Силицид железа показатель минерального состава мантии земли

А.Е. ЛУКИН, В.М. ШЕСТОПАЛОВ

4 

Геофизический журнал № 5, Т. 42, 2020

(Al—Si—O алюмо-кремний-кислородного) 

состава.

Вторая модель предложена В.Н. Лари-

ным на основе гипотезы изначально ги-

дридной Земли [Larin, 1993; Ларин, 2005]. 

Эта модель отличается от традиционной и 

практически общепринятой (ядро — же-

лезное, мантия — оксидосиликатная) пре-

жде всего «ограниченным распростране-

нием кремний-кислородной оболочки на 

глубину» [Ларин, 2005, с. 36]. В последнее 

время появились публикации, либо под-

держивающие физико-астрономический 

базис этой модели [Isaev et al., 2007; Toul-

boat et al., 2015 и др.], либо отстаивающие 

идею о насыщенности водородом ядра и 

мантии Земли [Walshe, 2006].

Основной объем мантии, согласно моде-

ли В.Н. Ларина, представлен металлосфе-

рой, верхняя граница которой совпадает с 

подошвой литосферы (от 100—150 км под 

континентами до 30—0 км под океанами), а 

нижняя — с поверхностью внешнего ядра 

(подошва слоя D″). Состоит металлосфера 

«из сплавов и соединений на основе крем-

ния, магния, железа с добавками большо-

го количества других элементов» [Ларин, 

2005, с. 36]. Принципиально важным поло-

жением данной концепции является отсут-

ствие в основном объеме МЗ кислорода, 

который практически полностью вынесен 

в сформированную литосферу, в то время 

как ядро Земли сохранило исходный со-

став планеты при существенных физико-

геохимических различиях между внешним 

(водород — в виде раствора в металлах) и 

внутренним ядром, состоящим из гидри-

дов металлов.

Согласно работе [Ларин, 2005], лито-

сфе ра как внешняя оболочка твердой 

Земли, сложенная силикатами и оксида-

ми, сформировалась в результате очист-

ки металлосферы (в этой концепции она 

занимает место «каменной» оксидосили-

катной мантии) от кислорода в результате 

продувки водородом, поступавшим (и по-

ступающим периодически) из ядра вслед-

ствие перманентного (но, по-видимому, 

пульсирующего — А.Л., В.Ш.) разложения 

гидридов. (Здесь уместно вспомнить о раз-

работанной свыше 60 лет назад концеп-

ции А.П. Виноградова и А.А. Ярошевского 

происхождения внешних оболочек Земли 

вследствие процессов зонного плавления 

[Виноградов, 1959; Геологический…, 1978, 

с. 216]. Сходство и взаимосвязь этих про-

цессов несомненна. Но водородная продув-

ка — более универсальный и эффективный 

процесс фазово-геохимической дифферен-

циации первичной мантии на бескислород-

ную металлосферу и оксидосиликатную 

литосферу.) Более того, указанная диф-

ференциация в сочетании с перманентной 

(хотя и неравномерной в геологическом 

пространственно-временном континууме) 

водородной дегазацией Земли закономер-

но обусловливает возникновение на гра-

нице литосферы и мантии-металлосферы 

астеносферного слоя переменной тол-

щины, неуклонно нараставшего по мере 

эволюции Земли. В соответствии с этими 

представлениями возникновение астено-

сферы обусловлено кардинальными раз-

личиями в скоростях диффузии водорода в 

металлах и оксидах-силикатах, вследствие 

чего его восходящие потоки в значитель-

ной мере экранируются литосферой [Ла-

рин, 2005].

Современные данные физики Земли, 

геохимии и петрологии позволяют пред-

полагать дальнейшую эволюцию модели 

В.Н. Ларина, в частности допуская, что 

МЗ характеризуется более сложным, не 

статичным, а динамичным соотношени-

ем сегментов оксидосиликатной (алюмо)-

кремний-кислородной мантии и металло-

сферы с первоначально восстановленны-

ми глубинными флюидами (водород, ме-

тан, азот и др.), окисление и геохимическая 

дифференциация которых происходила 

(и происходит) по мере сквозьмантийной 

перколяции, обусловленной процессами 

глубинной дегазации Земли [Шестопалов и 

др., 2018]. Именно такая модель (при соот-

ветствующем уровне ее разработки) будет 

наиболее адекватна данным сейсмотомо-

графии и современным представлениям 

о геологии МЗ [Пущаровский, Пущаров-

ский, 2010].

В пользу такой модели МЗ свидетель-

СИЛИЦИД ЖЕЛЕЗА — ПОКАЗАТЕЛЬ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА МАНТИИ ЗЕМЛИ

Геофизический журнал № 5, Т. 42, 2020 

5

ствуют: особенности минерального и эле-

ментного состава кимберлитов и других 

гиперглубинных эксплозивных образова-

ний в диатремах, инъекции темноцветного 

пелитоморфного полиминерального веще-

ства по стилолитизированным трещинами 

естественного фрекинга, зараженность 

пород глубоких сегментов нефтегазонос-

ных бассейнов микро- и наночастицами 

самородных металлов, сплавов, карбидов, 

силицидов и других гео- и флюидодинами-

ческих показателей.

Весомым подтверждением изложен-

ного является и недавняя первая наход-

ка природного гидрида ванадия (VH

2

) в 

пирокластическом материале палеовул-

кана (гора Кармель) в Израиле [Bindi et 

al., 2019]. По мнению этих авторов, мине-

ральный состав ксенолитов сформирован 

в результате взаимодействия мафических 

магм с водородом и метаном флюидов, 

поступивших из более глубинной, насы-

щенной металлами мантии. В их составе 

обнаружены агрегаты богатых ванадием 

шпинелей, сфероидальных и дендритовых 

включений металлического ванадия, а так-

же включения гидрида ванадия.

В контексте этих данных становится 

понятным присутствие таких термодина-

мически запрещенных в условиях оксидо-

силикатной каменной оболочки Земли (не 

говоря уже о верхних горизонтах земной 

коры) как самородные оксифильные ме-

таллы, силициды и карбиды. Среди послед-

них особый интерес представляет обнару-

жение микровключений карбида кальция 

в природных минеральных агрегатах, свя-

занных с внедрением (супер)глубинных 

флюидов (углеродисто-карбонатные по-

роды нижнепротерозойской шунгитовой 

формации Онежской мульды, крымские 

гераклиты, приштоковая эксплозивная 

брекчия соляных диапиров Днепровско-

Донецкой впадины и др.) [Лукин, 2007].

В свете современных представлений 

гео- и флюидодинамики все указанные 

минеральные включения приобретают 

особое значение в качестве индикаторов 

состава глубинных геосфер [Лукин, 2007, 

2009; Lukin, 2008].

Одному из них и посвящена данная 

статья. Речь идет о силициде железа, ко-

торый, согласно новейшим справочникам 

по минералогии (Strunz, 8-е издание; Dana, 

8-е издание и др.), является очень редким 

минералом, что не вполне понятно, если 

учесть ту роль, которую играют кремний 

и железо в химии и минералогии Земли.

жүктеу/скачать 241.23 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: