Часть III. Магматические горные породы (петрология)

подъема кислой магмы ее избыточное давление возрастает (см. рис. 3.4), и не существует механических причин, которые мешали бы расплаву достичь дневной поверхности.

М

Рис. 3.6. Возможная высота подъема мантийных магм в земной коре М — поверхность Мохоровичича, р₇ — плотность вещества верхней мантии, р₂ — мантийной магмы, р₃ — вещества земной коры. ∆P₁ = (p_]-p₂)h₁ >0; ∆P₂ = (p₃-p₂)h₂ < 0; высота подъема магмы в коре определя­ется уравнением: ∆Р₁ = ∆Р₂; h₂ = h₁/(p₁ -

p₂)/(p₃-p₂)

Плотность основных и ультраосновных магм, воз­никших в верхней мантии, превосходит плотность твер­дого вещества земной коры. Мантийные магмы могут подняться лишь до уровня, на котором положительное избыточное давление, на­копленное в процессе подъ­ема расплава сквозь плотные мантийные породы, урав­новесится отрицательным избыточным давлением в коре (рис. 3.6). Из соотно­шений, показанных на ри­сунке, следует, что чем глуб­же находится источник мантийных магм, тем выше он может проникнуть в зем­ную кору. Поэтому основ­ные и ультраосновные маг­мы, которые зарождаются вблизи поверхности Мохо-ровичича, часто затвердева­ют в виде интрузивных тел, а более глубинные расплавы образуют лавовые потоки на суше или морском дне. Таким образом, земная кора служит плотностным фильтром, который задержива­ет тяжелые магмы, возникшие в верхней мантии. Значительная часть мантийных магм, вероятно, скапливается вблизи основания континентальной коры, увеличивая мощность гранулитобазитово-го слоя.

Кроме рассмотренных выше механических факторов, глубина подъема магмы зависит от степени перегрева относительно темпе­ратуры солидуса. Если расплав не содержит воды, то линия солиду-са в Р— Т координатах имеет положительный наклон. При адиаба-

422

3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов

тическом подъеме степень перегрева расплава относитель­но температуры соли-дуса возрастает, и до­ля жидкой фазы увеличивается. Таким образом, «сухой» рас­плав всегда имеет шанс достичь днев­ной поверхности.

Рис. 3.7. Возможности подъема «сухих» и во-досодержащих магм

Расплав, не содержащий воды, поднимаясь в ади­абатических условиях с глубины 1, становится все более перегретым относительно температуры со­лидуса (S₁) и достигает дневной поверхности (точ­ка 1'). Расплав, содержащий растворенную воду, поднимаясь с глубины 2, достигает насыщения Н₂0 в точке 2' (С— уровень насыщения). При дальней­шем подъеме расплав остается насыщенным во­дой, но концентрация воды снижается, и ее избы­ток выделяется в виде пузырьков водяного пара. В точке 2'' расплав достигает температуры «влажно­го» солидуса (S₃) и затвердевает, не доходя до днев­ной поверхности

Если же в магме содержится раство­ренная вода, то соот­ношения меняются. Растворимость воды в силикатном распла­ве уменьшается по мере подъема, и на некоторой глубине достигается насыще­ние водой (точка 2' на рис. 3.7). Выше этого уровня начинается выделение пузырьков водяного пара, и хотя магма все время оста­ется насыщенной Н₂0, концентрация воды в расплаве

уменьшается. Поскольку линия солидуса насыщенного водой рас­плава S₃ имеет отрицательный наклон, то относительно низкотем­пературный расплав достигает солидуса, не доходя до дневной по­верхности в точке 2". На этом гипсометрическом уровне магма полностью затвердевает, и ее подъем прекращается. Для того что­бы расплав, содержащий большое количество воды, достиг дневной поверхности, он должен быть изначально сильно перегрет отно­сительно температуры «влажного» солидуса. Поскольку такой пе­регрев маловероятен, богатые водой расплавы, имеющие невысо­кую начальную температуру, затвердевают в виде интрузивных тел,

423