Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Пользуясь этим методом, П.В.Гаст пришел к выводу, что концентрация калия в мантии исключительно низкая - около 0,0065%. В работах [117, 122] этот метод был несколько усовершенствован использованием эволюционной модели Земли и сравнением изотопных отношений радиогенных элементов в земных и лунных базальтах. В результате было определено, что вероятная концентрация калия в мантии приблизительно вдвое выше, чем получено Г астом, и достигает
0,012%. Применительно к рассматриваемой здесь модели глобальной эволюции Земли, таким путем можно оценить, что в мантии содержится 4,81 • 1023г К и 5,87'1019 г радиоактивного изотопа 40К, а всего в Земле 9,3МО23 г калия и 1,14-1020 г 40К.
Напомним для сравнения, что по А.П.Виноградову [14] в мантийных породах содержится около 0,03% калия, по А.Рингвуду [105] - 0,03%, по С.Тейлору [126] - 0,015% и по П.Гасту [28] -менее 0,01%. Как видно, значение, полученное Со-рохтиным-Ушаковым оказывается близким к среднему из них.
Оценку содержания в мантии урана и тория можно выполнить только косвенными методами, например, исходя из следующих соображений. Обычно относительно тугоплавкие элементы (уран и торий) концентрируются в континентальной коре в заметно большей степени, чем щелочные металлы [28]. Поэтому следует ожидать, что в современной мантии калий-урановое и калий-ториевое отношения будут выше, чем в коре. Действительно, по А.П. Виноградову [14]. в мантийных породах K/U ~ 10s и K/Th я 6-10 (вместо коровых отношений 1,2-104 и 3-103). По-видимому, данные А.П. Виноградова могут быть заметно искажены метаморфогенными воздействиями процессов выведения мантийных пород на земную поверхность. Поэтому реальные отношения T/U и K/Th в мантии, скорее всего, имеют промежуточные значения. Учитывая это и многочисленные дополнительные материалы, было принято, что K/U«4,5T04 и K/Th я 1,7'104, откуда следует, что в мантии содержится около 1,1-10 9 г урана и 2,9-1019 г тория. Вместе с калием эти элементы генерируют в мантии приблизительно 0,35-1020 эрг/с тепловой энер-
Таблица 8.2. Содержание радиоактивных элементов в Земле, по [121]
Континен Модель I Мох [ель II Модель III Средняя модель
Мантия Земля Мантия Земля Мантия Земля Мантия Земля
М, г 2,25 -1025 4,08-1027 5,98-1027 4,08-1027 5,98-1027 4,08-10й 5,98-10i1 4,08-Ю27 5,98-1027
К, г 4,50-10й 4,15-10" 8,65-1023 4,15-105Г 8,65-1023 6,12-1023 10,62-1023 4,81-10й 9,31-1023
U, г 3,71-101У 3,75-101S 4,09-101У 1,14-101У 4,85-101У 1,69-101У 5,40- 101У 1,07-101У 4,78- 101У
Th, г 1,48-1020 2,18-Ю19 1,70-1020 2,59-1019 1,74-1020 3,83 - 10jy 1,86-1020 2387-101!> 1,77-1020
К,% 2,0 0,0102 0,0145 0,0102 0,0145 0,0150 0,0178 0,0118 0.0156
и,% 1,65-10'4 9,19-10 6,84-10 '7 2,79-10 ‘7 8,11-10 7 4,14-10 ~7 9,03-10-1 2,62-10' 7,99-10 ¦7
Th, % 6,60-10 '4 5,34-10'7 2,84-10'6 6,35-10'7 2,91-10 •6 9,39-10 7 3,11-Ю'6 7,03-10 7 2,96-10'6
к/и 1,21-Ю4 1,11-10* 2,11-104 3,63-Ю4 1,78-104 3,62-104 1,97-104 4,50-104 1,95-104
K/Th 3,03-103 1,90* 104 5,09-103 1,6-104 4,97-103 1,59-10 ^ 5,71-103 1,68-104 2,56-103
Th/U 3,97 5,81 4,16 2,27 3,59 2,27 3,44 2,68 3,70
?r, 1020 0,91 0,24 1,15 0,33 1,23 0,48 1,39 0,35 1,26
эрг/с
гии. Всего же этом случае в Земле выделяется 1,26-Ю20 эрг/с радиогенной энергии [122].
Как видно из выполненных оценок, в настоящее время основная масса радиоактивных элементов сосредоточена в земной коре. Ранее это было четко показано П.В.Гастом [28]. Правда, необходимо помнить, что содержания радиоактивных элементов удается определить более или менее надежно только в континентальной коре, тогда как оценка их концентрации в мантии по имеющимся моделям остается весьма приближенной. Тем не менее основной вывод, что в мантии рассеивается значительно меньше радиогенного тепла, чем в земной коре, все-таки можно считать достаточно уверенным.
Радиоактивные элементы, выносимые из мантии в земную кору, в большей мере концентрируются в ее гранитном веществе. Поэтому генерируемое ими тепло относительно быстро теряется через земную поверхность и практически не участвует в разогреве глубинных недр Земли. Следовательно, при выявлении источников энергии, питающей тектоническую активность Земли, особый интерес представляет только та доля радиогенной энергии, которая выделяется в мантии. Судя по приведенным в этом разделе оценкам современного уровня генерации радиогенной энергии в Земле (1,26-1020 эрг/с), земной коре (0,9-10 эрг/с) и мантии (0,35-1020 эрг/с), в настоящее время эта доля невелика и составляет всего лишь около 8% от суммарных теплопотерь Земли (4,3-10 эрг/с). Однако в прошлые геологические эпохи выделение радиогенной энергии в мантии могло быть существенно большим.
