В действительности плавление вмещающих образований наблюдается очень редко в экзоконтактах основных магматических пород, даже на контактах крупных основных интрузий с гранитогнейсами. Причиной этого является то, что удаление тепла во вмещающие породы сопровождается кристаллизацией и охлаждением краевой части магматической камеры, В течение небольшого интервала времени после внедрения могут образоваться тонкий слой застывших магматических пород — типичная зона закалки и соседний тонкий слой вмещающих пород, разогретый до температур, промежуточных между первоначальной температурой магмы и температурами вмещающих пород. Дальнейшее поступление тепла будет происходить через слой охлажденных пород, мощность которых увеличивается, и подогреваемые вмещающие породы; таким образом установится температурный градиент. Расчеты показывают, что для плоского контакта и обычно используемых величин удельной теплоемкости, удельной теплоты кристаллизации и теплопроводности вмещающие породы даже при прямом контакте никогда не смогут достичь температур, значения которых превышают 60 % от суммарных начальных температур магмы и вмещающих пород. Этого недостаточно, чтобы вызвать плавление верхних коровых горизонтов, и действительно, с этими теоретическими расчетами согласуются температуры возникновения роговообманковых, пироксен-роговообмапковых роговиков, температуры образования которых определяются в пределах 600—700 °C.
Имеется несколько исключительных примеров плавления вмещающих пород на контакте с базитами. На о. Рам (Шотландия) аркозы на контакте с крупной, пологопадающей кольцевой дайкой, сложенной габбро, частично расплавлены и содержат параморфозы тридимита, который стабилен только при температурах выше инверсионной точки — 870 °С, его фугитивный минимум приближается к 1 атм (0,1 МПа), а область существования быстро увеличивается с ростом давления со скоростью около 190 °С/кбар (1,9 °С/МПа). Отсюда можно сделать вывод о том, что основная магма кольцевой дайковой интрузии не находилась в статическом положении, а интенсивно двигалась и, следовательно, могла обновлять краевые части магматической камеры новыми порциями горячего расплава. Таким образом, не подтверждаются теоретические расчеты, сделанные для статически кристаллизующейся магмы. Однако аркозы сохраняют резкие контакты с габбро и нет оснований предполагать ассимиляцию габбро этими породами. Аналогичная картина наблюдается и в вулканическом центре Рам на некоторых контактах такого же габбро с порфировыми фельзитамн последние пронизывают габбро сетью жил мощностью до нескольких сантиметров. Детальное изучение окрестностей каждого обнажения показывает, однако, что габбро является более поздней интрузией, поскольку они секут конические дайки, прорывающие фельзиты. Это пример анатектического обратного прорывания (back-veining) вследствие локального плавления кислых пород; феномен парадоксального появления в обнажении явно обратных истинным возрастных взаимоотношений двух групп магматических пород. Очевидно, кислые вмещающие породы, хотя уже закристаллизовались, все же могли быть разогреты во время внедрения габбро выше контактовых обычных температур. Это обратное прорывание с резкими контактами по отношению к габбро, которое имеет закаленные контакты, не дает ничего существенного в подтверждении реальности процессов ассимиляции.
Перидотитовый плутон Нодр-Бьюмансфьорд в Северной Норвегии окаймлен широким ореолом габброидных пород гранулитовой фации метаморфизма. В пределах зоны непосредственного интрузивного контакта, осложненного гидравлическим растрескиванием, наблюдается частичное плавление габбро вдоль границ зерен и захват обломков габбро перидотитовым расплавом. Такие расплавы с соответственно экстремально высокими ликвидусными температурами, конечно, редкий случай в коровых условиях.
Однако термальная история включений в базитовой магме может быть довольно различна, если они способны выдержать высокие температуры. Например, включения гнейсов размером 1—2 см в диаметре обнаружены в нижних частях расслоенной серии Скергаардской интрузии, в них отчетливо проявлен термальный метаморфизм, приводящий к частичному плавлению, локально развиты пузыристые структуры. Выше определенной степени метаморфизма в расслоенной серии включения отсутствуют, из этого делается вывод, что они могли быть полностью расплавлены и растворены в магме. Количественным выражением такого типа ассимиляции может быть только незначительный объем кислых пород, по расчетам — очень небольшая часть (1—2%) всего комплекса, однако кислые породы этой интрузии обладают химическими особенностями, свидетельствующими об их происхождении в результате процессов интенсивного фракционирования при возможном участии малых количеств ассимилированного анатектического материала. Диабазовые силлы, прорывающие аргиллиты в районе Мал (Западная Шотландия), содержат ксенолиты вмещающих пород, подвергшиеся плавлению, кристаллизация из анатектического расплава привела к образованию таких фаз, как санидин, тридимит, корунд и муллит. Некоторые из ксенолитов окружены реакционны ми зонами шпинели, анортита и кордиерига, но здесь отсутствуют доказательства поступления анатектического расплава в основную магму.
В этих примерах плавления вмещающих пород на контакте со сравнительно горячими основными и ультраосновными магмами в доступных для изучения коровых уровнях мы сталкиваемся скорее с петрологическими парадоксами, чем убеждаемся в каком-либо действии процессов ассимиляционной дифференциации за счет анатексиса.
Хотя признаки ассимиляции в обнаруженных коровых уровнях редки, все же существует вероятность действия этого процесса при анатексисе на глубинных уровнях земной коры, где температуры вмещающих пород значительно выше. Платобазальты континентальных областей, так называемые континентальные толеиты, характеризуются высокими содержаниями калия и начальными отношениями 87Sr/86Sr. Предполагается, что обе эти особенности указывают на ассимиляцию корового материала базнтовыми магмами Однако трудно представить однородную контаминацию коровым материалом значительных объемов основной магмы, которая, судя по полевым наблюдениям, очевидно достигает поверхности быстро и большими порциями. Более того, наряду с высокими содержаниями калия, такие магмы обладают повышенными концентрациями других типичных несовместимых элементов, не все из которых легко связать с контаминированным коровым материалом. Альтернативным объяснением общего состава этих пород может быть модель частичного плавления в пределах мантии. Высокие начальные отношения 87Sr/86Sr хотя необычны, но не являются уникальными для этого класса вулканических пород. Кроме того, такие отношения установлены в ряде щелочных основных пород, для которых маловероятна контаминация коровым веществом, и эта их особенность может быть связана со временем нахождения в мантии, подстилающей литосферу в стабилизированных участках континентальной коры.
Геофизические данные указывают на отчетливо выраженные резкие гравитационные пики под отдельными палеоген-неогеновыми вулканическими комплексами Шотландии, в связи с чем представляется возможность коррелировать такие гравитационные максимумы крупными телами основных пород, внедрившихся в этих участках в подстилающую кору. А. Дунхем считает, что тепла, выделившегося при кристаллизации и охлаждении тел основной магмы, размеры которых устанавливаются по гравиметрическим данным, было бы достаточно для плавления коровых пород и значительных количествах. Это согласуется с более ранними выводами С. Мурбата и Дж, Белла, основанными на химическом составе и изотопии Sr и заключающимся в том, что по крайней мере некоторые кислые породы шотландской палеоген-неогеновой провинции образовались при коровом плавлении. Анатексис этого типа, конечно, является возможной причиной генерации магм, по в провинции имеется очень немного доказательств образования магматических пород в результате ассимиляции.
В общем доступные геологические доказательства позволяют согласиться с мнением Н. Боуэна о том, что ассимиляция в верхних горизонтах земной коры не играет значительной роли в дифференциации основных магм, хотя эти разогретые магмы могут вызывать местное плавление корового материала. При этом, однако, остается вероятность значительного анатексиса и возможной ассимиляции на более глубоких коровых уровнях.
Главная