Гомогенизация гранитной среды

Гомогенность гранитизированного пространства является важным фактом. Например, герцинский гранит Пельву, французские Альпы, представляет собой крупные выходы в несколько километров или несколько десятков километров. «Во всех этих массивах горная порода обладает, с очень малыми различиями, тем же самым химическим составом и теми же самыми минералогическими характеристиками. Таким образом, гранит Пельву представляет собой совершенно четкое единство». Вплоть до самых контактов, где он принимает аплитовый облик, почти нет химических изменений, за исключением иногда небольшого повышения кремнезема.

Случается, что химическая однородность выдерживается несмотря на заметные структурно-текстурные вариации, например в тонкозернистых, среднезернистых или порфировидных гранитах Вогезов в районе Эпиналь. В них наблюдаются последствия дифференциации: пятнистые и полосчатые текстуры с различным составом. Имеются переходы от биотитового гранита к двуслюдяному или амфиболовому граниту. «Были проанализированы многие из этих гранитов, происходящие из различных мест и часто удаленных одно от другого (14 анализов). Можно было спрашивать себя, соответствуют ли некоторые различия во внешнем облике и текстуре достаточно заметным различиям в химическом и минералогическом составе для того, чтобы установить существование нескольких независимых гранитных масивов, может быть даже происходящих в результате последовательных внедрений. Ho сходство химического состава этих гранитов настолько явное, что они несомненно образуют единый массив, где преобладают двуслюдяные граниты, а биотитовые граниты составляют фациальные изменения, обязанные уменьшению содержания или отсутствию мусковита».

Каким мог быть механизм этой гомогенизации гранита на огромных пространствах? Рассматривалось перемешивание магмы в жидком состоянии. Факт, что диапировые граниты, кажущиеся выделившимися из мигмы, значительно более однородны, чем соответствующие мигматиты. Гранитная магма, вероятно, постепенно создавала себе место в земной коре путем постоянного опадения блоков своей кровли (ксенолитов) внутрь расплава и путем их растворения в глубине очага. Это — теория «потолкоуступной разработки» («overhead stopping») Р.А. Дэли. Отмечая, что расплавленный гранит должен иметь плотность на 10% меньше, чем кристаллический, он считает, что обломки большинства горных пород в магме должны погружаться. Г. Клоос возражал, что обобщение этого процесса должно было бы во многих местах угрожать целостности земной коры. По мнению Э. Вегманна, обычно находят лишь обломки, перемещенные вверх: имеются обломки повернутые, но они не проходили больших расстояний по направлению вниз. Кстати, многие наблюдения противоречат идее об очень значительных перемещениях в форме блоков, перенесенных течениями жидкости в процессе консолидации. В граните часто видны зоны мало перемещенных включений; внутри гранита встречаются также диоритовые полосы, обязанные эндоморфизму гранита пластами осадков или основных вулканических пород, или кварцевые полосы, обязанные неполной ассимиляции гранитом песчаников. Эти линейные структуры аналогичны структурам соответствующих толщ до гранитизации.

Легкая флюидальность, которая наблюдается в граните, распределена не капризно, как можно было бы ожидать в вязкой непрерывно перемешиваемой среде. Как это показал Г. Клоос, она располагается довольно однообразно в связи с общей формой гранитного массива. Если и существует погружение ксенолитов кровли гранита, оно может быть лишь очень ограниченным по количеству и амплитуде и, вероятно, тормозится вязкостью расплава. Более эффективно, по нашему мнению, гомогенизация мобилизованной среды должна начинаться с момента распространения щелочных эманаций, когда среда находится в таком состоянии, представление о котором дают мигматиты.

Удивительно сравнивать гомогенность гранита и зональное, весьма дифференцированное распределение в виде наложенных пластообразных тел, которое встречается в основных или щелочных массивах. Например, в строении гигантского тела норитов Бушвельда в Южной Африке участвуют вполне стратифицированные слои мощностью в несколько метров, которые могут быть прослежены на десятки километров, то анортозитовые, то норитовые различного облика, или слои, обогащенные хромитом или магнетитом. Щелочной массив Ловозеро на Кольском полуострове также разделен дифференциацией на пластообразные горизонты. «Мощность этих горизонтов колеблется от нескольких метров до многих десятков метров. Три главных минepaлa, образующих этот массив (нефелин, микроклин и эгирин), создают различные комбинации в качественном плане и вследствие этого образуются различные типы горных пород: фойяиты с преобладанием полевого шпата, луявриты с Преобладанием эгирина и уртиты, почти целиком состоящие из нефелина. Эти породы в массиве мощностью более 1000 м располагаются закономерно, образуя пласты из трех горизонтов, которые ритмично сменяют друг друга несколько десятков раз». В обоих случаях замечательны покой и закономерность явления дифференциации, каким бы ни был процесс (гравитация? периодическое выделение газа?). Напротив, беспорядочная среда мигматитов внушает мысль об обширном перемешивании вещества, предваряющем гомогенизацию.

Еще раз вернемся к гипотезе гранитной магматической интрузии. Магма этого состава должна была бы кристаллизоваться в виде дацита или риолита. Даже если обогащенность пневматолитами и медленность охлаждения могли облегчить прямую кристаллизацию в виде гранита, такие граниты должны были бы тесно ассоциировать с этими вулканитами. Мы знаем, что некоторые граниты не более глубинны, чем интрузии лав в массе крупных вулканических аппаратов. В громадном же большинстве случаев эта ассоциация не проявляется и, наоборот, известно много массивов, где образование гранитов на месте (или почти на месте) подтверждается для большей части его вещества или почти для всей его совокупности.

П. Термье предположил, что гранитная магма возникает в результате плавления гипотетического эвтектического комплекса, образовавшегося в земной коре под воздействием химических фронтов («фильтрующие колонны» Термье).

В этом случае различным семействам плутонических пород соответствовали бы различные эвтектические смеси.

Эта концепция встречает затруднения. С одной стороны, наблюдения над мигматитами и анатектическими гранитами указывают на их образование в результате постоянно развивающегося плавления, что противоречит большой скорости эвтектического плавления. С другой стороны, расплав с эвтектическим составом и температурой не мог бы растворять соседние породы. При охлаждении должна была бы произойти массовая беспорядочная кристаллизация породообразующих минералов, так как эвтектические точки характеризуются одновременной кристаллизацией составных частей. Как отмечает Э. Вегманн, эвтектическое состояние могло бы быть только конечной остановкой, завершением шкалы кристаллизации Боуена.

На эти возражения можно ответить: речь идет не о простом эвтектическом явлении, а о действиях этого рода, локализованных и растянутых во времени в течение эволюции мобилизованной среды. Тогда мы были бы далеки от грандиозной простоты взглядов П. Термье. Однако некоторые результаты заслуживают рассмотрения. Г. Фишер приводит статистические данные по 190 гранитам и показывает, что на треугольной диаграмме кварц — полевой шпат — слюда они группируются вокруг точки Q (кварц) = 30, F (полевой шпат) = 62,5 и M (слюда) = 7,5. Он пишет: «Гранит, таким образом, обладает эвтектоидным составом, который близок к кварц-полевошпатовой эвтектике Фогта». И «He исключено, что в процессе эволюции магмы достигаются эвтектические линии или поверхности, где раствор оказывается пересыщенным одновременно двумя или большим числом составных частей». К.P. Менерт считает, что в мигматитах Шварцвальда светлые зоны представляют собой эксудационные прожилки и имеют эвтектический кварц-полево-шпатовый состав. Эти взгляды сближаются с взглядами П. Эскола, касающимися дифференциального анатексиса, подтвержденными экспериментами X.Г. Ф. Винклера и X. фон Платтена. Как мы уже упоминали, О.Ф. Таттл указывает на согласованность химических составов многочисленных щелочных лейкократовых гранитов с составом тройной смеси ортоклаз — альбит — кварц, температура кристаллизации которой является минимальной (неэвтектическая, если давление ниже 3,6 килобар) в присутствии паров воды.

Однако почти невозможно определить совершенную гранитную магму, которая была бы эвтектической вне предыдущей тройной смеси (с случайны^ присоединением небольшого количества анортита, как это сделали Винклер и фон Платтен). Ho это не обязательно; достаточно того, что смесь обладает точкой плавления ниже точки плавления окружающей среды. Концепция П. Термье остается приемлемой, изымая слово «эвтектика». Именно к такому понятию анатексиса с привносом присоединился Д.С. Коржинский.

Если мы хотим представить себе индивидуализацию гранитной среды, основываясь на нескольких гипотезах, оставаясь полностью в сфере наблюдений, мы могли бы описать ее следующим образом. Для того чтобы быть однородной, т. е. достаточно мобильной, гранитная среда должна иметь минимальное содержание ихора (пневматолитовый раствор, состоящий из щелочей, кремнезема, глинозема и воды), что подтверждают наблюдения над анатексисом. Когда это содержание достигается, происходит гранитизация. Ho так как пневматолитовый приток продолжается, эти вещества становятся избыточными. Эти избытки легко проходят через мобилизованную массу, способствуют гранитизации окружающих масс или же застаиваются в виде местных, более или менее эфемерных неоднородностей внутри гранита. Впрочем, эволюция является очень медленной, так как она исчисляется, вероятно, сотнями тысяч или миллионами лет, а химические градиенты за это время стираются. В течение этого долгого периода кристаллизации пневматолитовые излишки более подвижны, чем нормальная гранитная среда, и будут иметь все шансы в значительной мере быть удаленными на периферию под воздействием тектонических усилий. Отставшие, оставшиеся местами в граните, затвердевают в виде пегматитовых тел, но и они, в действительности, часты только на окраинах массивов.

Согласно этой точке зрения — был бы химический состав, имеющий минимальное содержание ихора, которое было бы необходимо для полной мобилизации. Этот состав точно определил бы гранитный состав, который, как мы видели, довольно разнообразен. В то же время происходило бы почти полное удаление весьма подвижных излишков. Таким бы был перевод на язык полевого геолога явления эвтектического облика, рассмотренного выше для объяснения гранитизации.

В этом процессе полный переход материала в жидкость не обязателен. На каждом этапе в мобилизованной среде, которая станет гранитом, может сохраниться много кристаллического вещества. Мы указывали наше мнение о смешанном состоянии, приписываемом мобилизованной среде. Как мы видели, близкое или дальнее происхождение щелочей не ставит особых проблем. Происхождение кремнезема является местным. Перенос глинозема является более спорным; может быть он берется почти на месте, за исключением случая гранитизированных кварцитов. Как мы уже указывали, присутствие воды в достаточном количестве является менее уверенным.

Этот общий вид гранитизации, по-видимому, лучше всего распространяется на граниты с неясными контактами. У гранитов в локализованных массивах поражает резкость контактов на периферии. Этот вид может объясняться реоморфизмом с инъекцией или более локализованной химической эволюцией, продолжавшейся долгое время после иммобилизации мобилизованной среды. Продолжающаяся в менее открытом окружении, эта эволюция благоприятствовала бы дифференциации внутри плутона и отделению пегматитовых тел, в то время как воздействие на окружающую среду свелось бы к тонким выделениям пневматолитов в ореол.