Магматические воды




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Магматические воды

Магматические воды

07.09.2017


В связи с изучением изотопного состава магматических вод исследователям приходится иметь дело с некоторыми из тех же самых проблем, что и при изучении изотопного состава метаморфических вод. Ни в одном случае, даже если мы имеем дело с пробами водяного пара, отобранными на действующем вулкане, нельзя быть абсолютно уверенным в том, что эта вода происходит непосредственно из первоначальной неконтаминированной магмы. В то же время, как и в предыдущих случаях, мы можем рассчитать изотопный состав воды, которая могла бы сосуществовать с различными минералами изверженных пород при магматических температурах. Поскольку коровые магмы существуют лишь в ограниченном интервале температур (примерно от 700 до 1100° С) и поскольку большинство вулканических и плутонических пород имеет, как правило, монотонный изотопный состав кислорода (b18O от +5,5 до +10,0) и водорода (bD от -50 до -85), пределы колебаний «нормального» изотопного состава магматической H2O (рис. 6.4) оказываются гораздо уже по сравнению с метаморфической H2O.
Однако существуют и магмы с необычным изотопным составом кислорода, значительно выходящим за рамки нормальных вариаций. Среди этих редких примеров можно назвать неизмененные вулканические потоки Исландии с низкими значениями b18O (+2‰), а также неизмененные лавовые потоки некоторых плейстоценовых вулканов Италии (севернее Рима) с высокими значениями b18O (+16‰), которые располагаются на обоих концах спектра рассматриваемого ряда значений. Магматическая H2O, связанная своим происхождением с такими аномальными магмами, должна иметь изотопный состав кислорода S18O, выходящий за рамки «нормальных» вариаций.
В настоящее время общие пределы изменения изотопного состава водорода SD в магмах изучены еще недостаточно хорошо, хотя вполне возможно, что большинство магм нашей планеты характеризовалось изначальными значениями bD в пределах от -50 до -85. Таким образом, понятие «первично-магматическая вода» (рис. 6.4) является в известной степени условным и относится к вычисленному изотопному составу воды, равновесной с такими «нормальными» изверженными породами или магмами при T > 700° С. В то же время для первичной воды из тщательно изученного образца закаленного современного подводного базальтового потока одного из гавайских вулканов было получено значение bD, равное -60.
Тем не менее известно довольно большое количество биотитов и роговых обманок плутонического происхождения, значения SD в которых снижаются до -170. Эти низкие значения SD являются, возможно, в основном результатом посткристаллизационного изотопного обмена между породами и нагретыми подземными метеорными водами, однако в большинстве случаев нельзя исключить возможности того, что эти значения SD свойственны самим магмам.
К сожалению, в настоящее время очень трудно выработать критерии, руководствуясь которыми можно было бы решить, связаны ли низкие значения SD с магматическими процессами или являются результатом последующего изотопного обмена. В отношении изотопного состава кислорода решение данного вопроса вполне возможно, поскольку разные минералы одной и той же ассоциации подвергаются обмену изотопами 18O с весьма различными скоростями (например, кварц в сравнении с полевым шпатом). Так, известно, что низкое содержание изотопа 18O в большинстве изверженных пород Земли вызвано взаимодействием горячих отвердевших пород с бедными изотопом 18O метеорными подземными водами в условиях высоких температур; кварц в таких породах будет, как правило, характеризоваться существенно «нормальными» значениями b18O, тогда как сосуществующий с ним полевой шпат обедняется изотопом 18O на несколько промилле.
Магматические тела, внедряющиеся в верхние горизонты земной коры, могут взаимодействовать с метеорными подземными водами непосредственно или косвенным образом (т. е. путем прямого поступления H2O в магму или в результате обрушения и последующего обмена с гидротермально измененными породами кровли или их ассимиляции). В некоторых случаях такие процессы действительно приводили к образованию магм, бедных изотопами 18O. Поскольку в большинстве магм содержатся небольшие количества воды, подобные процессы, скорее всего, должны приводить к изменению в магме изотопного состава водорода SD, а не кислорода b18O. Поэтому вода, отторгающаяся из такой, контаминированной магмы, может отличаться в некоторых случаях очень низкими значениями bD, значительно более низкими по сравнению с так называемой «первично-магматической водой».
Вследствие близости численных значений отношения D/H в большинстве изверженных и магматических пород знание одного только изотопного состава водорода воды совершенно недостаточно для того, чтобы отличить высокотемпературные метаморфические воды от первичных магматических. Кроме того, следует отметить, что значения bD большинства метеорных вод зоны умеренного климата неотличимы от соответствующих значений для таких глубинных вод (рис. 6.3). Существующую близость изотопного состава водорода SD в большинстве изверженных и метаморфических пород можно интерпретировать как простое совпадение, однако, скорее всего, оно объясняется тем, что «первично-магматическая вода» образуется в основном, по-видимому, за счет воды ОН-содержащих минералов погружающихся на глубину осадочных и измененных вулканических пород. Если настоящая «ювенильная» вода все же существует, она пока не идентифицирована и изотопный состав ее водорода неизвестен. Если спрединг с его современной скоростью происходил на протяжении большей части геологического времени, «первично-магматическая вода» за это время приобрела, возможно, в основном изотопный состав воды прошедших рециркуляцию морских глин, хлоритов и слюд. Вследствие обмена с океанической водой при низких температурах изотопный состав последних обычно характеризуется значениями bD от -50 до -85. В результате субдукции эти вещества погружаются, и в верхней мантии они подвергаются или непосредственному плавлению, или дегидратации в условиях господствующих там высоких температур; в любом случае H2O поглотилась бы в конечном счете имеющимися магмами.