Глава 8. Магматические ассоциации, комплексы, формации, серии; основные положения выделения магматических комплексов, порядок описания петротипов магматических комплексов

Магматические породы разного состава обычно встречаются в пространстве совместно. Иногда такое сонахождение случайно, но во многих случаях оно носит систематический закономерный характер и обусловлено естественными процессами зарождения, подъема и затвердевания магм. Такие генетически связанные совокупности пород называются – магматические ассоциации. Для характеристики магматических ассоциаций используют несколько отличающиеся по смысловой нагрузке понятия: магматический комплекс, формация, серия.

Магматический комплекс это конкретная ассоциация (парагенез) магматических пород, слагающих геологические тела и их совокупности в пределах определенного геологического пространства, обладающих общими особенностями состава, морфологии, строения и соотношения с вмещающей средой. Все члены этой ассоциации близкосинхронны (т.е. сформировались в один узкий промежуток времени) и связаны фазовыми или фациальными отношениями, отражающими динамику единого магматического процесса.

В объеме магматических комплексов выделяют вулканические и плутонические комплексы, несколько отличающиеся по набору признаков.

Вулканический комплекс – конкретная ассоциация вулканических (эффузивных, вулканокластических, гипабиссальных) горных пород, слагающих геологические тела (покровные, экструзивно-жерловые, субвулканические) и их совокупности, располагающиеся в определенном геологическом пространстве. Вулканические породы комплекса составляют закономерную ассоциацию, которая обладает общими чертами состава, морфологии, строения и соотношения с вмещающей средой, указывающими на их образование в течение единого этапа эволюции вулканического процесса в ограниченный отрезок геологического времени. Вулканические комплексы часто соответсвуют по объему свитам стратиграфического разреза.

Плутонический комплекс – конкретная ассоциация плутонических пород и их производных, слагающих магматические тела и их совокупности, которые располагаются в определенном геологическом пространстве и обладают общими особенностями состава, строения и соотношения с вмещающей средой, указывающими на то, что они формировались в определенной геодинамической обстановке в ходе развития единого, обычно многофазного (многостадийного) интрузивного процесса.

Магматические комплексы являются основными региональными петрографическими подразделениями – ключевыми петрографическими единицами. Они выделяются при проведении геологосъемочных работ, наносятся на геологическую карту и помещаются в ее легенду и сводную литостратиграфическую колонку. По этой причине каждому магматическому комплексу присваивается индивидуальное название, которое отражает его петрографический облик (по преобладающим или наиболее характерным горным породам, входящим в его состав) с сочетании с географическим названием (так как комплекс всегда локализован в определенном пространстве). Например, мамонский дунит-перидотит-пироксенит-габброноритовый плутонический комплекс раннепротерозойского возраста. По правилам названия комплексов пишутся с маленькой буквы, а названия интрузивных массивов или вулканов с заглавной, например: еланский комплекс, но Еланский интрузивный массив.

Каждый вновь выделяемый региональный магматический комплекс официально утверждается региональным петрографическим советом на основе подробного описания, в котором приводятся следующие данные:

1) название комплекса, история изучения и обоснование его выделения;

2) географическое распространение (регион, тектонический элемент, структурно-формационная зона);

3) петрографический состав (главные виды горных пород, их состав, петрохимические и геохимические характеристики);

4) внутреннее строение тел;

5) объем подразделения (свиты, толщи, вулканические массивы, интрузивные массивы и пр.);

6) соотношение с вмещающими геологическими образованиями и геологический возраст;

7) положение в региональной схеме магматизма;

8) соотношение с магматическими комплексами в смежных регионах;

9) сведения о петротипе.

Петротип – конкретный петрографический объект, выбранный в качестве эталона для конкретного регионального магматического комплекса. Он является стандартом для комплекса и представляет собой основу для его определения и узнавания. Как эталон он должен быть наиболее изучен геолого-петрографическими и геохимическими исследованиями.

В качестве петротипов для различных комплексов могут быть приняты следующие петрографические объекты:

1) для вулканического комплекса – типовой (наиболее полный) разрез покровных вулканических образований определенного петрографического и фациального состава, сочетающийся с максимально проявленными экструзивно-жерловыми и субвулканическими образованиями;

2) для плутонического комплекса – типичный интрузивный массив или группа интрузивных массивов с наиболее полным развитием интрузивных фаз;

3) для гипабиссального комплекса малых интрузий – группа сближенных малых интрузивных тел, обладающих типичными чертами состава и строения.

Описание петротипов является обязательным и проводится по следующей схеме:

1) точное местоположение с обзорной картой;

2) история выделения;

3) положение в тектонической структуре района, в литостратиграфической схеме;

4) форма геологических тел;

5) петрографический состав объекта, текстурные и структурные признаки горных пород, петрохимические и геохимические особенности;

6) характеристика строения объекта: разрез покровной части вулканического комплекса и характер ее взаимосвязи с экструзивно-жерловыми и субвулканическими образованиями; схема внутреннего строения интрузивного тела и т.д.;

7) критерии определения геологического возраста, соотношения объекта с вмещающими геологическими образованиями; данные изотопного датирования;

8) место хранения коллекции образцов горных пород, характеризующих петротип.

Вулканические и интрузивные комплексы, тесно связанные друг с другом в пространстве и времени, и обычно сформированные в ходе единого магматического процесса, объединяются в вулканно-плутонические ассоциации или комагматы.

Основой петрографической систематики и классификации всего многообразия природных ассоциаций магматических пород является понятие о магматической формации, как обобщенной модели однотипных магматических комплексов, устойчиво повторяющихся в геологическом пространстве и времени и сохраняющих при этом общие признаки состава, строения и соотношения с вмещающей средой и формирующиеся в сходной геологической обстановке. Формации выделяются путем сравнения однотипных магматических комплексов, развитых во многих провинциях Земли, и обычно их называют по характерному набору пород и тектонической позиции.

Магматические формации, как классификационные абстрактные категории не выделяются на обычных геологических картах, где показываются только конкретные геологические тела и их сочетания – магматические комплексы. Но в легендах к геологическим картам и в корреляционных схемах рекомендуется указывать формационную принадлежность магматического комплекса, если она обоснованно установлена, т.к. это способствует обобщению и анализу результатов геологической съемки при составлении специализированных карт и оценке минерагенических перспектив рудоносности изучаемой территории.

В однотипных тектономагматических зонах повторяются не только одни и те же формации, но сохраняется и одинаковая последовательность формаций, образующих хронологические или пространственные (латеральные) формационные ряды. Строение этих рядов столь устойчиво, что соотношения с предшествующими и последующими магматическими ассоциациями можно использовать как важный критерий типизации формаций, который дополняет и усиливает петрографические признаки. Зная общее строение формационного ряда и имея информацию только о его фрагментах, можно прогнозировать недостающие звенья и установить общую последовательность магматических комплексов в конкретном районе, что очень важно при прогнозе и поисках полезных ископаемых.

В тех случаях, когда хотят подчеркнуть внутреннюю упорядоченность или геохимическую специфику ассоциаций, говорят о магматических сериях. Под сериями понимают как хронологические последовательности магматических пород (например, серия интрузивных фаз или комплексов), так и группы пород, обладающих теми или иными особенностями минерального или химического состава независимо от последовательности формирования этих пород (например, натриевая или калиевая серия вулканитов и т.д.).

В настоящее время отмечается большая путаница в понятии “магматическая серия горных пород”. Наряду с традиционными сериями – толеитовой, известково-щелочной и щелочной – стали выделять более узкие магматические серии по преобладающим в них горным породам - коматиитовую, шошонитовую, андезитовую и др. Что же понимать под сериями магматических пород?

Очевидно, по аналогии с магматическими формациями следует также различать абстрактную (сериальный тип) и конкретную серии.

Абстрактная серия основывается на общих петрохимических признаках ассоциаций магматических пород и поэтому может быть названа также петрохимической серией. Классическая триада петрохимических серий – толеитовая, известково-щелочная и щелочная – выделяется на основе различных петрохимических критериев.

Как частный случай петрохимических серий, по-видимому, следует рассматривать петрографические, т.е. конкретные серии магматических пород, в названии которых преобладают названия петрографических видов изверженных пород (шошонитовые, бонинитовые и др.). Действительно, петрографические серии могут входить в соответствующие петрохимические серии, например, шошонитовая – в калиевую субщелочную, а бонинитовая – в высокомагнезиальную известково-щелочную.

Таким образом, конкретная (петрографическая) серия магматических пород – более узкое понятие. Она характеризуется только ей присущими чертами специфики минерального и химического состава, позволяющими судить о генетическом родстве слагающих ее пород. По существу, конкретные магматические серии представляют собой совокупности пород, образовавшихся при сходных физико-химических параметрах, подчиняющихся трендам дифференциации единых родоначальных магм.

В настоящее время выделяют пять основных петрохимических серий:

1) Толеитовая серия включает базальты, андезибазальты, андезиты и небольшие объемы дацитов и риолитов. Содержание SiO₂ в большинстве случаев находится в пределах 48-63%. В основной массе присутствуют такие минералы, как авгит и пижонит. Характерен тренд обогащения железом.

2) Известково-щелочная серия включает большие объемы андезитов, дацитов и риолитов при подчиненной роли базальтов и андезибазальтов. Содержание SiO₂ колеблется от 52 до 70%. В основной массе присутствует ортопироксен, а пижонита нет. Отсутствует тренд обогащения железом.

3) Субщелочная калиево-натриевая серия объединяют субщелочные оливиновые базальты, гавайиты, муджериты, трахиты, трахиандезиты, трахидациты и трахириолиты. С ростом содержания в породах SiO₂ наблюдается закономерное увеличение их железистости. Аналогичная тенденция устанавливается и для клинопироксенов в ряду основные – средние – кислые породы.

4) Субщелочная калиевая серия, петрографическим эквивалентом которой являются шошонитовые серии, образованы специфическими породами от шошонитов до латитов и калиевых риолитов. Все они, как и породы известково-щелочной серии, характеризуются отсутствием тренда обогащенности клинопироксенов, как и пород в целом, железом.

5) Щелочная серия, характеризует породы, содержащие фельдшпатоиды (нефелин, лейцит), а также щелочные темноцветные минералы. Породы отличаются от субщелочных серий более высокими содержаниями щелочей и в среднем более низкими содержаниями кремнезема (обычно 44-47% SiO₂). Породы щелочной серий очень разнообразны.

Существует много классификаций магматических ассоциаций. Ранние систематики, предложенные в 40-60-х годах XX века (Г.Штилле, Ю.А. Билибин, Ю.А. Кузнецов), прежде всего, подчеркивали закономерную хронологическую последовательность появления определенных магматических ассоциаций в ходе тектоно-магматического развития подвижных поясов, главным образом, фанерозойских. Позднее, когда геологическая история стала интерпретироваться с позиции тектоники литосферных плит, главное внимание стали уделять аналогиям с современными проявлениями магматической деятельности и приуроченности магматических ассоциаций к тем или иным геодинамическим обстановкам. Такой подход оказывается весьма плодотворным для понимания взаимосвязи магматизма и тектоники, поскольку имеет дело с "живыми" процессами, происходящими на наших глазах и обладающими характерной динамикой, геоморфологическим выражением, сейсмичностью и геофизическими полями, которые позволяют получать максимум информации об их сущности.