Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 32
Текст из файла (страница 32)
По содержанию SiO2 породы делятся на группы: ультраосновные, основные, средние, кислые. Соответственно, содержаниядругих петрогенных элементов, а также редких элементов закономерно меняются, так как в сумме составляют 100 %. По сумме Na2Oи K2O выделяются три ряда горных пород: нормальной щелочности, субщелочные и щелочные. В отличие от «серии» в понятия«группа» и «ряд» не закладывается генетический принцип.
Группыи ряды характеризуются различием и в минеральном составе.Далее проводится более дробное деление в соответствии схимическими особенностями. На диаграмме SiO2 – K2O выделяют высоко-, умеренно- и низкокалиевые серии (рис. 74).Рис. 74. Серии магматических пород на диаграмме K2O – SiO2Состав магмы определяет ее вязкость.
Ультраосновные и основные магмы менее вязкие, так как оксиды образуют форму, близкую к шарообразной. Кислые магмы вязкие, так как кремниеваякислота может быть представлена в них в виде тетраэдра (Si2O7),замкнутых колец (Si3O9, Si6O18), цепи (SiO3), ленты (Si4O11), т. е.длинных, с трудом поворачивающихся для полимеризации в расплаве молекул. Если на место атома кислорода становятся F, Cl, OH(рис. 75), то цепь укорачивается и легче идет образование кристаллической решетки.Рис. 75. Фрагмент цепи, используемойдля образования кристаллической решетки179В основу геохимической типизации магматических пород положен генетический принцип.
Наиболее явно и последовательноэто выражено в определении Л. В. Таусона: «Геохимический типмагматических пород – это группа пород, характеризующихсяобщностью способа и условий образования материнских магм, чтонаходит отражение в их приуроченности к определенным геодинамическим обстановкам, а также в сходстве химического, редкоэлементного и минерального состава».8.1.2. Факторы, определяющие механизмыформирования и эволюции магмполного спектрапо кремнекислотностиПервые фундаментальные работы по механизмам формирования магм были опубликованы в середине прошлого века.
Наибольшую известность получили труды Грина и Рингвуда (1970 г.). Позже проблема формирования и эволюции магм полного спектра покремнекислотности стала широко обсуждаться в мировой петрологической и геохимической литературе. К настоящему времени интерес к этой проблеме еще более возрос, поскольку накопившийсяматериал по магматизму различных геодинамических обстановокпозволил выявить четкие геологические и геохимические связимежду магматическими породами разных составов. Традиционновариации содержаний петрогенных и редких элементов в магматических породах связываются с кристаллизационной дифференциацией расплавов мантийного происхождения, изменением степениплавления мантийного субстрата и его неоднородностью, а такжекомбинацией этих процессов.
Однако различить, какие из указанных процессов отвечают за наблюдаемые вариации составов породв конкретных объектах, достаточно сложно и не всегда возможно.Кристаллизационная дифференциация – это процесс разделения и перераспределения минералов и элементов в пространствеи во времени в ходе эволюции магматического расплава. Магматическая дифференциация приводит к образованию разных типов пород и включает в себя кристаллизационную, эманационную дифференциацию, ликвацию, отжимание.При образовании магматических пород ведущее значениепридают кристаллизационной дифференциации, в ходе которой из180магмы при понижении температуры последовательно кристаллизуются разные минералы и образуются породы различной основности.
Порядок кристаллизации (или плавления) основных минеральных фаз зависит от состава магматической системы, Р и Т. Наиболее универсальной закономерностью является последовательностькристаллизации минералов из расплава, известная под названиемрядов Боуэна (рис. 76), включающих непрерывный реакционныйряд плагиоклазов и прерывистый – темноцветных минералов (оливин – пироксен – амфибол – биотит).Рис. 76. Ряды БоуэнаЭти ряды указывают на последовательное накопление в расплаве при кристаллизации Si и щелочей и обеднение его фемическими компонентами (Fe, Mg) и Ca. Отражением рядов Боуэна является все многообразие изверженных пород от ультрабазитов через базальты (габбро) к диоритам (андезитам) и гранитоидам (дацитам – риолитам). Степень продвижения по ряду Боуэна зависит отудаления из магматической системы ранее закристаллизованныхминералов, т.
е. фракционирования твердых фаз.Кристаллизационная дифференциация приводит к перераспределению редких элементов в изверженных породах. В ультрабазитах концентрируются Mg, Fe, Cr, Ni, Co, платиноиды, в базитах –Ti, V, Сu, Sc, в гранитах – Li, Cs, Be, Zn, F, Ta, Nb, W, Sn, в щелочных породах – Na, K, Nb, Zr, P, Ba, редкоземельные элементы.181Плавление может вызываться локальным повышением температуры, снятием давления или воздействием флюидов (вода, углекислый газ), которые понижают температуру плавления. Исходныепороды редко плавятся полностью, происходит частичное плавление.
Отдельные возникшие порции расплава объединяются и мигрируют от мест возникновения, где остается тугоплавкий твердыйостаток – рестит.Наиболее актуальными до сих пор остаются вопросы о составе субстратов плавления – источников пород основного, среднего икислого составов. Большинство исследователей считают, что базальтовые расплавы имеют мантийный генезис. На природу средних и кислых магм нет единой точки зрения.
Одна часть исследователей считает, что такие магмы – продукты дифференциации базальтовых расплавов мантийного происхождения. Другая частьрассматривает в качестве источника внутрикоровые субстраты. Основная трудность, с которой сталкиваются сторонники коровойприроды магм с высоким содержанием SiO2, – убедительная геохимическая связь их родства с базитовыми магмами в одних и тех жесериях. Пытаясь разрешить это противоречие, приходится предполагать либо парциальное плавление пород мантии, предварительнообогащенных рядом подвижных элементов, прежде всего щелочами, фтором, хлором, высокозарядными элементами, кремнием, атакже и другими несовместимыми элементами или их привнос вверхние части магматической камеры в области плавления в коре,либо те или иные формы смешения корового и мантийного материала. Корово-мантийное взаимодействие признается большинствомисследователей.
Предполагается, что источником тепловой энергиипри плавлении сиалического корового субстрата были крупныемассы базальтовых расплавов. Такая точка зрения находит подтверждение в том, что вулканические серии с полным набором пород по кремнекислотности развиты большей частью в областях созрелой континентальной корой, а изотопные характеристики кислых пород серий свидетельствуют о существенной роли коровойсоставляющей.1828.1.3. Магматические серии различныхгеодинамических обстановокВ настоящее время установлено, что содержания и соотношения редких элементов контрастно изменяются не только по мереизменения содержания кремнезема, но и при изменении общей щелочности или принадлежности к той или иной серии.
Они такжеразнятся для пород с одинаковым содержанием кремнезема, но образующихся в различных геодинамических обстановках.Наиболее общий принцип и первый этап систематизации вулканитов – это определение их принадлежности к серии (толеитовой,известково-щелочной, субщелочной, щелочной), а также выявлениехарактера ассоциации (дифференцированной или бимодальной).Вулканиты толеитовой серии образуются из магм, насыщенных кремнеземом, среди нормативных минералов всегда присутствует гиперстен (железистый энстатит), для них характерно интенсивное обогащение железом поздних дифференциатов (тренд Феннера). Представлены в основном базальтами, но отмечаются и андезиты, и более кислые разновидности (плагиограниты). Распространены в срединно-океанических хребтах, на дне океанов, в островных дугах, в континентальных рифтовых зонах, в областях внутриплитового магматизма, в древних офиолитовых комплексах.Для вулканических пород известково-щелочной серии характерны отсутствие тренда накопления железа (тренд Боуэна), повышенная глиноземистость (до 16–18 %).
Преобладают андезиты иандезито-базальты, присутствуют базальты и риолиты. Широкораспространены в современных островных дугах, на активных континентальных окраинах андийского и калифорнийского типов и ихдревних аналогов.Породы субщелочной серии характеризуются более высоким содержанием щелочей (нет фельдшпатоидов и щелочных темноцветныхминералов).
Развиты в областях внутриплитового магматизма (океанические острова, траппы), в континентальных рифтах и на активных окраинах континентов, в тыловых зонах зрелых островных дуг.К породам щелочной серии относятся вулканиты с суммарнойщелочностью 6–7 % и более, содержащие щелочные темноцветныеминералы (пироксены, амфиболы) и фельдшпатоиды (нефелин,лейцит). Развиты в континентальных рифтовых зонах, в областяхпроявления внутриплитового магматизма, в островных дугах. Обогащены некогерентными элементами – Rb, Ba, Sr, Zr, Nb, REE.1838.1.4. Внутриплитный магматизм, плюмыи состав мантийных источниковВ 60–70-х гг. XX в. сложились представления о мировой рифтовой системе и были сформулированы основные положения тектоники литосферных плит, которые позволили с позиций новой парадигмы подойти к проблеме происхождения океанов и континентов, глубинных связей между магматизмом и геодинамикой.
Какизвестно, впервые в 1968 г. на наличие магматизма, не связанного сграницами плит, обратил внимание Морган, увязав его с горячимиточками, поставляющими материал из нижней мантии [Morgan,1972]. Этот подход привел к развитию взглядов на существованиегорячих плюмов, которые прожигают литосферную плиту, и горячих полей, формирующих продукты внутриплитового магматизма.Л.
П. Зоненшайном и М. И. Кузьминым в 1983 г. было показано,что все проявления внутриплитового магматизма на поверхностиЗемли формируют четыре горячих поля мантии, которые никак независят от расположения границ плит: два больших поля – Тихоокеанское и Африканское, имеющие размеры до 10 000–12 000 км впоперечнике, и два малых – Центрально-Азиатское и Тасманское(или Австрало-Антарктическое) размером 2000–3000 км в поперечнике (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
