Часть III. Магматические горные породы (петрология)

известна или если в частном случае K_D=const, то, зная состав кри­сталлической фазы, можно оценить химический состав расплава, из которого она возникла. Экспериментальным или расчетным тер­модинамическим путем определяют K_D не только для концентраций отдельных химических элементов, но и для отношений концентра­ций разных элементов.

Рис. 6.4. Зависимость между желе-зистостью базальтового расплава (Fe/Mg) и температурой ликвиду­са (T)

Р — первичная магма; D — дифферен-циат, возникший в результате фракци­онирования минералов, богатых маг­нием

Например, как уже отмечалось выше, коэффициент распреде­ления отношения Fe²⁺/Mg в оливине и в базальтовом расплаве ра­вен 0.3. Таким образом, зная состав оливина, можно установить железистость расплава в серии последовательных дифференциа-тов. В первичных мантийных магмах оливин Fo₉₀ находится в рав­новесии с расплавом, имеющим отношение Fe²⁺/Mg = 0.37 и Mg/(Fe²⁺ + Mg) = 0.73. Столь низкая железистость типична для ультрамафических магматических жидкостей. В наиболее распро­страненных базальтах и габбро оливин имеет состав Fo_80-60 и желе­зистость Fe²⁺/Mg = 0.25—0.67. Равновесная по отношению к нему магматическая жидкость имеет железистость Fe²⁺/Mg = 0.83-2.23, что характерно для дифференциатов первичных мантийных магм. При фракционировании (отделении) магнезиального оливина и пироксена, остаточные расплавы обедняются магнием, а содержа­ние железа возрастает или сохра­няется примерно на постоянном уровне. Поэтому в ходе кристал­лизационной дифференциации железистость (отношения Fe/(Fe+Mg) или Fe/Mg) возрас­тает. Железистость коррелирует-ся с понижением температуры ликвидуса остаточного расплава (рис. 6.4) и может служить крите­рием степени дифференциации мантийных магм⁵. Железистость возрастает до тех пор, пока не на­чинается кристаллизация магне­тита. Отделение этого минерала от расплава приводит к сниже­нию содержания железа в жид-

⁵ Таким же критерием служит магнезиальное число М — величина, обратная же-лезистости.

472

б. Магматические породы мантийного происхождения

кой фазе. Устойчивость магнетита в равновесии с расплавом опре­деляется окислительно-восстановительным потенциалом магмати­ческих систем. В наиболее восстановительных условиях магнетит во­обще может не выделяться из расплава, что приводит к появлению весьма железистых остаточных жидкостей, затвердевающих, напри­мер, в виде феррогаббро. В более окислительной обстановке магне­тит может начать кристаллизоваться достаточно рано, что вызыва­ет обособление менее железистых дифференциатов.

Ход кристаллизационной дифференциации можно представить с помощью различных геохимических диаграмм. Графики становят­ся особенно наглядными, если на них кроме составов пород нане­сти составы тех минералов, которые отделяются от расплава. На двойных или тройных диаграммах, отражающих корреляцион­ные связи между химическими элементами, составы дифференци­атов лежат на продолжении прямых, соединяющих составы первич­ных магм и тех минералов, которые из них выделились.

Н апример, на рисунке 6.5 показана диаграмма AFM(A = Na₂O + + К₂0, F= FeO + МnО, M= MgO), на которую нанесены составы базальтов, излившихся на Гавайских островах. Отчетливо видно, что все составы располагаются вдоль линии оливинового контроля, соединяющей состав первичной магмы Р и оливина, слагающего вкрапленники. Сле­довательно, вариации составов базальтов обусловлены разной степенью фракци­онирования оливина. Одновременно с дифференциатами возникают ку-мулаты — породы, обогащенные оливином относительно состава Р (подробнее см. раздел 6.2.3).

На рисунке 6.6 показана зависимость содержаний не­ которых петрогенных эле­ ментов в тех же базальтах от рис. 6.5. Изменение состава базаль- магнезиального числа. Из ди- тов,обуслоленное фракциониро-

аграммы следует, что на ран- ванием оливина на диаграмме АРМ,

ней стадии дифференциации по А.Филпоттсу, 1990 г.

накапливались Р, К, Na, Ti, Р- первичная магма, кружки -диффе-

Са И А1, ЧТО было связано ренциаты, обедненные оливином, точ-

ки — кумулаты, обогащенные оливином

473

с отделением магнезиального относительно состава Р оливина. В дальнейшем темп