Глава 07. ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ ПРОТЕРОЗОЯ И ФАНЕРОЗОЯ (1119269), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Процесс гидратации пород океаническойкоры обычно сопровождается выносом из нее кремнезема, кальция, магния, сульфидовжелеза и других рудных элементов, формирующих вблизи рифтовых зон рудоносныеосадки.Все реакции гидратации такого типа являются экзотермическими исопровождаются выделением тепла. Главными из этих реакций являются:4Mg2SiO4 + 4H2O + 2CO2 → Mg6[Si4O10](OH)8 +2MgCO3 + 65,05 ккал/моль;(7.4)оливинсерпентинмагнезит4Mg2SiO4 + 6H2O → Mg6[Si4O10](OH)8 + 2Mg(ОН)2 + 33 ккал/моль;(7.5)6MgSiO3 + 4H2O → Mg6[Si4O10](OH)8 + 2SiO2 + около 26 ккал/моль.(7.6)оливинэнстатитсерпентинбруситсерпентинкварцГидратация базальтов, главным минералом которых является анортит, происходит пообобщенной реакции2CaAl2Si2O8 + 4H2O + 2CO2 → Al4[Si4O10](OH)8 + 2CaCO3 + 110,54 ккал/моль.(7.7)анортиткаолинкальцитОдновременно с этим гидратация коры приводит к ее обогащению калием, натриеми некоторыми другими литофильными элементами, в том числе ураном, попадающими внее вместе с морской водой.Континентальная кора, как теперь выяснилось, в основном формируется в зонахподдвига литосферных плит за счет переработки океанической коры и затягиваемых тудаосадков.
При этом магматизм зон поддвига плит резко отличается от сравнительнопримитивного магматизма океанского дна: здесь главную роль уже играют средние иболее кислые породы – андезиты, их интрузивные аналоги – диориты, гранодиориты, апри надвиге островных дуг на пассивные окраины континентов – гранитный магматизм.Андезиты и тем более гранитоиды принципиально отличаются от базальтовповышенными содержаниями кремнезема, щелочей, особенно калия и другихлитофильных элементов, и пониженными содержаниями магния, кальция, железа идругих переходных металлов группы железа.
Андезиты и гранодиориты щелочного рядане могут быть получены дифференциацией базальтовых магм мантийного происхождения– это специфические корово-континентальные породы, возникающие благодаря сложнойпереработке других пород и осадков на нижних уровнях коры или самых верхов мантии.Трение литосферных плит в зонах их поддвига сопровождается выделениембольшого количества тепла – около 500–700 кал на 1 г пород океанической коры.
Если быиз зоны поддвига плит не существовало выноса тепла, то его хватило бы для прогревапород коры до 1500–2400 °С. Практически водонасыщенные силикаты начинаютплавиться при значительно более низких температурах (около 700–800 °С), поэтомуокеаническая кора в этих зонах неизбежно должна плавиться, а вынос на поверхностьобразовавшихся магм и водных флюидов приведет к снижению температуры в зонетрения плит до уровня около 1100–1200 °C.Происходящие в зонах поддвига плит процессы дегидратации и анатексисаокеанической коры развиваются по достаточно сложной многоступенчатой схеме.
Всестадии преобразования коры до конца еще далеко не выяснены, однако общуюнаправленность процессов можно представить уже сейчас (Сорохтин и др., 1971). Преждевсего, попадая в зоны поддвига плит, все породы океанической коры начинают активнодегидратироваться. Вначале они теряют поровую воду, затем кристаллизационную, послечего в них развивается сложный ряд метаморфических преобразований, сопровождаемыхосвобождением воды, кремнезема, щелочей (особенно калия) и литофильных элементов.Например, десерпентинизация коры проходит по реакциям:серпентин → тальк + форстерит + вода;тальк → форстерит + кремнезем + вода.218Входящие в состав океанической коры породы зеленокаменной фацииметаморфизма при разогреве в зонах трения плит постепенно дегидратируются, теряютчасть воды, испытывают прогрессивный метаморфизм амфиболитовой фации и теряютчасть кремнезема.
Например, такие характерные для пород зеленосланцевой фацииметаморфизма минералы, как пирофиллит, хлорит и хлоритоид, попадая в условияамфиболитовой фации, преобразуются с потерей воды и кремнезема:пирофиллит → андалузит + кремнезем + вода;хлорит + мусковит → ставролит + биотит + кремнезем + вода;хлоритоид + андалузит → ставролит + кремнезем + вода.Аналогичные преобразования могут происходить и с другими минераламизеленокаменных пород.
При еще большем повышении температуры уже начинаютдегидратироваться и плавиться амфиболы и слюды, а кальций и щелочи связываются вполевых шпатах. Дегидратация глинистых минералов осадков также происходит поаналогичным реакциям с выделением воды и кремнезема. Так, разрушениемонтмориллонита (главного глинистого минерала пелагических осадков) происходит последующей схеме:монтмориллонит → парагонит + альбит + хлорит + кремнезем + вода →→ силлиманит + альбит + кордиерит + кремнезем + вода.В процессе метаморфических и последующих преобразований пород океаническойкоры оливин, энстатит, магнетит и другие ее тугоплавкие компоненты, а также гранаты,возникающие на глубинах эклогитового перехода, удаляются из системы вместе спогружающейся в мантию литосферной плитой, а водные флюиды, кремнезем илитофильные соединения ассимилируются формирующимися в зонах поддвига плитсиликатными расплавами.
В результате происходит их обогащение кремнеземом илитофильными соединениями, а сами расплавы приобретают черты андезитовых составов.Интересно теперь рассмотреть с точки зрения новой теории происхождениегранитов – одну из центральных проблем в геологии. В настоящее время точка зрения обанатектическом и палингенном (т.е. связанным с расплавлением и переплавлением пород)происхождении большинства гранитов фанерозоя является доминирующей средипетрологов и геологов, хотя признается, что часть гранитов могла образоваться и за счетглубокого метаморфизма осадков. Однако сами механизмы расплавления, переплавленияи метаморфизма коровых пород, а также источники энергии, вещества и флюидов,питающих эти процессы, до последнего времени оставались неясными.
С появлениемтеории тектоники литосферных плит положение резко изменилось, поскольку новаятеория предложила реальный механизм, позволяющий понять, каким путем веществокоры может вовлекаться во вторичную переработку, приводящую к образованиюгранитоидов.Так, согласно новой теории, большинство магматических гранитов, во всякомслучае в послеархейское время, возникало в результате переплавления осадочных,песчано-глинистых пород, затянутых в зоны поддвига плит при надвигании островныхдуг на пассивные окраины континентов с мощными толщами терригенных осадков,накапливающихся у подножий континентальных склонов.
Такова, по-видимому, природабольшинства гранитов Урала, Аппалачей, Альп и многих других складчатых поясов,возникших по перифериям древних платформ благодаря надвиганию на нихостроводужных структур. Гранитоидные расплавы могут возникать и в результатевторичной мобилизации и переплавления сиалического вещества в зоне поддвигаокеанических плит под континентальные окраины Андийского типа. Такоепроисхождение имеют крупнейшие гранитные интрузии Анд в Южной Америке,каледонские граниты Британских островов, Казахстана, Южной Сибири, герцинскиеграниты Восточной Австралии, Юго-Восточной Азии и некоторых других районов мира.Если же активная окраина континента Андийского типа окажется надвинутой на219пассивную континентальную окраину, то масса выплавившихся при этом гранитов можетоказаться особенно большой.
По-видимому, таким путем при столкновении подвижногопояса Скалистых гор с пассивной окраиной Северо-Американской платформыобразовались гигантские гранитные батолиты Невады на западе США.Происхождение метаморфических гранитов, часто с сохранившимися в нихтеневыми структурами – следами осадочных напластований, в рамках новой теорииобъясняется метасоматической переработкой осадочно-вулканогенных толщ перегретымии минерализованными водами, поднимающимися из зон поддвига плит в тылу островныхдуг и активных окраин континентов Андийского типа. При этом близость составовметасоматических и палингенных гранитов объясняется их эвтектическим составом, независящим от путей дифференциации исходных расплавов. Идея о происхождениигранитов за счет метасоматической переработки вмещающих пород потоками горячихрастворов и связанных с ними расплавов не является новой.
Однако только послепоявления теории тектоники литосферных плит был найден тот природный механизм,благодаря которому под геосинклинальными поясами Земли (т. е. над зонами поддвигаплит) возникают мощнейшие потоки перегретых и сильно минерализованных флюидов.Этот механизм приводится в действие процессом дегидратации океанической коры взонах поддвига океанических литосферных плит под островные дуги и активные окраиныконтинентов Андийского типа. Подсчитано, что в настоящее время под этимиструктурами выделяется до 3 км3 термальных вод в год, а в прошлые геологические эпохии того больше. Так, в раннем протерозое через зоны поддвига плит ежегоднофильтровалось до 7 км3 перегретых водных флюидов, тогда как всего за время жизниЗемли через эти зоны профильтровалось 16 млрд км3 воды, или в семь раз больше, чем еесодержится во внешних геосферах Земли (т.е.
в гидросфере, океанической иконтинентальной коре вместе взятых). Следовательно, за геологическую историю Землився вода гидросферы в среднем не менее семи раз фильтровалась через зоны поддвигаплит, частично фиксируясь в континентальной коре (300 млн км3 связанной воды), но вбольшей части вновь поступая в гидросферу и океаническую кору. Этой воды, как видно,более, чем достаточно для гранитизации всей континентальной коры, поскольку объемпоследней (примерно 8 млрд км3) приблизительно в два раза меньше вовлеченного вциркуляцию объема воды.Естественно, что составы магм, возникающих в процессе плавления пород,существенно зависят от состава этих пород.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
