Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


ЗЕМЛЯ
Научные открытия в области геофизики и геохимии.



Научное открытие "Закономерность распределения концентрации изотопов гелия Земли".

Формула открытия: "Установлена неизвестная ранее закономерность распределения концентрации изотопов гелия Земли, заключающаяся в том, что в гелии, продуцируемом подкоровыми слоями Земли, отношение концентраций изотопов Не3/Не4 постоянно и аномально велико, превышая это отношение в гелии, генерируемом породами земной коры, в сотни и тысячи раз".
Авторы: Б. А. Мамырин, Г. С. Ануфриев, Л. В. Хабарин, И. Н. Толстихин, И. Л. Каменский.
Номер и дата приоритета: № 253 от 2 июля 1968 г.
Дата регистрации открытия: 1982 г.


Описание открытия.
Суть открытия заключается в том, что выяснилась новая особенность устройства нашей планеты. Известно, что земной шар имеет слоистую структуру – сверху тонкая (10 – 70 километров) земная кора, далее мантия толщиной около 3 тысяч километров, внутри тяжелое ядро. Российские ученые установили, что гелии, которыми «пропитаны» породы земной коры и породы мантии, резко отличны по изотопному составу.
В коре, в различных регионах отношение гелия3 к гелию4 может меняться в десятки и сотни раз и это отношение крайне мало. А в гелии мантии отношение легкого изотопа к тяжелому оказалось очень стабильным и в тысячу раз больше, чем в гелии земной коры. Это редчайший феномен природы, поскольку сдвиги в изотопном отношении для различных элементов на Земле не превышают обычно нескольких процентов.

В результате изотопных анализов гелия из разнообразных природных объектов был обнаружен, первоначально в газах термальных источников Южно-Курильских островов, гелий с аномально высоким изотопным отношением Не3/Не4 = ~ (3±1) 105. Дальнейшие исследования и анализ проб, отобранных из многих точек земного шара во всех океанах, на всех материках, на многочисленных островах, показали, что установленный факт носит глобальный характер, и в гелии, продуцируемом подкоровыми слоями Земли, отношение Не3/Не4 выше в сотни и тысячи раз, чем в гелии, генерируемом породами земной коры.

Открытие позволило решить загадку гелия атмосферы Земли: именно мантийный гелий, прорываясь через кору, создал в атмосфере гелий с изотопным отношением в 100 раз большим, чем у гелия коры (который, как раньше считалось, только и поступал в атмосферу). Обнаруженная закономерность существенно дополняет общую картину распределения гелия на Земле, дает возможность косвенной оценки степени радиоактивности мантии, связи ее с поверхностью Земли, степени дегазации Земли. Сравнительный анализ отношений Не3/Не4 позволяет определять присутствие мантийного гелия даже при сильном разбавлении его гелием коры.

Знание закономерности распределения концентрации изотопов гелия создает предпосылки для прогнозирования землетрясений и извержений вулканов, т.к. в периоды, предшествующие землетрясениям, к стационарному потоку гелия добавляется гелий, содержавшийся ранее в породах и минералах и имеющий иной изотопный состав. Наблюдаемый изотопный состав гелия почти полностью обусловлен перемешиванием в различных пропорциях гелия мантии и радиогенного гелия земной коры. При этом в наблюдаемом вблизи поверхности Земли потоке гелия выделяют стационарную компоненту, типичную для газов региона в «спокойное» время, и добавочную, связанную с дополнительной дегазацией вещества земной коры при повышении ее напряжений перед крупными землетрясениями.

Открытие удалось сделать благодаря уникальному прибору – магнитному резонансному массспектрометру – разработанному и созданному в Ленинградском Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе (он оказался в десятки тысяч раз чувствительнее лучших зарубежных спектрометров). Разработкой приборов и исследованиями по изотопии гелия руководил доктор физико-математических наук, профессор Мамырин Борис Александрович.

В практической геологии изотопно-гелиевый критерий позволяет картировать рудоносные зоны (уран, литий и др.), отличать зоны действующих разломов земной коры, оценивать обстановку в сейсмически неустойчивых районах. Этот метод используется для решения ряда гидрологических проблем – например, для определения контуров подводных течений в океанах, для расчета глубин залегания горячих (термальных) водных источников. Становятся еще более точными поиски геологов, т.к. изотопные «метки» позволяют отличать молодые породы от старых, находить перспективные месторождения полезных ископаемых.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz