Происхождение щелочных магм




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
         » » Происхождение щелочных магм

Происхождение щелочных магм

23.08.2017


Несмотря на то, что объем щелочных магматических пород на Земле сравнительно невелик, дискуссии об их происхождении не уступают по своей активности дискуссиям о базальтовом ми гранитном магматизме. Среди наиболее острых тем для обсуждения вопрос о причинах резкой недосыщенности пород SiO2 и обогащения их щелочами. Высказывались гипотезы о происхождении родоначальных магм щелочных серий в результате (1) ассимиляции различными магмами вмещающих пород (например, карбонатных); (2) кристаллизационной дифференциации перидотитовых и пиритовых магм; (3) разделения магм на силикатную и карбонатную составляющие; (4) парциального плавления глубинных мантийных источников, подвергшихся метасоматической проработке. Именно последняя гипотеза стала наиболее популярной в последние 10-15 лет. Она основана на следующих наблюдениях:
1) нефелинитовые, мелилититовые, лейцититовые и камафугитовые магмы несут в себе большое количество ксенолитов перидотитов и ксенокристаллов мантийного происхождения;
2) эти магмы характеризуются высокими отношениями LREE/HREE (легких редкоземельных элементов к тяжелым), указывающими на равновесие этих расплавов с гранатсодержащим субстратом (напомним, что гранат является активным концентратором HREE, и поэтому все расплавы, образующиеся в равновесии с гранатом, будут обеднены этими элементами);
3) высокие концентрации Ni, Co, Cr, Sc в этих магмах также указывает на мантийный источник;
4) соотношения изотопов 87Sr/86Sr соответствуют мантийным значениям.
Считается, что метасоматоз в мантии осуществляется подвижными карбонатитовыми расплавами. Измененные мантийные перидотиты, помимо обычных оливина, пироксенов и хромшпинелидов, содержат флогопит и щелочные амфиболы, обогащенные высокозарядными элементами (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta).
Для образования магм, сильно недосыщенных SiО2, необходимо, чтобы мантийный перидотитовый источник этих магм был обогащен CO2. Это условие замечательным образом выполняется, т.к. щелочные ультраосновные породы часто ассоциируют с карбонатитами. Экспериментальные исследования показали, что плавление перидотита в присутствии CO2 при давлениях 30-40 кбар ведет к образованию широкого спектра недосыщенных SiO2 магм, от карбонатитовых при низких степенях плавления до оливин-мелилититовых при относительно высоких. При более высоких давлениях (50-70 кбар) в таком же процессе возникают кимберлитовые магмы, а при более низких давлениях (15-25 кбар) - пикритовые и базальтовые магмы. Тем самым эксперименты объяснили известный факт сонахождения ультраосновных мелилититовых пород, с одной стороны, с карбона-татами и кимберлитами, а с другой - с субщелочными базальтами.
Для объяснения образования нефелинитов и оливиновых нефелинитов привлекаются модели плавления гетерогенной мантии, в которой важную роль играют блоки карбонатсодержащих эклогитов - гранат-омфацитовых пород, обогащенных по сравнению с перидотитами Na2O, Аl2О3, SiO2, FeO, Fe2O3, CaO. Согласно модели, эти эклогитовыt блоки попадают в мантию в результате процессов субдукции.
Еще более гетерогенный состав мантийного источника предполагается для ультракалиевых ультраоcновных пород, таких, как лейцититы и камафугиты. Изотопные данные указывают на очень незначительную роль ассимиляции, а высокие концентрации MgO, Ni, Cr - на незначительность процессов кристаллизационной дифференциации. Иначе говоря, лейцититовые и камафугитовые магмы - это примитивные (мало измененные последующими процессами дифференциации) мантийные магмы. В отличие от нефелинитов и мелилbтитов, лейцититы и камафугиты обогащены ксенолитами экзотических пород мантии - пироксенитами, флогопит- и амфиболсодержащими перидотитами, глиммеритами (флогопит-клинопироксеновыми породами). Это указывает на активные мета-соматические преобразования мантийного источника этих магм с участием обогащенных K2O флюидов/расплавов. Наиболее популярная модель рассматривает ультраосновные калиевые магмы как продукты плавления гетерогенного субстрата, представляющего собой перидотит, пронизанный флогопит-пироксен-карбонатными жилами. Образование жил связывается с поступлением в мантию на глубинах 1 до 200 км СО2-содержащих флюидов, богатых калием.
Важнейшую роль в образовании и эволюции ультраосновных щелочных пород играют процессы жидкостной несмесимости (ликвации). Прежде всего, это явления несмесимости между силикатными и карбонатными расплавами, которые широко проявлены при давлениях менее 20 кбар. По результатам экспериментов, базальтовые силикатные расплавы при взаимодействии с карбонатами кальция, натрия и калия расщепляются с образованием обедненных SiO3 расплавов, подобных по составу породам ийолит-уртитовой серии, и карбонатитовые расплавы. Подобные процессы могут привести к образованию мелилит- и нефелинсодержащих пород, таких, как турьяиты и окаиты. К прямым свидетельствам участия карбонатно-силикатного расслоения в генезисе ультраосновных щелочных пород можно отнести: (1) ассоциацию этих пород с карбонатитами (как в масштабе магматических провинций, так и в отдельных массивах) и (2) присутствие несмесимых жидкостей в расплавных включениях в минералах ийолитов, ассоциирующих с карбонатитами. Дополнительные природные компоненты — такие, как хлориды, сульфат, фосфаты, фториды - еще больше расширяют области сосуществования несмесимых жидкостей. Так, например, высокие концентрация KCl и NaCl распространяют область сосуществования щелочно-ультраосновных и карбонатных расплавов до давлений свыше 50 кбар, что допускает формирование карбонатитовых магм в верхней мантии. Высокие концентрации P2O5 способствуют расщеплению трахитовых или нефелин-сиенитовых магм на силикатные (ийолит-уртитовые) и фосфатные (нефелин-апатитовые) расплавы. В частности, этот процесс предложен для объяснения ассоциации уртитов с апатитовыми рудами в Ловозерском и Хибинском массивах Кольского полуострова.
Эмпирически установлено, что уровень щелочности магм (точнее, степень обогащения несовместимыми литофильными элементами, включая и щелочные металлы) коррелирует с мощностью литосферы на момент магматического события. Эта закономерность проявляется, в частности, в том, что (1) щелочные магмы на Земле извергаются преимущественно во внутриплитных обстановках (в провинциях континентальных рифтов, «горячих точек», трапповых областях); (2) на континентах проявления щелочного магматизма гораздо обширнее и разнообразнее, чем в океанах; (3) внутри самих континентов наиболее щелочные комплексы приурочены к ядрам древних крагонов, как и карбонатиты с кимберлитами. Указанную связь можно объяснить тем, что именно мощностью литосферы определяется глубина очагов, дренируемых разрывными нарушениями: чем толще относительна хрупкая литосфера, тем глубже способны проникать трещины-магмоводы. Влияние глубины магмагенерации на состав расплавов продолжает исследоваться, но выявленные закономерности в общем случае согласуются с простой моделью: чем выше литостатическое давление, тем больше предпосылок для появления высокощелочных магм.
В качестве модели, объясняющей существование внутри плитного магматизма, не связанного со спрединговыми и субдукционными системами, часто рассматривается модель мантийных плюмов - образований, медленно всплывающих от границы мантия-ядро (т.е. с глубины порядка 2900 км), либо из переходной зоны мантии (410-660 км). Значительная глубина зарождения плюмов предопределяет независимость их поверхностных проявлений от положения границ литосферных плит; инициированная плюмами магматическая активность может проявиться в любой точке планеты. Большинство плюмов «попадает» во внутриплитные области, составляющие большую часть площади земной литосферы. Вместе с тем, существуют и альтернативные модели, допускающие возможность внутриплитного магматизма без участия плюмов. Самая простая из таких моделей связывает щелочной магматизм с зонами локального растяжения литосферных плит.