Многие изверженные породы подверглись воздействию метаморфизма, но вторичное преобразование по типу его низких стугеней особенно характерно для большинства наиболее древних вулканических пород. Именно в той мере, в какой изучение новейших неизмененных пород является жизненно важным звеном в понимании процессов тектоники плит, исследование более древних вулканических пород геологической летописи вносит вклад в наше понимание прошлых тектонических режимов и эволюции земной коры. Однако до недавнего времени в сфере исследования вторично-измененных пород существовало неопределенное пространство между излюбленными сферами деятельности большинства петрологов-магматистов и петрологов-метаморфистов, и эта область содержит много еще даже не осознанных проблем. Некоторые авторы и, вполне возможно, преподаватели были склонны вести разговоры о реальном мире, изобилующем вторично-измененными горными породами, со студентами, которые обладают знаниями лишь об их менее распространенных неизмененных разновидностях. В то же время основные понятия, относящиеся к вторичному изменению горных пород, очень легко усвоить.
Магматические и, в еще большей степени, вулканические породы имеют минеральный состав, образовавшийся при температурах ликвидуса или, учитывая эффекты переохлаждения и закалки, незначительно ниже этих температур, в условиях давления, соответствующих земной поверхности. Исходя из принципа метаморфических фаций, эти температуры являются максимально достижимыми для всех кристаллических пород. Поэтому не удивительно, что многие из минеральных ассоциаций и составов твердых растворов вулканических пород не являются равновесными при температурах земной поверхности и верхних частей коры.
Наличие «изверженной» минералогии, изучение структур и минерального состава (т. е. того, что является результатом кристаллизации силикатного расплава), свидетельствуют о том, что из-за быстрого охлаждения равновесные соображения потерпели неудачу по отношению к кинетической точке зрения Плутонические породы, охлаждавшиеся сравнительно медленнее, конечно же, демонстрируют соответствующую приспособленность минерального состава к понижающейся температуре, такую как: эксолюция, перекристаллизация, а при наличии достаточного количества H2O, CO2 и т. д. и образование различных количеств вторичных минералов, являющихся действительно устойчивыми при низких температурах Тем не менее, за исключением некоторых гранитоидов (многие из них изначально никогда не кристаллизовались из расплава), происхождение изверженных пород путем кристаллизации магмы с очевидностью подтверждается минералогией и структурами их неизмененных разновидностей.
В процессе охлаждения изверженного тела может наступить своеобразное повторное равновесие: дальнейшие изменения подавлены крайне низкими скоростями реакций. Скорость химических реакций примерно удваивается при возрастании температуры на 10 °С; следовательно, реакции протекают в тысячу раз быстрее (или медленнее) при возрастании температуры (или падении) на 100 °C, в миллион раз — на 200° С, в миллиард раз — на 300 °C и т, д. Иными словами, следовало бы полагать, что никакое повторное равновесное состояние в вулканических породах (помимо того, которое было достигнуто при начальном охлаждении от температур ликвидуса до температуры воздуха за время, измеряемое несколькими днями, неделями или месяцами) не будет реализовано и в течение всего геологического времени.
Ho, увы, такого счастливого для петрографов-магматистов стечения обстоятельств не бывает. Изверженные породы не могут избежать захоронения на различных глубинах, а там они подвергаются воздействию температур, соответствующих геотермическому градиенту в различные отрезки времени истории их захоронения В то же время циркулирующие подземные воды могут обеспечивать поступление количеств H2O и CO2, достаточных для образования новых низкотемпературных минералов. Ho отношению к этому низкотемпературному повторному равновесию важно отдавать себе отчет в том, что:
«Нет необходимости в достижении температуры около 400 °C, при которой происходят прогрессивные эндотермические реакции в осадочных породах и которая определяет нижнюю температурную границу зеленосланцеьой фации. В данном случае следует отметить показательный эксперимент П. Эскола (1937 г), «реакцию спилитизации», за счет которой был получен чистый альбит из анортита в присутствии воды, соды, кремния и СО2 при температурах от 264 до 331 °С. Так что это вопрос достижения такой температуры, при которой скорости химических реакций в уже нестабильной ассоциации минералов становятся ощутимыми».
В последующем обсуждении мы ограничим себя главным образом рассмотрением вулканических пород, достигших повторного равновесия в условиях зеленосланцевой и более низких фаций метаморфизма, так как доказано, что изучение этих образований особенно полезно для установления отличий между различными сериями изверженных пород, формирующихся в соответствующих глобальных тектонических обстановках.
Главная