Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Такой способ рассуждений позволил Рингвуду [324, 327] выдвинуть идею о том, что верхняя мантия ниже перидотитовой части литосферы имеет состав, отвечающий смеси из трех частей перидотита и одной части базальта. Это вещество было названо им пиролитом. При фракционном плавлении пиролита получилось бы 20—40% типичной базальтовой магмы и перидотитовый или дунитовый остаток. Состав верхней мантии, оцененный по «пиролитовой модели», приведен в табл. 4.5 вместе с двумя оценками состава мантии (Мейсоиа [251] и Рингвуда [324, 325]), полученными на основе составов хондритов. Риыгвуд придавал особое значение тому, что выбор отношения 3: 1 в значительной мере произволен, и в рамках применения пиролитовой модели
а б л и ц а 4.5. Оценка состава мантии, вес. %
По составу метеоритов
Мсйсон [251]** Рингвуд [324]
«Пиролит» по Рингвуду 1324]
По лерцолиту (Хатчисон [196])4
48,1 31,1 12,7 3,1 2,3
1,1
0,55
0,42
0,34
0,12
0,12
43,2 38,1 9,2 3,9 3,7 1,8
45,2 37,5
3',5
3,1
0,57
0,43
0,14 '
0,06
0,13
0,17
* Оценка для неистощенной верхней мантии. ** Оценка для мантии-і-кора. *** Ре2О3=0,4б, не включено.
78 Часть І
Океан
м
Лерцолит—^
Континент
Пиролит
возможны значительные вариации. Отмечалась также гетерогенность части верхней мантии (рис. 4.4).
«Пиролитовая модель» — только одна из многих возможных. Она не объясняет в достаточной мере выделение летучих (воды, хлора, серы и т. д.), которые составляют значительную часть продуктов вулканической деятельности. Вопрос о степени участия в строении верхней мантии таких типов пород, как эклогиты и лер-цолиты, также до сих пор остается открытым. Некоторые из этих пород содержат несколько процентов водосодержащих минералов, таких, как флогопит, в состав которого входят многие летучие элементы. Оценка состава неистощенной верхней мантии [196], основанная на составе ксенолитов шпииелевого лер-цолита в базальтах, приведена в табл. 4.5. Она дает гораздо более низкие величины распространенности Ыа20, КгО и ТЮ2, но в других отношениях близка к оценкам Рипгвуда и Мей-сон а.
4.5. Состав коры. Кора — самая внешняя зона твердой Земли. Ее граница с мантией находится на глубине, где наблюдается резкое возрастание скоростей продольных и поперечных волн — раздел Мохоровичича (Мохо). Глубина Мохо, впрочем, непостоянна (см. табл. 4.1). Необходимо отметить, что некоторые авторы включают в понятие «кора» атмосферу, гидросферу и биосферу. Собственно каменная кора раньше называлась литосферой, но в современном употреблении термин «литосфера» включает в себя твердую кору вместе с самым верхним слоем мантии. Литосфера — существенно твердая и лежит на более пластичном слое — астеносфере, способной к медленным деформациям и течению.
Кора может быть разделена на два типа — океаническая и континентальная. Легко понять, что из-за большого разнообразия типов пород и различий в их геологическом положении надежную оценку среднего состава континентальной коры полу
Рис. 4.4. Химически зональная модель верхней мантии (по Рингвуду [327]). М — раздел Мохоровичича.
4. Земля 79
чить трудно. Глубокие слои океанической коры плохо изучены, и поэтому, несмотря на большое единообразие океанической коры но сравнению с континентальной, оценка ее состава, возможно, также содержит значительные погрешности.
Паркер [300] провел тщательный разбор предшествующих попыток определения состава коры. Чтобы получить средний состав коры, были использованы четыре подхода:
а) вычисление среднего состава по имеющимся в наличии анализам пород;
б) вычисление средневзвешенного состава с весами, пропорциональными распространенности пород;
в) распространенность элементов оценивалась на основании моделей строения коры;
г) косвенная оценка, например, путем определения соотношения основных и кислых пород по наблюдаемому среднему составу осадков (или некоего выбранного осадка), образовавшихся из этих пород при выветривании.
Методы а) и б) чаще применялись к континентальной коре, чем к земной коре в целом. Ясно также, что применение метода г) ограничено континентальной корой. Метод в) —это развитие метода б), зависящее к тому же от предположений о природе глубоких частей коры.
Кларк и Вашингтон [64] использовали метод а), чтобы определить состав континентальной коры (табл. 4.6). Несмотря на то что против такого подхода можно выдвинуть . (и на самом деле были выдвинуты) очевидные возражения, эта оценка имеет много сходства с величинами, полученными более усложненными методами.
Метод б), хотя и более точен, чем метод а), поскольку учитывает распределение пород, все же страдает от недостатка наших знаний о природе глубоких слоев коры. Пытаясь преодолеть важный недостаток оценок, основанных на предположениях о состоянии глубоких частей коры, Пикайзер и Робинсон ([298] использовали сейсмические данные, чтобы определить пропорции мафических и кислых пород на глубине. Их исследование было ограничено территорией США, где по данным о скоростях сейсмических волн они смогли выделить два отчетливых слоя. Верхний слой с меньшими сейсмическими скоростями соотносится с породами кислого состава, а нижний слой с большими скоростями воли — с породами основного состава (или мафическими). Эти данные в сочетании со средними составами пород позволили им вычислить состав континентальной коры (табл. 4.6).
