
- •Часть III
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Глубинное строение земли
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •1.1. Земная кора
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •1.2. Верхняя мантия
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •1.3. Астеносфера и литосфера
- •1.4. Нижняя мантия и ядро Земли
- •1.Глубинное строение Земли
- •Дополнительная литература
- •2. Современные представления о происхождении земли
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •2. Современные представления о происхождении Земли
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •3. Физические свойства,
- •3.1. Физические свойства магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •3.2. Зарождение магм
- •Часть 111. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •3.3. Подъем магм
- •3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Дополнительная литература
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.1. Форма кристаллов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.2. Размер кристаллов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •Часть 111. Магматические горные породы (петрология);
- •4.3. Последовательность кристаллизации
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.3.2. Двойная система с эвтектикой
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.3.3. Тройная система с эвтектикой
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.3.5. Тройная система с котектикой
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •Часть 111. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.3.7. Двойная система с перитектикой
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •4.3.8. Тройная система с перитектикой
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов
- •5. Генетическая систематика магматических горных пород
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6.1. Продукты затвердевания первичных мантийных магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6, Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6.1.1. Происхождение коматиитов и пикритов
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6.1.2. Происхождение бонинитов
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III Магматические горные породы (петрология)
- •6.2. Дифференциаты и кумулаты мантийных магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6.2.2. Методы исследования кристаллизационной дифференциации
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6.2.3. Кумулаты мантийных магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6.3. Механизм формирования расслоенных плутонов
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6.4. Происхождение анортозитов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •6. Магматические породы мантийного происхождения
- •6.5. Происхождение карбонатитов
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Дополнительная литература
- •7. Магматические горные
- •7.1. Закономерности частичного плавления и кристаллизации кварц-полевошпатовых пород
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7.1.2. Состав эвтектоидных кислых магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •7.2. Продукты затвердевания автохтонных и аллохтонных коровых магм
- •7.3. Автохтонные и параавтохтонные граниты зон ультраметаморфизма
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7.4.2. Умеренноглиноземистые гранодиориты—адамеллиты—
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7.4.3. Высокоглиноземистые мелано- и лейкограниты (s-mun)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •7.4.5. Низкоглиноземистые граносиениты—граниты—аляскиты и трахириолиты (пантеллериты)-риолиты (комендиты) (а-тип)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •7.5. Дифференциация кислых коровых магм
- •7. Магматические горные породы корового происхождения
- •Дополнительная литература
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •8.1. Смешение первичных мантийных магм и их дифференциатов в промежуточных камерах
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •Гибридного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •8.2. Контаминация мантийных ультраосновных и основных магм сиалическими горными породами корового происхождения
- •8.3. Контаминация кислых коровых магм более основными горными породами
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •Породами
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •8.5. Смешение мантийных и коровых магм
- •8.5.1. Признаки смешения магм
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •8. Магматические породы гибридного происхождения
- •8.6. Петрологические модели формирования изверженных пород среднего состава, не связанные со смешением магм
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Дополнительная литература
- •9. Происхождение
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •9, Происхождение мегматических ассоциаций
- •Дополнительная литература
- •10. Магматизм главных стадий геологической эволюции земли
- •10. Магматизм главных стадий геологической эволюции Земли
- •10. Магматизм главных стадий геологической эволюции Земли
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Часть III. Магматические горные породы (петрология)
- •Дополнительная литература
- •Заключение
Часть III. Магматические горные породы (петрология)
По мере снижения давления доля оливина в котектике 0l + Срх + Орх = L снижается (см. раздел 6.1), и оливин во все большем количестве выделяется как избыточная по отношению к котектике твердая фаза. Поэтому в условиях низкого давления кристаллизация первичных мафических и ультрамафических мантийных магм начинается с выделения оливина. Дальнейшее снижение температуры в изобарических условиях приводит к кристаллизации минерального парагенезиса 0l + Р1 + Срх. Ранний оливин, который появился на ликвидусе первичной магмы, при понижении температуры иногда исчезает вследствие перитектических реакций с расплавом, приводящих к образованию орто- или клинопироксена, а на больших глубинах — и граната.
Кристаллизационная дифференциация происходит в системе промежуточных камер, которые заполняются мантийными магмами при их подъеме к поверхности Земли. Вследствие высокой плотности магматических жидкостей мантийного происхождения (см. раздел 3.1) значительная их часть, вероятно, скапливается в основании земной коры. Промежуточные камеры формируются и выше вплоть до приповерхностной зоны, как это установлено, например, под вулканами Гавайских островов.
Промежуточные камеры периодически разгружаются при перемещении расплава на меньшую глубину и пополняются новыми порциями магмы из более глубинных источников. В периоды «покоя» в камерах происходит частичная кристаллизация расплава с выделением твердых фаз, плотность которых отличается от плотности окружающей жидкости. Оливин, пироксен и другие минералы, имеющие более высокую плотность по сравнению с магматической жидкостью4, могут погружаться, образуя скопления в нижних частях камер, а кристаллы плагиоклаза более кислые, чем Аn75, будучи относительно легкими, наоборот, могут всплывать и концентрироваться вблизи кровли магматических камер.
Скорость стационарного погружения или всплывания кристаллов в магме (V) может быть оценена с помощью уравнения Стокса:
V=2g∆pr2/9η, где g—ускорение силы тяжести; ∆р — разность плотностей твердой и жидкой фаз; r— радиус твердых частиц, имеющих сферическую форму;η — вязкость. Для кристаллов несферической формы вводятся поправочные коэффициенты.
4 Плотность оливина и пироксена равна не менее 3.2 г/см3, а плотность первичных мантийных магм составляет 2.8-3.0 г/см3.
468
6. Магматические породы мантийного происхождения
Если принять, что η = 100 Па • с (типичная величина для базальтовой магмы), ∆р =3.5-2.7=0.8 г/см3 (разность плотностей оливина и базальтового расплава), r= 1 мм, то V= 3 см/ч (~270 м/год). Этот пример показывает, что гравитационное осаждение оливина и других минералов с повышенной плотностью может служить эффективным механизмом кристаллизационной дифференциации.
Гравитационному разделению кристаллов и жидкой фазы в природных условиях препятствует то обстоятельство, что многие магмы при температуре ниже ликвидуса обладают пределом текучести, и соотношения между касательными напряжениями и градиентами скоростей описываются не уравнением Ньютона dF/dS = = -η(dV/dX), а уравнением Бингема: dF/dS = τ0-η)(dV/dX)f где τ0 — предел текучести. Пока касательные напряжения не превысят τ0, перемещения твердых частиц относительно жидкой фазы не происходит. Вследствие этого в расплаве погружаются лишь достаточно крупные кристаллы, а мелкие твердые частицы остаются во взвешенном состоянии.
Как показывают геологические наблюдения, размер кристаллов оливина и некоторых других минералов, которые выделяются из основных и ультраосновных магм, обычно достаточен для их гравитационного осаждения. Этот процесс может протекать не только в крупных магматических камерах, но и в небольших телах, например, в отдельных «подушках» базальтовых пиллоу-лав. Осаждение кристаллов приводит к обеднению расплава теми компонентами, которые содержатся в кристаллических фазах, и состав жидкости существенно отклоняется от первоначального.
В зависимости от состава первичной мантийной магмы и Р—Т ус-ловий ее кристаллизации возникают разные серии дифференциатов. Так, дифференциация низкощелочных пикритов и пикробазаль-тов, обусловленная отделением от первичных магм оливина, хромовой шпинели, клинопироксена и высококальциевого плагиоклаза, приводит к возникновению серий дифференциатов, которые завершаются низкомагнезиальными толеитовыми базальтами и габбро. Дифференциация умереннощелочных пикробазальтов, содержащих до 10 мас.% нормативного нефелина, смещает состав магматических жидкостей в сторону трахибазальта-трахита (монцонита-сиенита), а серии дифференциатов высокощелочных оливиновых меланефелинитов могут заканчиваться фонолитами и нефелиновыми сиенитами. При этом в умеренно- и высокощелочном рядах обособляются натриевые и калиевые дифференцированные серии.
469