Процессы дифференциации и газовый перенос в жидкой магме




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
         » » Процессы дифференциации и газовый перенос в жидкой магме

Процессы дифференциации и газовый перенос в жидкой магме

12.08.2017


Здесь мы рассматриваем не микромасштабную диффузию вокруг растущих кристаллов, неизбежно связанную с процессами кристаллизации, а вероятность крупномасштабных диффузионных явлений в магматической камере как причину дифференциации. Теоретически возможно, что диффузия будет происходить в результате возникновения температурного градиента, приводя к установлению равновесного градиента состава (эффект Сори), в другом случае диффузия проявляется при вертикальном увеличении давления, что приводит к возникновению градиентов плотностей и состава. Однако авторитетные ученые приходят к заключению, что прямое влияние этих эффектов на скорость, с которой должны происходить процессы диффузии, способные проявляться в «сухих» силикатных расплавах, слишком мало и может не учитываться и, кроме того, не имеет убедительных полевых доказательств.
Г. Кеннеди обратил внимание на предполагаемое поведение воды, растворенной в силикатном расплаве и предположил возможное существование большого количества воды в магматических камерах, имеющих значительные вертикальные размеры. При этом за геологически продолжительные периоды времени происходит концентрация H2O в тех их частях, где устанавливаются более низкие температуры и давления (т. е. в верхних горизонтах). Повышенные концентрации воды, возникшие таким образом, должны были уменьшать температуры магматической кристаллизации, увеличивая температурный градиент до или во время кристаллизации, и усилить первичный потенциал, приводящий к миграции растворенной воды. Г. Кеннеди вывел графическую зависимость (рис. 1) эквипотенциальных концентраций воды от глубины на основании классической работы Р. Горансона; эти допущения, в свою очередь, были детально рассмотрены К. Бурихемом, и было предложено несколько модификаций таких построений. В дальнейшем Г Кеннеди предположил, что щелочи и некоторые металлы будут реагировать с водой и подобным образом концентрироваться в участках наименьших давлений и температур. Если это действительно так, то в магме может произойти значительная дифференциация породообразующих элементов.

Геологическим доказательством действия таких процессов может быть отложение пепловых потоков, многие из которых обладают зональностью и в пределах одного застывшего слоя проявляют постепенные тонкие вариации состава пород, меняющихся вверх по разрезу от сравнительно кислых до относительно основных. Это объясняется тем, что источник материала, внезапно извергнутого во время непродолжительного промежутка времени из общей магматической камеры, был дифференцирован по составу от сравнительно более кислого и значительно насыщенного летучими вещества (с которого начиналось извержение) в верхних частях камеры до относительно более разогретого, более основного и жидкого из нижних горизонтов. Во многих районах зональность отложении пепловых потоков интерпретируется имен но так, а эго согласуется с гипотезой зональной магматической камеры. предложенной Г. Кеннеди Большой интерес представляет работа К. Аллегpe и М. Кондомайнса. посвященная геохронологии вулканических процессов, с использованием данных по изотопии 238U—230Th. Она в некоторой степени является подтверждением этих взглядов, так как полученные данные указывают на то, что период существования дифференцированной магматической камеры под андезитовым стратовулканом Иразу оценивается не менее чем в 0,14 млн лет — неожиданно большой интервал времени и достаточно большей для предположения о проявлении процессов дифференциации.
Аналогичная картина, но в меньшем масштабе и более кратковременная наблюдается для хорошо известных повторяющихся современных вулканических извержений Геклы (Исландия). В некоторых из двадцати описанных извержении за последний миллион лет первыми проуктами выбросов зафиксированы стекловатые и сравнительно высококремнистые породы, быстро сменяющиеся однообразными базальтовыми породами. И чем длительнее интервал между последовательными извержениями, тем более высоко-кремнеземистые составы извергаются в начале вулканической деятельности.
Именно сочетание рассчитанного высокого содержания воды с кислыми продуктами в этих примерах является подтверждением модели дифференциации Г. Кеннеди внутри магматической камеры. Тем не менее следует отметить, что процессы фракционирования. воздействуя попеременно или независимо от каких либо других процессов, приводящих к различиям в содержании летучих в магме, могут способствовать образованию тел более кислых расплавов в верхних частях столба магмы, подвергающейся дифференциации.
Рассматривалась и возможная роль газового переноса щелочей в неглубоких изначально голеитовых магматических камерах для объяснения извержений щелочных базальтов, завершающих вулканический цикл развития Гавайских вулканов. Однако другие особенности состава щелочных базальтов, отчетливо выявляющихся по набору рассеянных элементов, и сходство такого типа пород из многих районов явно выделяют их родоначальные магмы как мантийные, и наблюдаемая характеристика ассоциации щелочных базальтов может быть убедительно объяснена процессами фракционирования собственно родоначальной щелочно-базальтовой магмы.
Именно в связи с небольшой, но очень своеобразной группой агнаитовых пород рассматривается возможность переноса щелочей и, вероятно, других компонентов как в, так и из частично открытых магматических систем. Так, например, Д. Бейли пришел к заключению, что подвижность щелочей (и железа) должна учитываться в любой реальной схеме агпаитового петрогенезиса. Мог ли этот феномен вызывать или воздействовать на агпаитовые условия? Конечно, это другой вопрос. Ясно, что длительное, значительное фракционирование плагиоклаза (всегда более глиноземистого, так же как и более известковистого, чем кристаллизующаяся магма) могло привести к образованию фракционированных агпаитовых жидкостей (плагиоклазовый эффект Боуэна) и что последующая миграция щелочей могла произойти как результат растворимости компонента щелочного метасиликата в воде.
Таким образом, хотя миграция растворенной воды внутри магматических камер, по-видимому, происходит, доказательства действия диффузионного процесса в противоположность процессу фракционирования как возможного механизма существенной магматической дифференциации не установлены, за исключением агпаитовых пород, для образования которых, очевидно, требуется этот эффект. Вероятно, последний пример может заставить пас скептически отнестись к возможности проявления в какой-либо степени диффузионного переноса воды, щелочей и, может быть, комплексных ионов внутри магматических камер в ситуациях, где другие механизмы дифференциации явно преобладают. Однако элемент неопределенности существует и в моделях жестких, закрытых систем, где рассматривается только фракционирование кристаллов.