Гиполит гранатитовый и пиролитовый

Гиполит гранатитовый и пиролитовый

 

Таблица 1. Нормативный минеральный состав гиполита.

На малых глубинах, % 

На больших глубинах, % 

Оливин

41,1 [форстерит 74%)

Гранат **

20,7

Плагиоклаз

25,2 (Лабрадор, № 51)

Оливин

27,4 (форстерит 72%)

Энстатит

20,0

Омфацит***

23,0

Диопсид

9,6

Энстатит

28,8

Лейцит *

2,8

Ильменит

1,0

Апатит

0,3


 


 



** Гроссуляр-альмандин — пироп

(1:1:1)

*** Диопсид + жадеит (1:1), жадеит кали-натровый (1:3,5) 

* Или ортоклаз (в виде антипертита) 


 

 

 

 

Вместе с тем отнюдь не вся литосфера после ее полного окисления освобождалась от калия и прочих литофильных элементов. Они выносились только из верхней части литосферы, в которой преобладающими минералами были пироксены и оливин. В нижней ее части, где преимущественным минералом был гранат, литофильные элементы входили в его кристаллическую решетку в виде изоморфной примеси. И поскольку гранат в условиях высоких давлений является самым тугоплавким из породообразующих, то извлечение изоморфных примесей из его решеток весьма затруднено.

 

Минеральный состав глубинной фации пиролита, представленный в таблице 1, соответствует давлению примерно 30—40 кбар. Но при дальнейшем увеличении давления он меняется в сторону все большего содержания граната, состав которого становится также более сложным. К примеру, в нем начинает растворяться во все больших количествах гроссуляровая составляющая (Ca3Al2Si3O12), и малиновый цвет, свойственный магнезиальному пиропу, становится оранжевым. Такие оранжевые сверхглубинные гранаты обнаруживаются в виде ксенокристов в щелочно-базальтоидных трубках взрыва. Экспериментально показана возможность подмены пары Ca-Si на Na-P, что приводит к образованию в гранате раствора минала Na3Al2P3O12 (Thompson, 1975). Установлено также, что вхождение натрия в гранат может осуществляться по схеме CaAl ↔ NaSi или CaAl ↔ NaTi (Ringwood, Major, 1971).

 

В алмазоносных эклогитах пироксены постоянно обнаруживают примесь калия, тогда как в образцах меньшей глубинности этого не наблюдается. В экспериментах обнаружено, что только при давлениях свыше 40 кбар калий начинает входить в решетку пироксена, а при давлениях порядка100 кбар и больше, сами пироксены приобретают структуру граната и образуют в нем твердый раствор. По всей видимости, с увеличением давления различия в атомных радиусах элементов нивелируются, и это обусловливает отмеченные выше явления.

 

Но если Земля расширяется, то уменьшается сила тяжести, и, соответственно, давления в мантии тоже должны уменьшаться. Следовательно, в мантийных образцах должны существовать структуры распада твердых растворов. И действительно, такие факты существуют. К примеру, в глубинных нодулях кимберлитовых трубок были обнаружены закономерно ориентированные срастания ильменита и диопсида, которые в условиях высоких давлений превращались в гомогенный гранат (Ringwood, Lavering, 1970). А.Рингвуд и А.Мейджор (1968) обнаружили ориентированные вростки диопсида в гранате и связывают их с распадом твердого раствора. По мнению этих исследователей, такие данные «… свидетельствуют о существовании… гранатово-пироксеновых твердых растворов в природе в прошлом».

 

В свете сказанного у нас есть основания полагать, что с глубиной увеличивается роль граната, и с некоторого уровня давлений (глубин) он становится преобладающим минералом в составе мантии. Эту нижнюю, наиболее глубинную часть литосферной мантии можно назвать гранатитовой. Тогда как верхняя часть литосферы имеет преимущественно пироксен-оливиновый состав, и эту зону можно назвать пиролитовой (по первым слогам преобладающих минералов — пироксена и оливина). Следует отметить, что в нижней гранатитовой зоне литосферы гранаты способны удерживать в своих решетках гораздо больше разнообразных примесей в сравнении с оливином, пироксенами и гранатом из верхней пиролитовой зоны. Среди этих примесей присутствуют калий, рубидий, другие литофильные элементы, а также редкие металлы.

Вместе с тем если планета расширялась и сила тяжести уменьшалась, то пиролитовая зона должна была увеличиваться за счет сокращения объема зоны гранатитовой и граница перехода (скорее, это переходная область) должна была опускаться на большие глубины. При этом происходил сброс примесей, которые ранее входили в кристаллические решетки минералов гранатитовой зоны. Эти примеси оказываются в несвязанном виде и распределяются по границам зерен вновь образованных (при распаде твердых растворов гранатита) минеральных фаз пиролита, что способствует их мобилизации при селективном плавлении и промывке мантии глубинным флюидом.

 

Таким образом, зона пиролита является тем резервуаром, из которого происходила (и происходит) мобилизация литофильных элементов, необходимых для формирования континентальной коры с ее гранитным слоем. И если мы определим динамику расширения планеты во времени, то это даст нам возможность оценить потенциальную способность литосферы отдавать литофильные элементы (и многие редкие металлы в их числе) в различные периоды геологической истории. К сожалению, в настоящее время отсутствуют экспериментальные данные по сжимаемости гидридов в мегабарном диапазоне давлений, и по этой причине мы пока не можем определить динамику расширения теоретически, исходя из нашей модели планеты. Вместе с тем эту динамику мы можем вывести из особенностей строения океанов и поясов тектономагматической активности (разумеется, если рассматривать их в свете наших построений).

Динамика расширения планеты показана на рисунке № 1, там же отражено изменение силы тяжести на ее поверхности (соответствующее этому расширению). К этим графикам не следует относиться строго, они в значительной мере условны и показаны нами лишь с целью «обозначить числом» акселерацию расширения планеты во времени. Вместе с тем, в рамках нашей концепции, эта самая «акселерация» должна быть непременно. И следует напомнить, что «изначально гидридная Земля» вполне способна обеспечить такие масштабы своего роста.

 

020112 2200 II41 Гиполит гранатитовый и пиролитовый

Рис. 1. Темпы расширения Земли во времени и характер изменения силы тяжести на ее поверхности.

 

Построенный график изменения силы тяжести позволяет определить глубину залегания изобары в 100 кбар в недрах планеты на различных этапах ее геологической истории (см. табл. 2). В соответствии с данными таблицы 5, под древними докембрийскими платформами объемы пиролита и гранатита в литосфере закономерно менялись из-за расширения планеты. Характер этих изменений представлен на рисунке № 2. В протерозое изобара в 100 кбар располагалась на глубине примерно 110 км: ниже этого уровня состав литосферной мантии, по всей видимости, был чисто гранатитовый (или шпинель-гранатитовый); тогда как выше, на меньших глубинах, содержание граната уменьшалось, и в минеральном составе постепенно начинала преобладать пироксен-оливиновая (пиролитовая) ассоциация.

 

Таблица 2. Глубина изобары «100 кбар» в мантии Земли *.

 

Эра 

Момент времени, (млн.лет

назад) 

Сила тяжести на поверхности (д)

Глубина изобары «100 кбар» (км)

Архей 

3000 

3,0 

100 

Протерозой 

2000 

2,75 

110 

Рифей 

1000 

2,5 

120 

Палеозой 

400 

2,0 

150 

Мезозой 

150 

1,5 

200 

Кайнозой 

Сегодня 

1,0 

300 

* При средней плотности мантии, равной 3,33 г/см3.

 

К концу нижнего протерозоя (~ 2 миллиарда лет назад) вся зона существовавшего тогда пиролита была превращена в рестит в связи с формированием сиалической коры. В дальнейшем, по мере расширения Земли и погружения «изобары-100» под слоем рестита стал нарастать новый слой пиролита, по причине распада гранатита*.

 

————————————————————————————————————

* Следует еще раз пояснить наше понимание терминов, которые используются в этом разделе. Прежде всего, «пиролит» и «грана-тит» — это по химическому составу один и тот же «гиполит», но в разном минералогическом представлении. Напомню: гиполит представляет собой первичную недифференцированную (на кору и мантию) литосферу, и его состав соответствует смеси гранита, базальта и ультрабазита (в пропорции 1:2:5). Состав рестита можно представить смесью из базальта и ультрабазита (в про -порции 0,5:5), состав континентальной коры принимается нами в виде смеси гранита и базальта (в пропорции 1:1,5).

————————————————————————————————————

 

020112 2200 II51 Гиполит гранатитовый и пиролитовый

Рис. 2. Характер эволюции литосферной мантии под древними платформами. Под слоем рестита происходило накопление толщи пиролита за счет распада гранатита в связи с расширением Земли.

 

В областях тектономагматической активности, где литосфера периодически промывалась глубинным флюидом, этот слой пиролита являлся тем резервуаром, из которого извлекались литофильные элементы, необходимые для формирования континентальной коры в пределах эвгеосинклинальных трогов, заложение которых происходило на коре океанического типа. Однако под древними платформами, которые длительное время пребывали в состоянии тектонического покоя, слой пиролита (пиролитового гиполита) не расходовался, а увеличивал свой объем, и в мезозое, 150 млн. лет назад, его мощность местами могла достигать 90 км (рис. 2, последняя колонка).

 

Исследователи неоднократно отмечали особую металлогеническую значимость зон тектономагматической активизации, проявленных в пределах древних геологических структур, которые до этого (до активизации) длительное время находились в состоянии тектонического покоя. В рамках наших построений, богатая рудная минерализация этих зон обусловлена мощным слоем пиролитового гиполита, накопившегося под древними платформами в связи с расширением планеты. Этим же объясняется резко выраженный щелочной характер магматизма зон активизации.

 

Итак, в свете наших построений масштабы литофильно-редкометального оруденения должны зависеть от длительности тектонического покоя, предшествовавшего тектономагматической активизации и рудогенезу. Другими словами, чем древнее рудовмещающая структура и чем моложе рудогенез, тем выше должна быть потенциальная рудоносность зоны тектономагматической активизации. Этим выводом можно руководствоваться при перспективной оценке структур на литофильно-редкометальное оруденение фанерозойского возраста. Однако при этом следует учитывать акселерацию расширения Земли во второй половине фанерозоя и соответствующую неравномерность прироста пиролита во времени (см. рис. 2). В этой связи потенциальная рудоносность должна в большей степени определяться временем тектономагматической активизации, т.е. аспект «чем моложе руда…» более существенен, чем время стабилизации рудовмещающего блока, с которого в его пределах установился режим тектонического покоя.

 

Во времени литофильно-редкометальная минерализация обладает отчетливо выраженным бимодальным характером распределения. Судя по запасам, можно наметить два основных этапа оруденения. Первый (ранний) проявился в протерозое, одновременно с формированием континентальной коры, на фоне мощнейших процессов гранитизации и калиевого метасоматизма. Второй (поздний) начался в верхнем палеозое и особенно интенсивно проявился в мезозое. Причину появления второго — позднего этапа мы только что обсудили. Она связана с появлением мощного слоя пиролита под структурами, пребывавшими длительное время в состоянии тектонического покоя. Но, по сути, эта же причина (появление мощного слоя пиролитового гиполита) обусловила первый (раннепротерозойский) этап литофильно-редкометального оруденения. Однако этот слой пиролита, мощностью в 110 км, образовался к концу архея не в результате распада гранатита, а в связи с формированием силикатной оболочки планеты по силицидам, и эту проблему мы уже обсуждали. И в нижнем протерозое этот слой пиролита превратился в кору и рестит (первая колонка на рис. 2).

 

Следует отметить, если Земля расширяется, и если этот процесс имеет акселерацию во времени, то в рамках предлагаемой концепции литофильно-редкометальное оруденение в истории планеты обязательно должно иметь бимодальный характер распределения. Конкретные цифры, принятые нами для иллюстрации этого явления (см. рис. 1 и табл. 2) могут уточняться, но суть явления (бимодальность) от этого не изменится.

 


Найти на unnatural: Гиполит гранатитовый пиролитовый
Автор: admin | 2 Февраль 2012 | 260 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100