6.1. Продукты затвердевания первичных мантийных магм

Первичные мантийные магмы возникают в процессе частич­ного плавления перидотитов, залегающих ниже поверхности Мо-хоровичича. Линии солидуса перидотита при полном отсутствии во­ды, при наличии ее избытка и при избытке углекислоты, показанные на рисунке 6.1, характеризуют температуры, при которых может начаться плавление мантийного вещества. После удаления жид­кой фазы в верхней мантии остается реститовый материал, представ­ленный деплетированными (истощенными) перидотитами или ду-нитами. Главным минералом реститов является магнезиальный оливин (Fo_~90). Следовательно, возникающий расплав насыщен в отношении этого минерала, и кристаллизация первичной мантий­ной магмы должна начинаться с выделения оливина, столь же бо­гатого магнезией. Согласно экспериментальным данным, между составами оливина (0l) и равновесного по отношению к нему рас-плава (т) существует зависимость:

(Fe²+/Mg)₀₁/(Fe²/Mg)_m = 0.3.

Следовательно, Fo₉₀, для которого Fe²+/Mg = 0.11, может кри­сталлизоваться из расплава с Fe²⁺/Mg = 0.37 и Mg/ (Fe²⁺ + Mg) = = 0.73. Эти величины показывают, что первичные мантийные маг­мы должны быть представлены высокомагнезиальными расплава­ми, отвечающими по составу пикритам, пикробазальтам и родствен­ным им породам. Опыты по частичному плавлению перидотитов подтверждают это (табл. 6.1).

451

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

Рис. 6.1. Границы области устойчивости амфибола 1 и флогопита 2 и их со­отношения с солидусом перидотита при насыщении расплава водой 3, при отсутствии воды 4 и при насыщении углекислотой 5

Таблица 6.1. Состав расплавов (мас.%), полученных при малых степенях частичного плавления мантийных перидотитов, по экспериментальным

данным Э.Такахаси, 1986 г.

Оксид		Давление, ГПа
	10-4(1атм)	1	3	8	14
Si02	54.2	49.2	46.9	46.6	45.2
ТiO2	0.7	0.6	0.9	0.2	0.2
АlO3	15.1	7.7	11.1	4.6	4.2
FeO	5.6	6.7	7.8	8.8	7.9
MgO	8.4	9.5	19.2	34.9	37.8
CaO	12.3	11.4	12.2	3.9	3.7
Na20	2.1	2.9	1.2	0.3	0,3

452

6. Магматические породы мантийного происхождения

Другие особенности состава первичных магм зависят от: 1) со­става мантийного вещества; 2) давления, соответствующего глуби­не зарождения магм; 3) степени частичного плавления —доли жид­кой фазы; 4) способа отделения магматической жидкости от твердого остатка.

Состав мантийного вещества прежде всего контролирует со­держание в магме самых легкоплавких компонентов, которые прак­тически полностью переходят в расплав. Такими компонентами являются щелочные металлы—калий и натрий. Источником натрия в верхней мантии служит жадеитовый компонент клинопироксена, а также Na-содержащие амфиболы; калий заключен главным обра­зом во флогопите. Ниже поверхности Мохоровичича остаются ус­тойчивыми санидин и анортоклаз, которые при частичном плавле­нии также могут переходить в расплав. При прочих равных условиях, чем больше калия и натрия содержится в мантийном источнике, тем богаче этими элементами будет расплав.

Что касается более тугоплавких компонентов, то их распределе­ние в расплаве зависит не столько от состава источника, сколько от глубины магмообразования (давления) и его интенсивности (доли жидкой фазы).

На начальной стадии плавления примитивного лерцолита, ли­шенного воды и углекислоты, возникает эвтектоидная жидкость, которая находится в равновесии с оливином, ортопироксеном, кли-нопироксеном, гранатом (шпинелью или плагиоклазом). В расплав переходят главным образом клинопироксен и глиноземистая твер­дая фаза, а оливин и ортопироксен остаются преимущественно в ре-стите. Тугоплавкая хромистая шпинель, возникающая в ходе реак­ций плавления, также является характерным минералом рестита.

Доля переходящего в расплав оливина увеличивается с ростом давления (глубиной магмообразования), а количество ортопирок-сена, расходуемого на плавление, наоборот, снижается с ростом давления. Поэтому по мере погружения мантийных магматических источников на глубину состав эвтектоидных магм при прочих рав­ных условиях становится более магнезиальным и менее насыщен­ным кремнеземом (см. табл. 6.1), а состав твердого остатка (рести­та) меняется от дунита на малых глубинах через гарцбургит, содержащий все большее количество ортопироксена, до ортопирок-сенита на очень большой глубине.

Опыты по плавлению природных перидотитов и эксперимен­тальное изучение модельных физико-химических систем приво-

453