ГлавнаяКумулаты или кумулятивные породы - это породы, возникшие в результате отсадки на дно магматической камеры кристаллов, более плотных, чем расплав, их породивший. Термин «кумулат» был введен в петрологию в 1960 году Л.P. Вагером с соавторами. Авторы рассматривали особенности кумулатов на примерах ультраосновных пород расслоенных интрузивов основного состава. Поскольку плагиоклаз редко кристаллизуется первым из базальтового расплава, наиболее ранние кумулаты основных магм состоят главным образом из оливина и пироксенов, то есть имеют ультраосиовной состав. Расслоенные интрузивы основного состава, содержащие кумулятивные ультраосновные горизонты, известны на всех континентах и имеют различный возраст. Тем не менее, все расслоенные интрузивы приурочены к докембрийским щитам. Наиболее древние из них - позднеархейские Стиллуотер в штате Монтана, США (2700 млн. лет) и Великая Дайка в Зимбабве (2575 млн, лет). Раннепротерозойский возраст имеет Бушвельд в ЮАР (2060 млн. лет). Рифейский возраст имеет Мускокс в Канаде (1270 млн. лет). Вендский возраст имеет Сарановский на западном Урале (745 млн. лет). Третичный возраст имеет Скергаард в Гренландии (55 млн. лет). Размеры этих массивов также различны. Бушвельдский массив, занимающий площадь около 66000 км% - это самый крупный расслоенный плутон мира, тогда как площади других массивов намного меньше: Великая Дайка - 3300 км2, Стиллоутер - 4400 км2, Сарановский - < 3 км2.
Мощность ультраосновных кумулятивных горизонтов в различных интрузивах варьирует в широких пределах: в Стиллуотере достигает 1100 м, в Великой Дайке до 2000 м. В некоторых расслоенных комплексах (например, в Бушвельде) ультраосновные кумулаты обнажены не повсеместно, а лишь в отдельных частях комплексов и имеют переменную мощность. И наоборот, большая часть выходов Великой Дайки Зимбабве длиной 600 км и шириной 5-8 км представлена ультраосновными кумулатами. Расслоенность подобных массивов выражается в сочетании пород, различных как по минеральному, так и по химическому составу. Довольно часто наблюдаются сочетания дунитов с пироксенитами, перидотитов с пироксенитами, дунитов с хромититами, перидотитов с анортозитами, габбро, норитами. Например, в так называемой Нижней Зоне комплекса Бушвельд мощностью 820-1300 м пироксениты резко преобладают на дунитами и гарцбургитами (рис. 4.4). В пределах каждого типа пород наблюдается скрытая расслоенность, выражающаяся в смене составов минералов и их количественных соотношений. Расслоенность, особенно нижних зон, имеет циклическую или макроциклическую ритмичность, где нижние части ритмов сложены дунитами (кумулятивный оливин + хромит), которые через гарцбургиты переходят в пироксениты. Прослои массивных хромититов часто маркируют основания ритмов, образуя иногда экономически значимые залежи. Повторяемость ритмов в перидотитовой части кумулатов дает основание в ряде случаев предполагать, что эти ритмы были сформированы не в результате отсадки кристаллов, а многократными внедрениями новых порций магмы. Например, 16 макроритмов к расслоенной серии пород комплекса Рум (Гибридские острова, Шотландия) предположительно отражают открытость магматической камеры, постоянно пополняемой новыми порциями магмы. Подтверждением тому являются секущие дайки пикритового состава.
Вопрос о том, какие магмы могли формировать расслоенные интрузивы с ультраосновными кумулатами, остается открытым. Оценки содержаний MgO в «первичном расплаве» этих комплексов показывают более высокие значения, чем те, которые были бы характерны для типичных базальтовых расплавов. Так, содержание MgO в первичной магме Бушвельда оценивается 14.9 мас.%, а Великой Дайки -16 мас.%. Для комплекса Рум это значение составляет 18-20 мас.% попадая в область пикритовых расплавов. Для первичных магм архейских и раннепротерозойских расслоенных интрузивов оцениваются также высокие содержания SiO2: 54 мас.% для комплекса Стиллуотер, 53 мас.% для Великой Дайки, 56 мас.% для Бушвельда. Эти концентрации SiO2 выражены в высоком содержании ортопироксена как в кумулятивных перидотитах, так и в основных членах расслоенных серий (габбро-норитах, норитах). Одновременно высокие содержания MgO и SiO2 указывают на то, что первичные магмы расслоенных интрузивов с кумулятивными перидотитами имели состав близкий к бонинитам - высокомагнезиальным (> 8 мас.% МgCl), эффузивным породам, содержание SiO2 (> 52 мас.%) в которых соответствует андезитам.
Помимо крупных расслоенных интрузивов кумулятивные передотиты формируются в корнях базальтовых вулканов (ультраосновные комплексы аляскинского типа), в нижних частях потоков коматиитовых лав (см. ниже), а также в основаниях «фиолетовых комплексов (например, Семаил, Оман; Бэй оф Айленде, Канада).