7. Магматические горные породы корового происхождения

происхождение, приведен в таблице 7.1. В процессе регионально­го метаморфизма низкокалиевые кислые вулканические и интрузив­ные породы были превращены в биотит-роговообманковые плаги-огнейсы амфиболитовой фации или гиперстеновые плагиогнейсы гранулитовой фации (эндербиты).

Серые гнейсы слагают более 80% площади архейских метамор­фических комплексов, выведенных на современную дневную по­верхность. Древнейшие серые гнейсы с возрастом более 3 млрд лет известны в Западной Гренландии (гнейсы Амитсок), на востоке Канадского щита в провинции оз. Верхнего (гнейсы Мортон) и на п-ове Лабрадор (гнейсы Уйвак), в Южной Африке (древние гней­сы Свазиленда и Зимбабве), на западе Австралии (древние гнейсы блоков Пилбара и Иилгарн), а также в пределах докембрийских кратонов Индии, Южной Америки, Антарктиды. Архейские серые гнейсы развиты также на Балтийском щите (Мурманский, Беломор­ский блоки), на Украинском, Алданском, Анабарском щитах. По сравнению с ареалами распространения более молодых пород выходы серых гнейсов невелики. Однако судя по составу древних об­ломочных толщ континентальная земная кора в архее примерно наполовину состояла из кислого магматического материала, близ­кого по составу к серым гнейсам.

О происхождении низкокалиевых кислых пород тоналитово-го—трондьемитового состава высказаны различные суждения. Экс­периментально наиболее обоснована модель образования этих по­род в результате частичного плавления метабазитов, залегающих в нижней части континентальной земной коры и представленных кварцевыми или бескварцевыми амфиболитами, гранулитами, эк-логитами. На относительно малых глубинах (Р< 10 кбар) наиболее вероятна реакция плавления:

Amph + Pl₁ ± Q → L + Р1₂ + Срх + Орх + Ох, (1)

связанная с дегидратацией амфибола (Amph). При этом кварце­вый амфиболит, состоящий из роговой обманки, среднего плагиок­лаза (Pl₁) и некоторого количества кварца (Q) испытывает частич­ное плавление с образованием около 20% водосодержащего, но не насыщенного Н₂0 тоналит-трондьемитового расплава (L) и грану-литового рестита, состоящего из основного плагиоклаза (Р1₂)> кли-но- и ортопироксена (Срх и Орх) и Fe—Ti оксида (Ох).

На большей глубине (Р > 10 кбар) плагиоклаз становится неус­тойчивым и реакция дегидратации

Amph + Pl ± Q → L + Gr + Срх ± Орх (2)

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

приводит к образованию низкокалиевого кислого расплава, содер­жащего воду, и эклогитового рестита, представленного гранато­вым (Gr) клинопироксенитом.

Согласно реакции (1), рестит содержит много плагиоклаза. По­этому комплементарные кислые породы относительно бедны алю­минием и обнаруживают дефицит Еu. В результате реакции (2) воз­никают более глиноземистые кислые породы без дефицита Еu. Именно такие типы тоналитов—трондьемитов выделяются и в при­роде.

Интересную возможность открывает модель, обоснованная аме­риканским петрологом П. Келеменом (1990 г.). Она допускает хими­ческое взаимодействие пикритоидных мантийных магм с деплети-рованными гарцбургитами, залегающими на относительно малых глубинах. При этом глубинный мантийный расплав растворяет ор-топироксен гарцбургитов, и степень насыщения расплава кремне­земом возрастает вплоть до образования кварцевых толеитов, кото­рые при дифференциации могут дать низкокалиевые кислые породы.

Предложено несколько специальных петрологических моде­лей для объяснения природы древнейших серых гнейсов и их ши­рокого распространения в архейских метаморфических комплексах. Одна из таких моделей допускает, что серые гнейсы были выплав­лены непосредственно из перидотитов верхней мантии, которые в начале геологической истории содержали много воды. Предпола­гается, что процесс протекал при избытке Н₂0 и сопровождался массовой дегазацией мантийного материала, которая привела к фор­мированию гидросферы. Принципиальная возможность получе­ния кислых выплавок из перидотитов вследствие инконгруэнтно-го плавления ортопироксена при избыте воды подтверждена экспериментально, однако результаты опытов еще не доказывают, что серые гнейсы возникли именно таким путем. Более того, обвод­ненная верхняя мантия, которая теоретически могла бы быть источ­ником пересыщенных кремнеземом расплавов, в то же время не могла служить источником базальтовых пород, которые слагают примерно половину архейской земной коры.

Некоторые авторы рассматривают серые гнейсы как прямые дифференциаты древнего магматического океана (модель А.А. Куз­нецова) или как продукты конденсации силикатного пара, который образовался при селективном испарении базитового-ультрабази-тового вещества ранней Земли в момент падения крупных метеори­тов (модель О.В.Яковлева). Модель, предложенная В.С.Поповым

506

7. Магматические горные породы корового происхождения

(1990 г.), связывает формирование низкокалиевых кислых магм с частичным плавлением бонинитовой (ортопироксенитовой) про-токоры.

Следует заметить, что модели, связывающие образование серых гнейсов с геологическими процессами, характерными только для ранней стадии эволюции Земли, не учитывают того, что аналогич­ные по составу магматические породы продолжали формироваться и позднее. Например, дациты вулкана Сент-Хеленс, возникшие при извержении 1980 г., очень близки по составу к архейским серым гнейсам Гренландии и других провинций (см. табл. 7.1).

Судя по изотопному составу Sr, Nd и Pb, низкокалиевые кислые магматические породы не могли образоваться за счет повторного пе­реплавления каких-либо других гранитовдных пород, известных на Земле, поскольку последние отличаются более высоким Rb/Sr и более низким Sm/Nd отношениями, а также содержат больше U и Th, чем это можно предполагать для источника низкокалиевых кислых магм. Развитие во времени Rb/Sr и Sm/Nd изотопных сис­тем в этом источнике было таким же, как и в веществе верхней мантии. Низкокалиевые кислые породы, которые не являются ре­зультатом магматического рециклинга (переплавления) ранее суще­ствовавшего гранитоидного материала, могут быть названы пер-вичнокоровыми (ИД. Батиева, И.В. Бельков, 1968 г.). Именно такие породы преобладают среди самых древних магматических образо­ваний, слагающих континентальную земную кору.

Хотя конкретный механизм формирования первичнокоровых кислых магм остается не до конца ясным и ни одна из существую­щих гипотез не может считаться строго доказанной, фактом явля­ется то, что уже в раннем архее существовали ядра континентов, сло­женные низкокалиевыми кислыми породами, которые продолжали формироваться и в более позднее время. Таким образом, сиаличе-ский материал континентальной земной коры наращивается за счет первичнокоровых кислых магматических пород. Впоследствии этот материал, а также продукты его размыва и метаморфизма могли испытывать частичное плавление (магматический рециклинг) с об­разованием других типов кислых коровых магм.

В первом варианте классификации австралийских петрологов Б. Чаппела и А. Уайта (1974 г.) низкокалиевые гранитные породы были отнесены к I-типу (igneous granites) и рассматривались как продукты частичного плавления магматогенного, преимуществен­но базитового корового субстрата. Позднее было предложено отно- /

507