ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАЗРЕЗЕ ЗЕМЛИ

Главными планетарными процессами, направляющими ход эволюции Земли, являются генерация глубинной тепловой энергиии и обусловленные ею химико-плотностная и магматическая дифференциации вещества в гравитационном поле. Итогом этих процессов явилось обособление в разрезе Земли железо-никелевого ядра, магнезиально-силикатной мантии (сима) и алюмосиликатной земной коры (сиаль). В ходе дифференециации возникли гидросфера и атмосфера. Причиной расслоенности Земли на оболочки, в конечном счете, являются два главных процесса:плавление вещества Земли и фазовые преобразования минералов,слагающих ее разрез.

Прежде чем говорить о физическом состоянии вещества Земли,необходимо иметь представление главных факторах физического состояния вещества Земли на разных глубинах ее разреза.К ним адиабатические условия (сочетание температуры и давления в конкретной точке разреза Земли) и изменение солидуса минералов и их смесей в зависимости от изменения адиабатических условий

Солидус - температура, ниже которой могут существовать только твердые фазы. Часто употребляемое значение солидуса пород - в действительности понятие собирательное и состоит из солидусов конкретных минералов в составе плавящихся пород. Этим объясняется частичное плавление пород астеносферной мантии, а также в земной коре. Различные сочетания высокотемпературных и низкотемпературных минералов в исходных породах могут превращать магму в «кашу», в расплаве которой присутствуют также тугоплавкие минералы.

Ликвидус – температура, выше которой может существовать только жидкая фаза. Понятие ликвидуса также собирательное и зависит от состава магмы. По мере снижения температуры происходит последовательная кристаллизация минералов, что сопровождается изменением состава магматического расплава.

Рис.4.1. Диаграмма солидуса-ликвидуса – граничных условий между расплавом (магмой) и выпавших из нее кристаллов в зависимости от температуры.

Соотношение солидуса минералов, их смесей и адиабатических условий предопределяет состояние вещества, возможность его плавления, перехода в квазипластическое или кристаллическое состояние.

Значение солидуса и ликвидуса меняется в соответствии с изменением адиабатических условий. Например, адиабатические условия объясняют возникновение расплавленной астеносферы в верхней мантии. Повышение температуры в астеносфере до значений солидуса перидотита приводит к его частичному плавлению. В средней и нижней мантии она значительно выше. Однако вещество мантии не плавится, а находится в кристаллическом и твердом состоянии. Причиной этому является повышение давления, ограничивающее возможность плавления. Вместе с тем в переходных слоях между мантией и ядром (Д¹¹), а также во внешнем внутреннем ядре, отличающихся составом вещества, возникают очаги дифференциации, которые дают начало формированию нагретых масс мантии и расплавов железа. Очаги магмагенерации могут возникать и в земной коре, в том числе в зонах разломов, где в результате дробления пород снимается часть давления, а кристаллические породы начинают плавиться. Такой процесс называется декомпрессией.

Рис.4.2.Приближенные кривые плавления минералов, минеральных смесей и магматических пород в различных адиабатических условиях

Адиабатические условия (адиабатическая кривая) отражают термобарические обстановки (Р, Т^оС) в разрезе Земли, в ее ядре,мантии и земной коре. В случае, если солидус выше адиабатической температуры, то породы находятся в кристаллическом состоянии. Повышение температуры выше солидуса знаменует начало возникновения магмы. Обратные соотношения запускают процесс кристаллизации Изменение реологических свойств горных масс (вязкость, текучесть) предопределяется адиабатическими условиями. Поскольку увеличение давления носит линейный характер и меняется с глубиной, изменение реологии пород в большей степени предопределяется температурным режимом недр и составом вещества геосфер. Возникающие термические неоднородности (разуплотнение, уплотнение), фиксируемые сейсмической томографией, создают условия гравитационной неустойчивости мантии, что приводит в итоге к перераспределению вещества, возникновению в мантии конвективных течений.

Плавление вещества Земли обусловливает возникновение различных расплавов,зависящих от исходного состава вещества и термобарических условий на разных уровнях разреза Земли. Главными уровнями подобного процесса являются переходная оболочка (слой Д¹¹), разделяющая ядро и мантию, и астеносфера, где генерируются основные массы расплавов (магмы и флюиды).Очаги магмагенерации формируются также на разных уровнях в земной коре.

Фазовые преобразования являются второйпричиной изменения физического состояния твердого вещества Земли,когда различные минералы и породы способны переходить из одной формы в другую в твердом состоянии. Примером могут служить преобразование графита в алмаз,оливина в шпинель,кварца в коэсит и др.Иногда из одного минерала возникает два и более.Важно отметить,что фазовые преобразования минералов развиваются при сохранении валового состава образующих их химических элементов.

Смотри фильм 1»фазовые преобразования графита в алмаз»Ctrl+щелчок

Смотри фильм2»фазовые преобразования полевого шпата»Ctrl+щелчок

. Смотри фильм 3» фазовые переходы в мантии»Ctrl+щелчок

Поиск по сайту: