Новости

Новости

Дифференциация магматических пород


Овладев знаниями о минералогическом и структурном разнообразии магматических пород, а также сделав попытку классифицировать последние, ученые задают вопрос: каким образом связаны между собой различные породы? Среди других вопросов, которые можно было бы задать при этом, следующие. Повторяются ли однотипные ассоциации разнообразных магматических пород в различных районах? Можно ли найти в природе доказательства происхождения различных типов пород из одного исходного магматического очага? Как могло это произойти? Образовываются ли некоторые или все разновидности магматических пород из одной или нескольких родоначальных магм? Можно ли создать рабочие гипотезы исходя из частичного сходства закономерностей строения магматических провинций? Могут ли эти гипотезы быть проверены экспериментально, путем прогнозирования или сравнения? Все это является предметом научного исследования, которое постоянно опровергает шутливое выражение Г. Адамса: «Анархия — закон природы, а порядок — мечта человека», и показывает, что мечта — достижимая реальность.
Наблюдаемая в магматических породах дифференциация действительно служит краеугольным камнем петрологии. Это важно для полевой работы петролога, поскольку знания о данном процессе дают представление о том, что картировать и как отбирать образцы в поле. В челом лавовые потоки затвердевают слишком быстро для того, чтобы в них могла проявиться внутренняя дифференциация (но таким образом может сохраниться состав исходной магмы, за исключением летучих компонентов), однако изучение плутонических пород показывает, что на самом деле лишь некоторые из них затронуты процессами дифференциации.
Огромное значение для петрогенезиса имеет то, что изучение этих процессов приводит к выявлению исходных магматических типов. Некоторые глубинные гранитные породы в действительности возникли из исходных магм основного состава и были дифференцированы преимущественно в результате процессов фракционирования кристаллов, что привело к образованию четко выделяющихся серий магматических пород, обычно характерных для определенных тектонических условий. В этом отношении идеальным материалом для работы являются свежие современные вулканические породы, поскольку анализ афировых пород или основной массы порфировых разновидностей позволяет проследить магматическую линию их происхождения. Однако сейчас мы должны следовать по историческому пути открытий и изучить вначале полевые доказательства дифференциации, которые наблюдаются в интрузивных телах и которые исходят из интерпретации анализов отдельных лавовых потоков, включая предположения о том, что их образование является бесспорным доказательством дифференциации.
Исторически в отношении изучения магматических горных пород мы отмечаем выдающиеся «героические годы» петрографии XIX в., за ними следует период успехов петрологии во второй четверти XX в. Полученные данные главным образом дают ответы на вопросы дифференциации и помогают предварительно выделить основные провинции и ассоциации магматических горных пород. Это, однако, не позволяет утверждать, что процессы дифференциации не наблюдались первыми исследователями. Классическими примерами ранних обобщений, имеющих ценность для выявления процессов дифференциации, служат работы У. Пирсона, основанные на полевых исследованиях лакколита Шонкин-Саг и других небольших интрузий в районе гор Хигвуд (шт. Монтана) и описании гравитационного осаждения и флотации первичных кристаллов в интрузии Илимауссук на юге Гренландии, сделанные H. Юссингом. Однако для полного расцвета всякого научного направления должно наступить время, в которое будут интенсивно развиваться и параллельные направления, тогда человеческая мысль подготовит и сделает их приемлемыми для подтверждения новых гипотез.
Магматическая дифференциация определяется как процесс образования более одного типа магматических пород in situ из обычного источника магмы во время ее внедрения и охлаждения. Это относится к химически различным продуктам и совсем не относится к структурным разновидностям. Так, например, стекловатый тахилитовый край базальтовой дайки не обязательно является дифференциатом в отношении ее раскристаллизованного ядра. Отметим, что здесь мы четко отделяем от прочих гипотетические процессы, приводящие к образованию магм различного состава до их внедрения в верхние горизонты земной коры, хотя такие процессы необходимо рассматривать в ряду механизмов дифференциации в случае глубинных гранитов на ранней стадии возникновения последних.
Однородны ли магматические камеры? Даже в быстро внедряющихся системах базитовых даек и при трещинных излияниях проявляются некоторые колебания состава исходной магмы во времени, имеются и строгие доказательства того, что многие крупные интрузивные тела основного состава образовались в результате нескольких внедрений магмы. Относительное постоянство состава дискретных магматических групп установлено, например, по сохранившимся современным и древним лавовым потокам на о. Килауэа, Гавайи, это позволяет считать, что широко распространенные представления о первичной однородности источника магмы могут быть не так уже обоснованы, по крайней мере при извержениях значительного количества основных пород. Установлено заметное постоянстве) составов отдельных извержений «когерентных» андезитовых вулканов, таких как Мерани (о. Ява), что еще раз подтверждает возможность однородности отдельных магматических резервуаров. Однако магма в какое-то время и в каком-то месте, вероятно, либо кристаллизуется, либо растворяет выросшие кристаллы. Таким образом, в эволюции порфировой магмы имеется возможность (наиболее вероятная в случае менее вязкой основной магмы) относительного движения между жидкостью и кристаллами, которые в общем обладают различной плотностью и составом по сравнению с жидкостью, что и приводит к дифференциации. Удобное предположение о том, что состав какой-либо данной магматической камеры был когда-то однороден, тем не менее, является, вероятно, правильным только в первом приближении. Другой вывод заключается в том, что граниты като-и мезозоны скорее всего не были однородными или их состояние только приближалось к жидкости. В процессе внедрения они могли быть грубо смешаны, в результате чего образовались объемы сравнительно однородного материала — это процесс «антидифференциации»! Петрология часто страдает от попыток применения унифицированного подхода как к (существенно жидким) базитовым магмам, так и к (существенно твердым) гранитным «магмам».
Однако, рассматривая в значительной степени однородное магматическое тело в качестве отправной точки, мы задаемся вопросами: была ли вся магма жидкой частично или только жидкой, содержался ли в ней кристаллический материал, какие процессы могли привести к образованию конечных твердых дифференцированных продуктов и какие доказательства действия такого рода процессов мы можем обнаружить в природе?
Поскольку результаты современного изучения магматического петрогенезиса позволяют нам в глобальном масштабе рассмотреть магматическую деятельность в аспекте тектоники плит, то можно привести многие магматические провинции и интрузии, широко известные в качестве классических примеров дифференциации. Выбор таких примеров труден и отчасти определяется литературными источниками на английском языке, в меньшей степени в виде примеров использованы районы, известные лично автору.