Текст книги "Месторождения и история"

Абдукадырова М. А., А. А. Зайончковский, 1996, Алмазы в Казахстане. Справочное издание, Алматы.//Министерство минеральных ресурсов Казахстана.

Вишневский С. А., А. П. Афанасьев, К. П. Аргунов и Н. А. Пальчик, 1991, Импактные алмазы. Их черты, происхожение и значение.//Тр. Института Геологиии и геофизики СО АН СССР, 835:53.

Воронов П. С., Эрлих Э. Н. 1962, Сдвиговые деформации в северо-западной части Сибирской платформы. // Информационный сборник НИИгеологии Арктики 28, стр. 17–28.

Дмитриев Э. А., 1974, Кайнозойские калиевые щелочные породы Восточного Памира. Наука, Душанбе. Издатель и количество страниц неизвестны.

Зубарев Б. М., 1989, Дайковый тип алмазных месторождений.// М. Недра.

Исозов Л. А., Т. Коновалов и Т. А. Емельянова, 2000. Проблемы геологии и алмазоносности зоны перехода океан-континент (Япономорский и Желтоморский районы). В: «Проблемы геологии и природа алмазоносности переходной зоны континент-океан (регионы Японского и Желтого морей».// Дальнаука, Владивосток.

Каминский Ф. В., 1984, Алмазоносность некимберлитовых изверженных пород. // Москва, Недра.

Каминский Ф. В., М. Г. Патока, В. С. Шеймович, 1979, Геология и тектоническое положение алмазоносных базальтов на Камчатке. // Доклады АН СССР 24663:679–682.

Кононова В. А., Л. И. Шанин, М. М. Аракелянц, 1973. Время формирования щелочных массивов и карбонатитов; Известия АН СССР, сер. геол. № 5, стр. 25–36.

Копецкий Л., 1960. Об алмазоносности Чешского массива. // Известия АН СССР, сер. геол., № 4, стр. 46–55.

Кутыев Ф. Ш., Г. В. Кутыева, 1975, Алмазы в базальтоидах Камчатки.// Доклады АН СССР, 221:1:183–186.

Лаврова Л. Д., С. Ф. Карпенко, А. В. Ляликов, В. А. Печников, В. Г. Спиридонов, М. М. Федзен, М. А. Петрова, Т. Е. Екимова, Ю. А. Шуколюков, 1997. Возраст образования алмазов в последовательности геологических событий на Кокчетавском массиве. // Геохимия 7:675–682.

Летников Ф. А., 1983. Происхождение алмазов в глубинных тектонических зонах. // Доклады АН СССР 271:433–435.

Масайтис В. Л., 2005. Где там алмазы? (сибирская диамантиада). //СПб, Издание ВСЕГЕИ.

Мальков Б. А., 1976. Геотектонические закономерности размещения кимберлитовых провинций. Доклады АН СССР 230:1:1203–1207.

Масайтис В. Л., М. В. Михайлов, и Т. В. Селивановская, 1971. Попигайский метеоритный кратер. // Сов. геология, № 6.

Маракушев А. А., 1993, Геодинамические режимы образования алмазов.//Бюлл. МОИП 68:2:3 – 18;

Маракушев А. А., О. С. Богатырев и А. Н. Финогенов, 1993. Импактогенез и вулканизм. // Петрология 1:6:: 571–595.

Месторождения алмазов.

Милановский Е. Е., Б. А. Мальков, 1980. Эпохи кимберлитового вулканизма и глобальные пульсации Земли. Доклады АН СССР 230:1:170–173.

Милашев В. А., 1989. Алмаз. Легенды и действительность. // 3е издание, Ленинград, Недра.

Милашев В. А., 1974. Главные принципы и критерии предсказания содержания алмазов в коренных месторождениях алмаза. // Минералогия. Геохимия и Прогнозирование алмазных месторождений.// НИИГА. 89 – 100.

Милашев В. А., и В. П. Соколова, 2000, Сравнительныый анализ кимберлитовых полей Якутской и Русской провинций.// СПб, ВНИИОкеангеология.

Похиленко Н. П., 2012. Попигайские алмазы – уникальное сырье для технического переворота.

Применение алмазов.

Соболев В. С., Н. В. Соболев, 1964, Ксенолиты в кимберлитах Северной Якутии и структура верхней мантии. /Доклады АН СССР 159, стр. 22–26.

Соболев В. С, 1951, Геология алмазных месторождений Африки, Австралии, острова Борнео и Северной Америки.// Госгеолиздат.

Харькив А. Д., 1975. Кимберлитовые жилы, ассоцирующиеся с трубками как неудавшаяся фаза кимберлитового магматизма.// Доклады АН СССР 224:1:190–193.

Шатский Н. В., Соболев Н. А., А. А. Зайончковский, Ю. М. Зорин, и М. А. Вавилов. Находки микроалмазов как доказательство регионального метаморфизма внутри зон высокого давления в Кокчетавском массиве.// Доклады АН СССР, 321:189–193.

Эрлих Эдвард, 2006. Месторождения и История, СПб, Изд-во Политехнического университета, 176 c.

Эрлих Э. Н., 2004. Найти месторождение. Звезда, № 10.

Эрлих Э. Н., 1963. Тектоника Анабарской антеклизы и закономерности проявления кимберлитового и траппового (базальтового) вулканизма.// Тр. Якутского отделения АН СССР, сер. геол.

Я ценитель. Примение алмазов.

Bizzi L. A., C. D. Smith, M. J. deWit, R. A. Armstrong, and H. O. A. Meyer, 1994. Mesozoic kimberlites and related alkalic rocks in the southwestern Sao Fransisco craton (Brazil).// Proceedings 5th international Kimberlite Conference. 1991. Compania de Cocquisa de Recources Minerales (CPRM).

Boyd F. R., P. H. Nixon, 1973, Origin of the alkaline-silicic nodules in kimberlites from Lesotho and South Africa. Lesotho kimberlites. Edited by P. H. Nixon. Capetown Souuth Africa. Capetown and Transvaal, 256–268.

Clifford T. N., 1966, Tectono-magmatic units and metallogenic provinces in Africa.// Earth and Planet. Sci, Letters 1:421–434.

DuToit A. I., 1906, The diamodiferous and allied pipes and fissures.//11th annual Report of Geological commission of Cape of Good Hope. Department of Agriculture. 89 – 176.

Davidson C. D., 1967, On diamondiferous diatremes. Economic Geology 59:1368–1380; Dawson J. B., 1980, Kimberlites and their xenoliths. Berlin, Springer Verlag.

Erlich E. I., W. Dan Hausel, 2002, Diamond deposits, Origin, Exploration and history of exploration SME Sp. publication 8:143–166.

Harger H. S., 1910, The occurrence of diamonds in dwyka conglomerate and amigdaloid lavas and the origin of diamonds of the Vaal River conglomerates.//Geol. Soc. South Africa Transactions 12:129–158.

Hawthorne J. B., 1968, Kimberlite sills.//Geol. soc. of South Africa Transactions 71:191–311.

Helmstaedt H. H., 1993, Natural diamond occurrences and tectonic setting of primary diamond deposits.//Diamonds: Exploration, sampling, and Evaluation. Prospectors and developers Ass. of Canada March 27:3 – 74.

Kirkley M. B., J. J. Gurney and A. A. Levinson, 1991, Age, origin and emplacement of diamonds.//Gems and Gemology 27:1:2 – 25.

Lee C. K., and S. D. Kerr, 1984, Mid-continent rift – a frontier oil province.//Oil and Gas Journal, august 13, 144–150.

Massonne, H. J., 2000, A new occurrence of microdiamonds in quartz-feldspatic rocks of the Saxonian Erzgebirge, Germany.//Proceedings 7th International Kimberlite Conference, vol. 2, Cape Town, South Africa, 553–539.

Mathur, S. M., 1982, The diamond deposits of India.//Industrial diamonds Quaterly, 33:3:21–29 Mccallum M. E., and c. D. Mabarak, 1976, diamond in state Line Kimberlite diatremes Albany County, Wyoming and Larimer Ccounty, Colorado.//Wyoming State Geological Servey r, Repport of Investigations 12.

Miller P., 1996, Outlook for diamonds.//London, Mussel &CO, 109 p.

Mitchell R. H, 1986, Kimberlites: Mineralogy, Geochemistry and Petrology.// N. Y. Plenum Press.

Mitchell R. H., S. L. Bergman, 1991, Petrology of lamproites.// N. Y. Plenum Press.

Newton P. H., and J. J. Gurney, 1975, Discussion of «A plate tectonic origin for diamond-bearing kimberlites».//Earth and Planetary Sci. Letters 27:356–358.

Pearson D. G., G. R. Davies, and P. H. Nixon, 1993, Geochemical constraits in the peridotite massif of diamond facies pyroxenites from Beni Bousera peridotite massif, North Morocco.//Journal of Petrology. 34:1:125–172.

Pretorius D. A., 1973, The crustal structure of South Africa. A. duToit memorial lectures 13.//Geol. Soc. South Africa Transactions 76:1 – 60.

Richardson S. H., J. J. Gurney, G. W. Harris and S. R. Hart, 1990, Eclogitic diamonds of the Proterozoic age from Cretaceous kimberlites. Nature 346:5:54–56.

Richardson S. H., J. J. Gurney, A, J. Erlank and J. W. Harris, 1984, Origin of diamonds in old enriched mantle.//Nature 310:198–202.

Smith C. B, J. J. Gurney, J. W. Harris, D. N, Robinson, and E. Jagoutz, 1983, Sm and Nd isotopic systematics of diamond-bearing eclogitic inclusions in diamonds from southern africa. Kimberlites and related rocks.// Edited by J. Ross et al., Melbourne Blackwell 853–869.

Smith C. B., H. L. Allsop, J. d. Kramers, G. Hutchinson, and J. C. Roddick, 1985, Emplacement age of Jurassic Cretaceous South African kimberlites by the Rb-Sr method on phlogopite and whole rocks.// Geological Society South Africa Transaction 88:2:249–265.

Skinner E. M. W., C. B. Smith, J. W. Bristow, B. Scott-Smith, and J. B. Dawson, 1989, Proterozoic kimberlites and lamproites, and a preliminary age for the Argyle lamproite pipe, Western Australia. //Geol. Soc. South Africa Transactions 882:335–340.

Ulbrich H. H., and C. B. Gomes, 1981, Alkaline rocks from continental Brazil.//Earth Sci. Review 17:135–153.

Wagner P. A., 1914, The diamond fields of South Africa.//3rd edition, 1971, Johannesburg, Transvaal Leader.

Williams H. R. and R. A. Williams, 1977, Kimberlites and plte tectonics in West Africa. Nature 270:507–508/

Xsu Sh. A. J. Okay, Y. Shouyoung, A. M. Senor, S. Wen, L. Yean, and J. Lali, 1992, Diamond from the Dabie Shan metamorphic rocks and the implication for tectonic setting.// Science, 256:80–92.

Глава 1.10. Тепло земли[8]8
  Глава написана в соавторстве с В. И. Белоусовым.


[Закрыть]

Можно отметить три вида свойств современных гидротерм, для использования которых ведутся поиски и освоение их месторождений:

1. Тепло, которое с древности использовалось для обогрева жилищ и выработки энергии. Преимущественное использование тепловой энергии для выработки электричества ставит вопрос о том, что физическое состояние теплоносителя должно соответствовать нуждам электроэнергетики.

2. Воды, т. е. собственно гидротермы, использующиеся в бальнеологических целях. Бальнеологическое действие термальных вод известно с древнейших времен; лечебные свойства вод прямо зависят от их состава и температуры (см. Посохов, Толстихин, 1971, Лодис, Семенов, 1993). Бассейны для терапевтического использования вод – Спа, почти повсеместно строятся в районах горячих источников и привлекают массы туристов.

3. Минеральные компоненты, растворенные в гидротермах. Таковы аморфный кремнезем, хлопьями осаждающийся в месте выхода гидротерм на поверхность. Количество его варьирует, но в отдельных случаях, например, в районе Термополиса в штате Вайоминг, США, прямо поражает. Пирамиды, сложенные хлопьями кремнезема, тут растут прямо на глазах. В России, на Камчатке были сконструированы установки для сбора кремнезема (Потапов, 2002). Очень значимой была разработка технологии извлечения магния из вод Мертвого моря (см. главу о калийных солях в главе 1.8). Принципиально новым шагом явилась и разработка технологии извлечения из горячих вод лития, осуществленная компанией Symbol Materials. Компания планирует ввести в 2012 году завод по извлечению лития, марганца и цинка из горячего рассола, циркулирующего в трубах 50-мегаваттной геотермальной электростанции, которая работает близ озера Солтон-Си в Неваде. Предполагается, что литий, получаемый здесь, будет не дороже, чем при других методах его массового производства (Попов, 2012). Зачастую же вокруг выхода гидротерм на поверхность образуются горки натечных образований гейзеритов. В Италии горячие воды района Лардерелло содержат борную кислоту. На фумаролах вулкана Менделеева на острове Кунашир осаждается самородная сера. Можно ожидать, что в будущем будет представлять интерес рений, в большом количестве выделяемый фумаролами на вулкане Кудрявый (остров Итуруп). Многообразные сульфиды, осаждающиеся в небольших количествах в ходе гидротермальной деятельности современных гидротерм, например, в кальдере Узон, (Набоко, ред., 1974) служат моделью образования гидротермальных рудных месторождений.

В настоящей работе мы останавливаемся только на проблемах геотермальной энергетики. Но нам хотелось бы дать читателям общую панораму использования всех компонентов геотермальных месторождений.

Специфика материала, дающего возможность рассмотреть некоторые фундаментальные проблемы в области наук о Земле с учетом позиций энергетики процессов, заставила нас в меру сил рассмотреть некоторые из этих вопросов.

Специфический характер месторождений горячих вод, потенциально предназначенных для строительства ГеоТЭС, требует подсчета запасов энергии, знания физико-химических характеристик и учета характера теплоносителя. Широкое строительство геотермальных электростанций стало возможным, когда было освоено применение низкотемпературного теплоносителя фреона.

Первичным источником тепла изначально признавались глубины Земли. Основой для выработки таких представлений было возрастание температур с глубиной. Эта идея отразилась во введении понятия о геотермическом градиенте – расстоянии, необходимом для увеличения температуры на один градус. Так были введены понятия о тепловом потоке, его плотности и интенсивности.

Термический градиент – расстояние по вертикали в земной коре (ниже зоны постоянной температуры), на котором температура повышается на 1 °C.

Геотермическая ступень – физическая величина, описывающая увеличение температуры на 10 °C на определенных участках земной толщи.

Эти величины использовались для оценки интенсивности потока глубинного тепла. С учетом этого при рассмотрении вопроса о генезисе гидротерм надо постоянно иметь в виду несколько фундаментальных положений, оказавших решающее воздействие на формирование представлений о их генезисе:

Совпадение химического состава вулканических пород с предполагаемым составом гранитного слоя коры зачастую приводило к представлениям о том, что кислые вулканиты являются продуктами его расплавления.

Совпадение времени импульсов подъема горст-антиклинальных систем (т. е. импульсов горообразования) и коротких фаз массовых извержений кислой пирокластики и внедрения гранитных массовов.

Возрастающее количество фактов, указывающих на возможность мантийного происхождения кислых магм (Matsumoto, 1964, Эрлих, 1973, Соболев, 1979). Свидетельства основываются на составе ассоциации минералов-вкрапленников в кислых вулканитах (Маракушев, Тарарин, 1965, Эрлих, 1973) и находках Ф. Кутыевым в кислых вулканитах минералов-индикаторов высоких давлений – пиропа, муассонита.

Эти единицы характеризуют региональный тепловой поток. В связи с этим, мы считаем, что указанные источники генерации тепла Земли формируют этот тепловой поток, который оценивается в среднем 0.8–410 – 6 кал/см² с. Кстати, он, как на континентах, так и в океанах, примерно одинаковый, что потверждает его планетарное значение. Однако, геологические процессы, происходящие в земной коре, такие как магматизм и гидротермальная деятельность, происходят в очень ограниченных по площади линейных зонах и точках, для которых характерен аномальный тепловой поток, обычно характеризующийся значениями 2–3•10^–4кал/см² с., т. е. больше на два порядка (Белоусов, 1978). Если предполагать, что эти аномальные потоки генерируются за счёт энергии источников, формирующих региональный тепловой поток, то необходимо определить геологическую структуру, которая бы могла обеспечить аккумуляцию тепла с площади в 100–200 раз большей, чем площадь геотермального района, на которой получен этот аномальный тепловой поток. Так, например, хорошо изученный геотермальный район Лардерелло-Травале-Амиата, имеющий площадь 250 км², должен был аккумулировать тепло с площади порядка 1000–2500 км². Площадь Мутновского геотермального района нами оценивается в 5000 км². Соответственно, площадь, с которой необходимо было бы «собрать» тепловую энергию, около 0.5–1.0 млн. км². Она превышает площадь всей Камчатки. Таким образом, вокруг геотермальных районов тепловой поток должен быть существенно меньше среднеземных значений, что не подтверждается исследованиями (Smirnov, Sugrobov, 1982). Из этих оценок видно, что генерация аномальных тепловых потоков не связана с источниками тепла, формирующими региональный тепловой поток. В связи с этим, как нам представляется, возникает необходимость обсудить иные источники тепла, которые, возможно, были отвергнуты другими исследователями. Широкое развитие получили представления о прямой связи гидротерм с магматическими телами. Но тут на пути развития гипотез о гидротермальной деятельности встали экспериментальные данные, показывающие ограниченность растворимости летучей фазы в силикатных расплавах (не более 4–5 %). С другой стороны были получены данные о том, что источники всех (или по крайней мере значительной части современных гидротерм) связаны не с водами мирового океана, а извлечены из осадочных толщ (предположительно в ходе субдукции литосферных плит).

Говоря о геологической позиции геотермальных полей, можно отметить, что крупнейшие из них локализуются в пределах кальдер и вулкано-тектонических депрессий, образование которых ассоциируется с выбросами кислой пирокластики. Недаром поэтому вопрос о генезисе гидротермальных систем связывается с вопросом о генезисе кислых магм. Характерными примерами служат Паужетские термы Южной Камчатки, гидротермальная система Узон-Гейзерной вулканотектонической депрессии Восточной Камчатки, геотермальные проявления Северного острова Новой Зеландии, локализующиеся в кальдере Таупо, геотермальная система, связанная с кальдерой Иеллоустон на Западе США.

1. Термапроявления в кальдере вулкана Узон. Камчатка. Фото В. И. Белоусова.

2. Долина гейзеров. Камчатка. Большой каскад. Фото Ю. Д. Кузьмина.

3. Озеро Шампанское. Геотермальное поле Вайотапу. Новая Зеландия. Фото В. И. Белоусова.

4. Йеллоустоунский парк. США. Фото Ю. Д. Кузьмина.

Рис. 1.10.1 – Рис. 1.10.4. Выходы геотермальных полей различных районов мира.

Увлечение кальдерами как структурами, контролирующими современные гидротермальные системы, отразилось в том, что на рабочем совещании (workshop) геологической службы США (USGS) по проблемам геотермальных месторождений (1985) большинство докладов было посвящено собственно структуре кальдер.

Гидротермы циркулируют в глубинных частях грабен-синклиналей, контролирующих структурное положение вулканических поясов. Эти структуры играют для горячих вод роль аналогов артезианских бассейнов (Святловский, 1971).

Рис. 1.10.5. Образование артезианских бассейнов горячих вод в глубинных частях грабен-синклиналей, контролирующих структурное положение молодых вулканических поясов (по Святловский, 1971).

Говоря о происхождении гидротермальных систем, следует иметь в виду несколько фундментальных фактов, оказавших решающее воздействие на формирование представлений о их генезисе, которые подтверждаются преимущественной связью гидротерм с кальдерами и вулкано-тектоническими депрессиями, которые, как сейчас общепризнано, являются отражением в рельефе интрузий гранитоидного состава.

В качестве единиц измерений тепла используются разные единицы: джоули, ватты, калории. Мы предпочитаем использовать калории, так как они характеризуют конкретно количество тепла, тогда как другие единицы отражают энергетику процесса.

Сравнение темпа нарастания температуры с глубиной на трех наиболее изученных геотермальных полях, где после начального резкого повышения температуры с глубиной температура выходит на практически постоянный уровень, привело к введению важного понятия – базовый уровень температур (Аверьев, 1966).

Рис. 1.10.6 Температуры в некоторых гидротермальных системах вулканических областей. 1 – Паужетка (Камчатка); 2 – Вайракей (Новая Зеландия); 3 – Вайотапу (Новая Зеландия) (по Аверьев (1966).

Данные изотопных исследований были использованы для оценки роли расплавления корового материала при формировании кислых вулканических пород (Price et al., 2005, Parker et al., 2005, Tomkins and Mavrogenes, 2003, Johnson, 1991).

Кальдеры и вулкано-тектонические депрессии сочетают в себе два важнейших элемента, определяющих столь частую ассоциацию с ними современных гидротермальных систем – они представляют собой структуры, генерирующие горячие воды, поскольку в их корнях локализуются интрузии гранитоидного состава и в то же время толщи заполнения их представляют собой идеальные структурные ловушки для циркуляции горячих вод.

В пределах горст-антиклинальных поясов интрузии обычно локализуются вдоль оси зон поднятия, и выходы современных гидротерм располагаются в грабенах, рассекающих поднятые блоки. Широко известный факт совпадения времени импульсов горообразования с периодами внедрения гранитоидных интрузий с точки зрения гипотезы метаморфогенного происхождения гидротермальной активности означает, что она отражает процесс роста корней растущих горных систем. Вулкано-тектонические депрессии, расположенные в пределах грабен-синклиналей, контролирующих положение молодых вулканических поясов, по всей видимости отражают рост гранитных куполов, в пределах которых сосредотачивается формирование гранитного слоя коры.

На этом фоне возникли представления о дуалистичности генетической природы состава гидротерм, о том, что первичный поток летучих компонентов, имеющий глубинное происхождение, генерирует современный метаморфический процесс гранулитовой фации метаморфизма (Маракушев, Тарарин, 1965, Эрлих, 1973, 2012). Изотопные данные свидетельствуют о том, что значительная часть рудных компонентов рудных месторождений имеет не эндогенную природу, а извлечена из осадочных толщ. В пользу дуалистической природы гидротерм говорят данные об отсутствии связи с современными вулканами в районе Лардерелло (Италия). В тот же ряд ложатся и данные о гидротермах Тибета. В пользу таких предположений свидетельствуют материалы радиометрического датирования, подтверждающие длительное существование магматических тел (миллионы лет для одноразовых небольших плутонов и десятки миллионов лет для многофазных массивов) в условиях коры (Knopf, 1964, De Silva, Gosnold, 2007). Импульсивный характер подтока глубинных летучих (Ларин, 2005, Милановский, Мальков, 1980, Stille, 1924, Эрлих, 1973, 2012) соответствует представлениям об импульсивном характере проявления магматизма и тектонических преобразований. Принятие той или иной гипотезы происхождения потока летучих имеет прямое практическое значение, поскольку главным вопросом в процессе поиска становится оценка путей миграции гидротерм и поисков структурных ловушек, способных обеспечить их концентрацию.

Этим идеям соответствует концепции, что летучие поступают из верхней части ядра Земли (Ларин, 2005).

О. Г. Сорохтин и С. А. Ушаков (Сорохтин, Ушаков, 2002), считают, что «К наиболее мощным энергетическим процессам, развивающимся в недрах Земли, следует относить три глобальных процесса. Во-первых, это процесс гравитационной дифференциации земного вещества по плотности, приводящий к расслоению Земли на плотное окисное железное ядро, остаточную силикатную мантию, легкую алюмосиликатную кору и гидросферу с атмосферой. Во-вторых, это распад радиоактивных элементов, приводящий к выделению существенной доли тепловой энергии. Третьим заметным энергетическим процессом является приливное взаимодействиеемли с Луной (стр. 117)». Эти исследователи полагают, что всеми остальными эндогенными источниками энергии можно пренебречь.

Современные геотектонические концепции, рассматривая проблемы энергетических источников магматизма и гидротермального метаморфизма, предполагают, что они обусловлены механической энергией, представляющей «продукт преобразования тепловой энергии, порождающей явления разуплотнения или уплотнения, растяжения или сжатия вещества верхних твердых оболочек Земли». Считается, что тепло, приводящее в действие «тепловую машину Земли», поступает из глубоких недр, подтверждается возрастанием температуры с глубиной и непрерывным выделением через поверхность твердой Земли в окружающее пространство теплового потока, оцениваемого в современную эпоху в 4.2×1013 Вт (Хаин, Ломизе, 1995). Мы вернемся к вопросу о генезисе тепла геотермальных месторождений позже в разделе, посвященном прямо этому вопросу.

Недавно группа американских исследователей (Schmandt et al., 2014), суммировав результаты экспериментов и сейсмологические данные и использовав цифровое моделирование, показала, что в так называемой транзитной зоне между верхней и нижней мантией на глубине 410 и 660 км находится большое количество воды. Вода находится виде гидроксильной группы, входящей в состав рингвудита, модификации оливина, образующейся под высокими давлениями и температурой, и имеющей шпинелевую структуру, что подтвердило ранее высказанное предположение (Smyth, 1987).

Критическим подтверждением этого вывода является находка рингвудита, содержащего 1.5 % воды в виде включения в алмазе (Pearson et al., 2014). Более того, немедленно после цитированной статьи в том же журнале появляется еще одна статья о находке включения рингвудита в бразильском алмазе из Juina, Бразилия (Stuart, 2014). Содержание воды на этот раз составило 2.5 %.

Эти данные стали неожиданностью, поскольку ранее предполагалось, что плавление мантии происходит гораздо ближе к поверхности Земли на глубине 60–80 км. По мнению Джейкобсена, существованием этой удерживаемой, скрытой, но проникающей в верхние слои мантии воды можно объяснить постоянный размер земных океанов на протяжении миллиардов лет.

Обобщающие выводы из этой статьи приводятся М. Аставцатурян (2014). Она приводит высказывания С. Джейкобсена, полученные автором на сайте Nature World News. Открыть этот сайт не удалось, так что изложение точки зрения авторов эксперимента цитируются по статье (Аставцатурян, 2014). «Исходя из новых данных, геофизик Стив Джейкобсен из Северо-Западного университета США считает, что вода на поверхности Земли может иметь глубинное происхождение, что противоречит представлениям о том, что она занесена ледяными кометами. «Геологические процессы на земной поверхности, такие, как землетрясения или извержения вулканов, отражают происходящее в ее недрах, недоступное нашему взору». «Я думаю, что мы наконец-то увидели свидетельство водного цикла в масштабах всей Земли, что может объяснить огромное количество жидкой воды на поверхности нашей обитаемой планеты».

По мнению авторов гидратация и дегидратация происходят в процессе погружения и подъема блоков мантии. При описании этого процесса авторы используют термин субдукция, обычно употребляемый в плейт-тектонике и подразумевающий погружение блоков вдоль зоны Бениоффа. Надо, однако, иметь в виду, что используемый авторами сейсмологический материал, судя по приводимой ими карте, был получен для провинции Хребтов и Бассейнов на западе США, где какие-либо современные островные дуги и соответствующие им зоны Бениоффа отсутствуют. Погружение вдоль зоны Бениоффа идет не самопроизвольно под действием силы тяжести. Погружающаяся плита «заталкивается» на глубину под действием усилия, генерированного в зоне срединно-океанического хребта, в результате происходящего там спрединга. Эта парность структур и взаимосвязь их геодинамики является основой плейт-тектоники. Следовательно, погружение блоков мантии происходит под действием вертикально-ориентированных усилий.

Переход гидрат-содержащего рингвудита и брусита в перовскит приводит к образованию межзернового расплава. Обнаружение резкого уменьшения сейсмической скорости в районах, где предполагается наличие опущенных участков мантии, отвечает модели, предполагающей наличие расплавленных участков на глубине более 660 км. Дегидратация порождает уплотнение кристаллической структуры силикатов и брусита до перовскитовой. Изменение плотности кристаллической решетки имеет следствием нарушение изостатического равновесия, восстановление которого и становится движущей силой формирования структур платформы.

Обсуждение важных и сложных проблем, о которых говорят авторы публикуемой в Science статьи, не входит в задачу настоящей работы. Здесь же отметим только, что эта работа окончательно утвердила глубинное происхождение потока летучих, и, при принятии этой гипотезы, погружением блоков мантии, вызывающим дегидратацию рингвудита. Последнее может, по-видимому, служить ключом к пониманию массовых излияний базальтов (траппов, флад-базальтов) на платформах, и образования синеклиз типа Кару в Южной Африке и Тунгусской в Сибири.

В целом эти данные соответствуют представлениям о поступлении летучих из глубин, в частности с верхней границы ядра Земли (Ларин, 2005), и должны рассматриваться в контексте гипотезы Д. С. Коржинского (Коржинский, 1974) о трансмагматической природы флюидов.