Главная
Мной еще в 1960 г. было показано, что нет принципиальной разницы между петрографическими типами вулканических пород океанов и континентов, если сравнивать анхисинхронные вулканические серии.
На диаграмме приведены данные для пород океанических и континентальных участков Земли. Эта диаграмма показывает относительное содержание в породе MgO, Na=O и К2О, MgO - типичный компонент пород, обычно относящихся к верхней мантии (дуниты, перидотиты), Na2O — щелочь, типичная для базальтовых, диабазо-спилитовых и кератофировых серий, т. е. для так называемого базальтового слоя, и, наконец, K2O — компонент, типичный для нормального гранита («гранитный слой»). Из рисунка видно, что точки, отвечающие породам, слагающим молодые вулканические комплексы как океанических, так и континентальных участков Земли, не приурочены к обособленным площадям этой диаграммы.
Распространение 87Sr. Считается, что большинство базальтов в океанических районах образовано из подсиалических региональных источников верхней мантии с минимальной контаминацией за счет материала коры. Такая концепция допускала возможность обнаружения пород, генерированных из первозданной мантии, по составу приближающейся к метеоритному веществу.
Фор и Харли отмечали, что первичное отношение 87Sr/S6Sr соответствует времени кристаллизации породы и комагматичность интрузивных образований или серий лавовых излияний разного состава может быть установлена при схождении стронциевых изохрон для валовых проб. Авторы показывают, что первичное отношение 87Sr/86Sr изверженных пород, образовавшихся вследствие ассимиляции, переплавления или гранитизации древнего корового материала, обогащенного рубидием, обычно более высокое, чем в изверженных породах, которые произошли в результате фракционной кристаллизации базальтовой магмы.
Среднее значение отношения 87Sr/86Sr, по Фору, для 14 континентальных базальтов равно 0,7081, для И океанических 0,7072. Базальты и сиениты о-ва Реюньон (Индийский океан) при разном содержании Rb показывают почти тождественные отношения 87Sr/86Sr. Все эти лавы и интрузии сиенитов близки по возрасту, нм около 1 млн. лет.
Для трахитов островов Гоф и Вознесения в Атлантическом океане среднее значение 87Sr/86Sr=0,7083. Для базальтов обоих островов среднее значение 87Sr/86Sr=0,7034. Различия между трахитами и базальтами двух островов гораздо менее значительны, чем между базальтами и трахитами одного острова.
Среднее значение для 12 основных пород Исландии, по Муурбату и Уокеру, равно 0,7027, а для кислых — 0,7020, что свидетельствует об образовании кислых магм из того же регионального источника, что и основные породы,— предположительно верхней мантии.
Харли, Фэйрберн и Пинсон опубликовали статью об изотопном составе стронция в вулканических породах Западной Италии. Большое разнообразие типов пород, отвечающих разным щелочным магмам, в вулканической провинции близ Рима они приписывают влиянию ассимиляции коровых пород разного состава. Авторы показывают, что отношение 87Sr/86Sr колеблется от 0,7068 до 0,7108, и считают поэтому, что имеются внутрикоровые очаги с расстоянием в несколько километров или десятки километров, в которых магмы были хорошо гомогенизированы перед магматической дифференциацией.
Харт в 1965 г. определил в шести образцах перидотитов с островов Св. Павла колеблющиеся содержания Rb, К, Sr. Колебания Rb/Sr для них не всегда коррелируются, и это говорит об открытости системы для одного или больше образцов за последний миллиард лет.
При возрасте 4,5 млрд. лет первичное отношение 87Sr/86Sr должно приближаться к метеоритному, однако оно сильно превышает его.
Рассмотрение материалов по распределению 87Sr в породах показывает отсутствие закономерности в распределении радиогенного стронция, зависящей от петрографического типа магматических образований или от их геологического возраста.
Об интерпретации геофизических данных. Считается, что скорости Vp = 8,l—8,2 км/сек характерны для границы Мохоровичича, это дает основание для отождествления вещества так называемой мантии с горными породами, показавшими при экспериментах близкие скорости. Однако скорости продольных волн верхов «мантии» во многих участках океанов не превышают 7,8 км/сек, а многим метаморфическим образованиям и даже минералам свойственны скорости Vр, превышающие 8,0 км/сек. Это дает право не считать доказанным, что вещество под поверхностью Мохоровичича тождественно по составу известным нам перидотитам или эклогитам.
Рингвуд и Грин провели экспериментальное изучение перехода, габбро—эклогит, используя несколько типов базальтов. Переход от габбровой ассоциации (пироксен+плагиоклаз), устойчивой при низких давлениях, к эклогитовой ассоциации (гранат+пироксен), образующейся при высоких давлениях, происходит через промежуточную минеральную ассоциацию, характеризующуюся сосуществованием граната, пироксена и плагиоклаза. Авторы считают, что в природе этой переходной стадии отвечает гранат-клинопироксен-гранулитовая субфация. Образование такой ассоциации происходит при давлении от 3,4 до 12 кбар и температуре 1100°. Учитывая результаты экспериментов и значения физических свойств (Vр и b) габбро и эклогитов, авторы считают, что гипотеза объяснения природы раздела Мохоровичича превращениями изохимических габбро и эклогитов для континентальной коры должна быть отвергнута: такому переходу не может отвечать и подокеаническая поверхность М.
По мнению Рингвуда, средняя плотность нормальной континентальной коры находится между 2,8 и 2,9 г/см3. Отсюда, учитывая величину разницы плотности коры и мантии (0,43 г/см3), он считает, что б верхней мантии находится между 3,3 и 3,4 г/см3. Однако суждения о плотности верхней мантии, как известно, основываются на значениях сейсмических скоростей. Ho, как мы видели выше, для скоростей упругих волн существенное значение имеет пористость и ультрапористость пород и минералов, которые пока не оцениваются для породы, находящейся в напряженном состоянии.
Принимаемая плотность верхней мантии и разница плотностей между плотностями «коры» и «мантии» не являются твердо установленными природными фактами, а зависят от принятого исследователями подхода к интерпретации сейсмических и гравиметрических данных. На наш взгляд, при выяснении природы поверхности Мохоровичича в первую очередь должны быть учтены изменения физико-механических свойств горных пород, длительно находящихся в напряженном состоянии, в условиях, отвечающих параметрам PT этой поверхности.
Как мной было показано в работах 1960—1966 гг., противоречия, связанные с выделением двух типов коры, отделяемых от мантии поверхностью М, могут быть сняты при условии, что земная кора едина по составу и мощности для всей Земли. Верхняя твердая оболочка Земли — земная кора представляет собой, несмотря на мозаичность своего состава, единую упругую среду, которая в глубоководной части океанов испытывает давление, в 600 раз превышающее давление, испытываемое корой (той же упругой системой) на континентах.
Совокупность фактов позволяет предполагать, что сиалическая оболочка Земли простирается до глубины свыше 100 км. Появление раздела Мохоровичича на разной глубине обусловлено приложением различных нагрузок (для континента и океана) к одной и той же, по упругим свойствам, системе.
Представление о земной коре как об однотипной оболочке Земли согласуется с особенностями морфологии поверхности Земли и объясняет эпейрогенические колебания отдельных участков коры в связи с изостатическим выравниванием.
Известно, что 2/3 поверхности Земли занято океанами со средней глубиной 3,8 км. Среднее превышение материковой части Земли над уровнем моря — 0,8 км. Если земная кора континентов и под океанами едина по составу, то в напряженном состоянии их плотность одинакова. Пусть до глубины 3,8 км она отвечает 2,5 г/см3. Земная кора, находящаяся под океаном, испытывает давление около 400 кг на 1 см2. В этих условиях закрывается трещиноватость пород и скорости повышаются приблизительно на 10%. Поскольку такая легко закрываемая пористость может достигать 2% объемного веса породы, мы вправе для тех же пород на дне океана принять плотность, равную 2,5 г/см3. При этих условиях оказывается, что пленка придонной океанической коры мощностью 0,375 г/см3 с увеличенной благодаря давлению столба воды плотностью до 2,55 г/см3 изостатически уравнивает нагрузку, обусловленную толщей континентальных пород мощностью 0,8 км, возвышающихся над уровнем океана.
Данные Андерсона и Пресса о соотношениях астеносферы земной коры и верхней мантии не противоречат, а скорее логично увязываются с выводом настоящей работы о том, что спалическая оболочка Земли («земная кора») не ограничивается снизу поверхностью Мохоровичича, а простирается до глубины свыше 100 км. При таком выводе о строении верхней оболочки Земли снимаются противоречия между геолого-петрологическими и геофизическими факторами, вытекающие из концепции, что по составу и мощности земная кора разделяется па два главных типа — океанический и континентальный.
