Смешение мантийных икоровых магм
Магматические очаги в верхней мантии и континентальной земной коре, как правило, возникают одновременно или почти одновременно и в течение определенного времени сосуществуют друг с другом. Вследствие этого появляется возможность смешения мантийных и коровых магм, которое начинается непосредственно в ко-ровых магматических очагах, возникающих под тепловым воздействием мантийных магматических масс. Процесс одновременного зарождения магм разного состава называют синтексисом.
На более высоких гипсометрических уровнях распространенным механизмом смешения является проникновение базальтовых или пикритовых магм мантийного происхождения в магматические камеры, которые заполнены жидкими или не полностью затвердевшими кислыми магмами, образованными в коре. Возможны и обратные соотношения, когда кислые магмы, возникшие в нижней части коры, проникают в промежуточные камеры, заполненные диффе-ренциатами и кумулатами мантийных магм и расположенные на более высоком гипсометрическом уровне. Подобные процессы играют ведущую роль в формировании гибридных магматических пород среднего состава: андезитов, андезидацитов и их интрузивных аналогов. Часто смешение магм происходит в процессе их подъема по одним и тем же каналам, что подтверждается геологическим строением некков и даек.
8.5.1. Признаки смешения магм
Многократно описаны текстурные, минералогические и геохимические признаки смешения магм. Следы этого процесса сохраняются в текстурном рисунке магматических пород в тех случаях, когда гибридный расплав затвердевает, не достигнув полной гомогенизации. Например, часто встречаются зональные дайки, состоящие из базитовых краевых зон и кислого ядра. При внедрении подобных даек кислый и основной расплавы поднимались одновременно по одному трещинному каналу, но базитовые краевые зоны затвердели раньше, чем внутренняя часть, заполненная более низкотемпературным кислым расплавом. В гибридных вулканических породах нередко сохраняются закаленные текстуры эмульсионного вида, отражающие различные стадии смешения
8. Магматические породы гибридного происхождения
магм: полосы, линзы, шлиры, включения разного состава. Подобные текстуры можно наблюдать и в интрузивных телах.
|
| Рис. 8.1. Меланократовые включения в лей-кократовых кислых породах, возникшие в процессе смешения основных и кислых магм |
Особенно характерны меланократовые кристаллические включения, которые в изобилии встречаются в гибридных изверженных породах среднего состава. Для маловодных андезитов и анде-зидацитов типичны плагиоклаз-пироксеновые включения, иногда содержащие оливин. Включения в интрузивных породах всегда в той или иной степени перекристаллизованы и обычно представлены диоритами, которые обогащены игольчатым амфиболом и крупночешуйчатым биотитом. Размер включений варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров в поперечнике. Включения имеют округлую или неправильную амебооб-разную форму (рис. 8.1). Иногда вдоль контакта таких включений с внутренней стороны видна тонкозернистая закаленная кайма. Появление меланократовых включений обусловлено тем, что базитовый расплав, имеющий температуру солидуса 1200—1100 °С, попадая в менее нагретую кислую магму (Т≤ 900-1000 °С), начинает затвердевать, и струи базитового расплава распадаются на отдельные изолированные включения, которые кристаллизуются раньше, чем окружающая кислая магма. Механизм этого процесса в принципе сходен с образованием шаровых лав при попадании магматического расплава в водонасыщенные илы во время подводных вулканических извержений.
В некоторых интрузивных массивах можно видеть так называемые синконсолидационные (синплутонические) базитовые дайки, которые были внедрены в граниты или сиениты до полного их затвердевания. Нередко такие дайки распадаются по восстанию или простиранию на скопления округлых включений, которые постепенно растворяются в окружающем магматическом материале. Соотношения синплутонических даек с вмещающими интрузивными
Часть III.Магматические горные породы (петрология)
породами служат наглядной иллюстрацией начальной стадии смешения магм.
При внедрении относительно большого объема базитов в коро-вые кварц-полевошпатовые породы последние могут испытывать частичное плавление. Этот процесс,, который называют контактовым анатексисом, часто приводит к появлению гибридных пород с характерной сетчатой текстурой, когда светлый эвтектоидный кислый расплав проникает в ранее затвердевшие базиты по системе ветвящихся прожилков и образует в них линзообразные обособления.
Минералогические признаки смешения магм особенно характерны для гибридных вулканических пород, в которых сохраняются неравновесные сочетания вкрапленников, первоначально выделившихся из расплавов разного состава. Так, в андезибазальтах, андезитах и дацитах могут встречаться вкрапленники магнезиального оливина (Fo90_75), которые являются продуктом кристаллизации основных магм, и наряду с ними вкрапленники кварца, которые, судя по составу расплавных микровключений, кристаллизовались из кислой магмы. При этом вокруг вкрапленников оливина могут возникать ортопироксеновые оторочки, а вкрапленники кварца часто окружены реакционной короной, состоящей из кислого стекла и мелких кристаллов клинопироксена. Для гибридных пород характерны вкрапленники плагиоклаза разного состава, неравновесные по отношению к основной массе. Многие такие вкрапленники несут следы частичного растворения с образованием внешних сетчатых кайм. Зная состав вкрапленников и коэффициенты распределения химических элементов между ними и магматической жидкостью, можно оценить состав расплавов, принимавших участие в смешении.
Если разные расплавы механически интенсивно перемешиваются при высокой температуре, то в результате может образоваться однородная магма, которая при затвердевании превращается в столь же гомогенную вулканическую и интрузивную породу, лишенную явных признаков гибридизма. Связь таких пород с разными источниками можно выявить лишь с использованием геохимических критериев. Один из таких критериев заключается в том, что составы гибридных пород должны удовлетворять уравнению смешения*
Ax+Bxy + Cy+D = 0, а соответствующие им точки должны лежать на линии смешения, которая описывается этим уравнением, где х и у - концентрации
8. Магматические породы гибридного происхождения
двух химических элементов или отношения концентраций х = Р/b и у = Q/а; А, В, С, D- константы, которые определяются по координатам двух точек (х1 = Р1/b1; у1 = Q1/a1 и х2 = Р2/b2; у2 = Q2/a2, лежащих на линии смешения: А=а2b1у2-а]b2у];
B = a]b2-a2b1;
C=a2b1x1-a1b2x2;
D = a1b2x2y1-a2b1x1y2.
Если х и у- концентрации химических элементов, то линия смешения — прямая; если хотя бы одна из переменных представляет отношение концентраций (Fe/Mg, Ca/Al и т.п.), то линия смешения имеет форму гиперболы.
При расчете уравнений смешения следует помнить, что составы смешивающихся магм могут меняться во времени и что смешение может сопровождаться кристаллизационной дифференциацией как исходных магм, так и их смесей. В результате этого линии смешения могут отклоняться от прямых и гипербол, отвечающих простейшему случаю смешения двух постоянных составов (рис. 8.2).
Если гибридная порода образовалась в результате смешения двух разных магм постоянного состава, то по всем компонентам должен сходиться баланс масс:
c3=c1*f+c2 (1-f),
| Рис. 8.2. Отклонение от прямолинейного тренда гибридной серии, вызванное смешением кислого расплава с базитами, испытавшими разную степень кристаллизационной дифференциации с накоплением ТiO2 (тренд дифференциации отмечен стрелкой) 1 — кислый расплав, 2 — основной расплав, 3 — гибридный расплав |
где С3—- состав гибридной породы, С1 и С2— составы магм, принимающих участие в смешении, f— доля расплава С1 в смеси. Пользуясь методом наименьших квадратов, можно рассчитать такой модельный состав смеси, сумма квадратов отклонений от которого по всем компонентам будет минимальной по сравнению с реальной гибридной породой. Задача легко решается с помощью компьютера.
Часть III. Магматические горные породы (петрология)
8.5.2. Главные типы гибридных магматических пород
Среди гибридных изверженных пород, образованных в процессе смешения мантийных и коровых магм, наиболее распространены четыре типа:
1. Высокомагнезиальные низкощелочные породы основного и среднего составов, близкие к коматиитовым базальтам и бонини-там, которые образованы в результате смешения коматиитов с низкокалиевыми дацитами и риодацитами. Подобные гибридные породы известны в докембрийских зеленокаменных поясах и некоторых расслоенных плутонах. Коматиитовые магмы, обладая высокой температурой, могут растворять продукты плавления кварц-полевошпатовых пород практически бесследно, и контаминация коматиитов коровым материалом выявляется в основном геохимическими методами. Сохранение коматиитами первичного состава указывает на высокую скорость подъема магмы к поверхности, при которой мантийный расплав не успевает ассимилировать породы земной коры. Не исключено, что сохранение древних не-контаминированных коматиитов является следствием того, что в раннем архее не было мощной континентальной коры, а отсутствие более молодых коматиитов обусловлено тем, что, поднимаясь сквозь мощную кору с большим количеством сиалических пород, они превращаются в менее магнезиальные гибридные породы.
2. Магнезиальные низкощелочные андезиты, которые возникли в результате смешения пикритов или пикробазальтов с дацита-ми-риодацитами. Такие породы встречаются в островодужных вулканических сериях.
3. Низкомагнезиальные низкощелочные андезиты, андезида-циты и их интрузивные аналоги (кварцевые диориты), возникшие при смешении дацитов-риодацитов с дифференцированными то-леитовыми базальтами, которые бедны магнезией, но обогащены глиноземом. Гибридные андезиты и комагматичные им интрузивы широко развиты в пределах островных дуг и континентальных интрузивно-вулканических поясов орогенного типа.
4. Умереннощелочные латиты, трахиандезиты, трахиты, а также монцониты, монцодиориты, сиениты, которые образовались вследствие смешения щелочных базальтов с коровыми кислыми магмами. Последние во многих случаях также относятся к умерен-нощелочному ряду. Гибридные породы повышенной щелочности известны как в пределах подвижных поясов, так и на кратонах.
8. Магматические породы гибридного происхождения
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1220;