3He_c = ³He₀ + R, (8)

где = 2*10^-12 см³/г* см - тангенс угла наклона отрезка прямой. Здесь величина ³He₀ связана с ядром конкреции, в качестве которого обычно выступают неорганические и органические фрагменты, встречающиеся в донном иле. Второе слагаемое характеризует рост самого тела конкреции, формирующегося вокруг ядра. С учетом этого и принимая во внимание выражение (8), можно получить для скорости роста и радиуса растущей конкреции следующие связи:

(9)

Последнее выражение интересно тем, что полученная квадратичная связь между радиусом и временем характерна также и для процесса роста кристалла в растворе за счет диффузионного массопереноса. Это дает основание для разработки сорбционно-диффузионного механизма формирования конкреций, т.е. механизма роста конкреции за счет сорбции марганца поверхностью растущей конкреции при диффузионном потоке марганца, растворенного в поровой воде. Модель разработана на основе решения диффузионных уравнений Фика. Получено:

(10)

где D = 2*10^-5 см²/с - коэффициент диффузии; C₀ = 2*10^-7 г/см³ - концентрация марганца в поровой воде; f = 0,3 - среднее относительное содержание марганца в веществе конкреции для провинции Кларион-Клиппертон (литературные данные).

Замечательной особенностью выражений (9) и (10) является то, что функциональные связи между основными параметрами - скоростью роста, радиусом конкреции, ее плотностью и временем роста одинаковы. Иными словами, при использовании потока "космического" гелия, существующего в конкрециях в виде микропримесей, не определяющих процесс формирования ЖМК (9), и потока основного рудообразующего элемента - марганца (10) получаются выражения с одинаковыми функциональными связями между основными параметрами растущей конкреции: скоростью роста, временем роста, радиусом и плотностью конкреции. Это обстоятельство выступает сильным аргументом в пользу реализуемости в природе сорбционно-диффузионного механизма формирования конкреций. Не менее убедительным доводом являются результаты расчета скорости роста и времени роста при использовании этих независимых подходов. Пусть R = 3 см; = 1,6 г/см³ для конкреции из [9], тогда:

Таким образом, имеется удовлетворительное совпадение результатов (расхождение 40%) при абсолютно независимых подходах к решению задачи. Можно полагать, что вычисления через поток ³He более достоверны, т.к. основаны на экспериментах с данной конкрецией, скорость роста и возраст которой определяются. Вычисления через поток Mn используют величины D и C₀, полученные в других экспериментах, и поэтому совпадение с точностью до 40% можно считать вполне хорошим. Вероятно, самое главное в этой связи то, что расчет скорости роста через поток марганца приводит к быстрому росту конкреции (~ мм/10³ лет) и поддерживает эту величину, полученную методом космического трассера.

Вопрос о механизме формирования ЖМК имеет важное значение в океанологии, т.к. он связан с транспортом Mn и Fe в океаны и физико-химическими процессами, происходящими в донном иле.

Вместо эпилога

Хорошо известна связь Океан-Солнце на уровне лучистой энергии, поглощаемой водной толщей, связь, которая определяет многие глобальные процессы на Земле.

В изложенном материале используется (и исследуется) связь на уровне солнечной плазмы, которая попадает в океанические осадочные породы, используя в качестве носителя космическую пыль (микрометеочастицы). В вещественном балансе океана доля солнечной плазмы очень невелика, но именно она создает заметные, а по изотопу гелий-3 - громадные изотопные сдвиги, которые позволяют решать фундаментальные и прикладные задачи в океанологии, в гео- и космохимии.

В работе акцентировано внимание на возможности использования солнечного гелия (космический трассер) для геохронологических исследований осадочных пород и, в частности, для определения скоростей роста и возраста глубоководных железомарганцевых конкреций. В этом направлении получено "уточнение" этих параметров в тысячу раз, иными словами, показано, что существовавшие в последние 35 лет оценки скоростей роста ЖМК (~ 1 мм/10⁶ лет) являются артефактами, которые приводили к существованию неразрешимого, несмотря на многие попытки, парадокса непотопляемости и другие геохронологические и геохимические "нестыковки". Установление порядка скорости роста ~ 1 мм/10³ лет и вариаций этого параметра в колонках, вырезанных из тела конкреций, а также анализ полученных закономерностей позволили разработать первые количественные модели механизма формирования конкреций (сорбционно-диффузионный механизм), который абсолютно независимым образом приводит также к быстрым скоростям роста ЖМК ~ 1 мм/10³ лет.

Многие перспективные направления исследований, упомянутые в тексте работы, основаны на связи Океан - космическая пыль - Солнце еще ждут своего развития, и в этом смысле проделанная работа является только одним из этапов исследования и использования этой связи. В этом смысле работа находится в развитии и далека от завершения, т.е. не имеет своего эпилога.

далее>>