Тепловой и водный баланс процесса океанизации

Повсеместное установление двухслойного строения консолидированной коры и природы ее литологического состава позволяет оценить количество образующейся при дегидратации воды и возможность эндогенного разогрева верхней мантии под океанами. Опустившаяся в океанических секторах в разуплотненную астеносферу на глубину более 8 км земная кора мощностью до 40 км на площади 320 • 106 км2 заняла в астеносфере следующий объем:

320 • 106 км2 • 8 км = 2,6 ? 109 км3. (IV.5)

Объем же переброшенного при вулканизме материала (1,09 • 109 км3) составил менее половины этого вытесненного объема. Следовательно, проседание действительно происходило в разуплотненную по мере дегазации и вулканизма астеносферу. Вынесенный при дегидратации объем воды составил 2,3 • 109 км3 (см. табл. 3, с. 59). Следовательно, большая часть материала приходится не на базальтовую лаву и пирокластику, а на воду и газообразные продукты вулканизма, которые на 0,8 • 109 км3 превышают объем астеносферы, занятой опустившейся корой. Это означает, что увеличение емкости океанических впадин будет продолжаться.

Оценим количество тепла, генерируемого долгоживущими изотопами, сосредоточенными в консолидированных слоях земной коры. Примем генерацию тепла (эрг/гтод): гранитами Q = 357, габбро, базальтами — 53, перидотитами — 0,35 (среднее 26,7 эрг/г • год) [32].

Определим значение теплового потока, генерируемого 238U, 232Th, находящимися в сиалическом и мафическом слоях земной коры, а также мантией Земли:

Qsial + Рмаф. + Qm = (2,0 + 2,6 + 4,1) • 1019 кал/год = 8,7 • 1019 кал/год. (IV.6)

В сумме оба слоя генерируют ежегодно 4,7 • 1019 кал, или 3,3 • 1027 кал за всю океанизацию (70 • 106 лет). Полученная величина, конечно, недостаточна для инициирования какого-либо магматизма, она практически ниже фонового тепла (Q = 2,0- 1О20 кал/год). Следовательно, инициация кайнозойского вулканизма действительно происходила не за счет радиогенного тепла долгоживущих элементов, сконцентрированных в коре и верхней мантии. Других мощных, планетарного масштаба источников, кроме тепла и летучих, выносимых из внешнего ядра, здесь нет. Однако определенный вклад (но лишь для инициации очагового вулканизма) могут вносить экзотермические реакции, о которых говорилось выше.

Теперь определим вклад процесса дегидратации и десерпентинизации консолидированной коры при опускании ее на глубину 8 км. Найдем массу погрузившейся в процессе океанизации части сиалического и мафического слоев:

Msial = 320 • 106 км2 • 8 км • 2,9 г/см3 • 1015 см3 = 7,4 • 1024 г. (IV.7)

Выход Н2О, согласно В. И. Вернадскому [14], составит 12%, или

8,8-1023 г.

Ммафич = 320 • 106 км2 • 8 км • 3,5 г/см3 • 1015 см3 = 8,96 • 1024 г. (IV.8)

Отсюда выход воды, составляющей 12%, даст 10,7 • 1023 г. Следовательно, оба слоя консолидированной коры при опускании их низов в астеносферу на 8 км дали в новых термодинамических условиях, вследствие дегидратации сиалического и десерпентинизации мафического слоев коры, 2 • 1024 г воды. Сравнение этой величины с количеством воды, рассчитанным по графику V(t) (2,2 • 1024 г), в комментарии не нуждается. Таким образом, механизм дегидратации, всесторонне рассмотренный здесь, следует считать реальным и активно действующим в процессе океанизации Земли.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >