ФЛЮИДЫ - СОКИ ЗЕМЛИ

Можно ли познать состав флюидов верхней мантии Земли?

Мы уже затрагивали [1, 2, 4, 10] проблему состава флюидных магм, зарожденных в верхней мантии Земли. К их числу относятся карбонатиты и кимберлиты с широкой вариацией соотношения СО₂/Н₂О. Казалось, как и в случае флюидных включений в минералах из пород земной коры, мантийные флюидные включения должны состоять преимущественно их этих двух компонентов. Сейчас трудно сделать какое либо заключение, так как сведения о составе флюидных включений в минералах из пород верхней мантии пока еще скудны: в мировой литературе имеется с десяток работ, в которых приведены результаты прямых измерениях состава этих включений. В основном это включения, находящиеся в залеченных микротрещинах алмаза, а также сосуществующих с ним оливине и гранате. Такая "привязанность" флюидных включений к этим силикатам свидетельствует об их захвате в поле стабильности алмаза (глубина более 120 км). Для этой статьи мы обобщили около 100 анализов газовой фазы, экстрагированной из алмазов и гранатов основных и ультраосновных ксенолитов в кимберлитовых трубках. На основе этих данных мы выделили две группы флюидных включений мантийной природы:

(1)   Н₂О-N₂-СО-СН₄-С₂Н₂-С₂Н₆ -С₂Н₈;

(2)        СО₂-N₂-СО-СН₄-С₂Н₂-С₂Н₆ -С₂Н₈.

Вместе с тем соотношение (левый угол рис. 2а) не однородно: преобладают смеси углеводородов и азота, а также СО и Н₂ (см. рис.2б). Причем газовая смесь СО-Н₂ характерна как для метаморфического флюида земной коры, так и для мантийного. В общем же случае на диаграммах рис.4 видно, что состав мантийных газов существенно отличается от коровых, и прежде всего более т.е. более высокими отношениями Н₂/Н₂О и СО/СО₂. Установлена [7] прямая корреляция между глубиной кристаллизации алмазов и этими соотношениями во флюидных включениях. Так, для самых глубинных алмазов (около 400 км) Н₂/Н₂О = 4.2, тогда как для наименее глубинных (около 120 км) Н₂/Н₂О = 0.03. При этом максимальное давление определено по микровключениям рингвудита, кубического Mg₂SiO₄, а минимальное - по включениям коэсита, плотной полиморфной разновидности SiO₂. Эти корреляции лишь подтверждает теоретических предсказаний [6] флюидного режима в породах верхней мантии Земли. Вместе с тем нельзя забывать о существенно карбонатно-водных кимберлитовых магмах, в которых степень окисления летучих близка к коровой. Следует также иметь в виду, что флюидный режим земной коры во многом определяется составом флюидов в верхней мантии. Это значит, что говоря о мантии Земли, нельзя представлять ее как некое гомогенное вещество. Ее состав столь же неоднороден, сколь неоднороден химизм земной коры. Скорее всего, в мантии также существуют некие зоны проницаемости восстановленных флюидов, равно как и зоны их высокой степени окисления. С этой точки зрения земная мантия лишь начинает изучаться петрологами и геохимиками. Не исключено, что в ближайшие годы мы станем свидетелями новых открытий.

Используемые в статье индексы минералов:

An = анортит =CaAl₂Si₂O₁₂; Bt = биотит = K(Fe,Mg)₃AlSi₃O₁₀(OH)₂; Сal = кальцит = СаСО₃; Crd = кордиерит = (Fe,Mg)₂Al₄Si₅O₁₂; Di - диопсид, CaMgSi₂O₆; Ms = мусковит = KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂; Qtz = кварц = SiO₂; Or = ортоклаз = KAlSi₃O₈; Opx = ромбический пироксен = (Fe,Mg)SiO₃; Wol = волластонит = CaSiO₃; Zo = цоизит = Ca₂Al₃Si₃O₁₂(OH); Ol = оливин = (Fe,Mg)₂SiO₄.

Литература

• Перчук Л.Л. Теория фазового соответствия и геотермобарометрия // Соросовский образовательный журнал. 1996. N6. С.74-83
• Перчук Л.Л. Глубинные флюидные потоки и рождение гранита // Соросовский образовательный журнал. 1997. N 6, С.56-64.
• Перчук Л.Л. Геотермобарометрия и перемещение кристаллических пород в земной коре // Соросовский образовательный журнал. 1997. N7, С. 64-72.
• Перчук Л.Л. Кимберлиты. Соросовский образовательный журнал. 1999. NХ, С. ХХ-ХХ.
• Т.В.Геря, Л.Л.Перчук. Уравнения состояния сжатых газов // Петрология. 1997. Т.5, No 4. С.412-427.
• Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. М: Наука-Физматлит. 1995. Т.5, Ч. I,
• Маракушев А.А., Перчук Л.Л. Термодинамическая модель флюидного режима Земли / Очерки физико-химической петрологии. М.: Наука, 1974. Вып. 4. С. 102-130.
• Шмулович К.И. Двуокись углерода в высокотемпературных процессах минералообразования. М.: Наука, 1988.
• C.E.Melton, A.A.Giardini (The nature and significance of ocluded fluids in three Indian diamonds // American Mineralogist. 1981. V. 66. P. 746-750.
•   Перчук Л.Л. Флюиды в земной коре и верхней мантии Земли.// Соросовский образовательный журнал.

Назад