Часть III. Магматические горные породы (петрология)

Как следует из соотношений между кривой дегидратации мус­ковита и солидусом гранита (см. рис. 7.8), насыщенный водой кис­лый расплав может возникнуть в процессе ультраметаморфизма мусковитсодержащих пород только при Р< 350-400 МПа, т.е. на глубине менее 15-16 км. Глубже мусковит разлагается при тем­пературе выше гранитного солидуса; образованный при этом рас­плав становится перегретым и недосышенным водой. Если при­нять, что нижний предел амфиболитовой фации метаморфизма по давлению составляет 200 МПа, то зона мигматизации охватывает интервал глубин от 7-8 до 15— 16 км от поверхности Земли, что со­гласуется с геологическими данными.

Максимальное содержание Н₂0 в мусковите составляет около 4 мас.%. Если количество слюды в метаморфических горных поро­дах равно 10-30%, то исходная концентрация воды в зонах ультра­метаморфизма (С₀) достигает 0.4-1.2 мас.%. Растворимость воды в гранитном расплаве при Р = 200—400 МПа равна 6—10 мас.%, и выделившаяся при дегидратации мусковита вода полностью по­глощается расплавом.

Объемная доля насыщенного водой расплава (Х_т) составит:

Х_т=С₀/С_i,

где С_i— растворимость воды в магме. При С₀=0.4—1.2 мас.% и С_i =

= 6—10 мас.% доля расплава окажется равной 4—20 объемн.%, что соответствует количеству лейкосомы в природных мигматитах. По­скольку растворимость воды в магме (С) увеличивается с ростом давления, то при прочих равных условиях количество расплава (лейкосомы) в зонах ультраметаморфизма должно уменьшаться с глубиной.

При постоянных давлении и температуре количество лейкосо­мы зависит от С₀, т.е. от массы воды, вовлекаемой в анатектическое плавление. Максимальное количество рассеяного гранитного ма­териала (до 60-70%) характерно для высокоглиноземистых миг­матитов амфиболитовой фации, что обусловлено высоким содержа­нием мусковита в исходных метапелитовых гнейсах, а минимальное количество гранитной лейкосомы (5-10%) образуется в относи­тельно «сухих» гиперстеновых гнейсах, содержащих мало слюды.

При Р— Т условиях амфиболитовой фации выплавление гра­нитной жидкости часто прекращается на такой стадии мигматиза­ции, когда еще остается нерасплавленный кварц и полевой шпат. По данным B.C. Шкодзинского (1985 г.), легкоплавкая ассоциация плагиоклаз + ортоклаз + кварц сохраняется в исходном гнейсовом

500

7. Магматические горные породы корового происхождения

субстрате в 169 из 206 изученных мигматитов. Таким образом, в большинстве случаев нагрев метаморфического субстрата не при­водит к переводу в расплав всего кварц-полевошпатового агрега­та, что указывает на ограниченный запас заключенной в слюде во­ды, которого не хватает для насыщения предельно возможного объема лейкосомы.

При кристаллизации лейкосомы вода, растворенная в гранит­ном расплаве, выделяется из него в виде газовой фазы, которая, воздействуя на твердую лейкосому и меланосому, может вызывать их ретроградный метаморфизм. Если, например, в палеосоме или меланосоме содержались гиперстен и кордиерит, то в ходе ретро­градного метаморфизма они могут превратиться в биотит.

Поскольку в ходе ультраметаморфизма возникает насыщенный водой гранитный расплав, не способный к дальней миграции, он за­твердевает в виде рассеянной лейкосомы и не собирается в более крупные тела. Доля гранитного расплава может возрастать при пе­ремещении всей массы мигматитов в область меньшего давления. Возможность такого перемещения обусловлена тем, что мигмати-зированные гранито—гнейсы, содержащие то или иное количество анатектического гранитного расплава, обладают дефицитом плот­ности и пониженной вязкостью. Вследствие этого они оказывают­ся механически неустойчивыми и приобретают способность к подъ­ему в виде диапировых куполов, аналогично тому, как поднимаются массы пластичной и относительно легкой каменной соли. Гранито-гнейсовые купола, достигающие многих километров в поперечни­ке и приуроченные к ядрам антиклинальных структур, весьма харак­терны для ультраметаморфических комплексов.

Пластическое течение мигматизированных пород сопровожда­ется выделением теплоты трения и дополнительным нагревом, что, в свою очередь, приводит к увеличению степени частичного плав­ления, возрастанию подвижности гранито-гнейсов и ускорению их подъема. Таким образом, между ростом купола и гранитообразова-нием возникает положительная обратная связь. Плавление мигма­тизированных гранито-гнейсов в процессе пластического течения называется реоморфизмом. Параавтохтонные реоморфические гра-нито-гнейсы отличаются от мигматитов большей однородностью. Доля гранитного материала в них в 1.5-2.0 раза выше, чем в авто­хтонных мигматитах.

Часть Ш. Магматические горные породы (петрология)

7.4. Аллохтонные граниты, гранитоиды малых глубин

и кислые вулканиты

В отличие от относительно низкотемпературных эвтектоидных магм, насыщенных водой, которые образуются в процессе ультра­метаморфизма, аллохтонные кислые магмы недосыщены водой и возникают в результате более продвинутого плавления при тем­пературе выше «влажного» солидуса. Можно полагать, что в изоба­рических условиях автохтонные мигматиты формируются на на­чальной стадии анатексиса, а аллохтонные магмы появляются позднее в ходе прогрессивного нагревания. При этом лейкосома мигматитов превращается в более высокотемпературный расплав, способный к подъему. Недосыщенные водой кислые магмы часто возникают глубже зон мигматизации в области, где температура дегидратации слюд и амфиболов превышает температуру «влаж­ного» гранитного солидуса (см. рис. 7.8). При таких соотношениях мигматитовые комплексы могут представлять собой внешние инъ­екционные ореолы магматических очагов, располагавшихся на большей глубине.

Относительно высокотемпературные и маловодные аллохтон­ные магмы, перемещаясь вверх, теряют связь с источником, прямая информация о котором обычно отсутствует. Выводы об условиях за­рождения аллохтонных магм основаны на изучении минерального и химического состава изверженных пород и результатах петроло­гических экспериментов.

Приведенная ниже генетическая систематика аллохтонных гра­нитов, гранитоидов и кислых вулканитов построена с учетом соот­ношений между компонентами полевых шпатов: Са, Na, К, с одной стороны, и AI, с другой. В качестве определяющего параметра удоб­но использовать коэффициент глиноземистости в форме al₁ = = А1/(2Са + Na + К) или al₂= (2Ca+Na+K-Al)/2Ca, предложенной М.ИДубровским (1984).

По величине K_al выделяются следующие главные типы кислых магматических пород:

1. Умеренноглиноземистые низкокалиевые тоналиты-трондь-емиты-плагиограниты и их вулканические аналоги — низкокали­евые дациты-риодациты-плагиориолиты с al₁< 1 и al₂ = 0-0.5, которые отличаются повышенными содержаниями Са, заключен­ного не только в плагиоклазе, но, кроме того, в клинопироксене и амфиболе.

502