Часть III. Магматические горные породы (петрология)

а маловодные или «сухие» расплавы, нагретые до более высокой температуры, достигают поверхности при вулканических изверже­ниях. Рассмотренные соотношения позволяют понять, почему сре­ди основных и ультраосновных магматических пород, образованных при затвердевании магм, почти не содержавших воды, преоблада­ют эффузивы, а кислые водосодержащие магмы образуют преиму­щественно интрузивные тела.

Дополнительная литература

Кадык А.А., Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Вода в магматических распла­вах. М.: Наука, 1971.

Кадык А.А., Френкель М.Я. Декомпрессия пород коры и верхней мантии как механизм образования магм. М.: Наука, 1982.

Механизм интрузий магмы. М.: Мир, 1972.

Персыков Е.С. Вязкость магматических расплавов. М.: Наука, 1984.

ТеркотД., Шуберт Дж. Геодинамика. Ч. 1, 2. М.: Мир, 1985.

4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов

Поскольку скорость подъема магм высока, то охлаждение рас­плавов, приводящее в конечном итоге к их затвердеванию, проис­ходит главным образом после того, как расплав достиг поверхнос­ти суши или морского дна либо по той или иной причине остановился на некоторой глубине. Основные факторы, которые контролируют скорость охлаждения — это способ теплообмена, градиенты температур, размеры магматических тел, теплофизиче-ские свойства магм и окружающей среды. Магматические тела, по­перечник которых измеряется метрами, охлаждаются до темпера­туры солидуса в течение нескольких часов или суток. Это относится как к лавовым потокам, излившимся на поверхность Земли, так и к трещинным инъекциям, которые затвердевают на глубине в ви­де маломощных даек и силлов. Магматические камеры поперечни­ком в сотни метров и километры охлаждаются значительно медлен­нее. Согласно расчетам, для полного затвердевания таких тел требуются тысячи—сотни тысяч лет.

При очень быстром охлаждении (закалке) силикатные распла­вы, особенно обладающие высокой вязкостью, не кристаллизуют­ся, а превращаются в аморфные стекла, которые могут рассматри­ваться как метастабильные переохлажденные жидкости. Граница между жидким расплавом и твердым стеклом соответствует вязко­сти 10¹² Па*с, при достижении которой заметно меняются градиен­ты физических свойств, зависящих от температуры (в том числе и градиенты вязкости). С течением времени происходит упорядо­чение структуры стекла, которое превращается в агрегат оптичес­ки анизотропных кристаллов. Этот процесс называется девитрифи-кацией, или «старением», стекла.

Обычно продолжительность остывания магматических тел доста­точна для того, чтобы кристаллы начали расти непосредственно из расплава. Форма, размер и последовательность выделения кристал­лов зависят от состава магмы и физических условий затвердевания.-

4.1. Форма кристаллов

Равновесная форма кристаллов определяется строением крис­таллической решетки соответствующих химических веществ. Одна-

425

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

ко реальный габитус кристаллов может существенно отклоняться от равновесного в зависимости от степени переохлаждения расплава (∆Т) относительно температуры ликвидуса: ∆Т=Т_L-T_C,

где Т_L — равновесная температура ликвидуса данного минерала, Т_с-температура, при которой начинается реальный рост кристалла.

При минимальном переохлаждении растут цельные кристаллы с плоскими гранями. Увеличение степени переохлаждения приво­дит к появлению своеобразных скелетных кристаллов, часто весь-ма причудливой морфологии. Например, по экспериментальным данным Г.Лофгрена (1974,1976 гг.) и других исследователей, таблит­чатые кристаллы плагиоклаза образуются при АТ< 40 °С. По мере увеличения степени переохлаждения возникают футлярные (∆Т~ 40-140 °С), дендритовые (∆Т~ 140-190 "С), веерно-сферолитовые (∆Т~ 190-290 °С) и сферолитовые (∆Т~ 290 °С) формы.

Сферолиты представляют собой радиально-лучистые агрегаты игольчатых или пластинчатых кристаллов с общим центром кристал­лизации (рис. 4.1). Под микроскопом в скрещенных николях в сфе-ролитах виден темный крест, который остается неподвижным при

Рис. 4.1. Сферолиты, сложенные агрегатом вытянутых кристаллов кварца и полевого шпата, в стекловатой основной массе риолитов. Вкрапленники представлены плагиоклазом (Пл), кварцем (Кв) и калинатриевым полевым шпатом (Кпш)

426