Примитивная мантия
В геохимии примитивная мантия (также известная как основная силикатная Земля ) представляет собой химический состав мантии Земли на стадии развития между дифференциацией ядра и мантии и формированием ранней континентальной коры . Химический состав примитивной мантии содержит характеристики как коры, так и мантии. [2]
Разработка
[ редактировать ]Одна из принятых научных гипотез состоит в том, что Земля образовалась в результате аккреции материала хондритического состава в результате столкновений с дифференцированными планетезималями. Во время этой аккреционной фазы планетарная дифференциация отделила ядро Земли , где накапливались тяжелые металлические сидерофильные элементы, от окружающей недифференцированной примитивной мантии. [3] Дальнейшая дифференциация произойдет позже, создав различные химические резервуары коры и мантийного материала с несовместимыми элементами, накапливающимися в коре. [4]
еще продолжается дифференциация В настоящее время в верхней мантии , в результате которой образуются два типа мантийных резервуаров: обедненные литофильными элементами ( деплетированные резервуары) и сложенные «свежим» недифференцированным мантийным материалом ( обогащенные или примитивные резервуары) . [5] Вулканические породы из горячих точек часто имеют примитивный состав, и поскольку предполагается, что магма в горячих точках была вынесена на поверхность из самых глубоких областей мантии мантийными плюмами , геохимики предполагают, что должен существовать относительно закрытый и очень недифференцированный примитивный резервуар. где-то в нижней мантии . [6] Одной из гипотез, описывающих это предположение, является существование D"-слоя на границе ядра и мантии . [7]
Химический состав
[ редактировать ]Хотя химический состав примитивной мантии невозможно измерить непосредственно в ее источнике, исследователи смогли оценить характеристики примитивной мантии, используя несколько методов. Одна методология включает анализ хондритических метеоритов , которые представляют химический состав ранней Земли, и создание моделей с использованием проанализированных химических характеристик и предположений, описывающих динамику внутри Земли. Этот подход основан на предположении, что ранние планетные тела Солнечной системы сформировались в аналогичных условиях, что обусловило их сравнимый химический состав. [8] Более прямой метод заключается в наблюдении тенденций в химическом составе перидотитов верхней мантии и интерпретации гипотетического состава примитивной мантии на основе этих тенденций. Это достигается путем сопоставления тенденций состава перидотитов с распределением тугоплавких литофильных элементов (на которые не влияет дифференциация ядро-мантия) в хондритических метеоритах. Оба метода имеют ограничения, основанные на предположениях о внутренней части Земли, а также статистические неопределенности в моделях, используемых для количественной оценки данных. [2]
Два подхода, подробно описанные выше, дают массовые проценты, которые следуют одним и тем же общим тенденциям по сравнению с обедненной (или гомогенной) мантией: примитивная мантия имеет значительно более высокие концентрации SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O и CaO, и значительно более низкие концентрации MgO. Что еще более важно, оба подхода показывают, что примитивная мантия имеет гораздо большие концентрации тугоплавких литофильных элементов (например, Al, Ba, Be, Ca, Hf, Nb, Sc, Sr, Ta, Th, Ti, U, Y, Zr и редких элементы земли) . [9] Точные концентрации этих соединений и тугоплавких литофильных элементов зависят от используемого метода оценки. Методы, использующие анализ перидотита, дают гораздо меньший массовый процент первичной мантии для SiO 2 и значительно больший массовый процент первичной мантии для MgO и Al 2 O 3, чем те, которые рассчитаны с использованием прямого анализа хондритических метеоритов. Оценочные концентрации тугоплавких литофильных элементов, полученные двумя методами, также различаются и обычно составляют 0,1–5 ppm. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Руби, округ Колумбия; Ниммо, Ф.; Мелош, HJ (2015), Шуберт, Джеральд (редактор), «9.03 - Формирование ядра Земли» , Трактат по геофизике (второе издание) , Oxford: Elsevier, стр. 43–79, ISBN 978-0-444-53803-1 , получено 30 сентября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Любецкая, Таня; Коренага, июнь (2007). «Химический состав примитивной мантии Земли и его вариации: 1. Метод и результаты» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 112 (Б3). Бибкод : 2007JGRB..112.3211L . дои : 10.1029/2005JB004223 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Вуд, Бернард Дж.; Уолтер, Майкл Дж.; Уэйд, Джонатан (2006). «Аккреция Земли и выделение ее ядра» . Природа . 441 (7095): 825–833. Бибкод : 2006Natur.441..825W . дои : 10.1038/nature04763 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 16778882 . S2CID 8942975 .
- ^ Хофманн, Альбрехт В. (1988). «Химическая дифференциация Земли: взаимосвязь мантии, континентальной коры и океанической коры» . Письма о Земле и планетологии . 90 (3): 297–314. Бибкод : 1988E&PSL..90..297H . дои : 10.1016/0012-821X(88)90132-X . ISSN 0012-821X . S2CID 3211879 .
- ^ Соломатов В.С.; Риз, CC (2008). «Вариации размеров зерен в мантии Земли и эволюция первичных химических неоднородностей» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 113 (Б7). Бибкод : 2008JGRB..113.7408S . дои : 10.1029/2007JB005319 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Любецкая, Таня; Коренага, июнь (2007). «Химический состав примитивной мантии Земли и его вариации: 2. Последствия для глобальной геодинамики» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 112 (Б3). Бибкод : 2007JGRB..112.3212L . дои : 10.1029/2005JB004224 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Амманн, МВт; Бродхолт, JP; Вуки, Дж.; Добсон, ДП (2010). «Ограничения из первых принципов диффузии в минералах нижней мантии и слабом слое D''» . Природа . 465 (7297): 462–465. Бибкод : 2010Natur.465..462A . дои : 10.1038/nature09052 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 20505725 . S2CID 4414617 .
- ^ Морган, Джон В.; Андерс, Эдвард (1980). «Химический состав Земли, Венеры и Меркурия» . Труды Национальной академии наук . 77 (12): 6973–6977. Бибкод : 1980PNAS...77.6973M . дои : 10.1073/pnas.77.12.6973 . ISSN 0027-8424 . ПМК 350422 . ПМИД 16592930 .
- ^ Ёсидзаки, Такаши; Эш, Ричард Д.; Липелла, Марк Д.; Ёкояма, Тецуя; Макдонаф, Уильям Ф. (2021). «Переменный состав тугоплавких литофильных элементов планетарных строительных блоков: данные о компонентах энстатитовых хондритов» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 308 : 173–187. arXiv : 2011.13134 . Бибкод : 2021GeCoA.308..173Y . дои : 10.1016/j.gca.2021.05.057 . ISSN 0016-7037 . S2CID 227209726 .
- ^ Янаги, Такеру (2011), Янаги, Такеру (редактор), «Химический состав континентальной коры и примитивной мантии» , Вулкан Дуги Японии: образование континентальной коры из мантии , Конспекты лекций по наукам о Земле, том. 136, Токио: Springer, стр. 9–17, doi : 10.1007/978-4-431-53996-4_2 , ISBN. 978-4-431-53996-4 , получено 9 ноября 2021 г.