6.2. Магмы корового происхождения

Помимо мантийных магм, широкое распространение имеют расплавы, формирующиеся в континентальной земной коре, где частичному плавлению подвергаются, главным образом, метаморфические породы, формируя кислые магмы. Кроме того, в определенных условиях возможно образование расплавов среднего состава, в том числе и щелочных разновидностей – трахитов, сиенитов и миаскитов.

6.2.1. Основные закономерности формирования расплавов.

Кислые магмы могут быть получены либо путем частичного плавления широко распространенных в земной коре кварц-полевошпатовых пород, либо путем кристаллизационной дифференциации более тугоплавких магм. Нижний предел температуры плавления (а, соответственно, и кристаллизации) кислых магм в условиях атмосферного давления, когда расплав практически не содержит растворенной воды, соответствует 950^оС. С ростом давления, температура плавления (кристаллизации) в безводной системе увеличивается примерно на 10^оС/1 кбар.

В присутствии воды температура плавления (кристаллизации) достаточно резко понижается. При этом содержание H₂O в насыщенном водой расплаве по мере роста давления становится все больше, а соответственно температура плавления – все ниже. Например, температура плавления "сухого" кислого расплава при давлении 5 кбар составляет около 1000^оС, а в условиях насыщения водой первая жидкость появляется уже при 650^оС. Добавление фтора, бора или лития понижает температуру солидуса еще ниже – до 600-500^оС.

Петрографические исследования показывают, что насыщенные водой кислые магмы, с температурой менее 950-900^оС затвердевают, не доходя до дневной поверхности. Чем выше концентрация воды в расплаве и ниже температура, тем больше глубина затвердевания. Таким образом, относительно низкотемпературные содержащие воду кислые магмы образуют плутонические тела. Поверхности Земли достигают лишь "сухие" или маловодные расплавы, температура которых превышает 950^оС.

Состав магматических выплавок, образующихся при малых степенях частичного плавления кварц-полевошпатовых пород, зависит от: а) состава плагиоклаза; б) глубины зарождения магм; в) количества воды и других летучих компонентов.

6.2.2. Продукты затвердевания магм корового происхождения.

Магматические породы, связанные с коровыми источниками, условно делятся на два крупных ряда: 1) продукты затвердевания автохтонных и параавтохтонных магм; 2) продукты затвердевания аллохтонных магм.

Кристаллизация пород первого ряда происходит в том же самом месте, где собственно возникли сами расплавы, либо с крайне незначительным их перемещением. Автохтонные и параавтохтонные условия кристаллизации характерны для гранитоидов в глубоко эродированных зонах ультраметаморфизма. Аллохтонные магмы в процессе эволюции перемещаются вверх - в область низких давлений и формируют вулканиты или малоглубинные интрузивы.

Формирование насыщенного водой кислого магматического расплава происходит из кварц-полевошпатового субстрата при метаморфических процессах на глубинах 7-8 км (давление более 2 кбар, температура 650-700^оС). Метаморфический процесс, приводящий к возникновению жидкой кислой фазы носит название ультраметаморфизм, а сам процесс частичного плавления – анатексис. Скопления гранитного материала в зонах ультраметаморфизма не испытывают заметного перемещения после своего возникновения, т.е. являются автохтонными (неперемещенными) или параавтохтонными (почти неперемещенными). Чаще всего в природе они представлены мигматитами – неоднородными породами состоящими из реликтов исходного метаморфического субстрата (палеосомы) и новообразований, возникающих при частичном плавлении (неосомы).

Неосома состоит из светлых и темных полос, пятен или прожилков, которые называются лейкосома и меланосома, соответственно. Для многих мигматитов характерно тонкое складчатое чередование лейкосомы и меланосомы, при этом лейкосома составляет от 10-30 до 50-70% объема мигматитов.

Лейкосома образована относительно крупнозернистым кварц-полевошпатовым материалом гранитного (кварц+плагиоклаз+ калиевый полевой шпат) или плагиогранитного (кварц+плагиоклаз) состава. Она представляет собой затвердевшие скопления раскристаллизованного гранитного кислого расплава, который выплавился из палеосомы. Меланосома сложена темноцветными минералами (биотитом, кордиеритом и др.) и является обогащенным реститовыми твердыми фазами субстратом.

Рисунок 19. Гранитный мигматит (поверхность глыбы. Примечание: светлые полосы – лейкосома, темные – меланосома. Черный кружок в центре – крышка объектива фотоаппарата для масштаба.

Мигматизация носит изохимический характер, т.е. обособление лейкосомы и меланомосы не сопровождается привносом-выносом химических элементов, а лишь сводится к их незначительному пространственному перераспределению. Состав исходного субстрата (палеосомы) равен сумме составов лейкосомы и меланосомы.

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 мигматизированные гранито-гнейсы (полосчатые или директивные гранитоиды), 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 достигают десятки и сотни километров в поперечнике и приурочены к ядрам антиклинальных структур.

Пластическое течение мигматизированных пород сопровождается выделением теплоты трения (дополнительным нагревом), что приводит к увеличению степени частичного плавления, а, следовательно, к возрастанию подвижности гранито-гнейсов и ускорению их подъема. Плавление мигматизированных гранито-гнейсов в процессе пластического течения называется реоморфизмом. Параавтохтонные реоморфические гранито-гнейсы отличаются от мигматитов большей однородностью – доля гранитного материала в них в 1,5-2 раза выше, чем в автохтонных мигматитах.

Аллохтонные гранитоидные магмы недосыщены водой (в отличие от автохтонных насыщенных водой магм) и возникают в результате более продвинутого плавления при повышенных температурах. Подобные условия возникают либо в ходе прогрессивного нагревания автохтонных мигматитов с превращением лейкосомы в высокотемпературный способный к миграции расплав, либо они образуются значительно глубже зон мигматизации при более высоких температурах. Относительно высокотемпературные и маловодные аллохтонные магмы, перемещаясь вверх, обычно теряют связь с источником. Выводы об условиях зарождения аллохтонных магм базируются на изучении минерального и химического состава магматических пород и результатах петрологических экспериментов.

Продукты кристаллизации гранитоидных магм классифицируют на основе распределения основных породообразующих элементов – кальция, натрия, калия и алюминия, используя в качестве эталона коэффициент глиноземистости. Выделяемые типы (Р-, I-, S- A и другие) аллохтонных гранитоидов отличаются по своих петрохимическим свойствам, характеризующим различные первичные субстраты и различные геодинамические условия формирования.