Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Затем но наблюдаемым соотношениям летучий — нелетучий (см. рис. 3.3) рассчитываются концентрации летучих элементов. Эти оценки также приведены в табл. 3.4.
Все эти три способа установления состава так или иначе используют наблюдаемое постоянство отношений между разными элементами, но исходят они из сильно различающихся постулатов. Оценка Венке, и др. [416] значительно отличается от оценок двух других авторов, но, вероятно, пока еще мы не располагаем достаточным количеством данных, чтобы обоснованно опровергнуть какую-либо из этих попыток. Тем не менее некоторые соображения, основанные на соотношении изотопов кислорода, налагают дальнейшие ограничения при отборе теоретических моделей. Земля и Луна в целом имеют фактически один и тот же изотопный состав кислорода и, вероятно, сформировались из одной и той же группы конденсатов солнечной иебулы. Изотопный состав кислорода в «высокотемпературных» включениях Allende заметно отличается от такового на Луне, и поэтому присутствие на Луне большого количества высокотемпературного конденсата, как это предполагается в модели Венке и его сотрудников [416], невероятно. Различия в подходах, использованных при многочисленных попытках оценить состав Луны, вероятно, приведут к тому, что в течение многих лет он будет существенно пересматриваться.
Необходимо подчеркнуть наиболее важные моменты. По сравнению с метеоритами типа С1 Луна имеет очень низкое содержание летучих, но обогащена некоторыми элементами, присущими ранним конденсатам (Ca, AI, U). По сравнению с Землей она сильно обеднена железом (примерно в четыре раза), но обогащена кальцием и алюминием. Ясно, что Земля, Луна и метеориты С1 содержат различные фракции конденсатов остывающей солнечной небулы в различных пропорциях.
Рекомендуемая дополнительная литература
Frondel J. W. Lunar Mineralogy. Wiley, New York, London, 323 pp., 1975. Ringwood A. E. Origin of the Earth and Moon. Springer-Verlag, New York,
Heidelberg, Berlin. 295 pp., 1975. Schmitt H. И. Apollo and the geology of the Moon. J. Geol. Soc. Lond. 131,
103—119, 1975.
Taylor S. R. Lunar Science: A Post-Apollo View. Pergamon Press Inc., New York, Oxford, 372 pp., 1975.
68 Часть I
4. Земля
4.1. Введение. Фракционирование вещества Земли либо во время, либо после аккреции привело к образованию слоистой, или оболочечной, структуры. Характеристики оболочек приведены в табл. 4.1. Знание состава Земли в целом и каждой из ее основных оболочек важно для нашего понимания процесса образования планет, их последующей истории, а также тектонических и петрогенетических процессов, идущих сегодня.
По единодушному мнению исследователей, наша планета Земля сформировалась непосредственно путем аккреции вещества, образовавшегося в солнечной небуле. Способ аккреции, однако, является дискуссионным: она могла быть гомогенной или гетерогенной. Гомогенная аккреция происходит, когда скорость аккреции мала по сравнению со скоростью охлаждения небулы, так что между газовой составляющей небулы и конденсирующимся веществом достигается химическое равновесие. Гетерогенной аккреция становится, когда она идет относительно быстро. При этом вновь образующиеся конденсаты оказываются изолированными от ранее возникших конденсатов и остаточных газов небулы и поэтому не мосут прийти в равновесие с ними. Некоторые теоретические модели гетерогенной аккреции (см., например, [62]) включают раннюю высокотемпературную аккумуляцию Ре—№-сплава, образующего протоядро Земли, сменяющуюся при понижении температуры аккрецией ее внешних частей. Теоретический анализ последовательности конденсации показывает, однако, что силикаты и окислы, обогащенные кальцием и алюминием, конденсируются раньше Ре—№-сплава (разд. 1.6). Андерсон и Хэнке \[10] предположили поэтому, что ядро протоземли состояло из таких высокотемпературных конденсатов и было обогащено Са, А1, Л, ТЬ, и и редкоземельными элементами. Следующим после образования такого ядра конденсируется железо, затем магнезиальные силикаты, сменяющиеся конденсатами, богатыми К и летучими, в том числе водой. Другие авторы (например, Рингвуд [;324]) считают, что гомогенная аккреция более вероятна и что химическое восстановление, потеря летучих, плавление и дифференциация происходили одновременно, как непосредственный результат процесса аккреции.
Теоретические модели как гетерогенной, так и гомогенной аккреции не свободны от специфических, свойственных им трудностей. Различия в валовом составе Земли и Луны и разнообразие типов метеоритов легче объясняются в рамках модели гетерогенной аккреции. Напротив, недавно проведенные теоретические расчеты последовательности конденсации подтверждают гомогенный характер аккреции. Рассмотрение при анализе равновесий большого числа соединений, содержащих такие элемен-
4. Земля 69
Таблица 4.1. Оболочки Земли
Сред- Сред-
няя няя Объем Масса Доля об- Глуби- Свойства
мощ- плот- Ю20М3 (1028 кг) щей массы Слой на гра- слоя
ность, ность.
Земли, % ниц, км
км г-см—8
