Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 24
Текст из файла (страница 24)
53). Первичная магма – вещество (исходный субстрат), из которого приплавлении появляются исходные магмы (родительские). Исходнойили родительской (родоначальной) называется магма, при дифференциации которой на производные сформировались определенныесерии или ассоциации магматических пород. Вещественные параметры магматических источников предоставляют важную информацию для характеристики различных процессов магмообразования, например, при изучении вулканических пород срединноокеанических хребтов, океанических островов, зон субдукции и наконтинентах, включая внутриконтинентальные рифтогенные структуры и гранитоидные батолиты.Выделяют несколько геохимических типов базальтов, из которых наиболее значимыми в «мантийной» геохимии являются деплетированная разновидность базальтов срединно-океаническиххребтов (N-MORB), базальты океанических островов (OIB), островодужные базальты (IAB).Базальты срединно-океанических хребтов (N-MORB, EMORB).
К базальтам E-MORB относятся геохимически обогащенные толеитовые базальты срединно-океанических хребтов. Онипредоположительно являются производными относительно неистощенной магмы, образуются при подпитке хребта магмой мантийных струй и характеризуются несколько повышенными (до 0,4 %)содержаниями К2О. Базальтами N-MORB называют толеитовые базальты срединно-океанических хребтов геохимически нормальноготипа. Для них, прежде всего, характерны низкие содержания K2O133(< 0,3 %) и повышенные содержания элементов группы железа. Содержание Ni, Co определяется магнезиальностью пород и связано сфракционированием оливина, cодержание V, Sc – c фракционированием клинопироксена.
Кроме того, N-MORB обеднены LILE (Rb,Cs, Sr, Ba), U, Th, LREE. Эти параметры определяются, прежде всего, деплетированным составом источника.Рис. 53. Генетические соотношения первичной, родительскойи производных магм [Арискин, Бармина, 2000]Базальты океанических островов (OIB) варьируют по составу от толеитовых (нормальной щелочности) до щелочных. Все ониотносительно N-MORB обогащены некогерентными элементами, втом числе Ti, Cs, Rb, K, Ba, Sr, REE и обеднены Al. Щелочные базальты в максимальной степени обогащены некогерентными элементами. Геохимические характеристики OIB могут быть объяснены более низкой степенью плавления или плавлением мантии, обогащенной редкими литофильными элементами. Такое обогащениесвязывается с привносом глубинного вещества в связи с деятельностью горячих точек мантии.134Островодужные базальты (IAB) образуются в дифференцированных сериях субдукционных обстановок (активных континентальных окраин), могут быть толеитовыми и субщелочными (известково-щелочными).
Эти серии базальтов в разной степениобеднены группой HSFE, в том числе TiO2 (1 %), по отношению кLILE и REE. Толеитовые базальты типичны для незрелых океанических островных дуг и обладают нефракционированным распределением REE, известково-щелочные участвуют в вулканическихассоциациях зрелых островных дуг и активных континентальныхокраин и характеризуются обогащением легкими редкими землямиотносительно тяжелых.
Состав IAB определяется составом двух источников островодужных магм: мантийным клином и субдукционным компонентом, в качестве которого выступают водные флюиды,отделяющиеся от субдуцирующей океанической коры (слэба), атакже расплавы, образующиеся при плавлении ее базитовой и осадочной части. Этот водный флюид воздействует на вещество мантийного клина, в результате чего в нем формируются материнскиерасплавы, обедненные неподвижными в водных флюидах Nb, Ta иTi по отношению к K, Ba, Sr и легким редким землям La и Ce.Базальты срединно-океанических хребтов (N-MORB) и океанических островов (OIB) представляют относительно большие объемы мантии и сопровождаются минимальной контаминацией притранспорте магмы через кору к поверхности Земли и, следовательно, сохраняют основные характеристки состава магматического источника, в котором не зафиксирован вклад субдукционной компоненты.
Поэтому они важны для оценки состава мантийных резервуаров (мантийных источников магм).7.1.6. Мантийные источники магмПо изотопно-геохимическим характеристикам выделяютглавные мантийные компоненты (и соответствующие им мантийные источники).Примитивная мантия отвечает составу силикатной части всейЗемли в тот период ее образования, когда ядро уже отделилось, нокора еще не успела образоваться. Считается, что это начальный состав, из которого впоследствии образовалась земная кора и деплетированная мантия (рис. 54).135Рис. 54.
Схема образования коры и деплетированной мантии[Nature of mantle … , 1980]Предполагают, что при расслоении Земли на оболочки Fe-Niядро выделилось на ранних этапах, тогда как силикатная кора образовывалась позднее. Земля принадлежит той группе планет, котораяприближена к Солнцу, поэтому в период ее образования должнапроисходить потеря летучих компонентов. Следовательно, исходяиз модели, согласно которой хондриты представляют собой первичный материал, из которого сформировались планеты Солнечнойсистемы, состав примитивной мантии теоретически должен соответствовать составу хондритов, из которых удалены летучие и сидерофильные элементы.Деплетированная мантия – область в мантии, которая деплетирована (обеднена) некогерентными элементами относительнопримитивной мантии вследствие плавления и удаления расплавов(рис. 55). Из нее выплавляются базальтовые магмы с характеристиками N-MORB.Обогащенная мантия – область в мантии, которая обогащенанекогерентными элементами относительно примитивной мантии.При ее плавлении возникают магмы с параметрами OIB.
Как ужеотмечалось выше, состав OIB предполагает обогащенность нижнеймантии литофильными элементами по сравнению с верхней мантией, возникновение мантийных плюмов, поднимающихся от границы ядро – мантия и выносящих эти элементы в верхние горизонтымантии (табл. 8).136Содержание/примитивная мантияКоэффициент разделения кора – мантияРис.
55. Разделение химических элементов в системе кора – мантия.По вертикали – содержания элементов в коре, обедненной мантии (DM) иMORB-базальтах по отношению к примитивной (необедненной) мантииТаблица 8Состав мантийного резервуара и базальтов некоторыхгеодинамических обстановок (по: [Sun, McDonagh, 1989])Элемент, г/тПримитивнаямантияN-MORBOIBCsTlRbBaWThUNbTaKLaCePbPrMo0,0320,0050,6356,9890,0200,0850,0210,7130,0412500,6871,7750,1850,2760,0630,00700,00140,566,300.0100,1200,0472,330,1326002,507,500,301,320,310,3870,07731,03500,5604,001,0248,02,701200037,080,03,209,702,40137Окончание табл. 8Элемент, г/тПримитивнаямантияN-MORBOIBSrPNdFSmZrHfEuSnSbTiGdTbDyLiYHoErTmYbLu21,1951,354260,44411,20,3090,1680,1700,00513000,5960,1080,7371,604,550,1640,4800,0740,4930,074905107,302102,63742,051,021,10,0176003,6800,6704,5504,3281,012,970,4563,050,455660270038,5115010,02807,803,002,70,03172007,6201,0505,6005,6291,062,620,3502,160,3007.1.7.
Дифференциация, неоднородность и конвекциявещества в мантии. Гравитационные аномалииДифференциация мантииОбщепринятая модель подразумевает, что мантия (или, покрайней мере, верхняя мантия) постоянно дифференцируется:1. Мантия поднимается к срединно-океаническим хребтам,образуя базальтовую океаническую кору над слоем реститовыхгарцбургитов.2. Океаническая кора опускается обратно в мантию в зонахсубдукции. Гидратированные серпентиниты (по лерцолитам и гарцбургитам) дегидрируются (Mg6(Si4O10)(OH)8 =>3Mg2Si04 ++ Si(OH)4 + 2H20), вызывая плавление базальтового слоя океанической коры и вышележащего мантийного клина, приводя к образованию андезитовых магм.1383. Андезитовые магмы фракционируют на пути к поверхностив сторону более кислых магм. В результате легкая гранитная кораконтинентальных окраин становится более устойчивой к разрушению и субдукции.Изначально вещество Земли было однородным и в ходе егодифференциации (которая продолжается и сейчас) из него образовались ядро, мантия и кора.
Происходящая в мантии и на её границе с ядром глубинная дифференциация вещества привела к концентрации более лёгких компонентов в верхних геосферах, а более тяжёлых – в нижних. Существующие представления о механизмедифференциации вещества глубинных геосфер недостаточно ясныи во многом противоречивы, в частности, вопрос о химическом составе ядра и процессе его формирования. Один из сложных моментов изучения этого процесса возникает за счёт значительного превышения температуры плавления силикатов на больших глубинахнад адиабатической температурой мантии. Действительно, понаиболее вероятным оценкам, плавление силикатов мантии при высоких давлениях, господствующих на её подошве, превышает7300 °С, тогда как температура мантии на этих же глубинах близкак адиабатической – приблизительно 3000 °С.
Очевидно, что существование такого значительного температурного барьера (около4500 °С) полностью исключает предположение о возможности выделения земного ядра за счёт его выплавления из мантии.Именно это заставило предположить [Formation of an Interconnected … , 2013, Primordial metallic melt … , 2016], что в настоящеевремя выделение окислов железа из силикатов мантии происходитблагодаря распаду твёрдых растворов под влиянием высоких давлений и диффузии окислов железа из кристаллов силикатов в межгранулярные пространства мантийного вещества (рис. 56).Что касается мантии в целом, здесь протекают процессы фазовых превращений (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
