Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли)

В осадках океанов отмечаются резко повышенные содержания многих элементов (К, U , Th , Zr , Hf , TR . . . ) , которыми обеднены океанические базальты. Весьма показательны карты распределения этих элементов в донных осадках, особенно тех, которые не образуют хорошо растворимых соединений и поэтому не могут разноситься на сверхдальние расстояния. К примеру, лантан, гафний, цирконий, иттрий своими концентрационными аномалиями в донных осадках явно указывают на то, что их источник находится в пределах срединного хребта. Следовательно, там должен быть резервуар, обогащенный этими «редкостями». Но срединно-океанические хребты продуцируют и базальты «MORB» ( Median Ocean Ridge Basalts ) , источником которых может быть только крайне обедненный резервуар. Легко видеть, что в рамках традиционных представлений данная ситуация представляется парадоксальной. В свете наших построений океанические осадки обязаны нести резко повышенные концентрации литофильных редких и рассеянных элементов, поскольку трансформация интерметаллических силицидов в силикаты в условиях малых глубин сопровождается выносом многих «лишних элементов». И совершенно закономерно, что последующее плавление этой вновь образованной силикатной оторочки (образованной на головных частях диапиров и представленной плагиоклаз-пироксен-оливиновой минеральной ассоциацией) приводит к появлению базальтов «MORB».

В разделе 8.6 («Рудное вещество океана») было показано, что срединно-океанические хребты и, особенно, их осевые зоны являются источником громадных количеств железа и марганца, накопленных в океанических осадках. Эти элементы (и сопутствующие Ni, Со, Mo, Pb, Zn, Си, а иногда Ag и Аи) мы тогда образно назвали «строительным мусором», вынесенным из зон «ремонта и подновления» древней литосферы, сильно утоненной при образовании океанов и кое-где даже порванной. Суть ремонта — трансформация интерметаллических силицидов в силикаты, и эта суть согласуется с нашей систематикой изотопной геохимии.

На рисунке 46-а отражены бытующие представления об уран-свинцовой изотопной системе. В этих рамках положение океанических базальтов справа от геохроны свидетельствует, что они происходят из обогащенного мантийного источника. Вместе с тем, почему-то отсутствуют базальты из обедненного резервуара, которые непременно должны быть и располагаться слева от геохроны на этой же вторичной изохроне. Это явление геохимики на-звали «свинцовым парадоксом», но они не могут объяснить эту загадку в свете традиционно сложившихся представлений (о хондритовой мантии). С другой стороны, если океанические базальты по U-Pb системе являются производными обогащенного резервуара, то почему в рамках Rb-Sr и Sm - Nd систем они происходят из крайне обедненного мантийного источника? Эта противоречивость вызывает подозрение в правомерности исходных посылок в изотопной геохимии, о чем мы говорили в начале данной главы.

Рис. 46-а. Изотопы свинца в некоторых земных образованиях в свете бытующих представлений о «хондритовой мантии». Поле с серой заливкой – океанические базальты (оконтурено точечным пунктиром). Крестики – галениты стратиформных месторождений и рудопроявлений. Кружок с лучиками – современные глубоководные осадки океана. Кривая согласованного накопления проведена при µ = 8,32. Отсутствие базальтов слева от геохроны вошло в литературу под термином «свинцовый парадокс».

В свете магнитной сепарации элементов изначально на Земле урана было на порядок больше, чем в поясе астероидов, тогда как содержание свинца и там и здесь было примерно одинаковым (см. рис. 4). Начальная точка «кривой согласованного накопления» (точка А — первозданный свинец) определена по троилитовой фазе метеоритов. И эту точку мы принимаем в качестве «стартовой» для Земли, поскольку принимаем «Второе» исходное положение изотопной геохимии (см. начало раздела).

Вместе с тем следует вспомнить, что помимо изотопов ²³⁵U и ²³⁸U существует еще один изотоп урана — ²³⁴U , с периодом полураспада = 2,44x10⁵ лет. В настоящее время этот короткоживущий изотоп встречается лишь постольку, поскольку он присутствует среди прочих радионуклидов в ряду распада долгоживущего ²³⁸U . Однако, согласно «правилу Оддо-Гаркинса», можно утверждать, что в процессе нуклеосинтеза (взрыва Сверхновой, который определил исходный элементный состав Солнечной системы) урана-234 было синтезировано никак не меньше, чем урана-238. Спустя несколько миллионов лет после нуклеосинтеза этот ²³⁴U практически полностью распался, уже через 2,44 миллиона лет его содержание уменьшилось в 1000 раз. Здесь важно определить: сколько времени прошло от момента нуклеосинтеза до того этапа, когда магнитная сепарация определила состав протовещества в зоне формирования Земли, т.е. до этапа формирования протопланетного диска, который (как мы помним) был весьма кратким.