6.2.3. Кумулаты мантийных магм

В процессе кристаллизационной дифференциации первичные магмы разделяются на дифференциаты — остаточные расплавы и кумулаты — скопления кристаллических фаз. Самым распрост­раненным механизмом формирования кумулатов является гравита­ционное осаждение ранних кристаллических фаз (оливин, пирок­сен, хромовая шпинель) вблизи подошвы магматических камер, заполненных основными и ультраосновными расплавами. Отличи-

475

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

а б в

Рис. 6.7. Типы кумуля­тивных структур: а — ортокумулятивная, б — мезокумулятивная, в — ад-кумулятивная, по Филпотт-су, 1990 г.

тельной особенностью кумулятивных пород являются характер­ные структуры, возникающие при затвердевании магматического осадка. Минералы ортокумулуса, которые соприкасаются друг с дру­гом в точках (рис. 6.7, д), образуются на начальной стадии осажде­ния. Если рост минералов продолжается и после того, как они вы­пали в осадок, возникают адкумулятивные структуры с большей площадью соприкосновения зерен (рис. 6.7, в). Сходные по строе­нию кристаллические агрегаты образуются и в тех случаях, когда ос­таточный расплав выжимается из порового пространства кумулата.

Соотношения концентраций химических элементов в твердых фазах и валовом составе кумулатов отличаются от тех, которые оп­ределяются равновесными коэффициентами распределения. Так, оливиновые кумулаты в целом более магнезиальны, чем магма­тические расплавы, и выделяются повышенными содержаниями никеля, заключенного в оливине. На геохимических диаграммах точки, отвечающие составам кумулатов, первичных магм и диффе-ренциатов, лежат на одной прямой (см. рис. 6.5).

Примерами кумулятивных образований могут служить при­донные части базитовых силлов, обогащенные оливином, некото­рые массивы дунитов и оливинитов, залежи хромититов в ультра-мафитах, пикриты с избыточными вкрапленниками оливина. Известны кумулятивные породы, возникшие вследствие всплыва-ния относительно легких кристаллов плагиоклаза в кровле магма­тических камер.

Другой механизм формирования кумулатов связан с диффе­ренциацией течения, которая проявляется при движении суспензий по узким каналам. При определенных геометрических характери­стиках канала, соотношениях скорости потока и его вязкости твер-

476

6. Магматические породы мантийного происхождения

дые частицы скапливаются в осевой части канала, а вблизи стенок количество этих частиц резко уменьшается. Дифференциация тече­ния приводит, например, к обогащению оливином центральных частей некоторых крутопадающих пикритовых даек.

6.3. Механизм формирования расслоенных плутонов

Результаты кристаллизационной дифференциации толеитовой базальтовой магмы можно наглядно наблюдать в расслоенных плу-тонах, образованных габбро, анортозитами, норитами, пироксе-нитами, перидотитами, дунитами. Такие плутоны, известные во многих провинциях, имеют различную форму и размеры. Часть из них представлена лополитами, другие имеют воронкообразную форму, третьи слагают дайкообразные тела, четвертые обнажены в виде пластообразных интрузивных залежей. Некоторые докемб-рийские плутоны имеют очень крупные размеры. Например, Буш-вельдский лополит в Южной Африке (возраст 2 млрд лет) достига­ет 400 км в поперечнике, а его объем составляет около 10⁵ км³; массив Стиллуотер в Скалистых горах на западе США (возраст 3.2 млрд лет) прослежен на расстоянии более 50 км, его объем оце­нивается в 10⁴ км³; верхняя треть массива размыта. Великая дайка Зимбабве в Африке (возраст 2.5 млрд лет) протягивается на 530 км при ширине от 5—6 до 12 км; дайка Биннеринджи в Западной Авст­ралии имеет размеры 320 х 3 км, дайка Джимберлана в том же ре­гионе —180 х 2.5 км. Имеются и расслоенные плутоны меньших раз­меров. Так, эоценовый массив Скергаард в Восточной Гренландии, который является одним из наиболее изученных, обнажен на пло­щади 60 км². Вертикальная протяженность крупных расслоенных плутонов измеряется километрами. Например, видимая мощность Бушвельдского лополита и массива Стиллуотер составляет около 8 км, массива Скергаард — 2.7 км. Имеется множество мелких сил-лов мощностью в десятки-первые сотни метров, в которых также видна внутренняя расслоенность.

Огромные расслоенные плутоны архейского и протерозойско­го возраста подчеркивают высокую активность магматических про­цессов, протекавших в докембрии. Появление столь крупных масс основной магмы связывают не только с интенсивным нагревом мантии Земли под влиянием эндогенных тепловых источников, но и с падением крупных метеоритов. Импактное происхождение

Часть Ш. Магматические горные породы (петрология)

а

Рис. 6.8. Расслоенные плутоны а — принципиальная схема строения (разрез): /-— ультрамафиты, 2 — габбро и нориты, 3— феррогаббро и ферроди-ориты; б— изменение состава минера-лов по вертикали: 01 — оливин, Орх -ортопироксен (испытавший распад пижонит), Срх — клинопироксен, Р1 — плагиоклаз

предполагается, например, для лополита Садбери в Канаде и Буш-вельдского лополита в Южной Африке.

Характерной особенностью расслоенных плутонов является не­однородное внутреннее строение. Вдоль контактов прослежива­ются краевые зоны мощностью от нескольких десятков до 200—300 м (рис. 6.8, а), сложенные мелкозернистыми габбро или норитами, ко­торые образовались при быстром затвердевании исходного магма­тического расплава. Внутренняя часть плутонов занята расслоен­ным комплексом. Различают три главных элемента расслоенности: 1) общую стратификацию; 2) ритмичную слоистость; 3) скрытую асслоенность.