48. Shvartsev S.L., 2003. Bound water as an accumulator of solar energy in supergene clays. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 44 (3), 233–239.

49. Шварцев С.Л. Прогрессивно самоорганизующиеся абиогенные диссипативные структуры в геологической истории Земли // Литосфера. 2007. № 1. С. 65–89.

50. Шварцев С.Л. Фундаментальные механизмы взаимодействия в системе вода – горная порода и ее внутренняя геологическая эволюция // Литосфера. 2008. № 6. С. 3–24.

51. Shvartsev S.L., 2008b. Geochemistry of fresh groundwater in the main landscape zones of the Earth. Geochemistry International 46 (13), 1285–1398. https://doi.org/10.1134/S0016702908130016.

52. Shvartsev S.L., 2009. Self-organizing abiogenic dissipative structures in the geologic history of the Earth. Earth Science Frontiers 16 (6), 257–275. https://doi.org/10.1016/S1872-5791(08)60114-1.

53. Shvartsev S.L., 2010. Where did global evolution begin? Herald of the Russian Academy of Sciences 80 (2), 173–182. https://doi.org/10.1134/S1019331610020097.

54. Shvartsev S.L., 2012. The internal evolution of the water-rock geological system. Herald of the Russian Academy of Sciences 82 (2), 134–142. https://doi.org/10.1134/S1019331612020049.

55. Шварцев С.Л. Двести десять лет гидрогеологии // Геоэкология. 2013. № 3. С. 272–279.

56. Shvartsev S.L., 2013b. Water as the main factor of global evolution. Herald of the Russian Academy of Sciences 83 (1), 78–85. https://doi.org/10.1134/S1019331613010139.

57. Shvartsev S.L., 2014. How do complexities form? Herald of the Russian Academy of Sciences 84 (4), 300–309. https://doi.org/10.1134/S1019331614040029.

58. Shvartsev S.L., 2015. The basic contradiction that predetermined the mechanisms and vector of global evolution. Herald of the Russian Academy of Sciences 85 (4), 342–351. https://doi.org/10.1134/S101933161503003X.

59. Shvartsev S.L., 2016. Unknown mechanisms of granitization of basalts. Herald of the Russian Academy of Sciences 86 (6), 513–526. https://doi.org/10.1134/S1019331616060149.

60. Shvartsev S.L., 2017a. Do additive technologies have a future? Herald of the Russian Academy of Sciences 87 (3), 267–275. https://doi.org/10.1134/S101933161703008X.

61. Shvartsev S.L., 2017b. Evolution in nonliving matter: Nature, mechanisms, complication, and self-organization. Herald of the Russian Academy of Sciences 87 (6), 518–526. https://doi.org/10.1134/S1019331617050069.

62. Shvartsev S.L., Kharitonova N.A., Lepokurova O.E., Chelnokov G.A., 2017. Genesis and evolution of high-pCO2 groundwaters of the Mukhen spa (Russian Far East). Russian Geology and Geophysics 58 (1), 37–46. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.12.002.

63. Шварцев С.Л., Рыженко Б.Н., Алексеев В.А., Дутова Е.М., Кондратьева И.А., Копылова Ю.Г., Лепокурова О.Е. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода–порода. Т. 2. Система вода–порода в условиях зоны гипергенеза. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 389 с.

64. Tardy Y., 1969. Géochimie des Altérations. Études des Arénes et des Eaux de Quelques Massifs Cristallins d’Europe et d’Afrique. Strasbourg, 199 p.

65. Tardy Y., 1993. Pétrologie des Latérites et des Sols Tropicaux. Masson, Paris, 460 p.

66. Upadhyay D., 2012. Alteration of plagioclase to nepheline in the Khariar alkaline complex, SE India: Constraints on metasomatic replacement reaction mechanisms. Lithos 155, 19–29. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.08.010.

67. Vernadsky V.I., 2003. The History of Natural Waters. Nauka, Moscow, 751 p. (in Russian) [Вернадский В.И. История природных вод. М.: Наука, 2003. 751 с.].

68. Яншин А.Л. Возникновение проблемы эволюции геологических процессов // Эволюция геологических процессов в истории Земли / Ред. А.Л. Яншин. М.: Наука, 1993. С. 9–20.

69. Zhang L., Lüttge A., 2009. Theoretical approach to evaluating plagioclase dissolution mechanisms. Geochimica et Cosmochimica Acta 73 (10), 2832–2849. https://doi.org/10.1016/j.gca.2009.02.021.

70. Zhu C., Lu P., 2009. Alkali feldspar dissolution and secondary mineral precipitation in batch systems: 3. Saturation states of product minerals and reaction paths. Geochimica et Cosmochimica Acta 73 (11), 3171–3200. https://doi.org/10.1016/j.gca.2009.03.015.

71. Zhu C., Lu P., Zheng Z., Ganor J., 2010. Coupled alkali feldspar dissolution and secondary mineral precipitation in batch systems: 4. Numerical modeling of kinetic reaction paths. Geochimica et Cosmochimica Acta 74 (14), 3963–3983. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.04.012.


Для цитирования:


Шварцев С.Л. Созидательная функция воды в формировании окружающего мира. Геодинамика и тектонофизика. 2018;9(4):1275-1291. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0395

For citation:


Shvartsev S.L. The creative function of water in the formation of the world around us. Geodynamics & Tectonophysics. 2018;9(4):1275-1291. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0395

Просмотров: 330


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)