Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Магматическая дифференциация и обобщение гранита

07.05.2019


По Дж. Р. Иддингсу, дифференциация представляет собой разделение магмы на несколько порций с различным химическим составом. Можно было бы рассматривать структурную дифференциацию без химического изменения, дающую, например, зоны, штоки или жилы с различной зернистостью. Она не вошла бы в вышеуказанное определение. В сущности, химические вариации обычно сопровождаются структурными изменениями.

Если понятие магматической дифференциации вполне подходит к вулканическим породам, мы увидим, что оно с большим трудом подразумевается для плутонитов. Во всяком случае кажется необходимым, и в особенности для плутонитов, сначала рассмотреть дифференциацию с описательной точки зрения: ассоциацию различных горных пород, близких друг к другу. Затем мы будем искать более или менее гипотетические объяснения этой ассоциации. Мы думаем, что эти объяснения могут значительно отличаться в зависимости от конкретных случаев.

На чем базируется понятие дифференциация вообще? «Обычно наблюдение показывает, — пишет Н. Л. Боуэн, —что, несмотря на широкий интервал вариации химического и минералогического состава, проявляемый изверженными породами некоторой площади в течение определенного периода эруптивной активности, эти породы тем не менее проявляют некоторые минералогические и химические особенности, общие для всей группы. Этот факт рассматривается как показатель общего происхождения из единой магмы. Процессы, при которых различные горные породы возникают из этой магмы, приписываются тому, что называют магматической дифференциацией».

Этот взгляд, очевидно, приложим к последовательным излияниям вулканов, которые наводят на мысль об эволюции в глубинном очаге. В какой мере его можно распространить на плутонические породы и в особенности на граниты? Если принять, что гранит образуется из физически смешанной и содержащей жидкую часть «мобилизованной среды», то априори нет возражений против распространения концепции дифференциации на эту жидкую часть. Кажется, что в некоторых случаях существует связь между этой предполагаемой «магматической составляющей» мобилизованной среды и обычными вулканическими магмами: мы к этому вернемся далее. Напротив, если думать, что жидкая (или газовая) составляющая сводится к небольшому количеству пневматолитов и что образование плутонических пород состоит преимущественно в немагматической эволюции, то дифференциация оказывается более трудной для понимания, т. е. для характеристики в соответствии с определенными правилами.

Следует подчеркнуть один факт: возможность строить диаграммы дифференциации. Это — кривые, дающие соотношения химических содержаний главных окислов в зависимости от содержаний кремнезема для различных горных пород во всей эруптивной совокупности в различные моменты и в виде различных фаций. Например, диаграммы, построенные по классическому методу П. Ниггли, содержат пять кривых, отмечающих содержания MgO, FeO, CaO, К2О, Na2O. Эти кривые при правильной дифференциации имеют простую форму без точек разрыва или резких изгибов. Подобные диаграммы часто охватывают несколько плутонических пород, ассоциирующие жилы лампрофиров, порфировые дайки, иногда находящиеся в связи лавовые потоки. То, что они имеют реальное значение и не представляют собой произвольных группировок, вытекает из того факта, что петрографически аналогичные совокупности в удаленных районах иногда дают весьма похожие диаграммы. Это следует также из того, что эти диаграммы позволяют иногда связывать с определенной совокупностью новую породу, которая встречается в таких геологических условиях, которые, с другой стороны, делают такую связь правдоподобной.

Например, У. и М. де Ситтер показывают пермо-карбоновый возраст гранодиорита Валь Биандино и «гнейса chiaro» Бергамских Альп по виду их диаграмм в сравнении с видом диаграмм гранита Аара и пермских порфиров. Они доказывают также третичный возраст порфиритовых даек этого района, потому что их химический состав приспосабливается к диаграмме гранитных пород Адамелло: случай, представляющийся, с другой стороны, правдоподобным потому, что эти дайки географически располагаются в виде моста между гранитными массивами Адамелло и Брегалья, которые являются третичными.

Возможность построения таких диаграмм, если только они имеют реальное поддающееся проверке значение в соответствии с локальными геологическими соотношениями, является важным фактом, независимым от какой-либо теории. Этот факт вызывает представление о близкой к магматической эволюции для совокупности явлений становления какого-либо гранитного массива, его местных вариаций, связанных с ним, или более поздних жильных производных, иногда менее близких к массиву порфировых или вулканических даек. Однако в этой эволюции не все является магматическим. Химический состав пород ореола и включений удивительным образом может сходиться с химическим составом соседних гранитов. А. Лакруа отмечал это раньше в массиве Керигю. М. Рок показал, что химический состав мигматитов Центрального Французского массива очень хорошо размещается на кривых, относящихся к плутоническим породам того же района. Мигматиты же представляют собой совершенно иное, чем простая магма. В этой конвергенции отражается химический обмен между гранитом и вмещающей его средой таким образом, что дифференциация не является строго магматической. Поэтому выявление дифференциации для некоторой группы плутонических пород нам не представляется достаточным для доказательства, что их эволюция была преимущественно магматической.

Теории. Вулканические породы


Дифференциация магм объясняется главным образом, фракционной кристаллизацией, изученной экспериментально более полувека назад Н.Л. Боуэном, его сотрудниками и последователями в Институте Карнеги в Вашингтоне. Обычно кристаллизация магмы происходит путем образования рядов минералов, которые последовательно отделяются от магмы. Каждая разновидность уже образованного минерала перестает находиться в равновесии с жидкостью в ходе охлаждения и стремится вступить с ней в реакцию. Когда уже образованным кристаллам реакция с жидкостью для восстановления химической системы затруднена, кристаллизация называется фракционной. Это часто происходит в природе, так как кристаллы могут быть разделены каким-нибудь физическим явлением или просто в результате того, что малые скорости реакции допустили отложение новых минералов, изолирующих более древние «рубашкой». Жидкости, существующие в результате удаления более или менее значительного количества кристаллов в более или менее позднюю стадию эволюции, могут, таким образом, иметь различный состав, исходя из одной и той же начальной жидкости. Можно сказать, что они дифференцировались из этой жидкости. Наиболее обычными процессами такого разделения являются отцеживание тяжелых минералов или же эффект «фильтр-прессинга», который под влиянием тектонического давления удаляет жидкость из агрегата кристаллов, пропитанного этой жидкостью. Ссылаются также на другие факторы: перемещение газа в магме снизу вверх, несмешиваемость отдельных частных магм, термодиффузия, ассимиляция вмещающих пород.

В самом деле, принимая во внимание результаты экспериментальных работ и наблюдения в природных условиях, могут быть определены, исходя из одной базальтовой магмы, три главные линии дифференциации вулканических пород: щелочная, толейитовая и известково-щелочная. Их критерии можно найти у Фонтея. Вообще говоря, эти дифференциации проявляются путем уменьшения количества магнезии, извести и возрастания щелочей и часто кремнезема. В зависимости от конкретных случаев мы получаем такие породы, как трахиты и. фонолиты, или андезиты, или дациты и риолиты.

Распространение на плутонизм


Распространить эти данные на плутонизм трудно. Представляется, что большая часть плутонических пород сформировалась в конце длительной эволюции смешанной среды — кристаллической материи, пропитанной флюидами, где количество, флюидов могло быть небольшим. Даже некоторые породы, которые можно признать образованными в результате частичного плавления ранее существовавших пород («анатексис»), свидетельствуют как будто об эволюции, обратной по отношению к дифференциации базальтовой магмы, так как жидкость в них по-видимому, образовалась постепенно. Значительно более длительная продолжительность режима повышенной температуры,, поддерживаемой глубиной залегания, более интенсивное воздействие захваченных пневматолитов без возможности выделиться, как выделяются пневматолиты из магм близких к поверхности и, как следствие, значительно большее значение локального метасоматоза, наконец, продвижение химических фронтов, способных вызвать последующее плавление, — все это составляет характерные черты, которые отличают историю плутонических пород от истории вулканических пород.

В отношении гранитов проявляются фактически две весьма общие категории дифференциации. Наиболее важной является дифференциация ряда габбро — диорит — гранит либо в виде сложных массивов, либо в виде раздельных массивов, следующих друг за другом в каком-либо данном районе. Она отражает известково-щелочную дифференциацию вулканитов, хотя и не является ей эквивалентной, так как количественные соотношения между основными и кислыми породами здесь обратные. Для вулканитов дифференцированный базальт приводит нормально только к небольшому количеству кислой магмы. Напротив, при известково-щелочной дифференциации плутонитов граниты обычно количественно преобладают над габбро. Без прямых доказательств этот факт обычно приписывался очень сильной ассимиляции кислого (сиалического) материала твердой коры магмами в ходе их эволюции. Вторая категория представлена дифференциацией щелочных гранитов, проявляющейся к концу сиенитовых фельдшпатоидных серий: щелочная дифференциация.

Конечно, совершенно понятно, что анатексис некоторых частей твердой коры может дать магмы, приводящие к гранитоидам с ограниченной дифференциацией в зависимости от конкретного химического состава расплавленного материала. Быть может, нужно было бы добавить третью категорию гранитной дифференциации — дифференциацию гранитов и гранит-порфиров верхней части габброидных лополитов. По У. Гамильтону, речь идет о довольно специфических породах, бедных известью и алюминием, богатых железом. Нужно ли говорить о толейитовой дифференциации, принимая во внимание дифференциацию подстилающих габбро?

Масштаб наблюдения


Дифференциация проявляется в нескольких масштабах: общий вид изменения, сложные массивы, литологические серии. Вариационные фации представляют собой небольшие локальные дифференциации в несколько сантиметров или дециметров, рассеянные в той же самой массе изверженной породы. Сложные массивы проявляются в виде ассоциации нескольких плутонических типов, гранитных и других, расположенных систематически в совокупности массива, например концентрически или вертикально. Масштаб может измеряться сотнями метров, километрами или быть еще более крупным. Литологические серии, по терминологии А. Лакруа, представляют собой сочетания горных пород различной природы, но обязанные дифференциации крупных масс и сформированные последовательно таким образом, что составляют отчетливые геологические подразделения: батолиты, штоки, дайки, потоки. Эти породы представляют химическое и минералогическое «семейное сходство» и позволяют составить точные диаграммы дифференциации.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: