Состав эвтектоидных кислых магм

Состав эвтектоидных выплавок, которые образуются при малых степенях частичного плавления кварц-полевошпатовых пород, за­висит от: 1) состава плагиоклаза, который находится в равновесии с жидкостью; 2) глубины зарождения магм; 3) активности воды и некоторых других летучих и легкоплавких компонентов.

Добавление в систему Q—Or—Ab некоторого количества An ма­ло влияет на температуру эвтекто-идного расплава (рис. 7.4), однако состав жидкой фазы сильно зави­сит от доли анортита в равновес­ном с ней плагиоклазе.

В системе Q—Or—Ab—An ко­те ктическая линия, определя­ющая состав расплава, равновес­ного с кварцем, щелочным полевым шпатом и плагиоклазом, протягивается от точки эвтекти­ки Q + Or + Ab (или точки темпе­ратурного минимума на котекти-ческой кривой Q + K-Na Fsp) до точки эвтектики Q + Or + An (рис. 7.5, а). Поскольку эвтекти­ка Q + Or + An богаче кварцем и ортоклазом по сравнению с эв­тектикой Q + Or + Ab, то при про­чих равных условиях котектичес-

Рис. 7.5. Система Si0₂ (кварц)-KAlSi₃0₈ (opтоклаз)-NaAlSi₃0₈ (аль-бит)-CaAl₂Si₂0₈ (анортит)-Н₂0 (вода) при давлении 500 МПа, по X. Вин-

клеру и др., 1975 г.

а — общий вид системы; Е₁Е₆—двойные и тройные эвтектики на ребрах и гранях тетраэдра; РЕ₅— кварц-полевошпатовая котектика, которая соединяет эвтектиче­ские точки P(Q + Or+Ab=L) u E₅(Q + Or +Ап =L). б— проекция котектической линии РЕ₅ на плоскость Q-Or-Ab из вершины Аn; цифры на чертеже — содержа­ние нормативного Аn (мас.%) и температура котектических расплавов, °С

кий расплав, равновесный с более основным плагиоклазом, содер­жит больше нормативных кварца и ортоклаза. Другими словами, чем выше основность плагиоклаза в кварц-полевошпатовой породе, вовлеченной в частичное плавление, тем больше нормативного кварца и ортоклаза заключено в низкотемпературной выплавке (рис. 7.5, б).

С ростом литостатического давления, т.е. глубины формиро­вания кислых магм, эвтектоидные расплавы обогащаются норма­тивным плагиоклазом и обедняются кварцем, что приводит к сни­жению валовых концентраций Si0₂. В системе Q—Or—Ab котектические минимумы и эвтектики по мере увеличения давле­ния смещаются в сторону альбитового угла треугольника (см. рис. 4.14 и 7.1), а в системе Q-Or-Ab-An котектические линии приближаются к ребру тетраэдра Ab-An.

При одном и том же литостатическом давлении расплавы с низ­кой активностью воды содержат больше нормативного ортоклаза и меньше плагиоклаза и кварца, чем расплавы, насыщенные водой (a_H2O ⁼ 1). Суммарный эффект сводится к тому, что при прочих равных условиях в результате плавления водосодержащего

7. Магматические горные породы корового происхождения

кварц—полевошпатового субстрата образуются более кремнекислые магмы, чем при плавлении «сухо­го» корового вещества. Согласно экспериментальным данным, со­держание Si0₂ в «сухих» эвтектоид-ных кислых магмах составляет 76—78 мас.% при атмосферном дав­лении и снижается до 63 ± 2 мас.% при 1500 МПа (рис. 7.6). В услови­ях насыщения расплава водой со­держание Si0₂ не опускается ниже 74 мас.% во всем диапазоне давле­ний, отвечающих континентальной земной коре. Как следует из рисун­ка 7.6, на малых глубинах выплавля­ются предельно кремнекислые ри-олитовые (лейкогранитные) магмы, а с увеличением давления состав маловодных выплавок смещается в сторону дацита—андезидацита (гранодиорита—кварцевого дио­рита). Насыщенные водой эвтектоидные выплавки остаются весь­ма кремнекислыми вплоть до больших глубин.

Увеличение концентраций фтора, бора и других кислотных ком­понентов расширяет поле первичной кристаллизации кварца и сме­щает состав низкотемпературных эвтектоидных выплавок в сторо­ну обогащения полевыми шпатами и обеднения кварцем; валовое содержание Si0₂ при этом снижается.

Сравнивая составы кислых изверженных пород с эвтектиками и котектиками в системе Q-Or-Ab-H₂0 (см. рис. 7.1), можно за­метить, что граниты и риолиты несколько обогащены ортоклазом относительно насыщенных водой эвтектик. Это свидетельствует о недосыщенности природных кислых магм водой, а также о том, что эти магмы находятся в равновесии с более основным плагиок­лазом, чем альбит. К эвтектикам и котектикам ближе всего соста­вы гранитных пегматитов, которые образовались при кристаллиза­ции низкоизвестковых остаточных расплавов, насыщенных водой (см. рис. 7.1, в).

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

7.1.3. Последовательность кристаллизации кислых магм

Как показывают экспериментальные данные, интервал изоба­рической кристаллизации эвтектоидных кислых магм не превы­шает 30-50 °С¹. Однако следует помнить, что состав эвтектик и ко-тектик существенно меняется как функция давления. Например, котектический расплав, который выплавляется из маловодного кварц-полевошпатового субстрата на глубине 30-35 км (Р~ 1000 МПа), обогащен плагиоклазом и имеет состав дацита. Попадая в область низких давлений, этот расплав становится неко-тектическим, поскольку котектика низкого давления имеет рио-литовый состав и содержит значительно меньше плагиоклаза и боль­ше кварца. Вследствие этого при подъеме магмы происходит кристаллизация плагиоклаза, избыточного по отношению к котек-тике низкого давления. При этом интервал кристаллизации расши­ряется и может достичь нескольких сотен градусов.

Природные кислые магмы содержат некоторое количество же­леза и магния. Поэтому в интервале ликвидус—солидус из них кри­сталлизуются не только кварц и полевые шпаты, но и цветные ми­нералы. Из «сухих» расплавов выделяются пироксены, главным образом гиперстен, а из водосодержащих магм — роговая обманка и биотит. При этом амфибол кристаллизуется выше солидуса толь­ко в том случае, если расплав достаточно богат СаО и содержит не менее 3-4 мас.% растворенной воды. Для кристаллизации из распла­ва биотита достаточна концентрация Н₂0, равная 2-3 мас.%. По­скольку для кристаллизации амфиболов и слюд требуется достаточ­но высокое содержание воды, эти минералы, как правило, образуются на поздней стадии затвердевания кислых магм, когда содержание воды в остаточном расплаве повышается до необходи­мого уровня за счет кристаллизации безводных полевых шпатов и кварца.

Среди светлоцветных минералов первым, как правило, кристал­лизуется плагиоклаз, избыточный по отношению к котектикам низкого давления. Вслед за ним из расплава выделяется эвтектоид-ная смесь полевых шпатов и кварца. Появление на ликвидусе ран­него кварца возможно в том случае, если исходный расплав был богаче кремнеземом, чем кварц-полевошпатовая котектика. Поле первичной кристаллизации кварца расширяется с ростом давле-

¹ В самой эвтектической точке температуры ликвидуса и солидуса совпадают, и интервал кристаллизации равен нулю.

7. Магматические горные породы корового происхождения

ния (см. рис. 7.6), а также при увеличении кислотности расплава. Поэтому ранний кварц может указывать на достаточно большую глубину начала кристаллизации или на удаление из расплава щелоч­ных компонентов. При частичном плавлении кварц-полевошпато­вого субстрата с низкой кремнекислотностью, а также при кристал­лизационной дифференциации относительно основных магм возникают эвтектоидные расплавы, кристаллизация которых начи­нается не с кварца, а с плагиоклаза.