Происхождение кристаллической коры и литосферы древних платформ с учетом данных о горячей гетерогенной аккреции Земли

Наиболее распространенные представления о природе геосфер и эндогенных процессов основаны на выдвинутой в средине прошлого столетия гипотезе холодной гомогенной аккреции Земли. Полученные в последние десятилетия данные пришли в противоречие с этой гипотезой. Установлено, что составы, изотопные возрасты и температуры образования пород кристаллической коры и литосферной мантии соотносятся по законам магматической дифференциации. Это свидетельствует о формировании их в результате фракционирования глобального океана магмы. Сильная химическая неравновесность мантийных пород с металлическим железом указывает на более раннее формирование земного ядра по сравнению с мантией в результате слипания железных частиц под влиянием в основном магнитных сил. Следовательно, аккреция была гетерогенной. Эти результаты приводят к новому решению дискуссионных генетических проблем. Быстрая аккреция ядра обусловила его очень высокую температуру. В последующем подогрев им мантии явился причиной возникновения в ней конвекции. Придонная часть сформировавшегося в результате импактного плавления силикатного океана магмы кристаллизовалась под влиянием роста давления его образующихся верхних частей. Кумулаты сформировали нижнюю мантию, а расположение по плотности разных по составу остаточных расплавов привело к возникновению слоистости в магматическом океане. Небольшая глубина раннего океана и пониженная сила гравитации на еще небольшой Земле обусловили низкое давление при его придонном фракционировании. Это привело к образованию большого количества кислых остаточных расплавов, что и объясняет раннее формирование кислой кристаллической коры платформ. Вследствие увеличения плотности с глубиной в слоистом океане магмы после прекращения аккреции не возникала обширная конвекция. Поэтому он длительно остывал и кристаллизовался сверху вниз преимущественно в результате кондуктивных теплопотерь и сформировал литосферу древних платформ. Последовательный подъем остаточных расплавов из различных слоев магматического океана обусловил закономерную эволюцию магматизма платформ от кислого к субщелочному и щелочному основному и кимберлитовому. Декомпрессионное плавление эклогитов при подъеме нижнемантийных плюмов приводило к массовому образованию очагов толеитовых магм в астеносфере. Их фракционирование сопровождалось возникновением кислых магм в условиях небольшого давления и щелочных - в условиях большого.

горячая гетерогенная аккреция, происхождение кристаллической коры и литосферы, генезис магм, hot heterogeneous accretion, genesis of crystalline crust and lithosphere, origin of magmas

1. Березкин В.И., Смелов А.П., Зедгенизов А.Н., Кравченко А.А., Попов Н.В., Тимофеев В.Ф., Торопова Л.И. (2015) Геологическое строение центральной части Алдано-Станового щита и химический состав пород раннего докембрия (Южная Якутия). Новосибирск: Изд. СО РАН, 459 с.

2. Войткевич Г.В. (1983) Основы теории происхождения Земли. М.: Недра, 168 с.

3. Грин Д.Х., Рингвуд А.Е. (1968) Происхождение известково-щелочных магматических пород. Петрология верхней мантии. М.: Мир, 118-131.

4. Додд Р.Т. (1986) Метеориты - петрология и геохимия. М.: Мир, 382 с.

5. Рингвуд А.Е. (1981) Состав и петрология мантии Земли. М.: Недра, 584 с.

6. Сафронов В.С. (1987) Происхождение Земли. М.: Знание, 46 с.

7. Смелов А.П., Березкин В.И., Тимофеев В.Ф., Зедгенизов А.Н., Попов Н.В., Торопова Л.И. (2009) Геологическое строение западной части Алдано-Станового щита и химические составы пород раннего докембрия (Южная Якутия). Новосибирск: Изд. СО РАН, 168 с.

8. Федорин Я.В. (1991) Модель эволюции ранней Земли. Киев: Наукова думка, 112 с.

9. Шкодзинский В.С. (2014) Петрология литосферы и кимберлитов (модель горячей гетерогенной аккреции Земли). Якутск: Изд. СВФУ, 452 с.

10. Шкодзинский В.С. (2015) Плюмовая природа алмазов россыпей с неизвестным коренным источником. Литосфера, (2), 27-39.

11. Шмидт О.Ю. (1962) Происхождение Земли и планет. М.: Изд. АН СССР, 132 с.

12. Alifirova T.F., Pokhilenko L.N., Malkovets V.G., Griffin W.L. (2012) Petrological inferences for the role of exolution in upper mantle: evidence from the Yakutian kimberlite xenoliths. 10th International Kimberlite Conference. Bangalore, 101KC-048.

13. Arndt N.T. (1977) The separation of magmas from partially molten peridotite. Carnegie Institution of Washington, Yearbook. 76. 424-428.

14. Aulbach S., Griffin N.L., O’Reilly S.Y., McCandless T.E. (2003) The lithospheric mantle beneath Buffalo Head terrane, Alberta: xenoliths from the Buffalo Hills kimberlite. 8th International Kimberlite Conference, Long Abstracts. Victoria. Canada.

15. Harris P.G., Tozer D.C. (1967) Fractionation of iron in the Solar system. Nature, 215, 1449-1451.

16. Helmstaedt H., Doing R. (1975) Eclogite nodules from the Colorado plateau - samples of subducted Franciscan type oceanic lithosphere. Physics and Chemistry of the Earth, 9, 95-111.

17. Honda R., Mizutany H., Jamomoto T. (1998) Numerical simulation of Earth’s core formation. J. Geophys. Res., 988, 2075-2089.

18. Jacob D.E., Vilioen K.S., Grassineau N. (2008) Eclogite xenoliths from Kimberley, South Africa - a case study of extensive mantle metasomatism. 9th International Kimberlite Conference, Extended Abstract. 91KC-A-00393.

19. Johonson L., Phillips D. (2003) 40Ar-39Ar dating of mantle metasomatism: a nobble approach or all hot air. 8th International Kimberlite Conference, Long Abstracts. Victoria. Canada.

20. O’Neil H.S. (1990) Oxygen fugacity and siderophile elements in the Earth’s mantle: implications for the origin of the Earth. Meteoritics, 25, 395.

21. Raymond J., Quentin W. (1998) The core-mantle boundary region. Rev. Miner., 37, 241-259.

22. Snyder G.A., Borg L.E., Nyquist L.A. Taylor S.A. (2000) Chronology and isotopic constrains on Lunar evolution. The origin of the Earth and Moon. Univ. of Ariz. Press, 361-395.

23. Yin Q., Jacobsen S., Yamashita K., Blicher-Toft J., Telouk P., Albarede F.A. (2002.) A short timescale for terrestrial planet formation from Hf-W chronometry of meteorites. Nature, 418, 949-952.