Первое крупное обобщение экспериментальных исследований плавления горных пород при высоких давлениях и температурах в присутствии летучих компонентов, в первую очередь воды. На современном уровне развитияч-еопогической науки такие исследования представляют основу для построения петрологических моделей образования магматических расплавов в условиях верхней мантии. Большой фактический материал, важные петрогенетические выводы, описание деталей техники эксперимента представляют большой интерес для широкого круга геологов, особенно специалистов в области физико-химической петрологии, мине-ралогоэ-экспериментаторов, геофизиков и геохимиков.
Существующая на поверхности Земли система сейсмологических наблюдений не позволяет решать в общей постановке обратную задачу о распределении скоростей сейсмических волн в недрах планеты. Рассматривается ряд методических приемов выявления неоднородностей мантии Земли.
В книге рассмотрена термодинамика гетерогенных химических реакций (окислительно-восстановительных, гидратации — дегидратации, карбонати-зации — декарбонатизации, растворения элементов в жидком железе и др.) в закрытых и открытых системах при сверхвысоких давлениях. Проведен анализ химического поведения вещества под действием высокого давления в статических и динамических экспериментах и обсуждается термодинамическая природа металлизации окислов под давлением. На основе обобщения термодинамических, экспериментальных, геохимических и геофизических исследований обсуждены вопросы, связанные с конденсацией и аккумуляцией вещества протопланетной туманности, составом ядра и мантии,, формированием ядра, дегазацией глубоких недр Земли, окислительно-восстановительными условиями и энергетикой химических реакций в недифференцированной Земле на ранней стадии ее эволюции.
В книге впервые подробно рассматривается неоднородность состава литосферной части верхней мантии, астеносферы и подстилающих ее слоев, а также земной коры на базе изотопных, геохимических и геофизических данных; дается новая оценка распространенности редкоземельных элементов, тория, урана, калия, рубидия, стронция и других элементов и их баланса в системе мантия—кора; обосновывается различие состава Земли и хондритов. Рассмотрены также происхождение важнейших типов магматических пород, время и условия становления их мантийных и коровых источников, эволюция мантийного и корового магматизма.
В книге рассматриваются различные аспекты геологии, геохимии и космохимии изотопов. Обсуждение вопросов космохимии, эволюции системы кора-мантия, процессов современного вулканизма и формирования океанической коры, эволюции осадочной оболочки Земли основано на новейших результатах изотопно-геохимических исследований.
Динамические характеристики некоторых типов глубинных сейсмических волн позволяют изучать тонкую структуру области перехода от коры к мантии (область М), т.е. выяснять, представлена ли она резкой границей со скачком скоростей между толстыми слоями, переходной зоной с плавным возрастанием скорости с глубиной или тонкослоистой зоной со слоями с повышенной и пониженной скоростью. В работе рассматривается методика использования динамических характеристик волн для изучения тонкой структуры области М, обсуждаются вопросы неоднозначности и степени достоверности интерпретации сейсмических данных при использовании разных классов интерпретационных моделей, информативные возможности разных типов волн. Обсуждается методика использования докритических глубинных отраженных волн для изучения изменений во времени тонкой структуры области М в разных тектонических провинциях, что представляет интерес для изучения глубинных процессов и природы границы Мохоровичича. Работа рассчитана на специалистов по глубинным сейсмическим исследованиям, геофизиков, геохимиков, геологов.
В двух вводных главах части I - «Современная мантия Земли и ее новейшая геодинамика: введение» - сделан обзор геодинамических гипотез и даны представления о характере современной мантии Земли и основных факторах, обеспечивающих ее плавление, обосновано выделение новейшего геодинамического этапа в истории Земли.
Trace-element data for mid-ocean ridge basalts (MORBs) and ocean island basalts (OIB) are used to formulate chemical systematics for oceanic basalts. The data suggest that the order of trace-element incompatibility in oceanic basalts is Cs ~ Rb (-~ Tl) = Ba(= W) > Th > U ~ Nb = Ta ~ K > La > Ce = Pb > Pr (~ Mo) ~- Sr > P --~ Nd (> F) > Zr = Hf = Sm > Eu ~ Sn (~ Sb) ~ Ti > Dy ~ (Li) > Ho = Y > Yb. This rule works in general and suggests that the overall fractionation processes operating during magma generation and evolution are relatively simple, involving no significant change in the environment of formation for MORBs and OIBs. In detail, minor differences in element ratios correlate with the isotopic characteristics of different types of OIB components (HIMU, EM, MORB). These systematics are interpreted in terms of partial-melting conditions, variations in residual mineralogy, involvement of subducted sediment, recycling of oceanic lithosphere and processes within the low velocity zone. Niobium data indicate that the mantle sources of MORB and OIB are not exact complementary reservoirs to the continental crust. Subduction of oceanic crust or separation of refractory eclogite material from the former oceanic crust into the lower mantle appears to be required. The negative europium anomalies observed in some EM-type OIBs and the systematics of their key element ratios suggest the addition of a small amount (~<1% or less) of subducted sediment to their mantle sources. However, a general lack of a crustal signature in OIBs indicates that sediment recycling has not been an important process in the convecting mantle, at least not in more recent times (~<2 Ga). Upward migration of silica-undersaturated melts from the low velocity zone can generate an enriched reservoir in the continental and oceanic lithospheric mantle. We propose that the HIMU type (eg St Helena) OIB component can be generated in this way. This enriched mantle can be re-introduced into the convective mantle by thermal erosion of the continental lithosphere and by the recycling of the enriched oceanic lithosphere back into the mantle.
