Файл: Твердохлебов В.А. Дифференциация вещества в планетарных условиях.pdf

хождения в природе. Из приведенных выше материалов сле­ дует, что чем меньше атомный вес элементов, тем обширнее область их возможной концентрации, тем активнее они, сле­ довательно, участвуют в глобальных миграционных процессах. Миграционные способности атомов увеличиваются также за счет перехода в ионное состояние при соединении с более легкими элементами и т. д. С другой стороны, вхождение ато­ ма в кристаллическую решетку препятствует его участию в миграционном процессе, несмотря на то, что необходимость такого участия может существовать. В этом случае атомы переходят из состояния «активных молекул» (Денбиг, 1954) в состояние «инертных молекул». Кристаллические системы мо­ гут весьма длительное время сохраняться в метастабильном состоянии, до тех пор, пока дальние связи в кристаллах не ока­ жутся в силу действия того или иного фактора нарушенны­ ми. По этой причине граниты, например, могут сохраняться в фундаментах древних платформ, несмотря на то, что в данпом тектоническом режиме более стабильны базальты (см. следующий расчет).

Миграционная активность атомов увеличивается по мере увеличения разности Ср — Ср. Указанная разность становит­ ся тем больше, чем больше температурный градиент и мень­ ше сила тяжести. Следовательно, при достаточно высоком температурном градиенте и малой силе тяжести в миграцион­ ный поток могут оказаться вовлеченными все атомы. В слу-

в устойчивом состоянии, в миграционном процессе не участву­ ет. К равновесным областям подобного типа можно отнести, по-видимому, нижнюю мантию.

Следует отметить, что предпочтительным направлением молекулярного переноса является радиальное направление, совпадающее с направлением векторов напряженности сило­ вых полей. Горизонтальный перенос молекул имеет подчи­ ненное значение.

При анализе химического строения Земли речь шла о со­ временном распределении температурных градиентов. В прош­ лые эпохи распределение температур могло быть иным и хими­ ческий разрез Земли мог значительно отличаться от современного. Не исключается поэтому, что равновесная хи­ мическая стратификация вещества планеты может быть на­ рушена за счет «остаточных» масс химических веществ, сох­ ранившихся от прошлых эпох и находящихся в метастабиль­ ном состоянии.

На основании вышеизложенной* можно заключить, что пестрый петрографический состав современной литосферы Земли отражает тепловую историю этой зоны.

Р а с ч е т 4. Построение модели химического разреза ос­ новных геоструктурных единиц земной коры. Как уже отме­ чалось, особенностью верхней мантии и земной коры являет­ ся значительная изменяемость температурного градиента в пространстве и времени. Задача настоящего расчета состо­

Судя по соотношению температурных кривых и кривых плав­ ления гранитов и базальтов (Uffen, Jessop, 1963), указанное увеличение температуры лежит в пределах возможных допупущений.

Величины температурных градиентов, снятые с исходных температурных кривых, приведены на рис. 6. По ним рассчи­ таны величины вероятной теплоемкости (вследствие просто­

разных геоструктурных областей. Рассмотрим полученную схему распределения химических зон (см. рис. 6).

Химическая зональность геосинклинальных областей соот­ ветствует схеме химизма земной коры и верхней мантии, из­ ложенной в предыдущем расчете.

В областях океанических плит гранито-гиейсовый слой отсутствует и базальтовая зона непосредственно достигает океанического ложа. Отсутствие гранитного слоя можно объяс­ нить тем, что осредненный температурный градиент в этих областях Земли никогда не достигал, видимо, величины бо­ лее 15 град/км.

На молодых платформах градиенты температур более умеренны, чем в геосинклиналях, и здесь следует ожидать некоторой миграции вверх базальтового и эклогитового слоев, а следовательно, и границ Конрада и Мохоровичича.

Рассмотрим события, связанные с дальнейшим охлажде­ нием геоструктурной области. Как отмечалось в предыдущем

клннального развития, переходит в метастабильное состояние и сохраняется лишь в силу весьма малой скорости релакса­ ции химического неравновесия, обусловленной кристалли­ ческой структурой пород описываемого слоя. При указанном температурном градиенте термодинамически стабильными являются породы базальтового состава. Нижняя граница ба­ зальтового слоя мигрирует вверх при охлаждении (старении) геоструктурной области, базальт при этом как бы выжима­ ется кверху, в приповерхностные районы планеты. В процессе миграции базальт вынужден просачиваться сквозь гранитную оболочку, разрушая ее на своем пути; происходит своеобраз­ ное «разъедание» гранитного слоя базальтовыми породами. Гранитный слой при этом может быть уничтожен почти цели­ ком — тогда будет иметь место процесс,названный М.М.Один­ цовым «базальтификацней» земной коры (Одинцов и др., 1970), либо может сохраниться в отдельных районах, и тогда мощные потоки и снллы долеритов окажутся в известной мере перекрывающими граниты. Например, на ГвинейскоЛиберийском щите Западно-Африканской платформы и на плато Декан в Индии долериты непосредственно проникают сквозь толщу гранито-гнейсов, что свидетельствует о сравни­ тельной сохранности здесь гранито-гнейсового слоя. Иную характеристику имеет район Тунгусской синеклизы Сибир­ ской платформы — здесь гранитный слой либо был разрушен базальтами практически полностью, либо не был сформиро­ ван вовсе в более ранние этапы развития платформы.

Таким образом, из приведенной схемы следует, что при охлаждении геоструктурной области до температурного гра­ диента порядка 15 град/км термодинамически неизбежно появление в этой области долеритовых (трапповых) полей. Полученные данные не противоречат фактическим наблюде­ ниям: почти на всех древних платформах мира наблюдаются трапповые поля, причем масса вторгшихся пород колоссаль­ но велика и не сравнима ни с какими другими формами маг­ матических проявлений.

Одновременно с миграцией базальтового слоя вверх проис­ ходит и аналогичная миграция эклогитового слоя. На рис. 6 показано, что в условиях весьма далеко зашедшего охлажде­ ния (старения) платформы при приповерхностном темпера­ турном градиенте, равном 9—10 град/км (области древних кратонов), равновесная граница эклогитового слоя подходит

(6% вес. газа), обладают существенной объемной энергией рАУ и при благоприятных структурных условиях, например