Причины разнообразия магматических горных пород




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


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Причины разнообразия магматических горных пород

Причины разнообразия магматических горных пород

22.08.2017


Магматические породы различаются по химическому и минеральному составу, текстурным и структурным характеристикам. Их разнообразие множится на всех этапах эволюции магматических систем - от плавления протолита до полной кристаллизации расплавов.
Магматический процесс начинается с частичного плавления исходной породы. Для этого порода должна преодолеть термодинамические условия собственного солидуса. Достигается это разными способами:
• разогревом породы;
• подъемом породы в субизотермических условиях;
• проникновением в породу флюида, снижающего температуру ее плавления;
• комбинацией вышеуказанных процессов (например, разогрев породы, сопровождаемый внедрением водного флюида и т.д.).
Первичные расплавы, образующиеся при частичном плавлении источника магм, имеют весьма разнообразный состав, зависящий, в первую очередь, от состава протолита, но также и от температуры, давления и химического потенциала (фугитивности) летучих компонентов. Чем выше температура, тем выше степень плавления материнской породы, а значит, тем ближе составы расплава и протолита. При низких степенях плавления, напротив, образуются расплавы, существенно обогащенные легкоплавкими компонентами в сравнении с материнской породой. В природных магматических системах степень плавления исходной породы обычно не превышает 40%, поскольку образующийся расплав имеет меньшую плотность и вязкость, чем протолит, и стремится покинуть место своего рождения под действием архимедовой силы.
Состав первичного расплава может значимо изменяться в ходе последующей эволюции в связи с процессами дифференциации и контаминации.
Магматическая дифференциация - это разделение вещества в расплаве, осуществляемое за счет разнообразных процессов, среди которых можно выделить ликвацию, конвекцию в магматическом очаге и кристаллизационную дифференциацию (фракционную кристаллизацию). Последний процесс является несравнимо более масштабным, чем прочие.
Ликвация (англ. liquid immiscibility, жидкостная несмесимость) - это процесс разделения магмы на несмешивающихся жидкости разного состава. Явление несмесимости характерно (при определенных термодинамических условиях) для контрастных по составу жидкостей в карбонатно-силикатной, силикатно-сульфидной и другую природных системах. В чисто силикатных природных магматических системах процесс ликвации иногда оставляет свои следы, но не имеет выраженного петрогенегического значения.
Кристаллизационная дифференциация (или фракционная кристаллизация) — это процесс кристаллизации и последующего обособления кристаллических фаз по мере остывания расплава. Ceпарация кристаллов может протекать как при подъеме магмы, так и при ее остановке в промежуточных или конечных камерах. Различают три основных механизма фракционирования - гравитационное разделение (например, осаждение или всплывание минералов, ведущее к образованию кумулусных пород), отжим расплава из области кристаллизации (фильтр-прессинг) и изоляция ядер растущих кристаллов от остаточного расплава.
В 30-е годы XIX века американский петролог Н.Л. Боуэн показал, что кристаллизационная дифференциация в остывающих расплавах приводит к однонаправленной эволюции составов кристаллизующихся минералов от высокотемпературных (тугоплавких) к низкотемпературным (легкоплавким). Составы остаточных расплавов при этом обогащаются кремнекислотой, поскольку все кристаллизующиеся твердые фазы содержат меньше SiO2, чем исходная магма и их удаление из системы ведет к росту кремнекислотности остаточных магм. Согласно Н.Л. Боуэну, последовательность кристаллизации минералов из остывающего базальтового расплава может быть представлена двумя рядами (рис. 2.1). Первый ряд назван прерывистым, т.к. представлен последовательностью фемических минералов, в которой каждый последующий минерал возникает в результате реакции предыдущего минерала с расплавом. Иногда этот ряд называют также реакционным. Он начинается с самого высокотемпературного минерала - оливина, вслед за которым следует пироксен (перитектическая реакция оливин+расплав-ортопироксен), далее последовательно идут амфибол и биотит. Второй ряд является мономинеральным и потому называется непрерывным. Этот ряд представлен плагиоклазом, изменяющим свой состав от кальциевого к натровому по мере снижения температуры. Совместная кристаллизация минералов двух рядов приближает остаточные расплавы к низкотемпературным котектиками и эвтектикам в простых силикатных системах. Из таких расплавов на ряду с крайними членами рядов кристаллизуются щелочной полевой шпат, мусковит и кварц. Важно иметь в виду, что последовательность кристаллизации минералов, предложенная Боуэном, в природных системах реализуется не всегда вследствие разнообразия условий, предопределяющих эволюцию первичных расплавов.

Процесс гравитационного осаждения (всплывания) кристаллов нередко осложняется конвективными течениями в камере. В этом случае могут возникать так называемые полосчатые комплексы -чередования пород, различающихся по составу (химическому, минеральному, модальному) и/или структуре. Например, в одном из крупнейших на Земле Бушвельдском докембрийском плутоне, площадь выхода которого на поверхность составляет около 66000 км2, присутствует 150-метровый горизонт («риф Меренского») с ритмичным чередованием кумулятивных (отложенных на дне камеры) плагиоклаза, ортопироксена, оливина и хромита. В этом же горизонте находится знаменитый 1-5 метровый прослой с платино-палладиевым оруденением, прослеживающимся на расстояние 250 км.
Контаминация (от лат. contaminare - загрязнять) - это процесс изменения состава первоначальной магмы в результате ее взаимодействия с посторонним веществом. В зависимости от агрегатного состояния контаминанта (примешивающегося к магме вещества) различают процессы ассимиляции и смешения магм.
Ассимиляция - процесс растворения в магме твердого контаминанта при ее взаимодействии со стенками камер и с обломками (ксенолитами) вмещающих пород. Нередко процесс ассимиляции протекает одновременно с постепенной кристаллизацией магмы. Такой комбинированный механизм эволюции, согласно современным представлениям, отвечает за формирование многих дифференцированных магматических серий субдукционных обстановок. Процессы ассимиляции характерны для островодужных аликитов — продуктов плавления метабазитов субдуцирующей плиты содержащих значительные количества компонентов перидотится мантийного клина, через который эти расплавы мигрировали.
Смешение магм - следствие инъекции в магматическую камеру новой порции магмы, либо конвекции магмы в расслоенных плутонах. Смешение приводит к образованию гибридных магм, обладающих специфическими текстурными и структурными характеристиками. В гибридных магмах могут встречаться в разной степени переработанные фрагменты внедренной магмы, признаки неравновесности вкрапленников и вмещающего их расплава (реакционные каймы), а также вкрапленники с необычной зональностью (обратной осциляторной и др). В частности, с внедрением в кислую магму более основного расплава нередко связывается образование каемок плагиоклаза вокруг овоидов K-Na полевого шпата в гранитах рапс киви.
В английском языке есть два эквивалента термина «смещение магм», отражающие разную степень гомогенизации гибридных образований: magma mingling - механическое смешение расплавов (с образованием включений округлой и неправильной формы, а также постепенных переходов между разновидностями пород разного состава), и magma mixing - смешение до однородной массы, гибридная природа которой распознается только при детальном петрографичском и геохимическом исследовании.
Разнообразие магматических горных пород обусловлено не только вариациями их химического состава, но и структурно-текстурными особенностями, отражающими условия формирования пород, а в некоторых случаях - характер вулканической длительности (рис. 2.2).