ВОССТАНОВЛЕННЫЕ ФЛЮИДЫ МАНТИИ: СВЯЗЬ С ХИМИЧЕСКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЕЙ ПЛАНЕТАРНОГО ВЕЩЕСТВА

Abstract

Применение методов фазового равновесия для измерения летучести кислорода свидетельствует о том, что современные литосферные и астеносферные слои верхней мантии в основном умеренно окислены. Свойственные им значения летучести кислорода (fO2) находятся выше условий равновесия с металлической фазой железа. Активность Fe3+ компонентов в минералах верхней мантии соответствует значениям fO2, которые определяют преобладание СO2 и Н2O в составе глубинных флюидов и устойчивость карбонатных фаз. Вместе с тем восстановленный характер некоторых перидотитов литосферы архейского возраста и перидотитов астеносферных и литосферных слоев рифтовых зон свидетельствует о существовании в верхней мантии условий для формирования флюидов с высокой концентрацией CH4, а также флюидов с широкими вариациями в содержании CH4, H2, CO2 и H2O. Перидотиты с наиболее низкими значениями fO2 рассматриваются как представители тех областей мантии, которые сохранили значения fO2, характерные для ранних этапов формирования Земли. Вместе с тем низкие значения fO2, в отдельных областях литосферы могут найти объяснение в массобмене с глубинными восстановленными областями верхней мантии. Предполагается, что гетерогенная аккреция Земли, эволюция металлического ядра и крупномасштабное плавление с формированием магматического океана были причиной первичного существенного повышения fO2 в верхней мантии. Более длительные процессы химической дифференциации Земли, которые оказали влияние на перераспределение кислорода и значения fO2 в недрах планеты, по-видимому, связаны с эволюцией металлического ядра, глубинной дегазацией, магмообразованием, субдукционными процессами и восходящими движениями мантийного вещества в виде плюмов и астеносферных диапиров. Геохимические данные позволяют рассматривать субдукцию литосферы в качестве одного из главных механизмов повышения летучести кислорода в мантии начиная с момента возникновения этого процесса. В рамках этих представлений возрастание fO2 мантийного вещества является следствием потоков Н2O, СO2 и Fe3+, которые сопровождают погружение окисленных литосферных плит.