Изотопная геохимия. Часть I

Хотите вложить свои деньги с умом? Тогда советую Вам всерьез задуматься о приобретении шикарной виллы в Турции? Сегодня турецкая недвижимость пользуется большим спросом и предложений по ее продаже на рынке предостаточно. Однако без помощи профессионалов Вы рискуете переплатить или вовсе нарваться на мошенников и потерять все свои деньги. Поэтому Вам стоит переложить все заботы о покупке недвижимости в Турции на плечи опытных специалистов агентства New Home In Turkey.


Изотопная геохимия — это узкоспециализированная область знаний и имеет сравнительно мало читателей, понимающих ее в полной мере. В данной связи я сначала вообще не хотел затрагивать эту тему в новой книге. Но многие геологи пользуют изотопно-геохимическую систематику для своих спекуляций и даже не подозревают о тех парадоксах, которые имеются в этой сфере знаний. По этой причине я решил все же показать (в очень сокращенном варианте) то новое, что вносится в изотопную геохимию в рамках предлагаемой концепции, и как это новое позволяет избавиться от накопленных парадоксов. В полном виде эту тему можно найти в моей докторской диссертации, а также в книге «Hydridic Earth».

 

Обнаруженная нами зависимость распределения химических элементов от их потенциалов ионизации заставляет внести существенные коррективы в изотопную геохимию. В данном разделе рассматриваются системы: уран-свинцовая, самарий-неодимовая, рубидий-стронциевая, а также некоторые аспекты изотопии гелия.

В основе традиционно сложившихся представлений в изотопной геохимии лежат три исходных положения.

 

Первое — закон радиоактивного распада, при этом предполагается, что константы распада во все времена сохранялись неизменными.

 

Второе — изначальные (стартовые) отношения изотопов у каждого элемента (87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb) были одинаковы во всех частях Солнечной системы.

 

Третье — на Земле и в метеоритах (т.е. в поясе астероидов) изначальные отношения элементов (Sm/Nd, U/Pb и др.) были одинаковы.

 

Мы целиком принимаем «первое» и «второе» положения, но вынуждены отвергнуть «третье», так как обнаружили зависимость распределения элементов в Солнечной системе от их потенциалов ионизации (см. рис. 4). Как вы помните (см. разделы 1 и 2), эта зависимость была обусловлена магнитной сепарацией элементов на стадии формирования протопланетного диска. Поэтому изначальные отношения Rb/Sr, Sm/Nd и U/Pb в зоне формирования Земли оказались гораздо выше, чем в зоне пояса астероидов, поскольку потенциалы ионизации элементов в числителе меньше таковых в знаменателе.

 

На рис. 41а показана традиционно принятая модель Rb/Sr-системы, отражающая характер эволюции отношения 87Sr/86Sr в коре и мантии. Обратите внимание, на этой модели мантийный резервуар никак не отреагировал на появление континентальной коры. Такое было бы возможно, если бы мантия была бесконечно большим резервуаром рубидия в сравнении с корой. Однако, в рамках той же традиционной точки зрения, это заведомо не так, и поэтому следовало бы учитывать существенное обеднение мантии рубидием при образовании коры. Соответственно, линия развития отношения 87Sr/86Sr в мантии обязана иметь излом, привязанный к моменту формирования коры, и далее (во времени) должна была бы идти с меньшим наклоном, но это никак не отражено на представленной диаграмме.

 

020512 1647 1 Изотопная геохимия. Часть I

Рис. 41а. Традиционная модель эволюции отношения 87Sr/86Sr в коре и мантии Земли. Исходная точка «BABI» аббревиатура от «Basalt Achondrite Best Initiate». Мантия (как материнский резервуар базальтов) оконтурена по океаническим базальтам. Предполагается, что этим исключается возможность загрязнения материалом континентальной коры. Кружки с номерами см. подписи к рис. 41б.

 

На рис. 41б показаны наши представления об эволюции отношения 87Sr/86Sr в коре и мантии, согласно которым одновременно с континентальной корой, обогащенной рубидием, появляется обедненный мантийный рестит. Однако при этом продолжает су-шествовать (на большей глубине, см. рис. 36) первичный мантийный субстрат — гиполит, в котором Rb/Sr отношение гораздо выше в сравнении с традиционно принятым для мантии. Весьма показательно, что древние базитовые комплексы заведомо мантийного происхождения (Бушвельд, Стиллуотер и др., точки 1—5 на рисунках) хорошо попадают на линию развития нашего гиполита, тогда как в свете традиционных представлений они оказываются как бы «подвешенными в воздухе» и такое их положение оказывается противозаконным.

 

020512 1647 2 Изотопная геохимия. Часть I

Рис. 41б. Наша модель эволюции отношения 87Sr/86Sr в коре и мантии Земли. Характерная деталь появление рестита (в связи с формированием континентальной коры), линия развития которого имеет меньший наклон из-за выноса рубидия из этого резервуара в кору. 1—5 некоторые докембрийские базитовые комплексы заведомо мантийного происхождения: 1 интрузив Лосберг (Ю.Африка), 2 —Бушвельд (Ю.Африка), 3 диабаз Ниписсинг (Онтарио, Канада), 4 Стиллуотер (Монтана, США), 5 Ушушвана (Ю. Африка). Обратите внимание, по нашей модели эти базитовые комплексы заведомо мантийного происхождения лежат на линии развития гиполита и, следовательно, они являются производными именно этого резервуара. Особенно наша модель подходит для позднеархейских комплексов (Стиллуотер и Ушушвана), когда кроме гиполита никаких других резервуаров еще не было.

Положение резервуара «MORB и острова» будет объяснено ниже.

 

На рис. 42а представлена бытующая в настоящее время модель эволюции изотопов неодима, в которой первичная мантия отождествлена с веществом «CHUR» (CH-хондритовый U-универсаль -ный R-резервуар). Согласно этой модели, истощенная мантия появилась одновременно с рождением планеты, тогда как комплементарный ей обогащенный резервуар стал подавать первые признаки своего существования только с конца архея*.

 

————————————————————————————————————-

* Специалисты от изотопной геохимии придумали очень неудобную терминологию для Sm/Nd системы. Дело в том, что Nd обладает несколько большей литофильностью (по сравнению с Sm), и поэтому кора оказывается обогащенной неодимом, и Sm/Nd отношение в ней оказывается ниже, чем в исходной мантии. Соответственно, в коре наблюдаются отрицательные значения ξNd, но геохимики по сложившейся традиции вынуждены называть кору обогащенным резервуаром. Однако к этому терминологическому «недоразумению» легко привыкаешь.

————————————————————————————————————-

 

020512 1647 3 Изотопная геохимия. Часть I

Рис. 42а. Традиционная модель эволюции изотопов неодима, в которой первичная мантия отождествлена с веществом «CHUR» (CH-хондритовый U-универсальный R-резервуар).

 

Спрашивается: каким образом этот резервуар так успешно прятался на протяжении почти двух миллиардов лет? Вот уж действительно парадокс! Изучая древнейшие образования планеты, геохимики постоянно получали и получают плюсовые значения величины ξNd (см. овал, покрытый крапом на диаграмме) и уже потеряли всякую надежду обнаружить отрицательные значения, комплементарные плюсовым. По науке, эти «отрицательные» обязаны быть под линией первичной мантии, там, где на рис. 42а изображены вопросительные знаки, но таковых значений в природе нет. Представляется также загадочным отсутствие нулевых значений ξNd, соответствующих первичной мантии, она ведь первичная, и от нее должны происходить все остальные резервуары, но среди древнейших формаций ее почему-то тоже нет (нет ее производных).

 

020512 1647 4 Изотопная геохимия. Часть I

Рис. 42б. Эволюция изотопов неодима в рамках нашей модели, в которой отношение Sm/Nd несколько выше, чем в метеоритах (CHUR). Здесь кора и обедненная мантия (рестит) появились одновременно. Овал с крапом — положение древнейших образований планеты на линии развития гиполита (первичной силикатной мантии). Заштрихованная область — «запретная зона» для значений Nd.

 

В рамках нашей концепции из-за большей величины исходного Sm/Nd отношения на Земле, в настоящее время в гиполите (в первичной мантии) величина ξNd = +9 (рис. 42б). Положительные значения ξNd в древнейших образованиях планеты точно ложатся на гиполит, т.е. на первичную (в нашем понимании) мантию, и при этом не должно быть ни нулевых, ни отрицательных значений ξNd среди древнейших образований, поскольку в то время формирующийся гиполит был единственным резервуаром. Таким образом, нам ничего и никуда не надо прятать. Кора образовалась в свое нижнепротерозойское время, и тогда же появился «обедненный» мантийный рестит.


020512 1647 5 Изотопная геохимия. Часть I

Рис. 43. «Мантийный порядок» — обратная корреляция величин изотопных отношений 87Sr/ 86Sr и 143Nd/144Nd в мантийных образованиях. 1 — базальты срединно-океаническиххребтов («MORB»); 2 — базальты океанических островов; 3 — траппы Северной Америки; 4 — траппы Южной Америки; 5 — щелочные базальты о-ва Кергелен (Индийский океан); кружки — клинопироксены из мантийных нодулей.

 

В литературе по изотопной геохимии много спекуляций в связи с обратной корреляцией величин изотопных отношений 87Sr/86Sr и 143Nd/144Nd в мантийных образованиях (рис. 43). Это так называемый «мантийный порядок» (от английского «mantle array»). В рамках традиционных представлений это явление связывается либо с ассимиляцией вещества древней коры, которая имеет низкие неодимовые отношения и высокие стронциевые, либо с существованием двух мантийных резервуаров — обогащенного и обедненного. И то, и другое не противоречит нашим построениям.

 

Вместе с тем обращает на себя внимание явная связь мантийного порядка с глубинностью магмагенерации, которая закономерно нарастает от базальтов срединно-океанических хребтов к щелочным базальтам о-ва Кергелен. Эта связь вынуждает искать причину мантийного порядка в селективном плавлении клинопироксена при сохранении граната в остатке, что имеет место при повышении давления. К тому же, мантийные клинопироксены (из глубинных нодулей кимберлитов) ложатся точно на тренд мантийного порядка и его продолжение.

 

В этом плане весьма показательны результаты расчетов величин ξNd в сосуществующих гранате и клинопироксене в зависимости от глубинности и времени выдержки изотопной системы в закрытом состоянии (таблица № 6). Расчеты проведены при нашей оценке изначального отношения в мантии 147Sm/144Nd = 0,2179, которое обусловливает современное значение ξNd = +9, а также при условии, что в любой гранат-пироксеновой пропорции отношение Sm/Nd в гранате всегда в 2 раза выше, чем в клинопироксене (что в общем-то соответствует действительности).

 

Расчеты показали, что весь диапазон значений ξNd в мантийных клинопироксенах (от +6,5 до -15) можно получить не только увеличением глубинности (увеличением доли граната в пропорции), но также увеличением времени выдержки минеральных фаз в закрытом состоянии при неизменности минерального состава (например, горизонтальная строка в таблице с пропорцией 50/50). По всей вероятности, в природе работают оба фактора. Какой из них преобладает в том или ином конкретном случае, можно определить по величинам ξNd в сосуществующих гранатах (см. таблицу 6).


Найти на unnatural: Изотопная геохимия Часть
Автор: admin | 5 Февраль 2012 | 906 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