Докембрийская ассоциация анортозитов

Существует два типа анортозитов, каждый из которых относится к особой ассоциации глубинных пород: 1) битовнитовые анортозиты, образующие среди стратифицированных основных пластов и лополитов (Бушвельдский и Стиллуотерский комплексы); 2) андезиновые и лабрадоровые анортозиты, встречающиеся в виде крупных самостоятельных интрузий в докембрийских толщах (Адирондак, Квебек в Северной Америке). Первый тип уже рассмотрен. Для аноритозитов второго типа характерно: 1) приуроченность только к докембрийским толщам; 2) образуют крупные интрузии с куполообразной кровлей и могут достигать размеров батолита; 3) главным породообразующим минералом является плагиоклаз, имеющий состав андезина-лабрадора (№ 35-60); гиперстен, авгит и реже оливин в собственно анортозитах составляют менее 10% породы, в габбровых анортозитах от 10 до 22,5% и в анортозитовых габбро – от 22,5 до 35%; 4) имеют грубозернистую структуру, местами катаклазированы, милонитизированы и раздроблены; 5) наблюдается полный переход от анортозитов в габбро-норитам, что говорит об их общем происхождении; 6) лавы анортозитов не обнаружены, но известны редкие дайки габбровых анортозитов, имеющих порфировую структуру с микрозернистой основной массой пузырчатого строения. Последнее указывает, что магмы соответствующего состава могут существовать в пределах земной коры, хотя бы в частично жидком состоянии.

В настоящее время является дискуссионным вопрос о том, являются ли докембрийские анортозиты скоплениями плагиоклазовых кристаллов, резко отличающимися от родоначальных магм своим составом (габброидным), или же они были внедрены как подвижная, в основном жидкая полевошпатовая магма. Отсутствие анортозитовых лав и высокая температура (около 1400 ºС), необходимая для сохранения смеси андезина и лабрадора в жидком состоянии, говорят о том, что в происхождении анортозитовых пластов в стратифицированных лополитах значительную роль играет «осадочная» аккумуляция плагиоклазовых кристаллов в основных магмах. То, что крупные анортозитовые тела приурочены к докембрийским толщам, объясняется чрезвычайно резким геотермическим градиентом, который предполагается для докембрийской литосферы, по сравнению с градиентами для более поздних эпох. Предполагается, что анортозитовые магмы возникают на большой глубине (порядка 200 км). По-видимому, при соответствующих больших давлениях плагиоклазы промежуточного состава могут плавиться при температурах более низких, чем любой из конечных членов. Так что расплавы, более обогащенные промежуточными, чем натриевыми, плагиоклазами должны представлять собой первые продукты дифференциального плавления полевошпатовых перидотитов. Это также необоснованное предположение. Хотя происхождение анортозитовой магмы и неясно, существование таких магм подтверждается многими фактами, касающимися условий залегания, минералогии, петрографии и связей докембрийских анортозитов, а также данными экспериментальных исследований водных плагиоклазовых систем.

Эффузивные ассоциации основных пород

Геолого-петрографический материал, новейшие экспериментальные исследования, геохимическое изучение базальтов позволяют ответить на ряд вопросов петрологии основных пород. Этими вопросами являются причины и направленность дифференциации базальтовых магм, состав кристаллического вещества, являющегося исходным материалом для базальтов, а также место их образования. Рассмотрим следующие вулканические ассоциации: 1) щелочных оливиновых базальтов, широко распространенная на континентах и в океанических бассейнах; 2) толеитовых базальтов – кварцевых диабазов, развивающаяся а неорогенных континентальных условиях, однако известная также и на океанических островах; 3) лейцитовых базальтов – калиевых трахибазальтов негеосинклинальных континентальных регионов; 4) спилито-кератофировая ассоциация геосинклиналей; 5) базальтов, андезитов и риолитов, характерная для орогенных поясов. Большинство природных ассоциаций соответствует тому или иному из этих типов, некоторые же являются переходными между ними. Скорее всего, тип образующегося базальта определяется глубиной генерации. Дело в том, что глубокофокусные землетрясения обусловлены подъемом еще не расплавленного вещества мантии (пиролита), которое плавится на более высоких горизонтах и создает магму. Решающим моментом является глубина, на которой происходит отделение расплава и его последующая дифференциация.

1. Если глубина отделения магматического расплава составляет 35-60 км (давление 12-18 кбар), то в равновесии с расплавом будут существовать энстатит и клинопироксен. Эти минералы содержат много Al₂O₃ и SiO₂ и, следовательно, остаточный расплав будет относительно обогащен щелочными металлами и соответствовать щелочному оливиновому базальту.

2. При глубине отделения магматического расплава от 15 до 35 км (давление ~ 9 кбар) в равновесии с расплавом находится оливин и слабо глиноземистый пироксен, а сам расплав соответственно обогащен Al₂O₃. Эти расплавы могут подниматься к поверхности и формировать высокоглиноземистые разновидности. При дифференциации в условиях небольших глубин из них могут образоваться псевдостратифицированные интрузии.

3. При глубине отделения магмы 0-15 км кристаллическим остатком, образующимся в процессе кристаллизационной дифференциации (гравитации), является оливинит, а остаточный расплав имеет состав толеитового базальта или кварцевого толеитового базальта.

Возникновение очагов базальтовой магмы предполагает их дальнейшую дифференциацию, ход которой обусловлен следующими процессами: а) фракционирование твердых фаз в связи с температурным режимом (температурный интервал кристаллизации оливина, ромбического и моноклинного пироксенов и плагиоклаза составляет 250-270 ºС, что может обусловить накопление кристаллов, выпадающих из расплава); б) фракционная кристаллизация основной магмы на глубине может осуществляться вследствие ритмичного изменения давления водяного пара, и при одном и том же составе могут возникать при высоком давлении прослои пироксенитов, а при низком – анортозитов; в) различная роль летучих компонентов в еще не начавшем кристаллизацию базальтовом очаге может привести к особому типу дифференциации с обогащением апикальных частей летучими компонентами и кремнеземом. Когда при благоприятных тектонических условиях из такого резервуара будут подаваться отдельные порции магмы, то первые из них образуют породы, несколько более кислые. Они обычно более полно раскристаллизованы по сравнению с последующими порциями. Последние порции магмы вследствие низкого содержания летучих компонентов будут слабее проникать в вышележащие горизонты. Кроме того, они будут иметь наиболее основной состав (например, трапповая формация Сибири). Учитывая, что активность вулканической деятельности зависит от количества водяного пара, растворенного в магме, можно объяснить более основной состав и обеднение летучими компонентами поздних эффузивных образований по сравнению с начальными в едином вулканическом цикле.