Условия верхней мантии были не та­кими восстановительными, как это имело место в случае форми­рования энстатитовых хондритов, поэтому более высокое содер­жание Ti и Сг находилось в окислах, что, естественно, связано с формой нахождения Fe в верхней мантии. Известно, что Fe в эн­статитовых хондритах не окислено и в их металлической фазе присутствует Si.

Из изложенного вытекает очень малая вероятность того, чтобы легким элементом в ядре Земли был Si, как это допускается не­которыми исследователями. Удаление свыше половины Ti и Сг и значительной доли Ni из верхней мантии в ядро, вероятно, име­ло место во время ранней дифференциации земного шара. Распро­страненность главных литофильных элементов в верхней мантии сходна с моделью формирования Земли, в которой аккумуляция началась с ядра, где сконцентрировался металл, а затем оседал материал, близкий по составу к обычным и углистым хондритам, несколько обогащенным железом. Затем парциальное плавление вызвало определенную потерю сидерофильных и халькофильных (и некоторых литофильных) элементов в первичной силикатной мантии и поступление их в ядро.

Парциальное плавление силикатного материала мантии, обо­гащенного летучими, происходило в пределах верхних горизонтов первичной мантии. Оно началось позже плавления сульфидного эвтектического материала (сульфид + металл). Поскольку увели­чение давления препятствовало плавлению силикатного материа­ла на больших глубинах значительно в большей мере, чем плав­лению металлических и сульфидных веществ, то оптимальные условия для плавления силикатных веществ существовали на определенных критических глубинах. Как вытекает из расчетов Ф. Берча для хондритовой модели Земли, плавление могло происходить в интервале глубин 100—600 км. Возможное при­сутствие летучих несколько уменьшало эти глубины. В связи с этим следует отметить, что плавление началось в пределах того слоя первичной верхней мантии, в котором в процессе аккумуля­ции появился материал, близкий к углистым хондритам (С1), т.е. Земля приобрела гидратированные силикаты, летучие компоненты и первые органические соединения в виде сложных углеводоро­дов, аминокислот и др.

В легкоплавких силикатных фракциях материала первичной, мантии накапливались наиболее типичные литофильные элемен­ты, поступившие вместе с газами и парами воды на поверхность первичной Земли. Большая часть силикатов, преимущественно железомагнезиальных, при относительном завершении планетар­ной дифференциации образовала мощную мантию планеты, а про­дукты ее выплавления дали начало развитию алюмосиликатной коры, первичных океана и атмосферы, насыщенной СОз.

Процесс плавления мантии, определивший центробежную миг­рацию расплавов и растворов, был гетерогенным. Он отмечается изотопным составом элементов из пород мантийного происхож­дения. Обнаружено, что в мантии сохраняются участки с разным соотношением стабильных изотопов, что было бы невозможным при общем плавлении и гомогенизации мантии большого масшта­ба. Данные измерений изотопного состава углерода из образцов мантийного происхождения привели Э. Галимова к выводу о существовании двух направлений изотопных измерений углеро­да. Углерод в мантии находится в двух различных формах, или фазах. Изотопный состав углерода этих фаз различен, как и раз­лична химическая форма нахождения, подобно тому, что обна­ружено в метеоритах. Так, углерод, рассеянный в каменных ме­теоритах, более обогащен легким изотопом (12С), в то время как углерод, находящийся в графите и органическом веществе, более тяжелый (13С). При образовании Земли эти две формы углерода были унаследованы планетой на последних стадиях ее аккумуля­ции.

Э. Галимов отмечает, что изотопный состав не только углеро­да, но и некоторых других элементов земной коры обнаруживает поразительное сходство с изотопным составом тех же элементов углистых хондритов при весьма отдаленном сходстве с другими каменными метеоритами. Эти данные, во-первых, подтверждают гетерогенную аккумуляцию и тот факт, что в завершающих ее этапах участвовало вещество, аналогичное составу углистых хонд­ритов. Во-вторых, образование зон и очагов плавления в мантии было таким, что оно не смогло гомогенизировать изотопный со­став ряда химических элементов.

Дополнительные свидетельства в пользу гетерогенной аккуму­ляции мантии и ее последующей гетерогенной дифференциации мы находим в данных по изотопному составу Sr и РЬ в вулканиче­ских породах, материал которых возник на разных горизонтах в самой мантии. Для исследования ранних процессов дифференциа­ции мантии мы можем использовать изотопные пары: 238U--206 Pb, 87Rb—87Sr, поскольку все четыре элемента геохимически ведут себя по-разному в обстановке парциального плавления материала мантии. В ряду элементов летучесть возрастает в такой последо­вательности: U, Sr<Rb<Pb. Отсюда в паре U—Pb мы имеем тугоплавкий родоначальный элемент и летучий дочерний. Для пары Rb—Sr имеет место обратное соотношение. В процессе ге­терогенной аккумуляции первичной мантии в ее глубоких гори­зонтах содержалось повышенное количество U и Sr, но она была обеднена РЬ и Rb. Первичная мантия, сложенная в верхних горизонтах материалом, близким к углистым хондритам С1, была относительно обогащена РЬ и Rb и обеднена U и Sr. Поэтому в породах, впоследствии возникших на разных глубинах мантии, должна наблюдаться антикорреляция между изотопными отно­шениями 204Рb : 204Rb и 87Sr : 86Sr. Возможность такой антикорре­ляции недавно отметил Р. Хатчисон. Так, высокое значение отношения 204Рb : 204Rb и низкое 87Sr : 86Sr. отмечено для вулкани­ческих пород Канарских островов, островов Вознесения и базальтов. о. Св. Елены. Обратное соотношение антикорреляции (низкое отношение 204Рb : 204Rb и высокое 87Sr : 86Sr.) характерно для вул­канических пород островов Тристан-да-Кунья и др. Эти примеры, по-видимому, указывают на неполное смешивание материала ман­тии, а лавы с островов Тристан-да-Кунья возникли из мантии, обогащенной С1 компонентом, в то время как источник других вулканических образований был обеднен этим компонентом.

Для юных лав Исландии разных этапов извержения изотопные измерения обнаружили антикорреляцию, возрастающую в ходе времени: увеличение отношения204Рb : 204Rb сопровождается уменьшением отношения 87Sr : 86Sr. Это можно рассматривать как результат того, что лавы могут возникать от прогрессивно углуб­ляющегося источника, в котором содержание С1 компонента мед­ленно уменьшается с глубиной. Таким образом, изотопные отношения РЬ и Sr в вулканических породах как продуктах вы­плавления мантийного материала определенно указывают на ге­терогенность мантии; что является отдаленным отражением ее ге­терогенной аккумуляции в начале образования нашей планеты. Для более полного обоснования этих представлений необходимы дополнительные измерения изотопного состава РЬ и Sr из много­численных вулканогенных пород, включая наиболее древних пред­ставителей из земной коры разных структурных типов.

Основываясь на данных об изотопных отношениях РЬ и Sr в вулканических породах, Р. Хатчисон предложил модель формирования первичной мантии как результат двухстадийного процесса. На первой стадии материал обычных хондритов обра­зовал Землю, что сопровождалось нагревом, парциальным плав­лением, и в конце концов верхняя часть примитивной Земли суще­ственно лишилась натрия и других более летучих элементов. Вто­рая стадия ознаменовалась периодом длительного охлаждения, когда материал типа С1 добавился к тугоплавкой примитивной верхней мантии.