Происхождение средних субщелочных пород

Интрузивные породы группы обнаруживают тесную пространственную и, по-видимому, генетическую связь с габброидами и гранитоидами, слагая с этими типами пород плутоны сложного состава.

Связь с габброидами особенно отчетливо проявляется при изучении плутонов габбро-сиенитовой формации, для которой типично постоянное присутствие наряду с различными по составу габбро щелочных и нормальных сиенитов.

Такие плутоны являются многофазными: ранние фазы внедрения представлены относительно самостоятельными, часто дифференцированными массивами габброидов, а позднее характеризуются образованием сиенитов. Такая тесная пространственная связь сиенитов с габброидами характерна для многих плутонов Кузнецкого Алатау и Восточного Саяна и др. регионов, что позволяет предполагать генетическую связь сиенитов с базальтовой магмой.

Однако до настоящего времени механизм образования сиенитовых расплавов из первичной базальтовой магмы остается недостаточно выясненным. Боуэн и его сторонники считают образование таких расплавов при далеко зашедшей кристаллизационной дифференциации оливин-базальтовой магмы. Другие считают, что значительные объемы сиенитовых расплавов могут возникнуть из базальтовой магмы при ее взаимодействии с породами нижних горизонтов литосферы и последующей дифференциации.

Отчетливо проявляется пространственная и генетическая связь сиенитов с гранитоидами. Многие гранитоидные плутоны содержат в своем составе нормальные и кварцевые сиениты граносиениты, кварцевые монцониты и сиенито-диориты, которые чаще всего приурочены к эндоконтактовым зонам, реже встречаются в центральных частях плутонов в виде пятен и полос. Такая тесная связь сиенитовых пород с гранитоидами может быть объяснена различными процессами: ассимиляцией гранитоидной магмой высокоглиноземистых или карбонатных пород, газовой дифференциацией.

Эффузивные породы-трахиты и трахитовые порфиры, также как и сиениты обнаруживают связь как с габброидами так и гранитоидами, т.е. являются гетерогенными образованиями. Часть трахитов тесно ассоциирует с базальтами в составе трахиандезитовой, тразибазальтовой, щелочной оливин-базальтовой формаций и слагают с ними общие толщи. Количественно они всегда подчинены базальтам и воз- никают в конце вулканических циклов и слагают в разрезах базальтовых толщ верхние горизонты. Большинство исследователей считают, что трахитовые расплавы возникают при кристаллизационной дифференциации оливин-базальтовой магмы в глубинном магматическом очаге. Другие считают, что такие расплавы обособляются благодаря газовой дифференциации в верхних частях магматических камер, где происходит накопление щелочей.

Вместе с тем трахиты и трахитовые порфиры встречаются в вулканических толщах, сложенных преимущественно кислыми эффузивами и их порфирокластами. Так в липаритовой формации присутствуют наряду с липаритам, трахиты, что свидетельствует о связи этих пород так же и с кислой гранитной магмой.

Происхождение щелочных пород

Вопросы происхождения пород этой группы до настоящего времени недостаточно разработаны. Все существующие гипотезы на их генезис можно объединить в три группы:

1. гипотеза о происхождении фельдшпатоидных пород при кристаллизационной дифференциации первичной базальтовой магмы;

2. гипотеза о возникновении фельдшпатоидных пород в результате десиликации первичной магмы (кислой или основной) в результате ассимиляции значительных количеств карбонатных пород;

3. гипотеза газового переноса, связывающая образование щелочных расплавов из первичной магмы в результате переноса летучими компонентами щелочей с их концентрацией в участках с пониженным давлением.

Однако ни одна из этих гипотез не может объяснить появление фельдшпатоидных пород.

Многообразные типично щелочные ассоциации проявляются главным образом в составе следующих естественных рядов пород:

1. щелочно-ультраосновные комплексы с карбонатитами;

2. габбро-сиенитовые с возможными образованиями на последних стадиях нефелиновых сиенитов или нордмаркитов;

3. щелочной ряд шонкинит-псевдолейцитовый сиенит – нефелиновый сиенит-граносиенит.

Для большинства разновидностей пород в составе перечисленных серий имеются и эффузивные образования. В процессе становления сложных по составу массивов породы образуются в результате внедрения различных порций расплава.

I. При рассмотрении генезиса пород щелочно-ультраосновной формации уже отмечалось, что в образовании первого комплекса участвовала магма ультраосновного расплава повышенной щелочности.

Более дискуссионным является вопрос о причинах приводящих к появлению высокощелочных пород на конечных стадиях формирования комплексов.

Накопление щелочей и обогащение летучими компонентами в остаточных расплавах являются взаимосвязанными процессами. Такие явления в глубинных магматических очагах могут происходить лишь в результате отделения из расплава тугоплавких железо-магнезиальных минералов. Это отделение может осуществляться путем кристаллизационной дифференциации во всем объеме магматической камеры и аккумуляции твердых фаз на дне. Более эффективным процессом образования щелочных расплавов, видимо, является процесс кристаллизации в глубинном очаге, начинающийся в придонных участках, которые находятся в условиях большого давления. При этом происходит последовательная подача с глубинных горизонтов расплавов менее мафических и обогащенных щелочами. Остаточные расплавы образующиеся при таком контроле способствуют образованию ийолит-мельтейгитовых пород, а также растворов богатых щелочами, которые оказывают интенсивное метасоматическое воздействие на ранее сформировавшиеся магматические породы.

II. Габбро-сиенитовые комплексы в конечные стадии формирования могут способствовать накоплению в остаточных расплавах либо щелочей, либо кремнезема. В результате чего в первом случае образуются нефелиновые сиениты, а во втором нордмаркиты, кварцевые сиениты и даже граниты. Выбор одного из этих путей дифференциации, видимо, определяется, прежде всего, величиной общего и водного давления в магматическом очаге. Восстановительные условия глубинной дифференциации (высокое Рн₂) приводят к выделению оливина раньше чем магнетиты и, что обусловит некоторый дефицит SiO₂ по отношению к щелочам и остаточной жидкости.

А высокое давление может препятствовать выделению оливина и способствовать кристаллизации пироксена, что еще более уменьшает количество кремнезема в остаточных продуктах. И в этом случае щелочно-базальтовая магма может давать дифференциаты не только сиенитового, но и нефелин-сиенитового состава.

Окислительные условия (высокое Po₂) должны привести к кристаллизации магнетита, гематита, что нарушит баланс щелочи и кремнезема в пользу последнего. Остаточные жидкости при этом дают сиениты и нордмаркиты.

Эти два вида дифференциации, видимо, являются крайними из возможных. В реальных условиях может существовать различная окислительно-восстановительная обстановка при кристаллизации, что может приводить к одновременному возрастанию количества щелочей и кремнезема в остаточных продуктах.

III. Щелочные комплексы, богатые калием, известны в интрузивной, эффузивной и дайковой фациях, которые иногда встречаются вместе (Алдан).

Для этих пород исходной является магма шонкинитового или эссекситового состава. Высокая температура и повышенные концентрации калия способствуют кристаллизации в глубинных условиях пироксенов диопсид-геденбергитового ряда с низким содержанием натрия и железа. Этот процесс должен вызывать десиликацию расплава с последующей кристаллизацией фельдшпатидов.

Если на этой стадии расплав перемещается к поверхности, то кристаллизуется лейцит, который образуется в результате быстрого охлаждения, однако он в дальнейшем замещается нефелином и полевым шпатом.

Лейцит – минерал низких водных давлений и поэтому, видимо, не образуется в магматическом очаге.

К сказанному следует добавить, что некоторые фельдшпатоидные породы могут возникать метасоматическим путем. Метасоматические фельдшпатоидные породы образуются в результате воздействия на ранее существовавшие основные породы щелочно-глиноземистых растворов, что приводит к образованию нефелина. Таким образом, могут возникать нефелиновые сиениты, тералиты и др.