Монография посвящена проблемам петрологии высокомагнезиальных мантийных расплавов, ключевых для геологии раннего докембрия. Она базируется на результатах экспериментальных работ и данных, полученных изотопногеохимическими, инструментальным нейтронно-активационным, рентгено-флюоресцентным, микрозондовым и другими методами.

Решение комплексной геохимической проблемы эволюции глубинного вещества в условиях мантийной динамики является чрезвычайно важным направлением в комплексе общегеологических задач по реконструкции состава и строения глубинных оболочек Земли [Agee, 1998 и др.]. Так как вещество мантии (в особенности, переходной зоны и нижней мантии) доступно для прямого изучения в ограниченном объеме (минералы мантийных ксенолитов и включения в природных алмазах), то в основе существующих представлений о высокобарных фазовых ассоциациях [Пущаровский, Пущаровский, 2010] лежат результаты геофизических [Dziewonski, Anderson, 1981] и экспериментальных [Akaogi, 2007] исследований.

The Earth’s deep interior, being physically inaccessible, is difficult to study directly. The necessarily indirect methods used in its study are best pursued collaboratively in order to bring all possible sources of knowledge to bear on the topic, hence the need for interdisciplinary research. Over recent decades, there have been advances in investigating the dynamics of the Earth’s deep interior. In terms of experimental and observation work, there have been innovations in high-temperature and high-pressure experiments (employing diamond anvil cells and synchrotron radiation facilities), dramatically improved geochemical analyses aided by particle physics detectors, and seismic wave observations and theory. In terms of computational work, methodological innovations and increased computational power have facilitated theoretical calculations of mineral properties and fluid dynamical simulations at the micro and macro scale.

Актуальность исследования определяется необходимостью расшифровки структуры переходной зоны мантии (на глубинах 400-900 км) для понимания состава, эволюции и динамики мантии в целом. Последние годы отмечены очень быстрым развитием техники физического эксперимента при давлениях порядка сотен килобар и температурах до 2000°С. Эти успехи позволяют воспроизводить и измерять в лаборатории параметры пород, находящихся на глубинах порядка сотен километров от поверхности Земли.

К настоящему времени накоплен огромный объем данных в области минералогии высоких давлений [Agee, 1998; Stachel, 2001; Akaogi, 2007; Irifune, Tsuchiya, 2007; Kaminsky, 2012; и др.]. Прямое изучение вещества мантии Земли с привлечением данных по минералам мантийных ксенолитов и включений в природных алмазах возможно лишь в очень ограниченном объеме.

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.