Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Гипотезы о расширении Земли

АРХЕЙСКАЯ АЛМАЗОНОСНАЯ МАНТИЯ И КИМБЕРЛИТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ В МОДЕЛИ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЗЕМЛИ

 

Смотрите также:

 

Гипотеза расширяющейся Земли...

 

науки о земле 

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

 

ГЕОЛОГИЯ

 

Палеонтология

 

Палеогеография 

 

космический вулканизм планет

 

Вегенер. Происхождение континентов и океанов

 

Океан Тетис и гипотеза дрейфа материков

 

метеориты и кометы

 

СЛЕДЫ КОСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЗЕМЛЮ

 

Камни и геология

 

ПРИЧИНЫ ГОРО-ОБРАЗОВАНИЯ. Гипотеза Вегенера

 

Плейт-тектоника - новая глобальная тектоника

 

Причины вымирания организмов

 

Метеоритная и вулканическая гипотезы вымирания организмов ...

 

 

 

Б.А. Мальков

 

Гипотеза пульсационно расширяющейся Земли [Милановский, 1978] удачно разрешает ряд парадоксальных противоречий, необъяснимых с позиций традиционных мобилистских и фиксистских представлений. Важнейшим геологическим следствием известных вариантов гипотезы расширяющейся при постоянной массе Земли [Милановский, 1978; Ларин, 1980; Шуркин, Митрофанов, 1974] является признание высоких литостатических давлений и относительно приподнятого положения изобар в архейской палеолитосфере: очень высоких в модели изнач'ально гидридной Земли [Ларин, 1980] и более умеренных в моделях космологического [Шуркин, Митрофанов, 1974] и "термического" под действием радиогенного тепла расширения.

 

Модель космологического расширения, в основу которой положена теория расширяющейся Вселенной, имеет фундаментальную теоретическую основу и позволяет на основе известной астрономической константы Хаббла вычислять размеры и плотность Земли на различных рубежах ее развития [Брежнев и др., 1966; MacDougall et al., 1963], а следовательно, и определять литостатические давления на разных уровнях в палеолитосфере. По мере уточнения константы Хаббла [Тейлер, 1981] будет увеличиваться и достоверность наших расчетов физических параметров Земли (палеорадиу- са, объема и средней плотности) в архее и протерозое. Неясным моментом пока остается значительное (на порядок) расхождение скорости космологического расширения (~ 0,3 мм/год) со скоростями радиального расширения Земли в последние 200— 400 млн .лет, вычисленными по геологическим и палеомагнитным данным.

 

Что касается гипотезы изначально гидридной Земли, то она сталкивается с серьезными трудностями, к числу которых можно отнести в первую очередь колоссальные значения средних плотностей Земли (от 14 до 30 г/см) при ее предполагаемых начальных размерах и радиусе от 0,73 до 0,57 R, где R — современный земной радиус ().

 

Согласно модели космологического расширения палеорадиус Земли на рубеже 3,7 млрд. лет назад составлял 5270 км, т.е. 0,82 R при средней плотности Земли 9,3 г/см3 [Шуркин, Митрофанов, 1974]. Напомним, что современный радиус Земли — 6370 км, а ее средняя плотность — 5,5 г/см3. Плотность каменной оболочки Земли, как показали расчеты [Шуркин, Митрофанов, 1974], составляла от 5 до 7 г/см3, что примерно в два раза выше плотности современной земной коры (2,7 г/см3 гранитный слой, 3,0 г/см3 гранулито-базитовый слой). Это позволяет говорить о соответственно большем литостатическом давлении в палеолитосфере архейского этапа.

 

Архейский этап в гипотезе расширяющейся Земли представляется важным и вместе с тем слабо изученным звеном. Поэтому большую ценность лредставляют фундаментальные геологические данные, относящиеся к архею- Так в последнее десятилетие возродилась и получила теоретическое и экспериментальное обоснование гипотеза мантийного происхождения алмазов [Орлов, 1977; Мальков, 1980], пришедшая на смену прежним представлениям о кристаллизации алмазов непосредственно в магматических очагах под областями кимберлитового вулканизма. Кимберлитовые магмы согласно новой гипотезе, являются лишь транспортерами дезинтегрированного алмазоносного мантийного вещества к земной поверхности. Алмаз устойчив в мантии в диапазоне давлений от 50 до 600 кбар, соответствующих в наше время глубинам от 150 до 1440 км. Алмазоносные мантийные породы, как и сам алмаз, имеют доказанный радиологическими исследованиями архейский (2,5-3,1 млрд.лет) возраст (табл. 2). Высокие литостатические давления в архейской палеолитосфере определяли относительно приподнятое положение изобар, в том числе и изобары "50 кбар", соответствующей кровле алмазоносных мантийных пород, которая залегала в архейскую эру на меньших (в 1,5-3 раза) глубинах, чем в настоящее время. Глубины залегания алмазоносных пород в архее по разным моделям несколько отличаются, варьируя в пределах 50-100 км. Наименьшие значения вытекают из гипотезы изначально гидридной Земли (см. табл. 1). Но качественно все модели рисуют одну и ту же картину постепенного погружения изобар в литосфере по мере расширения Земли от архея до наших дней.

 

Анализ алмазоносных мантийных парагенезисов из ксенолитов в кимберлитовых диатремах позволяет судить об эволюции геодинамической обстановки в верхней мантии, т.е. служит критерием проверки тезиса о погружении изобар, вытекающего из гипотезы расширяющейся Земли. Действительно, в алмазоносных ксенолитах эклоги тов, гранатовых пироксенитов, пироповых перидотитов и пироповых дунитов мы наблюдаем поразительное совмещение (в одном образце) барофильных (алмазоносных) и барофобных парагенезисов, свидетельствующее о большом диапазоне (порядка 20—75 кбар) декомпрессии in situ в пределах алмазоносной мантииной оболочки (табл. 3). Барофильный парагенезис алмаза с признаками сильно восстановительных условий его формирования (фация самородного железа) сохраняется только в комплексе сингенетических кристаллических включений внутри алмазов.

 

Породообразующие минералы алмазоносных перидотитов и эклогитов, находящиеся вне алмазов, несут следы ретроградных структурных и вещественных преобразований в условиях графит-пироповой фации глубинности и фации шпинелевых перидотитов. Так, например, в алмазоносных коэситовых эклогитах кристаллические включения коэсита внутри алмазов остаются неизмененными, в то время как породообразующий коэсит материнского эклогита подвергается в значительной степени замещению кварцем (см. табл. 3, № 2). Среди кристаллических включений в алмазах флогопит практически неизвестен, в то время как вне алмаза во вмещающих материнских мантийных породах флогопит широко распространен, как вторичный минерал, образующий вместе с другими барофобными минералами (магнезиальной шпинелью и пироксенами) кели- фитовые оболочки вокруг пиропов (см. табл. 3, № 3-6). В алмазоносных эклогитах омфациты-узники в алмазах содержат примерно в 4 раза больше калия (0,3% К20), чем породообразующие омфациты вне алмаза (см. табл. 3, № 1). Чтобы понять причины столь необычного совмещения в алмазоносных ксенолитах "разноглубинных" па- рагенезисов, обратимся к некоторым хорошо известным случаям совмещения баро- фильных (алмазоносных) и барофобных парагенезисов, наблюдаемым в интрузивных базитах Северного Казахстана (см. табл. 3, № 9) ив мантийных диапирах типа комплекса Бени-Бушера в Марокко (см. табл. 3, № 8), внедренных в континентальную кору. Диапазон декомпрессии в этих случаях достигал 35 кбар. Алмазы Кокчетавских эклогитизированных базитов имеют глубинное мантийное (а не метаморфогенное) происхождение. Они образовались в условиях алмаз-пироповой фации глубинности и уже в консолидированных алмазоносных мантийных породах были пластически деформированы. Подобные деформации в алмазах, по данным Ю.С. Геншафта с соавторами (Геншафт и др., 1974], возможны лишь при давлениях около 60-70 кбар и температуре выше 1200°С. Однако более поздние данные Вриса с коллегами [Vries et a I., 1980] указывают, что пластические деформации в алмазах были экспериментально получены при 40-55 кбар и температуре до 1000-1500 С, т.е. при более низких РТ-параметрах. Ксеногенный алмазонооный материал был вынесен в пределы земной коры базитовой магмой, продукты консолидации которой (кварцевые габбро) были превращены в эклогиты в условиях амфиболитовой фации метаморфизма при Р = = 5—6 кбар (Перчук идр., 1969].

 

Диапазон декомпрессии составил в итоге не менее 35 кбар (см. табл. 3, № 9). Алмазоносность базитов, по-видимому, являлась характерной чертой докембрия (возраст базитов более 1 млрд. лет), когда кровля алмазоносных мантийных пород располагалась относительно близко к земной поверхности. "Алмазоносные" гранатовые клинопироксениты из массива Бени-Бушера [Слодкевич. f980] представляют тектонически выжатое базит-гипербазитовое мантийное вещество (Ефимов, Пучков, 1980], внедрение которого в твердопластичном состоянии сопровождалось графитизацией алмазов с появлением полных графитовых псевдоморфоз по кристаллам алмаза и частичным плавлением с последующей кристаллизацией ба- рофобного парагенезиса минералов, включающего плагиоклаз, шпинель и вулканическое стекло. Диапазон декомпрессии в результате мантийного диапиризма составил здесь не менее 35 кбар (см. табл. 3, № 8). Таким образом, совмещение барофильных (алмазоносных) и барофобных парагенезисов в мантийных ксенолитах может быть объяснено погружением изобар либо мантийным диапиризмом. Но ряд аналогичных плутону Бени-Бушера массивов, таких, как Ронда (Южная Испания), Лерц, Кассу (Французские Пиренеи), Ланцо (Италия), Алмкловдален (Южная Норвегия), представляющих твердопластичные интрузии нагретого до 1000°С мантийного базит-гипер- базитового вещества в земную кору, алмазов не содержит [Ефимов, Пучков, 1980; Javoy, 1980; Cordelier et al., 1981]. Внедрение мантийного вещества в кору сопровождалось его твердопластичным течением, удлинением кристаллов граната и оливина, например, в перидотитовом массиве Алмкловдален (Южная Норвегия), или полной перекристаллизацией внедренных пород, как в перидотитах массива Ронда (Южная Испания). Пластические деформации и частичное плавление мантийного вещества в диапирах, внедряющихся в земную кору, неблагоприятны для сохранности в них алмазов, о чем свидетельствует уникальность "алмазоносных" гранатовых клинопироксе- нитов из массива Бени-Бушера.

 

В пользу погружения изобар свидетельствует огромный (в сотни миллионов лет) разрыв во времени между формированием минералов барофильного (алмазоносного) и барофобногопарагенезисов (табл.4) .Валмазоносных ксенолитах трубки Удачной минералы барофильного (алмазоносного) парагенезиса формировались примерно 2,5 млрд. лет назад, а минералы барофобного парагенезиса (флогопит, шпинель и другие) значительно позднее — 860 млн.лет назад (Зайцев и др., 1981], но задолго до проявления в позднем девоне 360 млн.лет назад) кимберлитового вулканизма, приведшего к формированию трубки Удачной. По радиологическим и термодийамическим данным скорости продвижения фронта декомпрессии 0,016-0,007 см/год) имеют тот же порядок, что и скорости погружения изобар в рамках гипотезы расширяющейся Земли (~0,01 см/год). И в то же время скорости такого порядка слишком малы для мантийных диапиров.

 

Косвенным подтверждением архейского возраста алмазов и неглубокого (50— 100 км) залегания кровли алмазоносных мантийных пород в архее и протерозое служит широкое распространение алмазоносных терригенных формаций в раннем и среднем протерозое, по-видимому, связанных с некимберлитовыми коренными первоисточниками типа алмазоносных базитов, альнеитов, пироксенитовых коматиитов и, возможно, алмазоносных мантийных диапиров, так как достоверные архейские и раннесредне- протерозойские кимберлиты на земном шаре неизвестны.

 

В прослоях конгломератов древнейших свит, относимых к раннему протерозою: серии Витватерсранд (Каапвааль- ский щит), серии Биррим (Западно-Африканский щит), серии Рораима (Гвианский щит), серии Наллагайн (Западно-Австралийский щит), уже присутствуют алмазы. Все протерозойские терригенные алмазоносные формации прямо или косвенно связаны с древнейшими платформенными структурами докембрия, возраст которых достигает 3,5—4 млрд. лет (Метелкина и др., 1976].

 

Первые достоверные и глобальные проявления кимберлитового вулканизма известны лишь с позднего протерозоя. Кимберлиты Индии и Западной Африки имеют возраст 1370—1400 млн.лет [Метелкина и др., 1976]. С этого времени и до конца фанерозоя кимберлитовые магмы становятся практически единственными транспортерами алмазоносного мантийного материала к земной поверхности. Кимберлитовый вулканизм отчетливо коррелируется с глобальными циклами тектоно-магматической активности, распадающимися на фазы сжатия (складчатости) и растяжения (рифтогенеза). Эпохи кимберлитового вулканизма совпадают с переломными моментами от сжатия к растяжению и, наоборот, от растяжения к сжатию, что особенно отчетливо прослеживается в фанерозое, где тринадцати циклам отвечает одиннадцать известных на сегодня эпох кимберлитового вулканизма [Милановский, Мальков, 1980].

 

Таким образом, архейская алмазоносная мантия и ее алмазоносные парагенезисы претерпевают во времени цепь ретроградных преобразований, позволяющих судить о реальности процесса погружения изобар в палеолитосфере от архея до наших дней и дающих возможность рассчитывать скорость этого погружения. Сам же кимберлитовый вулканизм, транспортирующий из верхней мантии на земную поверхность алма зоносный материал, подтверждает глобально-пульсационный характер тектоно-магмати- ческих процессов. Закономерности, выявляемые при анализе алмазоносных парагенези- сов, и закономерности проявления докембрийской алмазоносности хорошо согласуются с моделью умеренного пульсационного расширения Земли с суммарным приращением земного радиуса примерно на 10-15% от его первоначального значения.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

Брежнев B.C.. Иваненко Д.Д.. Фролов Б.Н. Возможная интерпретация дираковской гипотезы об уменьшении константы тяготения на базе нового решения уравнений Эйнштейна. — Изв. вузов. Физика, 1966, № 6, с. 119-121.

Геншафт Ю.С.. Шульпнков Ю.Ф.. Волкова Л.М. Физико-механические свойства природных алмазов при высоких давлениях и температурах. — В кн.: Физические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах. Тбилиси, 1974, с. 28—30.

Ефимов А.А.. Пучков ВН. О происхождении офиолитовой ассоциации: Свердловск: УНЦ АН СССР, 1980. 64 с.

Зайцев А. И.. Никишов К.Н.. Ненашев Н.И. и др. Изотопный состав рубидия и стронция ксенолитов ультраосновных пород кимберлито- вой трубки Удачная. — Изв. АН СССР. Сер. геол., 1981, № 4, с. 28-36.

Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. V.: Недра, 1980. 216 с.

Мальков Б.А. Алмазоносная мантия — продукт ранней эволюции Земли. — Докл. АН СССР, 1980, с. 252, № 1, с. 175-177.

Метёлкина М.П., Прокопчук Б. И.. Суходоль- ская О.В., Францессон Е.В. Докембрийские алмазоносные формации Мира. M.: Недра, 1976. 134 с.

Милановский Е.Е. Некоторые закономерности тектонического развития вулканизма Земли в фанерозое (проблемы пульсаций и расширения Земли). — Геотектоника, 1978, № 6, с. 3-16.

Милановский Е.Е., Мальков Б.А. Эпохи ким- берлитового вулканизма и глобальная пульсация Земли. - Докл. АН СССР, 1980, т. 252, № 5, с. 1203-1207.

Орлов Ю.Л. Полигенез и типоморфизм алмаза в кимберлитовых месторождениях. — Изв. АН СССР. Сер. геол., 1977, № 11, с. 64-73.

Перчу к /7.77., Летников Ф.А., Удовкина И.Г. и др. Генезис эклогитов Кокчетавской глыбы. - Докл. АН СССР, 1969, т. 186, № 2, с. 441-444.

Пономаренко А.И. Первая находка гранат- ильменитояого перидотита с алмазами из кимберлитовой трубки "Мир". — Докл. АН СССР, 1977. т. 235, № 4, с. 914-917.

Пономаренко А.И., Слециус З.В., Любушкин В.А.

Кианитовый эклогит с коэситом. — Докл.АН СССР, 1977, т. 236, № 1. с. 200-203.

Пономаренко А.И., Слециус З.В., Соболев Н.В. Новый тип алмазоносных пород — грана товые пироксениты. — Докл. АН СССР, 1980, т. 251, № 2, с. 438-441.

Гохиленко Н.П., Соболев Н.В., Соболев B.C., Лаврентьев Ю.Г. Ксенолит алмазоносного ильменит-пиропового лерцолита из кимберлитовой трубки "Удачная" (Якутия) . — Докл. АН СССР, 1976, т. 231, № 2, с. 438- 441.

Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.

Слодкевич В.В. Полукристаллические агрегаты графита октаэдрической формы. — Докл. АН СССР, 1980, т. 253, № 3. с. 697-700.

Тейлер Р.Дж. Галактики: строение и эволюция. М.: Мир, 1981. 219 с.

Шуркин К.А., Митрофанов Ф.П. Раннедокемб- рийский магматизм в связи с развитием земной коры. — В кн.: Проблемы докембрий- ского магматизма. П.: Наука, 1974, с. 8—16.

Bergh S. van der. Size and age of the Universe. — Science, 1981, vol. 213, N 4510, p. 825-830.

Cordelier F., Boudier F., Boullier A.M. Structuial study of the Almklovdalen peiidotite massif (southern Norway). — Tectonophysics, 1981, vol. 77, N 3/4, p. 257-281.

Hollis J.D. Ulttamafic and gabbroic nodules fiom the Bullenmerri and Gnotuk maars. Camper- down, Victoria. — Proc. Hay. Soc. Victoria, 1981, vol. 92, N 1/2, p. 155-167.

Javoy M. Oie/0'6 and D/H-ratios in high temperatures peridotites. — In: Orogen. Mafic Ultra Mafic Assoc. Colloq., Grenoble, 6—11 juin, 1977, P., 1980, p. 279-287.

Junner N.R. The diamond deposits of the Gold Coast with notes on other diamond deposits in West Africa. — Gold Coast Geol. Sutv. Bull., 1943, N 12, p. 52.

Kleeman J.D., Cooper J.A. Geochemical evidence for the origin of some ulter inclusions from Victorian Basanites. — Phys. Earth and Planet. Inter., 1970, vol. 3, p. 302-308.

Kramers J.D. Lead, uranium, strontium, potassium and rubidium in inclusion-bearing diamonds and mantle-derived xenoliths from Southern Africa. - Earth and Planet. Sci. Lett., 1979, vol.42. N 1, p. 58-70.

MacDougall J., Butter K., Kronberg Ph., Sand- guist A. A comparison of terrestrial and Universal expansion. — Nature, 1963, vol. 199, N 4898, p. 1080.

Melton C.E., Giardini A.A. The isotopic composition of argon included in an Arkansas diamond and its significance. — Geophys. Res. Lett., 1980, vol. 7, N 6, p. 461-464.

Takaoka N.. Oiima M. Rare gas isotopic composition in diamonds. — Nature, 1978, vol. 271, N 5640, p. 45-46.

Takaoka N., Ozima M. Rare gas elemental abundances and isotopic compositions in diamonds. - Geol. Surv. Open-File Rep., 1978, N 701, p. 418-420.

Trueb L.F., Wys E.Ch. Carbon from Ubangi - a mic- rostructural study. — Amet. Miner., 1971, vol. 56, N 7/8, p. 1252-1268.

Pat. 4181505 (US). Method for the work-hardening of diamonds and product thereof (General Electric Co). /R.C. de Vries, F.R. Bundy, R.H. Wen- torf, jun. Appl. 17.04.78, N 896931, Publ. 1.01.80.

 

 

 

К содержанию книги: Проблемы расширения и пульсаций Земли

 

 

Последние добавления:

 

ВЛАДИМИРО-СУЗДАЛЬСКАЯ РУСЬ

 

ВНЕШНЯЯ ПОЛИТИКА ДРЕВНЕЙ РУСИ

 

Владимир Мономах

 

Летописи Древней и Средневековой Руси

 

Бояре и служилые люди Московской Руси 14—17 веков