Часть III. Магматические горные породы (петрология)

и ультраосновных магм, которые, затвердев, образовали земную кору. Поскольку суммарная мощность базитов и ультрабазитов, принимающих участие в строении континентальной коры, значи­тельно больше мощности океанической коры, зона истощенных перидотитов под континентами протягивается на большую глуби­ну, чем под океанами (рис. 1.2).

Обогащенные перидотиты, содержащие амфибол или флого­пит, вероятно, образуют локальные участки, которые подверглись воздействию водного флюида. Амфибол устойчив в верхней мантии примерно до глубины 100 км, а поле устойчивости флогопита про­тягивается до глубины, превышающей 250 км.

Согласно экспериментальным данным Д.Эгглера (1978 г.) и П.Уайлли (1979 г.), при давлении более 2.6 ГПа (на глубине > 80—100 км) взаимодействие магнезиальных силикатов с углекис­лотой приводит к образованию карбонатов, которые становятся устойчивыми твердыми фазами. Например:

2Mg₂Si0₄ + CaMgSi₂0₆+2C0₂ ->4MgSi0₃ + CaMg(C0₃)₂

оливин клинопироксен газ ортопироксен доломит

Следовательно, на глубине более 80—100 км мантия Земли мо­жет состоять из карбонатизированных перидотитов, содержащих до­ломит или магнезит.

Вместе с тем среди глубинных кристаллических включений кар-бонатсодержащие перидотиты встречаются очень редко. Как пока­зали опыты Д. Канила (1990 г.), декарбонатизация перидотитов при снятии давления протекает настолько быстро, что доломит и маг­незит успевают полностью разложиться при подъеме включений к поверхности.

Карбонаты устойчивы в верхней мантии лишь при определен ном парциальном давлении кислорода (р0₂), от которого зависят окислительно-восстановительные условия минералообразования. При снижении р0₂ устойчивой формой углерода становится графит или алмаз. Современные данные приводят к выводу, что в верхней мантии существуют области как карбонатсодержащих, так и графит-(алмаз)содержащих перидотитов.

Кристаллические включения, выносимые вулканами и трубками взрыва, используются для создания моделей глубинного строения тех или иных районов и построения геотерм — кривых, характеризую­щих соотношения между давлением (глубиной) и температурой в не­драх Земли. Для этого применяют термо- и барометрические мето­ды, учитывающие зависимость химического состава минералов от

404

/. Глубинное строение Земли

температуры и давления. Например, пироксеновые геобарометры основаны на изменении содержаний А1 в орто- и клинопироксене в присутствии той или иной глиноземистой фазы: плагиоклаза, шпи­нели, граната, а пироксеновые геотермометры — на распределении Са и Mg между орто- и клинопироксеном как функции температуры. Мантийные перидотиты, слагающие глубинные включения, несут следы перекристаллизации в твердом состоянии, катаклаза, пластических деформаций и по сути дела являются метаморфиче­скими горными породами. Оценки температур и давлений, получа­емые методами термо- и барометрии, отражают субсолидусные ми­неральные равновесия, возникшие в уже затвердевшей породе. Однако первоначально примитивные лерцолиты верхней мантии, скорее всего, имели магматическое происхождение. Это были ли­бо ультраосновные-ультрамафические выплавки из более глубоких частей мантии, либо продукты кристаллизации расплава, который заполнял магматический океан, существовавший в приповерхност­ной зоне ранней Земли (см. раздел 2).