Теории образования Земли, глубинное строение ее внутренних оболочек и другие вопросы мироздания > О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре
О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи
Устьянцев Валерий Николаевич:
Автор наблюдений и статьи Кочевник источник http://www.flighttoinfini.com/forum/338-3734-1
«Зона ядра Земли - реакции ядерного синтеза.
Элементарные атомы водорода и элементарные частицы, которые образуются вследствие реакции ядерного распада в центре ядра Земли, достигают внешней твёрдой оболочки ядра, где в непосредственной близости от неё, в слое, расположенном под твёрдой оболочкой, происходят реакции ядерного синтеза. Протоны, электроны и элементарные атомы, разогнанные до больших скоростей реакцией ядерного распада в центре ядра планеты, встречаются с различными атомами, которые находятся на периферии.
Стоит отметить, что многие элементарные частицы вступают в реакции ядерного синтеза ещё по пути к поверхности ядра. Постепенно, в зоне ядерного синтеза образуются всё более и более тяжёлые элементы, практически вся таблица Менделеева, некоторые из них имеют наиболее тяжёлую массу.
В этой зоне идёт своеобразное разделение атомов веществ по их весу вследствие свойства самой водородной плазмы, сжатой огромным давлением, которая имеет огромную плотность, вследствие центробежной силы вращения ядра, и вследствие центростремительной силы земного притяжения.
В результате сложения всех этих сил наиболее тяжёлые металлы тонут в плазме ядра и попадают в его центр для дальнейшего поддержания непрерывного процесса ядерного деления в центре ядра, а более лёгкие элементы стремиться или покинуть ядро, или осесть на его внутренней части - твёрдой оболочке ядра.
В результате в магму постепенно попадают атомы всей таблицы Менделеева, которые затем вступают в химические реакции над поверхностью ядра, образуя сложные химические элементы.
Магнитное поле ядра планеты.
Магнитное поле ядра образуется за счёт реакции ядерного распада в центре ядра вследствие того, что элементарные продукты ядерного распада, вылетая из центральной зоны ядра, увлекают за собой потоки плазмы в ядре, образуя мощные вихревые потоки, которые закручиваются вокруг основных силовых линий магнитного поля.
Так как эти потоки плазмы содержат элементы с определённым зарядом, то и возникают сильнейший электрический ток, который создаёт своё электромагнитное поле.
Основной вихревой ток (поток плазмы) находиться в зоне термоядерного синтеза ядра, всё внутреннее вещество в этой зоне движется в сторону вращения планеты по кругу (по экватору ядра планеты), создавая мощное электромагнитное поле.
Вращение ядра планеты.
Вращение ядра планеты не совпадает с плоскостью вращения самой планеты, ось вращения ядра находиться между осью вращения планеты и осью, соединяющей магнитные плюса. Угловая скорость вращения ядра планеты больше угловой скорости ращения самой планеты, и опережает её».
Устьянцев Валерий Николаевич:
Сусанна Казарян, США, Физик 2019. Высокая температура ядра Земли обусловлена первородной температурой и постоянным подогревом от распада радиоактивных элементов в центральных областях. Вклад гравитационного разогрева Земли, выраженного ростом давления к центру, не велик, так как температура жидких и твёрдых тел с увеличением давления практически не повышается.
На стадии формирования, Земля имела очень высокую температуру и находилась в жидком состоянии. Все тяжёлые радиоактивные элементы "тонули" в ней, достигая центральных областей. Например Уран-238 тонул бы в жидком железе почти так же как базальтовый камень в воде. Именно наличие тяжёлых элементов делает плотность железного ядра Земли равной около 12,5 г/см³ (вместо 7,8 г/см³ для железа).
Распады радиоактивных элементов, как ²³⁸U, ²³²Th и другие, подогревают железное ядро Земли вот уже миллиарды лет, удерживая температуру в районе 6000 °C, частично компенсируя рассеяние первородного тепла Землей.
Эта гипотеза подтверждена с высокой достоверностью (Nature 436, 499) в 2005 году в эксперименте коллаборации KamLAND по обнаруженным электронным антинейтрино, вызванные распадами ²³⁸U, ²³²Th из центра Земли. Модели состава Земли предполагают, что радиогенная мощность этих распадов составляет около 16 ТВт, что составляет примерно половину от общей измеренной скорости рассеивания тепла Землёй.
Устьянцев Валерий Николаевич:
Идентификация плюмов по данным изотопной геохимии
(Плюмы и химическая геодинамика)
Химическая геодинамика как новый раздел наук о Земле (Zindler, Hart, 1986) зародилась на стыке глубинной геофизики и геохимии мантии. Ее объектом изучения являются базальты как прямые мантийные выплавки и глубинные ксенолиты, которые обычно присутствуют в щелочных оливиновых базальтах. Развитие химической геодинамики в последнее десятилетие привело к тому, что были установлены изотопно-геохимические показатели основных мантийных резервуаров (табл. 5), на основе которых возможно различать вулканизм горячих точек и мантийных плюмов.
Oсновные резервуары (по данным изотопной геохимии)
Cокращения:
PM - примитивная мантия (на время 4.5 млрд. лет)
BSE - однородный хондритовый резервуар (современный)
PREMA (Prevalent Mantle Composition) - наиболее примитвный состав мантии, сохранившийся с самой ранней стадии развития Земли
PHEM - (Primitive Helium Mantle) - примитивная гелиевая мантия
FOZO - нижняя мантия как результат дифференциации BSE
LM - нижняя мантия
UM - верхняя мантия
DM - деплетированная (истощенная) мантия
EM - обогащенная мантия
HIMU - обогащенная (U+Th/Pb) мантия, образовавшаяся в первые 1.5 - 2.0 млрд. лет
С - континентальня кора в целом
A - атмосфера
P - источник типа плюм (горячая точка)
Cостав продуктов плавления мантийного плюма (его изотопно-геохимические характеристики) может определяться следующими причинами:
1 – составом исходного вещества мантии
2 - составом первичного расплава,
3 – контаминацией коровым материалом (низко и высоко титанистые базальты р. Параны, базальты р. Колумбия и Фарерских отсров с высоким содержанием кремнезема и высоким изотопным отношением Sr) как для плмов в пределах океанической, так и континентальной литосферы
4 – различием в температуре плюма или в разных его частях для одного плюма
5 – различным составом флюида (мантийный метасоматоз)
6 – смешением состава первичного расплава с веществом астеносферы, океанической или континентальной коры
Как показывает изучение отдельных вулканических провинций, роль этих процессов в генерации родоначальных расплавов различна (Magmatism…, 1992; Melluso et al., 1995; Stewart, Rogers, 1996; Garland et al., 1996; Gibson et al.,1996; Volker et al., 1997 и др.). Поскольку существуют надежные данные об изотопно-геохимической гетерогенности в пределах отдельных вулканических островов, размеры которой определяются первыми десятками километров (Dupre et al., 1982; Grachev et al., 1994; Furman et al., 1995 и др.), то возникает вопрос о причинах ее обуславливающих: либо гетерогенность самого мантийного источника, либо избирательная контаминация расплава веществом коры и/или литосферы от места к месту, либо оба этих процесса накладываются друг на друга.
Прежде чем остановитьcя на этих различиях, следует отметить априори, что зарождение плюмов может происходить на разных глубинах, что следует из данных сейсмической томографии для ныне активных мантийных плюмов. Наиболее вероятными областями генерации плюмов являются разделы 670 км (Ringwood, Irifine, 1988; Wood, 1989; Morgan, Shearer, 1993 и др.) и слой D” на границе ядро-мантия. В этом случае состав продуктов плавления таких плюмов будет различаться прежде всего своими изотопными характеристиками ввиду разного состава исходного вещества.
Как выяснилось в процессе детальных изотопно-геохимических исследований (Gibson et al., 1996), вулканиты этих двух этапов по содержанию титана распадаются на две группы: низко- (TiO2<2.5%) и высоко- (TiO2>2.5%) титанистые калиевые базальты (табл. 6), подтверждая, таким образом, результаты тренд-анализа валового состава базальтоидов (Ruegg, Amaral, 1976). Также следует, что высоко- и низкотитанистые базальты также четко различаются по содержанию МgO и изотопным отношениям Sr и Nd.
“Чистые” плюмы.
Прежде чем дать обобщенную изотопно-геохимическую характеристику (портрет) виртуального мантийного плюма, рассмотрим данные по известным современным мантийным плюмам как внутриокеаническим, так и внутриконтинентальным, существование которых подтверждается сейсмической томографией. К ним относятся о-ва Гавайии, Реюньон, Буве, Исландия, треугольник Афар, юго-западный фланг Байкальского рифта (хр. Хамар-Дабан).
Современные плюмы характеризуются досточно широкими вариациями изотопного состава He, Sr и Nd. Из наиболее надежных индикаторов мантийных плюмов в первую очередь следует выделить отношение изотопов гелия.
Не, Sr, Nd и Pb изотопные данные для базальтов современных, кайнозойских и мезозойских мантийных плюмов.
После открытия в 1969 г. на Земле первичного (планетарного) 3Не (Мамырин и др., 1969; Clarke et al., 1969) появилось большое число работ, подтвердивших существование высоких значений отношения 3Не/4Не, значительно превышающих атмосферное (3Не/4Не=1.4х10-6) (Мамырин, Толстихин,1981; Азбель, Толстихин, 1988; Kyser, Rison, 1982; O'Nions, 1984 и др.). В результате изотопная система Не-Ar оказалось достаточно хорошо изученной и основные мантийные резервуары для Земли, известные на сегодня, включая данные по Sr, Nd и Pb.
Самым устойчивым из всех земных резервуаров является источник типа MORB, связанный со срединно-океаническими хребтами, который характеризуется практически постоянным отношением 3Не/4Не=11х10-6). Наиболее высокие изотопные отношения гелия связаны с мантийными плюмами, где предполагается поступление слабо дегазированной мантии примитивного состава, плавление которой приводит к образованию базальтов гавайского типа (Anderson, 1985). В работе К.Фарли с коллегами (Farley et al.,1992) такой мантийный резервуар получил название PHEM.
Изотопия гелия и аргона традиционно изучалась преимущественно в породах базальтового состава (лавы океанических островов и океанического дна), которые хотя и являются мантийными выплавками, все же сильно отличаются по химическому составу от мантии (Kaneoka, Takaoka, 1980; Kaneoka et al., 1983; Kyser, Rison,1982; Porcelli et al.,1986; Poreda, Farley, 1992; Грачев и др., 1992а,б; Grachev et al., 1994).
Поэтому в поисках возможных, близких к первичным, изотопных отношений гелия и аргона, несомненный интерес представляют образцы ультраосновных ксенолитов, которые присутствуют в лавах щелочного состава как в пределах океанической литосферы (внутри океанические острова), так и континентальной (главным образом, области рифтогенеза и пред рифтового режима).
Наиболее изученными до недавнего времени оставались ультраосновные ксенолиты из базальтов Гавайских островов, в которых отношение3Не/4Не оказалось ниже, чем у вмещающих базальтов, поскольку сами ксенолиты являются кумулятивными образованиями. Более высокие изотопные отношения гелия, на порядок превышающие значения для атмосферы, были обнаружены в ультраосновных ксенолитах из базальтов островов Самоа (Poreda, Farley, 1992), однако и в этом случае ксенолиты имеют деплетированный состав. Изотопии гелия и аргона в ультраосновных ксенолитах из базальтов, развитых в пределах континентальной литосферы, посвящено небольшое число работ (Porcelli et al.,1986; Друбецой, Грачев, 1987; Dunai, Baur, 1995).
Высокие изотопные отношения гелия характерны для мантии ряда районов Азиатского материка: юго-западный фланг Байкальского рифта, Тянь-Шань, Северо-Восток, Монголия, которые на этом основании могут быть отнесены к мантийным плюмам. В то же время мантия под Европейской частью Евразии имеет гелиевую метку, типичную для источника типа MORB или деплетированной мантии. Из этого следует вывод, что на сегодня не только изотопия гелия в мантийных породах Азии (ультраосновных ксенолитах в базальтах) изучена лучше, чем на других материках, но и в пределах самой Азии на этом основании можно выделить, по крайней мере, пять ранее неизвестных плюмов (Грачев и др., 1992а,б; Грачев, 1996, 1997, 1998а,б).
Что касается изотопии Nd и Sr, то современные мантийные плюмы (как океанические, так и континентальные):
во-первых, поля их составов взаимно перекрывают друг друга, во-вторых, вариации составов в пределах отдельно взятых “чистых” плюмов весьма существенны.
Так, изотопные отношения Nd и Sr в базальтах Гавайских островов объясняются смешением расплавов источника плюма (96-99%) и деплетированной мантии (Сhen, Frey, 1985; Frey et al., 1985), а данные говорят и о влиянии источника HIMU.
Аналогичный вывод можно сделать и для базальтов Исландии, Галапагосского центра разрастания и треугольника Афар.
В результате можно придти к заключению, что отнесение к мантийным плюмам того или иного региона магматической активности в соответствии с приведенными выше данными требует комплексного анализа всего спектра изотопно-геохимических данных.
Это связано с тем, что магматические расплавы, связанные с плюмами, особенно в пределах континентальной литосферы, практически всегда несут следы контаминации веществом литосферной мантии или коровым материалом, и в результате происходит смешение нескольких мантийных резервуаров.
Так, например, низкотитанистые базальты, которые нетипичны для современных плюмов, но широко развиты, среди траппов Гондваны, возникают в результате плавления субконтинентальной литосферы под архейскими и нижнепротерозойскими кратонами этих регионов (Gibson et al., 1996).
Устьянцев Валерий Николаевич:
Неон : Неон имеет атомный номер 10 в периодической таблице элементов. Неон имеет более высокую атомную массу, чем азот и кислород, но они встречаются только в виде молекул. Этот благородный газ известен, в частности, из осветительной техники. Однако он также используется в качестве хладагента в холодильной технике.
Неон находят повсюду - на Земле, в небесах и на море. Наибольшая концентрация его в атмосфере - 0,00182% по объему. А всего на нашей планете около 6,6·1010 т неона. У элемента №10 три стабильных изотопа: 20Ne, 21Ne и 22Ne. Повсеместно преобладает легкий 20Ne. В воздушном неоне его 90,92%, на долю 21Ne приходится 0,257%, а на долю 22Ne — 8,82%. Среднее содержание неона в земной коре мало - всего 7·10-5 г/т.
В изверженных породах, составляющих основную массу литосферы, около 3 млрд. т неона. Отсюда, по мере разрушения пород, неон улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном природные воды. Неон - самый малочисленный обитатель Земли из всех элементов своего периода. Это характерно для всех инертных газов, несмотря на то, что элементам с четными номерами обычно присуща большая распространенность. «Земная» диаграмма резко контрастирует с «космической»: в газовых туманностях и некоторых звездах неона в миллионы раз больше, чем на Земле. Концентрация неона в мировой материи неравномерна, в целом же по распространенности во Вселенной он занимает пятое или шестое место. Неон обильно представлен в горячих звездах - красных гигантах, в газовых туманностях, в атмосфере внешних планет солнечной системы - Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В 1974 г. американский астроном М. Харт установил, что атмосфера далекого Урана, Плутона в нижних слоях примерно так же плотна, как земная. Учитывая низкую температуру атмосферы Плутона (около 40°К), Харт вычислил, что в этой атмосфере преобладает неон. Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов. Они ведь не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.
Американские ученые выдвинули версию образования планеты Земля (источник: https://ria.ru/20181207/1547581979.html). Исследованиями на эту тему занимались специалисты Калифорнийского университета в Дэйвисе. Ученые проанализировали соотношение изотопов неона, захваченных мантией Земли во время формирования планеты. Образцы экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики. На этот благородный инертный газ, в отличие от водяного пара, углекислого газа или азота, не влияют химические и биологические процессы. По словам одного из авторов исследования, профессора Суджоя Мукхопадхая, в силу этого свойства неона он навсегда сохраняет информацию о своем происхождении.
Ученые выделили три изотопа — неон-20, 21 и 22. Все они стабильны и не радиоактивны, однако неон-21 образуется при радиоактивном распаде урана. Таким образом, количество неона-20 и неона-22 остается неизменным с момента рождения планеты. Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты.
Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро - от двух до пяти миллионов лет. при этом планета захватывала необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака.
Согласно другой гипотезе, небесные тела - планетезимали - образовались под облучением Солнца из частиц пыли. Они стали источником нужных соединений.
Согласно третьей теории Земля развивалась медленно и за счет богатых водой, кислородом и азотом метеоритов.
Отсюда исследователи делают вывод, что для каждой из трех теорий формирования Земли должно быть характерно собственное соотношение изотопов 20 и 22.
Чтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов. Они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».
«Это четкое указание на то, что в глубокой мантии Земли есть небулярный неон. Учитывая, что он является маркером для других газов, необходимые для жизни вещества — водород, вода, углекислый газ и азот — накапливались одновременно», - прокомментировал исследование его участник Кертис Уильямс.
«Результаты анализа атмосферы Юпитера зондом космического аппарата "Галилео" в 1995 году показали, что содержание неона в ней примерно в 10 раз меньше, чем на Солнце. Этот факт, как и пониженное содержание гелия в пробах, противоречил теоретическим представлениям о схожем химическом составе Юпитера и Солнца, образовавшихся в одно время при формировании Солнечной системы 4,56 миллиарда лет назад.
Хью Уилсон (Hugh Wilson) и Беркхард Милитцер (Burkhard Militzer) из университета Калифорнии в Беркли построили модель процессов в атмосфере планеты и предложили возможное объяснение парадокса. По словам ученых, неон в атмосфере может опускаться ниже, вне доступа спускаемого аппарата, вместе с каплями жидкого гелия, выпадая своеобразным неонно-гелиевым "дождем".
"Изначально гелий конденсируется в туман в верхних слоях атмосферы, подобно облаку, и по мере того, как капли становятся больше, они падают ниже. Неон растворяется в гелии и опускается вместе с ним. Таким образом, наше исследование связывает наблюдаемое отсутствие неона в атмосфере с другим гипотетическим процессом, гелиевым дождем", - сказал Уилсон, чьи слова приводит пресс-служба университета.
Аналогичное явление ранее было предложено для объяснения повышенной светимости и температуры Сатурна, который с учетом своего возраста и теоретической скорости охлаждения должен быть холоднее, чем показывают наблюдения.
Исследователи замечают, что земной дождь - не очень удачная аналогия для процесса, происходящего в атмосфере газового гиганта. Капли гелия образуются на уровне в 10-13 тысяч километров ниже вершин водородных облаков. Температура на этой высоте составляет около 5 тысяч градусов Цельсия, а давление - примерно 1-2 миллиона земных атмосфер. В таких условиях жидкий водород уже приобретает металлические свойства, тогда как гелию и неону для этого требуется более высокая температура и давление. Поэтому неон смешивается с каплями гелия, которые движутся вниз через толщу жидкого водорода, подобно маслу в воде.
"Когда гелий и неон опускаются в глубину планеты, в оставшемся "одеяле", богатом водородом, их остается меньше. Измеренные концентрации обоих химических элементов согласуются с нашими расчетами", - сказал Милитцер. Ученые считают, что их результаты могут быть полезны для уточнения моделей внутреннего строения Юпитера и, например, известных экзопланет, многие из которых по своим свойствам похожи на него. Кроме того, эти данные могут быть полезны для новой миссии NASA к Юпитеру, "Юнона" (Juno), которая запланирована на 2011 год. Миссия "Галилео" (Galileo) была первым орбитальным исследованием Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы, и его спутников. Космический аппарат был запущен в 1989 году и проработал до 2003 года. В частности, "Галилео" сделал множество снимков планеты и некоторых ее спутников, а также в 1995 году отправил спускаемый аппарат в атмосферу Юпитера». (РИА Новости hysical RevPiew Letters).
Устьянцев Валерий Николаевич:
Аргон : Аргон имеет атомный номер 18. Аргон является наиболее распространенным благородным газом, имеет плотность 1,784 кг / м 3 при 273 К, что лишь немного выше, чем у азота и кислорода. Аргон используется в сварке и в системах пожаротушения. На Земле аргона намного больше, чем всех прочих элементов его группы, вместе взятых. Его среднее содержание в земной коре (кларк) - 0,04 г на тонну, что в 14 раз больше, чем гелия, и в 57 - чем неона. Есть аргон и в воде, до 0,3 см3 в литре морской и до 0,55 см3 в литре пресной воды. Любопытно, что в воздухе плавательного пузыря рыб аргона находится больше, чем в атмосферном воздухе. Это потому, что в воде аргон растворим лучше, чем азот. Главное «хранилище» земного аргона - атмосфера. Его в ней (по весу) 1,286%, причем 99,6% атмосферного аргона - самый тяжелый изотоп - аргон-40. Еще больше доля этого изотопа в аргоне земной коры. Между тем у подавляющего большинства легких элементов картина обратная - преобладают легкие изотопы. В материи Вселенной аргон представлен еще обильнее, чем на нашей планете. Особенно много его в веществе горячих звезд и планетарных туманностей. Подсчитано, что аргона в космосе больше, чем хлора, фосфора, кальция, калия - элементов, весьма распространенных на Земле.
Для аргона и других инертных газов (кроме гелия) "закрыты" пути из атмосферы: отсутствуют как диссипация в космическое пространство, так и консервация в связанном состоянии в пределах коры. Выделившиеся из твердой Земли инертные газы накапливаются в атмосфере, что приводит к их относительно высоким концентрациям и к сильной контаминации, доступных наблюдению частей земной коры атмосферными компонентами.
«На сегодняшний день относительно хорошо установлен элементный и изотопный состав верхней мантии - источника базальтов срединно-океанических хребтов, в то время как характеристики благородных газов субконтинентальной литосферной мантии (СКЛМ) остаются дискуссионными. Небольшое количество существующих работ, которые главным образом сфокусированы на изучении гелия в СКЛМ, дают только общие представления об изотопной метке в этой части мантии. Открытыми остаются вопросы о латеральной и глубинной неоднородности изотопных меток благородных газов в континентальной литосферной мантии.
Основными экспериментальными данными о благородных газах мантии являются результаты изучения базальтов срединно-океанических хребтов (MORB) и базальтов океанических островов (OIB). Изотопный состав благородных газов в океанических базальтах существенно влияет на дискуссию о химической структуре мантии. Сегодняшнее понимание геохимии благородных газов в мантии Земли можно обобщить следующим образом.
Вариации изотопного состава благородных газов связаны с процессами, контролирующими распределение калия, урана и тория - на сегодняшний день главных теплогенерирующих нуклидов на Земле.
Базальты Срединно-океанических хребтов имеют отношения варьирующие от 3 до 15 Ra, в то время как полный диапазон этого отношения в базальтах океанических островов шире - от 3.5 до 43 Ra.
Вариации отношения в MORB, не подверженных воздействию вещества горячих точек или мантийных плюмов, ограничены диапазоном 6.5 - 9.5 Ra. Среднее отношение близко для MORB из каждого из океанических бассейнов (от 8.08 до 8.24 Ra).
Отношения в базальтах океанических островов достигают значений >40 Ra, что поддерживает идею существования глубинных мантийных плюмов, имеющих более низкое отношение в их мантийных источниках по сравнению с источником MORB. Повсеместное присутствие избыточного гелия-3 в мантийных породах доказывает, что Земные недра все еще дегазируют первичные летучие элементы.
Вся мантия также характеризуется повышенными по сравнению с атмосферой отношениями Отношение по-видимому, относительно постоянно в мантии и аналогично либо отношению в солнечном ветре (13.8). либо солнечному компоненту, захваченному в метеоритах и в атмосфере Юпитера.
Отношение непостоянно в мантии из-за нуклеогенной добавки изотопов резервуарах, имеющих разные отношения Этот нуклеогенный вклад относительно выше в мантийном источнике MORB, в сравнении с источниками О1В (в особенности Исландии, Гавайев и Реюньона).
Мантийное отношение также изменчиво из-за вариаций отношения и достигает 40000 в MORB. Наиболее надежные оценки для OIB составляют 8000 — для подводной горы Лоихи (Гавайи) и 12000 - для о-ва Реюньон [Trieloff et al. 2002].
Верхнемантийный источник MORB, таким образом, характеризуется более высоким отношением радиогенных к первичным нуклидам благородных газов из-за его более дегазированной природы и, как следствие, более высоких отношений родительских нуклидов
к дочерним "(например, Относительно недегазированная природа мантийных источников некоторых океанических островов также явно следует из соотношений в океанических базальтах. Вообще,различие в изотопном составе благородных газов между MORB и ОГО является наиболее фундаментальным геохимическим доказательством стратификации мантии Земли. Базальты океанических островов из таких районов как Гавайи, Исландия и Реюньон имеют более глубинный источник, чем базальты срединно-океанических хребтов.
Субконтинентальная литосферная мантия как самостоятельный геохимический резервуар благородных газов
Значительная часть верхней мантии изолирована от этого конвектирующего резервуара как часть субконтинентальной литосферной мантии (СКЛМ). Потенциально вклад СКЛМ в эволюцию мантии может оказаться очень существенным. С одной стороны в нем могут содержаться значительные количества благородных газов и других следовых элементов. С другой стороны перемещение вещества СКЛМ в более глубокие, подверженные конвекции слои мантии может сильно менять и даже формировать уникальный изотопный состав мантийных доменов, которые впоследствии становятся источником пород океанических островов.
Информация о составе и эволюции СКЛМ определенного региона может быть получена при изучении мантийных магм и/или материала ксенолитов, захваченных и перенесенных к поверхности быстро поднимающимися расплавами. К сожалению, магмы, изверженные субаэрально, обычно сильно дегазированы и не сохраняют измеримые концентрации мантийных благородных газов, хотя некоторые данные можно получить, изучая фенокристы. В противоположность этому, благородные газы ультраосновных ксенолитов из континентальных вулканических провинций предоставляют существенную информацию о литосферных процессах и эволюции субконтинентальной мантии.
Большая часть имеющихся на сегодняшний день данных сконцентрирована на изотопах гелия - в первую очередь из-за относительной легкости анализа, а также потому, что гелий не подвержен атмосферной контаминации в той степени, как это имеет место для других благородных газов. Многие работы были направлены на исследование ультраосновных ксенолитов и фенокристов, найденных в щелочных базальтах. Районы с относительно небольшим возрастом вулканизма предоставляют возможность исследовать относительно свежие (не выветренные) образцы, сохранившие мантийные благородные газы. Наиболее изученными на сегодняшний день являются такие регионы, как Центральная и Западная Европа, Юго-Восточная Австралия, некоторые районы Африки, красноморский регион и юго-западные районы США. Основные выводы, которые были сделаны по исследованиям этих районов, заключаются в следующем: - Гелий в ультраосновных ксенолитах и алмазах находится преимущественно во флюидных включениях и, вероятно, был внедрен вместе с флюидами, богатыми Распределение благородных газов в ксенолитах контролируется введением и удержанием этих включений.
Отношение в ультраосновных ксенолитах относительно одноробно, что весьма примечательно, учитывая изотопные вариации по другим элементам, таким как Sr и Nd. Это расхождение гелия с другими изотопными системами, вероятно, происходит из-за 7 относительно недавней добавки Не в ксенолит с флюидами, обогащенными гелием по отношению к другим следовым элементам, либо в мантии, либо во время транспортировки ксенолита к поверхности. Отношения в ультраосновных ксенолитах бывают близки наблюдаемым для MORB (в среднем Ra, где однако общая черта некоторых регионов заключается в том, что отношения 3Не/*Не в них ниже, то есть более радиогенны, чем в деплетированном источнике N-MORB. До сих пор нет четкого доказательства существования в ультраосновных ксенолитах отношения выше, чем в MМОRB, подобных источникам вулканитов Исландии или Гавайев» (Буйкин Алексей Иванович, 2005).
В атмосфере отношения 40Ar/36Ar = 296. Для определения изотопного состава аргона в мантии Земли были исследованы подводные изверженные породы. Изучение изотопного состава аргона из толеитовых базальтов привело к обнаружению довольно широкого диапазона отношений 40Ar/36Ar - от близких к атмосферным значениям до 25000 (Ozima, Podosek, 1983). Примерно в таких же пределах менялось это отношение и в ультраосновных включениях в базальтах (Толстихин, 1986). Поскольку возможность атмосферной контаминации не вызывает сомнения, обычно в качестве типичных для мантии принимают наиболее высокие отношения 40Ar/36Ar.
Навигация
Перейти к полной версии