Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 33
Текст из файла (страница 33)
77).Рис. 77. Горячие поля мантии Земли(по: [Зоненшайн, Кузьмин, 1983])184К этим полям, во всяком случае, к первым двум, приуроченыаномалии в гипсометрии геоида до +80 м. В то же время над «малыми» полями отмечаются отрицательные аномалии от –20 до–80 м. В этом отношении их можно было бы отнести к холоднымполям мантии Земли.Два «больших» поля хорошо проявляются в поверхностныхструктурах по положению астеносферного зеркала, под которымпонимается батиметрическое положение осей спрединга, которое вАфриканском горячем поле достигает 500–1000 м выше уровня моря (Эфиопский и Исландский рифты).Предполагая связь источников внутриплитового магматизма снижней мантией, были построены модели о строении и вещественном составе мантии и однослойной либо двухслойной мантийнойконвекции.
Во втором варианте верхнемантийная конвекция ответственна за процессы, связанные с тектоникой плит, а нижнемантийная конвекция определяет подъем плюмов от нижней мантии, отслоя D″ и формирует горячие поля и области внутриплитового магматизма. Основу этих моделей составляют:1) геофизические данные, которые свидетельствуют о скачкеплотности и вязкости на границе верхней и нижней мантии и о вероятной фазовой и химической природе этой границы, препятствующей проникновению через нее конвективных мантийных потоков,о существовании слоя D″, расположенного на границе ядро – мантия, имеющего мощность около 250 км и температуру около1000 °С, необходимую для зарождения магматических расплавов, окорреляции между инверсиями магнитного поля Земли, которые,несомненно, связаны с динамикой ядра;2) петрологические данные, которые устанавливают различиясоставов базальтов срединно-океанических хребтов (MORB), сформировавшихся из деплетированных литофильными элементамимантийных источников, и базальтов океанических островов(OIB), представляющих слабодеплетированные или обогащенныеисточники.
OIB, как и другие высокощелочные внутриплитовые базальтоиды, характеризуются повышенным содержанием в 2–3 разавсех некогерентных элементов и обогащением легких лантаноидовпри сравнении их с N-MORB и связаны с горячими точками(рис. 78).185Рис. 78. Нормированные к примитивной мантии распределения редкихэлементов в базальтах океанических хребтов (N-MORB), океаническихостровов (OIB) и островных дуг (IAB)Позиция последних не зависит от движения литосферныхплит, контролируемого верхнемантийными конвективными потоками, и определяется процессами в более глубоких горизонтах мантии. Эти соотношения описываются моделями, предполагающимигеохимическую автономность верхнемантийного и нижнемантийного резервуаров. В обобщенном виде они были рассмотрены Хоффманом в 1977 г. Предполагается, что основное состояние мантииопределяет двухслойная конвекция (рис.
79).Верхний слой формирует континентальную кору и вследствиеэтого деплетирован литофильными элементами. Нижняя мантияизолирована от верхней фазовой границей, препятствующей обмену веществом, и поэтому сохранилась в недеплетированном состоянии. В процессе верхнемантийной конвекции субдуцированныйматериал погружается к границе верхней и нижней мантии и аккумулируется на ней.
В эпизоды общемантийной конвекции, которыеслучались в истории Земли, субдуцированная литосфера преодолевала раздел верхней и нижней мантии и погружалась в низы мантии. Предполагается, что мантийные плюмы зарождаются на границах верхняя/нижняя мантия и ядро/мантия. В первом случае источником плюмов в основном служит рециклированная субдуциро186ванная литосфера, которая является обогащенным литофильнымиэлементами резервуаром, во втором варианте питание плюмов происходит за счет вещества нижней мантии с возможным участиемлитосферного материала, субдуцированного в эпохи однослойнойконвекции.Рис.
79. Модель двухслойной мантийной конвекции:1–5 – оболочки Земли; 1–2 – литосферные: 1 – океаническая; 2 – континентальная;3 – верхнемантийная (деплетированная мантия); 4 – нижнемантийная (примитивнаямантия); 5 – внешнее ядро; 6 – субдуцированный материал, участвующий в рециклингечерез мантийные плюмы; 7 – мантийные плюмы. Типы магматизма подлитосферныхисточников: OIB – внутриплитный; MORB – срединно-океанических хребтов;IAB – островных дуг и активных окраин (по: [Hofmann, 1997])Опираясь на успехи сейсмической томографии, японские геологи-геофизики (Маруяма, Кумазава, Фукао с коллегами) сформулировали основные положения плюм-тектоники в 1994 г. Так, Африканское и Тихоокеанское горячие поля приурочены к мантии спониженными скоростями, что можно связывать с присутствием вмантии частично расплавленного вещества.
Это явно говорит о повышенной температуре мантии, которая прослеживается от слоя D″до литосферы. В противоположность этим горячим полям, где, очевидно, происходит подъем горячих плюмов, прослеживаютсяучастки мантии с повышенными скоростями сейсмических волн,которые можно проинтерпретировать как холодные поля мантииЗемли. Эти холодные поля соответствуют как раз малым полям,Центрально-Азиатскому и Тасманскому.
В холодном ЦентральноАзиатском плюме происходит погружение холодного субдуциро187ванного вещества вглубь мантии Земли, вплоть до слоя D″. Этотслой будет реагировать на поступление холодного вещества соответствующим выравниванием температур и подъемом в других местах горячих плюмов, которые в виде огромного гриба поднимаются в нижнюю мантию, распадаясь на ряд изолированных плюмов вверхней мантии и цепочки горячих точек в литосфере.8.1.5. Субдукционный островодужный магматизмкак механизм образования континентальной корыОдним из фундаментальных достижений наук о Земле за последнее десятилетие признается установление непосредственнойсвязи роста континентов с процессами, происходящими в зонахсубдукции.
В этом направлении работают многие зарубежные ироссийские исследователи. Так, например, по данным О. А. Богатикова и А. А. Цветкова [1988], наиболее значимые процессы с точкизрения эволюции вещества во времени происходят в островных дугах, которые опоясывают многие океаны и окраинные моря.Островные дуги – это гигантские вулканические пояса, каждый протяженностью от 1000 до 3000–4000 км при ширине до 200–300 км. На земном шаре известно более 20 активных дуг. Посуммарным своим размерам они сопоставимы, пожалуй, лишь сосрединно-океаническими хребтами, общая протяженность которыхпревышает 60 000 км.
Именно с островными дугами в большой степени связано и современное магмообразование на нашей планете,причем возникновение и эволюция островных дуг обязаны процессам, протекающим в так называемых сейсмофокальных зонах (зонах Заварицкого – Беньофа).Вулканизм островных дуг привлекает внимание геологов,петрологов, вулканологов и геофизиков по многим причинам. Вопервых, островные дуги в современных геотектонических концепциях рассматриваются как результат столкновения и поддвига другпод друга отдельных литосферных плит. Именно в местах поддвигапроисходят активные процессы, сопровождающиеся образованиеммагматических очагов с отходящими от них апофизами, которыедостигают поверхности Земли и обуславливают вулканические извержения исключительной силы.
Во-вторых, в островных дугах образуется главная масса известных на поверхности Земли андезитов.Это обстоятельство подчеркивает близость не только вещественного состава континентов и островных дуг, но и процессов, приводя188щих к их образованию (впрочем, у исследователей нет единой точки зрения на генезис андезитов, они по-разному оценивают рольэтих пород в формировании коры и глубоких недр Земли).
Все этопозволяет рассматривать островные дуги в качестве объектов, гдеформируется современная континентальная кора. Главенствующуюроль в ускорении или замедлении формирования континентальнойкоры играют геодинамика и магматизм, т. е. процессы, связанные сэволюцией эндогенного вещества Земли. Магматическая эволюцияостровных дуг отражается в последовательной смене во временитолеитовых серий известково-щелочными, субщелочными и щелочными на фоне закономерно возрастающих объемов средних икислых изверженных пород и их метаморфических аналогов.Условно выделяются три вида современных дуг: юные, развитые и зрелые.Юные дуги располагаются, как правило, во внутренних частяхокеанов (Тонга-Кермадекская, Марианская и др.), на сотни или тысячи километров удаленных от ближайших континентов. Среди изверженных пород юных дуг преобладают низкощелочные базальты,обогащенные железом и отчасти магнием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
