Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Состояние гранитного вещества до его кристаллизации

08.05.2019

Здесь сопоставляются точки зрения магматистов и трансформистов. Полвека назад обычно считали, что гранит возникает при медленной кристаллизации жидкой магмы. Очевидно, эта магма не могла быть расплавленной силикатной жидкостью, аналогичной той, которой был бы кусок гранита, расплавленный в лаборатории в тигле, так как простое плавление под колпаком силикатных минералов и кремнезема требует слишком высокой температуры. Например, жилы кварца, которые выделяются из гранитов в связи с пегматитами, всухую расплавились бы между 1200 и 1800°С (при 1200° кварц становится неустойчивым, аморфным, но явно плавится лишь после 1700°; временно может появиться кристобалит). Эти температуры значительно выше тех, которые, как мы видели, вероятны для кристаллизации гранитов. Таким образом, вопрос мог бы быть лишь в превращении гранита в жидкость, состоящую из взаимного раствора элементов, под воздействием растворителей, содержащих пары воды.

Однако этой «чистой магматистской» концепции противопоставлялось много возражений. В частности, простая связь, которую можно было бы ожидать по этой гипотезе между гранитом и вулканизмом, не существует. Субвулканические гранитные массивы, интерпретация которых двойственна, не дают очень точных доказательств в пользу магматического гранита.

Вариант этой теории состоит в том, что эволюция гранитной среды до кристаллизации, принимая во внимание несомненно длительную продолжительность этой эволюции и последовательной кристаллизации минералов, по-видимому, допускала смешанные физические состояния (кристаллические агрегаты, пропитанные жидкостью, взвеси кристаллов). Быть может, ни в один момент вся масса одновременно не была жидкой. Может быть даже, что та часть массы, которая одновременно находилась в жидком состоянии, постоянно была небольшой. Тогда этот процесс более или менее сопоставляется с метаморфической перекристаллизацией в том смысле, что значительную роль, по-видимому, играли явления бластеза. Об этом свидетельствуют тонкие наблюдения Ф.К. Дрешер-Кадена над отношениями контактов микрокристаллов.

Во всяком случае, поскольку гранит представляет собой конвергентный тип, в зависимости от конкретных случаев должны происходить различные эволюции или различные ритмы. Как можно было отдать себе отчет при прочтении этой книги, мы, чтобы представить себе состояние мобилизованной среды в ходе гранитизации, присоединяемся именно к этой концепции о смешанном состоянии.

В противоположность магматистам, значительная часть специалистов присоединилась к теории образования гранита путем диффузии химических веществ в твердой среде (или лучше сказать, кристаллической среде). Среда оказывается гранитизированной путем метасоматоза без перехода в жидкое состояние. Это — «трансформистская» или «метасоматистская» концепция. Р. Перрен и М. Рубо активно поддержали идею о гранитизации путем действия диффузии большой амплитуды в двух направлениях внутри кристаллического вещества горных пород. Они опираются на эксперименты по диффузии в стенках металлургических печей и на наблюдения, сделанные в метаморфических ореолах. В то же время они констатируют продолжающие существовать неясности в интерпретации наблюдений, когда способ образования и становления гранита стараются себе представить через жидкость. Аналогичный взгляд был изложен В. Коллинсом по данным экспериментов Ф.Д. Адамса с магнезиальными кирпичами. Однако этот автор такую диффузию рассматривает только как один из факторов, способных проявляться, при этом в других местах образование гранита может осуществляться через жидкость.

Если предыдущие мнения касаются гранитов вообще, частный случай гранита рапакиви был углубленным образом рассмотрен Г.Г. Баклундом, который пришел к выводу об образовании этого гранита на месте в твердом состоянии путем метасоматоза песчаников под действием флюидов, богатых глиноземом, щелочами, фтором. Однако только те разновидности этого гранита, которые были образованы без увеличения объема благодаря пористости песчаников, по-видимому, эволюционировали в твердом состоянии. Te же разновидности, для которых приток эманаций был слишком обширным, вероятно, проходили через состояние магмы и изливались в виде эффузивов, давая риолитовые порфиры, наблюдаемые в связи с гранитом рапакиви. Хотя выводы Г.Г. Баклунда не были приняты специалистами, его исследование подчеркивает возможную близость эволюций в твердом либо в частично жидком виде для соседних пород под влиянием, может быть, минимальных изменений господствующих условий. Явление этого превращения в жидкость Г. Г. Баклунд назвал реоморфизмом.

Таким же образом, излившиеся или диапировые граниты, выделяющиеся из батолитов или мигматитов, имеют однородный облик, который говорит о переходе через более жидкое состояние, чем подстилающие анатектические фации. Ho это не обязательно. Когда перемещаются мигматитовые массы, то, по мнению Э. Вегманна, довольно быстро возникают относительно однородные тела, как это можно наблюдать на скалистых обрывах Финляндии и Гренландии. Через очень тонкие отверстия лед может проникать, оставаясь в кристаллическом состоянии.

Рассмотрим, в частности, одно из возражений, которое сделали Р. Перрен и М. Рубо к переходу через жидкое состояние: хорошо известно образование кристаллов полевого шпата в эн-аллогенных включениях и в твердых породах ореола, причем эти кристаллы по природе и облику идентичны кристаллам из соседнего гранита. Отсюда возражение: если гранит был жидким, его полевой шпат не был бы идентичен полевому шпату, который развивается по соседству в твердой среде.

Например, Ш. Барруа пишет, кто крупные сдвойникованные ортоклазы из порфировидного гранита Ростренен в Бретани рассеяны в соседних контактовых слюдистых сланцах, которые в то же время инъецированы крупными жилами гранита. Часто ортоклазы встречаются изолированно или иногда ассоциируют с небольшим количеством гранитной массы. Иногда они принимают особое расположение в виде более или менее криволинейных четок, прерывистых жил, продолжающих на расстояние в несколько метров конечное выклинивание гранитных жил, инъецирующих породу. Эти жилы названы Барруа монилиформными жилами (от латинского слова monile, означающего ожерелье, ошейник). Вокруг рапакиви аналогичное явление особенно поразительно, так как характерные полевошпатовые овоиды этого гранита мигрировали также и во вмещающие породы.

Если в фактах этого рода и заложено какое-либо возражение против перехода гранита через жидкое состояние, можно, тем не менее, ответить, что среди господствующих физико-химических факторов неизвестны те, которые определяют состав и облик рождающихся кристаллов полевого шпата. Возможно, что среди этих факторов более или менее развитое жидкое состояние не является главным. В момент кристаллизации полевых шпатов гранит не является жидким или уже больше не является жидким. По взглядам магматистов, в этот момент он является «смешанным» с многочисленными взвешенными кристаллическими частицами. В то же время ореол взаимно пропитан микрорастворами. Физические состояния с той и другой стороны могут не очень отличаться друг от друга. К. Н. Феннер по этому поводу выдвигает гипотезу — гипотезу пневматолиза в виде паров в ореоле. Он отмечает, что если три фазы, твердая, жидкая и газообразная, находятся в равновесии, отложение кристаллов из жидкости должно сопровождаться отложением тех же кристаллов из пара.

По нашему мнению, расхождение во взглядах между трансформистами и магматистами не является принципиальным при условии, что первые примут роль пневматолитов, а вторые не будут представлять себе гранитную магму в ходе затвердевания как изолированный в тигле расплав; тогда расхождение представит собой вопрос масштаба и соотношения. Более значительными являются расхождения между трансформистами «сухими» («dry») и «мокрыми» («wet»). Первые не принимают роли воды, т. е. пневматолитов. Их аргумент, по-видимому, состоит в том, что вода не обязательна для химической миграции и метасоматоза. Нам кажется, что это — решенный вопрос и что многие наблюдения, подчеркнутые в различных местах этой книги, указывают на реальность роли пневматолитов.

Было показано, что водяной пар является главным для облегчения плавления минералов гранита, т. е. для снижения необходимой температуры. Р. У. Горансон определил кривую температуры начала затвердевания расплавленного гранита в зависимости от содержания воды, растворенной в магме. Температура изменяется от 1100°C для нулевого содержания до 600°С для содержания в 7%. Содержания воды в природной среде гранитизации в ходе охлаждения, вероятно, составляли несколько процентов таким образом, что порядок величин совпадает с отмеченными выше цифрами 900—600°С. С другой стороны, синтезы минералов вполне доказали роль паров воды, как минерализаторов. В этих синтезах, как подчеркивает Ж. Виар, вода в некоторых случаях действует количественным образом как растворитель кремнезема и щелочей, а не только как катализатор; но эта вода в момент кристаллизации безводных минералов регенерируется и освобождается для повторного использования в ходе развития гранитизации. Если принять эту роль воды и следовательно, пневматолитов, следующие вопросы тем не менее могут остаться предметом обсуждения. Представляет ли собой мобилизованная среда гранитизации относительно открытую систему? Каков масштаб кристаллического вещества, погруженного в жидкость: размер кристаллического зародыша, видимого кристалла или агрегатов кристаллов? Каково количество жидкости: большое для магматистов; малое для трансформистов, а для некоторых так мало, что оно уменьшается до ионных слоев, где нет смысла говорить о жидком или кристаллическом состоянии, а следовало бы как Э. Вегманн, говорить о состоянии с более или менее несовершенным порядком?

Он пишет: «Более 30 лет тому назад мы определили концепцию интергранулярных пленок, сложенных поверхностными слоями кристаллической решетки, характеризующимися менее совершенным порядком, чем внутри решетки... Интергранулярная пленка часто смешивалась с жидкостями, заполняющими поры, понятие, обязанное П. Эскола. Понятие о жидком или твердом теряет смысл в масштабе тонких поверхностных слоев, где порядок является менее совершенным. Их можно было бы назвать схедотактическими слоями (почти упорядоченными) в противоположность эвтактическим (в хорошем порядке, часть реального кристалла) или атактическим (без порядка). Схедо-тактические слои, вероятно, окружают единицы ретикулярной мозаики реального кристалла и представляют, таким образом, пути прохода; будет трудно доказать проход ионов через эвтектические участки. На этом основании возможно различать мета-соматические привносы следующим образом: 1) частицы, которые могут поместиться в эвтактических пространствах, замещая другие частицы; 2) частицы, могущие размещаться только в схедотактических пространствах; их величина и заряд могут быть более изменяемыми, чем эти же величины первого типа, попадая в благоприятные условия они могут образовывать зародыши новой решетки... Вероятно, большая часть элементов-примесей размещается в схедотактических пространствах; 3) частицы, которые могут размещаться лишь в атактических пространствах; они выйдут из них только, если смогут составить нерастворимую фазу. Говоря о всех малых пространствах, нет смысла употреблять понятия о жидком и твердом состоянии, концепция, которая в этом масштабе не имеет смысла; в этом случае предпочтительней говорить о состояниях, порядок которых является более или менее совершенным». Затем он определяет передвижение вещества в более крупном масштабе, масштабе прожилков и жил, либо путем пропитывания (жилы без раздвигания стенок), либо путем переноса в жидком состоянии. Здесь рассматриваются жилы ихора, наблюдаемые в мигматитах.

Сжатое повторение аргументов. Мы примем, что гранит прошел через мобилизованное состояние, сравнимое с состоянием агрегата кристаллического вещества, погруженного в среду, которая действовала как путем метасоматоза, так и путем физического проникновения в интерстиции и которая могла быть разбавлена пневматолитами в некоторые периоды своей эволюции. Кстати, в зависимости от гранитов приемлемы крайние случаи в том или другом направлении. В этой манере видеть «смешанное», в предшествующих главах уже приводились аргументы в пользу трансформистской точки зрения, так же как и аргументы в пользу противоположного положения. Подытожим кратко их сущность.

Трансформистская точка зрения базируется, в частности, на петрографических данных, которые обнаруживают родство микроструктуры гранита и метаморфических микроструктур в ореоле, а также на условиях залегания гранитных тел, которые не всегда являются интрузивными наподобие вулканических пород, но которые в различных масштабах проявляют переходы между гранитом и его вмещающими породами.

Ho наиболее важным аргументом несомненно является сохранение существовавших ранее структур, продолжающих внутри гранита структуры окружения и составляющих в совокупности весьма значительную часть объема гранитного массива, как это можно видеть в некоторых случаях. Подобные интрагранитные структуры обнаруживаются в виде полос эналлогенных включений, где различима «призрачная стратиграфия». Отметим гранит Ростренен, Бретань, и гранит Тишка, Марокко (фиг. 64 и 65). Аналогичные явления в граните Ориярви, Финляндия, вытекают из линейного расположения в граните магнитных аномалий, которые являются призраками пластов амфиболита, продолжающих внешние структуры.

Co стороны магматистской точки зрения могут быть подчеркнуты следующие аргументы.

1. Относительно высокая температура образования, достаточная для расплавления силикатов в присутствии водных растворов щелочей.

2. Кристаллизация минералов гранита в порядке, напоминающем ряды Боуэна, выведенные по кристаллизации расплавов в лаборатории. Законы Боуэна несомненно управляют жидким веществом смешанных состояний гранитной среды. Согласие, которое кажется обычным и которое было выявлено им самим и его сотрудниками по геофизической лаборатории в Вашингтоне, между химическим составом гололейкократовых щелочных гранитов и химическим составом зоны диаграммы кварц — ортоклаз — альбит, для которой температура кристаллизации в присутствии воды является минимальной, представляет собой значительный факт.

3. Явления краевого интрузивного проникновения, хорошо видимые на окраине некоторых гранитных массивов. В них наблюдаются аплитовые, пегматитовые и даже гранитные жилы с раздвиганием стенок, проникающие в зоны сбросов, в трещины или вдоль плоскостей наслоения вмещающих пород и располагающиеся аналогично расположению вулканических жил и прожилков гидротермального кварца. Это не исключает того, что в других случаях существуют более или менее крупные метасоматические жилы, в которых «инъекция» магмы оказывается несуществующей или сведенной к неуловимой эманации. Ho часто в гранитных жилах оба действия совмещаются.

4. Сходство гранита с другими плутоническими породами, часто связанными с ним переходами или дифференциатами: сиенитами, диоритами, габбро. Принятие во всех случаях полностью трансформистского происхождения гранита привело бы к той же самой гипотезе и для других пород. Они же иногда имеют особенно четкое интрузивное залегание в виде лакколитов или в виде даек с раздвиганием стенок.

5. Перемещение включений в мобилизованной среде в процессе гранитизации, предполагающее надвигание в расплавленной массе. Иногда одни мелкие включения повернуты относительно соседних или же занозы стенок гранитных жил изогнуты или увеличены инъекцией. Примеры этому мы уже видели.

Однако этот факт не является всеобщим, так как часто включения остаются на месте. Кроме этого, наблюдения такого рода сомнительны в том случае, когда горные породы были смяты в складки или раздроблены до образования гранита. Более того, пластичная деформация твердой среды дает изображение движения совершенно аналогичное тому, которое возникает в жидкости (группы обломков, захваченных в виде включений, или пятна грязи в леднике).

6. На контакте гранитов локализованных массивов осадочные слои часто явно срезаются гранитом. Это не исключает возможного существования включений, расположенных в виде продолжения, или более или менее резко выраженной ориентировки минералов гранита тех же самых линейных структурах. Ho эти явно срезанные слои противоречат идее о постепенной диффузии в твердой среде, особенно если их сравнивать с метаморфическими породами, которые перекристаллизовываются без перехода в магматическое состояние и под действием неоспоримой диффузии. Последние проявляют не резкие контакты, а постепенные переходы.

7. Структурные схемы, изображаемые клоосовской гранитной тектоникой, иногда явно отличаются от тектонической структуры вмещающих пород и являются более простыми, чем последняя. Можно было бы надеяться, что метасоматоз пощадил бы крупные формы прежней структуры, как это видно в других местах и в других массивах. Магматистские аргументы того же порядка подтверждаются случаями флюидальности гранита, параллельной его контактам и несогласной с вмещающими породами; но значительно более частым является обратный случай.

8. Химическое и минералогическое сходство гранита и других семейств плутонических пород с заведомо магматическими вулканическими породами. Конвергенция некоторых фаций, связанных с гранитными массивами (краевые части, жилы), с риолитами и дацитами.

В конечном счете, смешанная среда является вероятной, так как в деталях эволюционных явлений гранита всегда наблюдаются признаки, наводящие на мысль об эволюции в кристаллическом состоянии по одним взглядам, и в магматическом состоянии — по другим.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: