Изотопная геохимия. Часть II

Компания Elessar предлагает приобрести для оптимизации производственного процесса аппликатор этикеток АЭС-100 для автоматического нанесения этикеток на готовую продукцию. Получит более подробную информацию о данном аппликаторе, Вы сможете на сайте www.elescom.ru


Соответственно, селективное плавление клинопироксена, при сохранении граната в остатке, может обеспечить наблюдаемые значения величин ξNd в базальтах. Но это может быть применимо только к базальтам, расположенным в нижней правой части тренда мантийного порядка, где (согласно нашим расчетам) отрицательные значения ξNd свидетельствуют о глубинном характере магмагенерации и где гранат остается последней устойчивой фазой при плавлении. Согласно экспериментам это происходит при давлении порядка 25 кбар и выше, которое достигается на глубине примерно 80 км (при современной силе тяжести).

Таблица 6. Значения ξNd в сосуществующих клинопироксене и гранате.

Фазы,
%
Время выдержки минеральных фаз в закрытом состоянии (лет)
Срух, /Gnt 0,0 0,25109 1,0109 1,5109 2,0109 2,5•109
99
/1
+9  

+9

+6,6  

+61,1

+6,4 

+75,5

95
/5
+9  

+9

+8,3  

+14,8

+4,5  

+57,0

+3,8  

+69,7

90
/10
+9  

+9

+8,0  

+14,2

+5,3  

+30,0

+2,1  

+52,2

+0,8  

+69,7

80
/20
+9  

+9

+3,2  

+25,9

+0,5  

+34,8

-2,1  

+43,8

-4,4  

+53,3

66,6/

33,3

+9  

+9

-2,9  

+27,9

-6,7  

+34,7

-10,2  

+41,7

50/

50

+9  

+9

+6,4  

+10,9

-1,4  

+16,8

-6,4  

+21,1

-11,2  

+25,5

-75,9  

+30,2

25/

75

+9  

+9

-22,9  

+17,0

Примечание: в каждой ячейке верхняя цифра — клинопироксен, нижняя — гранат.

Теперь поговорим относительно верхней левой части мантийного порядка, которая занята океаническими базальтами*.

————————————————————————————————————-

* На западе Северной Америки широко проявлены базальты неоген-четвертичного возраста. Особенно обильные излияния наблюдаются в штате Айдахо, США. Вместе с тем Восточно-Тихоокеанское поднятие как бы «ныряет» под Северо-Американский континент и вызывает рифтогенное раздробление на обширной территории. По всей видимости, молодые базальты этой области вряд ли следует называть траппами. Скорее всего, они ближе к базальтам срединно-океанических хребтов, но, разумеется, отличаются от последних тем, что имели много возможностей к взаимодействию с веществом континентальной коры.

————————————————————————————————————-

Максимальные значения ξNd в океанических базальтах соответствуют современным величинам ξNd в рестите (см. рис. 42-б). Вместе с тем для океанических базальтов характерны крайне низкие отношения 87Sr/86Sr, что заставляет связывать их происхождение с крайне истощенным мантийным резервуаром.

При обсуждении проблемы образования океанов мы уже упоминали о процессе «силикатизации силицидов», в результате чего верхние части интерметаллических диапиров превращаются в новый силикатный субстрат. Это как бы ремонт и подновление древней литосферы, которая сильно растягивается и даже разрывается при разрастании океанов. Совершенно очевидно, что формирование этого нового силикатного субстрата происходило и происходит на относительно малой глубине и при гораздо меньшей силе тяжести (в связи с расширением планеты), т.е. при гораздо меньших давлениях в сопоставлении с условиями формирования древней литосферы в архее. И если в древней литосфере преобладающим минералом был высокобарический гранат, содержащий в виде твердых растворов миналы других минералов и способный вмещать большое количество примесей редких и рассеянных элементов, то при образовании нового силикатного субстрата формируется преимущественно плагиоклаз-пироксен-оливиновая минеральная ассоциация, которая, по сути дела, является стерильной в отношении примесей. Эта стерильность особенно контрастно выглядит в сопоставлении с интерметаллическими соединениями и сплавами, у которых нет ограничений на содержание разнообразных примесей, тогда как у нового силикатного субстрата эти ограничения обусловлены строгой стехиометрией его минеральных фаз, имеющих к тому же весьма малую изоморфную емкость кристаллических решеток.

Итак, при трансформации силицидов в силикаты в условиях малых глубин, должен происходить вынос избыточных химических элементов, как петрогенных (оказавшихся в сверхстехиометрических количествах), так и многих редких и рассеянных, по причине малой изоморфной емкости кристаллических решеток плагиоклаза, пироксенов и оливина. Таким образом, новый мантийный резервуар уже в процессе своего появления оказывается крайне истощенным и молодым (по времени выдержки изотопных систем в закрытом состоянии). Его появление связано с акселерацией расширения Земли, что предопределило заложение и разрастание океанов. В прошлом, в палеозое и глубже, такого резервуара (по качеству и количеству) быть не могло, и по этой причине в том же прошлом не должно было быть больших объемов толеитов, т.е. океанических базальтов со свойственными им петрохимическими и геохимическими особенностями.

На рис. 44 показано современное положение гиполита, коры и рестита в координатах Rb/Sr против 87Sr/86Sr. Такой способ изображения позволяет определять время обособления резервуара. Общая тенденция океанических базальтов к образованию горизонтального тренда свидетельствует о происхождении их мантийного резервуара в новейшее время, а характер расположения конкретных объектов говорит о катастрофической потере и рубидия, и радиогенного стронция при образовании этого резервуара.

В данной связи обращает на себя внимание необычный характер эволюции отношения 87Sr/86Sr в воде мирового океана (рис. 45). Необычность заключается в том, что с верхнеюрского времени в океаническую воду стал поступать радиогенный стронций в больших количествах. Если в палеозое и нижнем мезозое изотопное отношение 87Sr/86Sr в гидросфере все время уменьшалось и 150 млн. лет назад упало до значений, близких реститу (того времени), то в дальнейшем оно стало энергично прирастать и в настоящий момент достигло величины 0,7092.

В верхнем мезозое и кайнозое происходило энергичное разрастание океанов с их толеитовыми базальтами, которые имеют крайне низкую изотопную метку по стронцию. Взаимодействие гидросферы с этими базальтами могло лишь понижать величину 87Sr/86Sr в морской воде, но она возрастала. Можно было бы предположить, что в это время активизировался снос радиогенного стронция с континентов. Однако такое допущение выглядит весьма сомнительным на фоне великой меловой трансгрессии, когда преобладающая часть континентальной суши была покрыта мелководными морями и поэтому не подвергалась эрозии.

020512 1647 12 Изотопная геохимия. Часть II

Рис. 44. Положение земных объектов в координатах современных отношений Rb/Sr против 87Sr/86Sr. Такое представление данных позволяет определять время появления обособленного резервуара (по наклону изохроны, на которую попадают его производные). На «геохроне» должны располагаться объекты, в которых Rb/Sr система не претерпела нарушений за всю историю Земли, к примеру гиполит. Изохрона с возрастом 2,5миллиарда лет отражает время формирования комплементарных резервуаров коры и рестита по гиполиту. Овал — базальты срединно-океанических хребтов («MORB»); черные точки — базальты океанических островов. Общая тенденция океанических базальтов к образованию горизонтального тренда и его положение свидетельствуют о резком нарушении Rb/Sr системы под океанами в современный этап развития планеты в связи с катастрофической потерей как рубидия, так и радиогенного стронция.

020512 1647 21 Изотопная геохимия. Часть II

Рис. 45. Вариации отношения 87Sr/86Sr в морской воде с палеозоя до наших дней. Кривая построена в результате обобщения более тысячи определений (after Faure G., 1989).

Геохимики обратили внимание на это загадочное явление, и проведенные ими исследования показали, что ни снос с континентов, ни гидротермальная деятельность в океанах не способны обеспечить наблюдаемый рост отношения 87Sr/86Sr в океанической воде и что в океане должен быть еще источник радиогенного стронция, доселе неизвестный. В рамках наших построений данный источник связан с трансформацией силицидов в силикаты в условиях малых глубин, и этот процесс идет прежде всего под срединно-океаническими хребтами, где интерметаллические силициды приближены к поверхности планеты и подвергаются силикатизации. Следует отметить, что в интерметаллических силицидах (т.е. в металлосфере) отношение 87Sr/86Sr должно быть на уровне 0,712 в настоящее время, что соответствует среднему для планеты.

В осадках океанов отмечаются резко повышенные содержания многих элементов (K, U, Th, Zr, Hf, TR…), которыми обеднены океанические базальты. Весьма показательны карты распределения этих элементов в донных осадках, особенно тех, которые не образуют хорошо растворимых соединений и по этому не могут разноситься на сверхдальние расстояния. К примеру, лантан, гафний, цирконий, иттрий своими концентрационными аномалиями в донных осадках явно указывают на то, что их источник находится в пределах срединного хребта. Следовательно, там должен быть резервуар, обогащенный этими «редкостями». Но срединно-океанические хребты продуцируют и базальты «MORB» (Median Ocean Ridge Basalts), источником которых может быть только крайне обедненный резервуар. Легко видеть, что в рамках традиционных представлений данная ситуация представляется парадоксальной. В свете наших построений океанические осадки обязаны нести резко повышенные концентрации литофильных редких и рассеянных элементов, поскольку трансформация интерметаллических силицидов в силикаты в условиях малых глубин сопровождается выносом многих «лишних элементов». И совершенно закономерно, что последующее плавление этой вновь образованной силикатной оторочки (образованной на головных частях диапиров и представленной плагиоклаз-пироксен-оливиновой минеральной ассоциацией) приводит к появлению базальтов «MORB».

В разделе 8.6 («Рудное вещество океана») было показано, что срединно-океанические хребты и, особенно, их осевые зоны являются источником громадных количеств железа и марганца, накопленных в океанических осадках. Эти элементы (и сопутствующие Ni, Co, Mo, Pb, Zn, Cu, а иногда Ag и Au) мы тогда об -разно назвали «строительным мусором», вынесенным из зон «ремонта и подновления» древней литосферы, сильно утоненной при образовании океанов и кое-где даже порванной. Суть ремонта — трансформация интерметаллических силицидов в силикаты, и эта суть согласуется с нашей систематикой изотопной геохимии.

На рисунке 46а отражены бытующие представления об уран-свинцовой изотопной системе. В этих рамках положение океанических базальтов справа от геохроны свидетельствует, что они происходят из обогащенного мантийного источника. Вместе с тем, почему-то отсутствуют базальты из обедненного резервуара, которые непременно должны быть и располагаться слева от геохроны на этой же вторичной изохроне. Это явление геохимики назвали «свинцовым парадоксом», но они не могут объяснить эту загадку в свете традиционно сложившихся представлений (о хондритовой мантии). С другой стороны, если океанические базальты по U-Pb системе являются производными обогащенного резервуара, то почему в рамках Rb-Sr и Sm-Nd систем они происходят из крайне обедненного мантийного источника? Эта противоречивость вызывает подозрение в правомерности исходных посылок в изотопной геохимии, о чем мы говорили в начале данной главы.

020512 1647 31 Изотопная геохимия. Часть II

Рис. 46-а. Изотопы свинца в некоторых земных образованиях в свете бытующих представлений о «хондритовой мантии». Поле с серой заливкой — океанические базальты (оконтурено точечным пунктиром). Крестики — галениты стратиформных месторождений ирудопроявлений. Кружок с лучиками — современные глубоководные осадки океана. Кривая согласованного накопления проведена при μ = 8,32. Отсутствие базальтов слева от геохроны вошло в литературу под термином «свинцовый парадокс».


Найти на unnatural: Изотопная геохимия Часть
Автор: admin | 5 Февраль 2012 | 258 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