Высокощелочные породы океанических островов




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
         » » Высокощелочные породы океанических островов

Высокощелочные породы океанических островов

14.08.2017


Примером высокощелочных пород океанических островов служит серия Гонолулу на о. Оаху, Гавайский архипелаг. Эти породы очень молоды и отделяются во времени несколькими миллионами лет от основной стадии извержения толеитовых вулканитов о. Оаху, в результате которого возник этот остров. Серия Гонолулу сложена продуктами извержений приблизительно из 40 жерл, разбросанных на территории около 400 км2 в юго-восточной части о. Оаху. Извержения обычно носят эксплозивный характер, при этом образуются небольшие конусы, часто встречаются ультрамафические ксенолиты, а в некоторых жерлах магма присутствует только в виде спекшихся брызг. При таких обстоятельствах нельзя говорить о магматической серии, поскольку эруптивная порода является по составу строго мафической. Характерные типы пород, отличающиеся по своему высокому содержанию щелочей от любой более древней лавы щитовых вулканов, включают нефелинит, анкаратрит и мелилитовый нефелинит (табл. 15). Их значения M (61—66) соответственно выше для неаккумулятивных мафических пород, на основании чего можно сделать вывод о том, что после достижения равновесия между магмой и мантийным материалом фракционирование либо осуществлялось в очень незначительной степени, либо вовсе не происходило. Это подтверждается повсеместным присутствием комплекса ультрамафических включений. На основании размера этих ксенолитов, который обычно не превышает 10 см и редко достигает 30 см, относительно высокой плотности и их минералогического состава принято считать, что они были захвачены при быстром подъеме магмы с глубин до 100 км. Однако Р. Спаркс оспаривает вывод о скорости подъема, основываясь на полевых наблюдениях лав Гавайских островов и Этны, поскольку лавы ведут себя, по крайней мере при извержении, как жидкости Бингема с высоким пределом текучести.

Здесь пора отвлечься и рассмотреть сущность этих загадочных ультрамафических включений, или ультраосновных ксенолитов, присутствие которых так характерно для высокощелочных мафических пород. В отчете Р, Уайта дано полное описание ксенолитов серии Гонолулу. Он приходит к выводу, что, хотя включения и вмещающие мафические породы генетически связаны, они, возможно, имеют несколько способов формирования. Ксенолиты ультраосновных пород отсутствуют в толеитах (отдельно от гломеропорфировых кристаллов оливина), редки в щелочных базальтах, но часто встречаются во все более щелочных мафических породах. В минералогическом отношении в их составе изменяются пропорции высокомагнезиального оливина, ортопироксена и клино-пироксена, обычно совместно с одним из глиноземистых минералов — шпинелем или гранатом. Текстуры изменяются от грубой изотропной до отражающей воздействие напряжения, с которым связаны перекристаллизация мелкозернистых агрегатов и развитие полигональных образований. В некоторых ксенолитах содержится стекловатое вещество зоны закалки. В типичном случае включения характеризуются усложненным распадом твердых растворов (например, эксолюцией шпинели из алюминиевого пироксена). В ксенолитах преимущественно вебстеритового и гранат-вебстеритового состава в Солт-Лейк-Крейтор (о, Оаху) образуются гранат + пироксен из клинопироксена и гранат+клинопироксен из ортопироксена.
Можно рассмотреть несколько возможных вариантов происхождения ксенолитов:
1) продукты фракционирования первичной магмы на глубине (т. е. в течение подъема такой магмы, по мере ее превращения на коровых уровнях в родоначальную магму);
2) «реститы», образовавшиеся из вещества первозданной мантии (т. е. ксенолиты — это комплементарная твердая фракция по отношению к жидкой магме, выплавившейся во время этапа частичного плавления);
3) «случайные» включения мантийного вещества, имеющие состав, переходный от первозданной мантии к мантии, деплетированной в результате предыдущих этапов частичного плавления, и следовательно, непохожие случаи 1 и 2 генетически не связаны непосредственно с вмещающей магмой.
Установить критерии очень трудно, так как во всех трех возможных случаях следовало бы предвидеть минеральный состав ультраосновных пород, а их текстуры в значительной мере переработаны. Для выявления первозданного мантийного вещества можно было бы использовать конвергенцию состава в сочетании с соответствующими химическими свойствами. П. Харрис с соавторами показал, что некоторые ультраосновные ксенолиты могут быть действительно в достаточной степени обогащены несовместимыми элементами и характеризовать состав первичного мантийного вещества. Обследование их химических компонентов с достоверностью позволяет утверждать, что если бы это было так, то в составе верхней мантии должны были бы существовать региональные различия. Прогрессирующее обеднение щелочами и несовместимыми элементами должно было бы в общем случае быть свойственно мантийным реститам. Продукты фракционирования обычно характеризуются одной или несколькими кристаллизационными минеральными фазами, структуру можно представить сланцеватой или структурой кумулуса (хотя по аналогии со структурами перекристаллизации внутри крупной коровой расслоенной интрузии, например в комплексе Стиллуотер, трудно ожидать, что отчетливая структура кумулуса сможет сохраниться в течение длительною времени при мантийных температурах. Ряд щелочных базальтов содержит ксенолиты с продуктами фракционирования, приуроченными к различным глубинам и отличающимися по минеральному составу от обыкновенных ассоциаций (с плагиоклазом) до парагенезисов высокого давления. Присутствие в некоторых ксенолитах двупироксеновой ассоциации в виде захваченных продуктов фракционирования свидетельствует в пользу моделей фракционирования пироксена, соответствующих отдельным стадиям истории развития щелочных базальтов. Особый интерес вызывает возможный критерий происхождения пород, основанный на представлениях о вероятном поведении изотопов Sr в течение процесса формирования магмы. Продукты фракционирования находились в состоянии равновесия с жидкой фазой, и их минеральные фазы должны были иметь идентичные отношения 87Sr/86Sr. Однако с каждым днем накапливаются доказательства, что изотопное равновесие между мантийными фазами не наступает, несмотря на длительное время их сосуществования при высоких температурах. Стронций встречается в мантийном клинопироксене примерно в 100 раз чаще, чем в оливине или ортопироксене, тогда как Pb (хотя это не часто встречающийся элемент) имеет гораздо более равномерное распределение. Так что два последних минерала за время существования в мантии приобретают заметно большую величину отношения 87Sr/86Sr.
На архипелаге Фернанду-дн-Норонья и на о. Тринидад распространены самые высокощелочные из известных пород океанических островов. Эти породы совместно с другими, развитыми на океанических островах, хорошо описаны И. Кармайклом с соавторами. Полезно ознакомиться также с обзором П. Бейкера, который посвящен петрологии различных южно-атлантических островов, охватывающим широкий спектр пород от переходных до серий повышенной щелочности.
По сравнению с БСОХ, ТОО и щелочными базальтами эти более щелочные породы отличаются большей изменчивостью состава и гораздо меньшими количествами. В химическом отношении они обнаруживают высокие содержания Ti, P и других несовместимых элементов, а также сильное обогащение легкими РЗЭ. кроме того, они имеют относительно высокие несколько непостоянные начальные отношения 87Sr/86Sr.
Оказывается, иногда в более крупных океанических архипелагах высокощелочные породы преобладают над излияниями ТОО и щелочных базальтов, хотя некоторые более мелкие океанические острова, расположенные в стороне от срединно-океанических хребтов. построены исключительно из относительно щелочных типов магмы. Однако надо не забывать, что обнаженность на океанических островах, в лучшем случае представляющих только самую вершину гораздо большего подводного основания, часто ограничена поверхностным слоем плюс небольшой стратиграфический разрез в стенках кальдеры пли на морских утесах, так что экстраполяция таких скудных доказательств может оказаться ошибочной.
В соответствии с моделью мантийных потоков и приведенными выше скудными данными о петрогенезисе могло бы показаться, что этот спектр высокощелочных мафических пород образовывается в результате низких степеней частичного плавления на глубинах, где достигается равновесие с гранатом. Это может иметь место на периферии восходящего мантийного потока, когда литосферная плита уже миновала центральную осевую часть потока, где относительно обильное плавление привело к возникновению больших количеств ТОО, или это можно себе представить в условиях «слабого» мантийного потока, где достигались лишь низкие степени плавления без образования ТОО.
Однако в случае островов Фернандо-По, Принсипи, Сан-Томе и Пагалу, которые лежат на непосредственном продолжении «Камерунской линии», более вероятной причиной вулканизма этого типа может быть не мантийный поток, а глубокое нарушение сплошности литосферы, выраженное на поверхности Земли в виде: линеамента.