Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Ранние варианты этой модели (Турекиан, а в России –Виноградов) предполагали, что Земля аккумулировалась из материала по мере его конденсации из протопланетного облака. Формиро68вание высокотемпературного Fe-Ni сплава, образующего протоядроЗемли, сменялось с понижением температуры аккрецией внешнихее частей из силикатов. В поздних вариантах этой модели предполагается, что в процессе аккреции происходит непрерывное изменение в аккумулирующемся материале отношения железо/силикатот центра к периферии формирующейся планеты.
При аккумуляцииЗемля разогревается, что вызывает плавление Fe, которое отделяется от силикатов и опускается в ядро. После охлаждения планетыдобавляется около 20 % ее массы материалом, обогащенным летучими элементами по периферии [Венке, Дрейбус, Ягоутц, 1987]. Впротоземле не существовало резких границ между ядром и мантией, они установились уже в результате гравитационной и химической дифференциации на следующем этапе эволюции планеты.Гомогенная аккреция предполагает аккумуляцию материала изгомогенного протопланетного облака. Главные отличия этой модели от предыдущей заключаются в продолжительности аккреции,первоначальной степени однородности состава будущей планеты искорости расслоения планеты на оболочки.
Так, в отличие от гетерогенной аккреции в этой модели принимается большее время аккреции (около 100 мн лет) и более низкая скорость формированияоболочек. В ходе аккреции происходило поступление вещества относительно постоянного общего состава, что приводило к однородному составу протопланеты. Железо-никелевый сплав, привнесенный космическими телами, изначально был равномерно распределен по всему ее объему.
Основными механизмами расслоения наоболочки и разделения вещества по составу во всем объеме планеты являлись, как и в модели гетерогенной аккреции, фракционирование протопланетного вещества, гравитационная и химическаядифференциация.Обе модели имеют достоинства и недостатки, и до последнеговремени модель гомогенной аккреции считалась предпочтительной.Однако группой немецких ученых [Венке, Дрейбус, Ягоутц, 1987],исходя из данных изучения наиболее примитивных мантийныхвключений, было установлено, что содержания в мантии умереннолетучих (Na, K, Rb) и умеренносидерофильных (Ni, Co) элементов сразличными коэффициентами распределения металл/силикат имеют одинаковую относительную распространенность (нормированную по хондриту С1) в мантии.
При этом наиболее сильно сидерофильные элементы имеют избыточные концентрации по сравнению69с теми, которые можно ожидать исходя из их коэффициентов распределения. Это указывает на остутствие химического равновесиямежду ядром и мантийным резервуаром и предполагает гетерогенную аккрецию. В современной модели гетерогенной аккреции, позволяющей объяснить химический состав мантии, принимаютсяследующие положения:1. Аккреция начинается с накопления сильно восстановленного компонента А, лишенного летучих элементов и содержащего всеостальные элементы (в количествах, отвечающих составу хондритаС1), а также железо и все сидерофильные элементы в восстановленном состоянии. С повышением температуры одновременно с аккрецией начинается сегрегация металла, т.
е. образование ядра.2. После аккреции 2/3 массы Земли и образования ядра начинает накапливаться все более окисленный материал (в нем все сидерофильные и литофильные элементы находятся в виде оксидов) илетучие элементы, это так называемый компонент В.
Часть металлакомпонента А еще сохраняется и способствует извлечению наиболее сидерофильных элементов и их переносу в ядро. Источникомлетучих и сидерофильных элементов в мантии является компонентВ, что и объясняет их близкую относительную распространенность.Таким образом, Земля на 85 % состоит из компонента А и на 15 % –из В. В целом состав мантии формируется уже после отделения ядра путем гомогенизации и перемешивания силикатной части компонента А и вещества компонента В. Эта модель включает такжераннее расплавление в процессе аккреции, дегазацию и формирование магматического океана, в котором концентрируются летучие инекогерентные элементы и кристаллизация которого приводит кформированию коры.
К моменту формирования конечной массыЗемля уже оказывается неоднородной в отношении концентрацийряда элементов.Кроме этих двух моделей образования планет существуют модели дифференциации вещества внутри планет. Одну из них – модель зонной плавки – предложил А. П. Виноградов. Зонная плавкаподразумевает локальную зону плавления при сохранении твердогосостояния пород в целом. При градиенте температур в зоне плавления происходит конвекция: перегретые нижние части расплава будут подниматься вверх, переносить тепло во фронтальную часть испособствовать расплавлению кровли. В тыловой нижней части будет происходить кристаллизация вещества. Таким образом, легко70плавкие компоненты будут двигаться вверх, а тугоплавкие оставаться на месте. В лабораторных условиях А. П.
Виноградов иА. А. Ярошевский показали, что при плавлении исходного веществахондритового состава на фронте образуется базальтовое стекло, а втыловой части – стекло ультраосновного состава. Эти результатыпоказали возможность формирования ранней базальтовой коры засчет вещества плавления примитивной мантии.Можно предположить, что при формировании коры с содержанием SiO2 более 53 мас. % значительная роль принадлежала кристаллизационной дифференциации базальтовых расплавов. На этоуказывает обогащение верхней коры относительно мантии инижней коры некогерентными элементами с низкими (меньше 1)коэффициентами распределения между твердой и жидкой фазами.5.2.
Классификация и состав метеоритовМетеорит – это твердое внеземное вещество, сохранившеесяпри прохождении через атмосферу и достигшее поверхности Земли.Основные элементы, слагающие все метеориты, – O, Fe, Mg, Si, S.Метеориты состоят из трех главных фаз: металлической, сульфидной, силикатной. Все элементы распределяются между этими фазами в соответствии с их относительным сродством к металлам,сульфидам или силикатам.Методами геохронологии (для каменных и железокаменныхиспользуются изотопные пары Rb-Sr, U-Pb, Sm-Nd, Lu-Hf и для железных – Re-Os) определяют возраст образования метеоритов.Большинство датировок для всех метеоритов дает возраст около4,55 млрд лет, который, вероятно, отвечает времени образования вещества метеоритов и Земли. В то же время некоторые метеоритыимеют более молодой (3,7 и 1,24 млрд лет) возраст, что свидетельствует о существовании поздних механизмов перераспределения элементов или разрушения более молодой коры планет (например, Марса).Метеориты по содержанию металлической фазы подразделяются на железные, железокаменные и каменные.Железные метеориты.
Состоят в основном из самородногожелеза (камасит, тэнит) космического происхождения с примесьюникеля и кобальта. Разновидности этих метеоритов различаютсямежду собой по структуре и отношению никеля и железа (а такжегаллия и германия).71Железокаменные метеориты. В их составе примерно в равных весовых количествах присутствуют силикатные (оливин и пироксены) и металлические фазы (камасит и тэнит, часто образующие видманштеттеновы структуры. Характерный геометрическийрисунок проявляется на образцах метеоритов с металлической фазой после полировки и обработки раствором кислоты.
Эти фигурывозникли в результате взаимного прорастания кристаллов двух различных форм железо-никелевого сплава – камасита и тэнита.Каменные метеориты. Состав каменных метеоритов определяют силикатные минералы Fe, Mg и Ca с примесью металлов исульфидов. Они подразделяются на хондриты и ахондриты.Хондриты содержат хондры – округлые обособления размером до 1 мм. Хондры сложены силикатами, реже силикатным стеклом, и облекаются матрицей, которая представляет собой смесьоливина, пироксенов (бронзит, гиперстен, пижонит) и плагиоклаза(олигоклаз) с никелистым железом (Ni 4–7 %) и троилитом (FeS).Большинство исследователей метеоритов считают, что хондрыпредставляли когда-то капли расплава, выделившегося при плавлении первичного силикатного материала или при нагреве пылевойтуманности.В этой группе выделяют метеориты, которые содержат большое количество углеродистого вещества, – углистые хондриты.
Углеродистое вещество в них было установлено еще И. Берцелиусомв 1834 г. Позже было доказано, что углеродистое вещество метеорита Orgueil представляет собой органическое соединение, и в егосоставе присутствуют парафиновые углеводородные молекулы.Кроме углеродистого вещества в основной массе присутствуют гидратированные силикаты (тальк, серпентин, тремолит, хлорит), что предполагает низкие температуры (менее 300 °С) образования и существования углистых хондритов. Кроме того, они содержат включения оливина, пироксена, графита, магнетита, никелестого железа.Углистые хондриты характеризуется повышенным содержанием углистого (углеродистого) вещества и летучих компонентов инаиболее близки по составу к солнечному веществу (исключая газы − H, He, N, O).Ахондриты не содержат хондр, обладают кристаллическойструктурой, многие из них имеют большое сходство по минеральному и химическому составу с земными изверженными породами,72что предполагает их магматическое происхождение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
