О составе пород мантии судят по обломкам, выносимым кимберлитовой магмой с глубины, где наряду с перидотитами содержащими гранат, шпинель, алмазы, встречаются включения высоко метаморфизованных пород — эклогитов.
Эклогиты близки по составу основной глубинной породе — габбро, но отличаются от нее большей плотностью, что говорит о том, что они были сформированы на большой глубине при больших давлениях (глубина до 150–200 км — глубина зарождения алмазов).
Анализируя средний состав пород верхней мантии ученые пришли к выводу о том, что она состоит главным образом из перидотита с гранатом. Такие породы они называют (А. Е. Рингвуд, 1962) пиролитом (по корням породообразующих эту породу минералам — пир оксена и оли вина) или пироксеново-оливиновой. Эта порода по предположениям ученых (В. Н. Жариков) должна распространяться до глубины 350—400 км. Ее состав: 57% оливина, 17% ортопироксена, 12% клинопироксена, 14% граната.
Верхний слой мантии считают твердым до глубины 100–200, а иногда даже до 400 км. Этот слой называют слоем В (по К. Буллену) или волноводом и совместно с земной корой включают в состав литосферы (литос — камень).
|
|
ЛИТОСФЕРА (термин lithosphere введен в геологическую литературу Дж. Баррелом в 1916 г.) — верхняя твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю мантию до волновода Голицина-Гуттенберга. Мощность литосферы в океанах в пределах рифтовых долин срединно-океанических хребтов 5–10 км, и до 70–80 км по периферии океанов, что позволяет указывать на ее связь с возрастом. Литосфера континентов в большинстве случаев образована одной лишь корой (под молодыми платформами и орогенами), и только в пределах неактивизированных частей древних платформ включает еще 50–100-километровый слой внешней мантии. Средняя же толщина литосферы — ленты, которая движется по астеносфере составляет 80 км (Городницкий, Сорохтин, 1979).
Ниже литосферы в мантии отмечается менее вязкий (или более жидкий, податливый) или более пластичный слой, называемый АСТЕНОСФЕРНЫМ (греч. астенос — слабый) или слоем Голицина. Граница литосферы и астеносферы — фазовая, т. е. характеризуется постепенным переходом частично расплавленного вещества астеносферы в кристаллическое литосферы.
С астеносферным слоем связывают горизонтальные перемещения литосферных плит (литосферные плиты скользят по нему как по маслу). Под рифтами срединно-океанических хребтов этот слой залегает на глубинах 2–3 км от поверхности дна, а под континентами его часто не могут обнаружить и на глубинах 200–250 км, от чего иногда говорят о его линзовидном распространении (идея астенолинз). Нижняя граница астеносферы залегает на глубинах 300–400 км.
|
|
Ниже астеносферного слоя залегает подастеносферный слой (слой Голицина) до глубин 700–1000 км. Состав его считают примерно тем же, что и астеносферного, т. е. состоящим из оливина, пироксена и граната, только их фазовое состояние несколько иное — шпинелевое. В этом состоянии атомы и молекулы минералов приобретают плотнейшую упаковку близкую к кубической гранецентрированной, в результате чего плотность горных пород возрастает на 11% по отношению к оливиновой упаковке вышележащих слоев пиролита.
В основании слоя Голицина на глубинах 700–1000 км происходит еще большее уплотнение «горных пород», где структура шпинели переходит в перевскитовую (CaTiO3). Поэтому нижний слой мантии (нижнюю мантию) называют перевскитовым или слоем D. Этот слой распространяется до глубины 2900 км, с которой начинается уже жидкое внешнее ядро Земли.