krasnoshchekova_osnovyi_prak_petr_zac

1) если М меньше 90 %, порода классифицируется по ее фельзическим минералам с использованием диаграммы QAPF, двойной треугольник (рис. 15). Для использования классификации QAPF должны быть известны модальные количества этих групп минералов, пересчитанные так, чтобы их сумма (без темноцветных) составляла 100 %;

Рис. 15. Общая классификация и номенклатура плутонических пород соответственно модальному содержанию минералов в объемных процентах, использующая диаграмму QAPF (по Streckeisen, 1976). Диаграмма не должна использоваться для пород,

в которых содержание мафических минералов М > 90 %

31

2) основные породы классифицируются по соотношениям плагиоклаза (Pl), пироксена (Px), оливина (Ol), ортопироксена (Орх), клинопироксена (Срх) и роговой обманки (Hbl) (рис. 16);

Рис. 16. Классификация и номенклатура габброидных пород:

а) габброидные породы, состоящие из плагиоклаза, пироксена и оливина; б) габброидные породы, содержащие роговую обманку

3) если М больше или равно 90 %, то порода ультрамафическая и классифицируется по ее мафическим минералам (рис. 17).

32

2) если минеральная мода не может быть определена, используется классификация «сумма щелочей-кремнезем», или TAS (от англ. total alkali-silica) на базе химических анализов (валового химического состава пород).

Рис. 18. Общая классификация и номенклатура вулканических пород соответственно модальному содержанию минералов в объемных процентах,

использующая диаграмму QAPF (по Streckeisen, 1976)

Если нет минеральной моды и химических анализов, используется упрощенная «полевая» классификация (рис. 20).

34

2.1. ИНТРУЗИВНЫЙ МАГМАТИЗМ

Интрузивный магматизм – это процесс внедрения и кристаллизации магмы в земной коре с образованием на разных глубинах своеобразных интрузивных форм. Для этого процесса характерно медленное снижение температуры и давления, что приводит к раскристаллизации расплава в замкнутом пространстве.

Образующиеся при остывании магмы интрузивные тела разделяются по глубинам образования и по форме. Формы залегания определяются многими тесно взаимосвязанными факторами: глубиной становления и механизмом внедрения магмы, тектонической структурой рам (вмещающих пород) и характером их движений во время формирования магматических тел. В зависимости от перечисленных факторов выделяются формы залегания плутонических (интрузивных) и вулканических (эффузивных) пород.

По глубине формирования интрузивные массивы делятся:

1)на приповерхностные (субвулканические) – первые сотни метров – 1,0…1,5 км;

2)среднеглубинные (гипабиссальные) – 1,0…3,0 км;

3)глубинные (абиссальные) – более 3,0 км.

Подобное разделение не является очень строгим, но в целом – достаточно отчетливое.

По отношениям к вмещающим породам среди интрузивов выделяют согласные и несогласные интрузивные тела. На рис. 21 показаны формы залегания магматических тел.

Рис. 21. Формы залегания магматических тел (Наглядный словарь Земля, Дорлинг Киндерсли, 1997)

К согласным относятся: силлы, лополиты, лакколиты, факолиты, акмолиты, мигматит-плутоны.

Среди несогласных выделяют: дайки, этмолиты, батолиты, штоки, хонолиты. Пояснения к терминам можно найти в геологических словарях.

36

Наибольшей известностью среди интрузий пользуются:

•Бушвельдский массив в ЮАР, являющийся одним из самых больших согласных интрузивов;

•Сёдбери в Канаде – крупнейший дифференцированный лополит;

•ВеликаяДайкавЮАРдлиной2000 км– однаизсамыхпротяженныхдаекнаЗемле;

•Крупнейшие батолиты в Северо-Американских Кордильерах (длина более 2000 км), в Андах Южной Америки (прослеживаются более чем на 1000 км при ширине около 100 км);

•Хибинский массив – уникальный магматический массив щелочных пород, расположенный в центральной части Кольского полуострова;

•Ангаро-Витимский (Баргузинский) гранитоидный батолит, расположенный в Забайкалье – один из крупнейших батолитов Центральной Азии;

•Скергардский интрузив (Гренландия) – расслоенная интрузия. Это классический объект, на котором были построены первые петрологические модели.

Магматические горные породы образуются в результате кристаллизации магмы, обогащенной летучими компонентами. По мере снижения температуры расплава из него начинают кристаллизоваться наиболее высокотемпературные по плавкости минералы, которые обедняют расплав соответствующими химическими элементами. В результате чего химические составы минералов и расплава становятся различными и образование новых минералов идет за счет реакционного взаимодействия ранее выделившихся минералов с оставшимся расплавом.

Порядок образования из магмы главных породообразующих минералов описывается реакционными рядами Н. Боуэна, включающими прерывистый и непре-

рывные ряды. При понижении температуры магмы в каждом из рядов выше-

стоящий минерал, реагируя с расплавом, приводит к образованию нижестояще-

го минерала. Отметим, что «смежные» минералы прерывистого и непрерывного рядов кристаллизуются одновременно или почти одновременно (рис. 22).

Рис. 22. Упрощенная схема реакционных рядов Боуэна

37

По мере снижения температуры из расплава извлекаются железо, магний и кальций, входящие в состав более тугоплавких минералов. В то же время расплав обогащается кремнеземом, калием, натрием и летучими компонентами, которые составляют основу минералов кислых пород.

Основная часть кремнезема, содержащегося в магматическом расплаве, расходуется на создание силикатных минералов, а его избыток на завершающем этапе магматического процесса образует устойчивое соединение SiO2 – кварц.

Рассмотренный реакционный ряд Боуэна представляет обобщенную модель развития процессов образования минералов, слагающих магматические горные породы. В природе встречаются породы на 90 % и более сложенные оливином или состоящие из ассоциаций:

•основные плагиоклазы + пироксены,

•средние плагиоклазы + роговая обманка + биотит и т. д.,

то есть далеко не во всех случаях конечным продуктом кристаллизации магмы будут являться нижние члены реакционного ряда. Это связано с несколькими причинами и, прежде всего, с исходным составом магмы.

Магматические расплавы поступают из верхних зон мантии или образуются в результате расплавления пород литосферы при погружении их на глубину с оптимальным соотношением температуры и давления. Как известно, химический состав верхней мантии и литосферы различны, что обуславливает и различие состава магм.

Магмы, возникающие за счет плавления мантийных пород, как и сами эти породы, обогащены основными оксидами – FeO, MgO, CaO, поэтому такие магмы называют, в зависимости от состава, ультраосновными и основными. При их кристаллизации образуются, соответственно, ультраосновные и основные магматические породы. Если плавлению подвергаются наиболее верхние участки мантии, то для полного плавления пород температура оказывается недостаточной и происходит частичное плавление мантийных пород с образованием магм среднего состава, содержащих повышенное количество кремнезема. Магмы, возникающие при расплавлении пород земной коры, обедненной основными окислами, но резко обогащенной кремнеземом, называют кислыми; при их кристаллизации образуются кислые породы. Таким образом, выделяют следующие семейства первичных магм: ультраосновные, основные, средние и кислые.

Однако, несмотря на существование всего четырех семейств первичных магм, образующиеся из них породы весьма разнообразны и насчитывают сотни разновидностей. Многообразие магматических пород объясняется разнообразными процессами эволюции магм, среди которых можно выделить три основных: кристаллизационная дифференциация, ликвация и дифференциация при взаимодействии расплава с вмещающими породами (т. е. твердыми породами, среди которых располагается расплавленная магма).

Магма может эволюционировать, меняя свой состав, при попадании в иные условия, чем те, в которых она образовалась. В результате происходит дифференциация (разделение) магмы на несколько частных магматических расплавов. Выделяют магматическую дифференциацию (до её кристаллизации) или кристаллизационную дифференциацию (в процессе кристаллизации).

38

Магматическая дифференциация может быть результатом ликвации магмы,

т. е. разделением её на две несмешивающиеся фазы, одна из которых сульфидная, другая – силикатная, или результатом существования в пределах магматического бассейна разности температур или какого-либо другого физического параметра.

Кристаллизационная дифференциация связана с выделением в начальные ста-

дии затвердевания расплава минералов, которые по удельному весу отличны от него. Это приводит к всплыванию одной части минералов (например, кристаллы плагиоклаза) и опусканию другой (например, оливина и авгита). В результате в вертикальном разрезе магматических тел образуются породы различного состава. Возможно изменение состава магмы и при отжимании остаточной жидкости от выделившихся кристаллов.

Первоначально предполагалось, что магматическая дифференциация и взаимодействие с вмещающими породами (ассимиляция, контаминация) ведут к разнообразию магм. В настоящее время этими процессами чаще объясняют детали строения отдельных массивов магматических пород, полосчатое строение интрузивных тел, различия в составе лав, одновременно изливающихся из вулкана на разных гипсометрических уровнях, и смену составов лав, изливающихся из вулкана.

Ассимиляцией называется процесс взаимодействия магмы с вмещающими породами, в результате чего магма полностью или частично растворяет вещество вмещающих пород и изменяет свой состав. Благоприятными условиями для ассимиляции являются контрастный состав магмы и вмещающих пород, перегрев магмы и обилие в ней летучих компонентов. Ассимиляция может происходить у контакта интрузии или на глубине вследствие опускания обрушающихся частей кровли в магму.

Контаминация – это процесс переработки магмой горных пород различного генезиса, приводящее к частичному растворению последних и образованию гибридных пород, имеющих иной петрографический состав по сравнению с исходной магмой. Контаминация происходит на различных глубинах земной коры и наиболее ярко проявляется при взаимодействии магмы с породами контрастного по отношению к ней состава (например, гранитной магмы с известняками или ультраосновными породами). В отличие от процесса ассимиляции, включения постороннего материала при контаминации сохраняют реликты структуры первичных пород. Иногда сохраняются также границы включений, позволяющие судить об их первичной форме.

2.2. ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ

Лава – это магма, изливающаяся на земную поверхность при извержениях, а затем затвердевающая. Излияние лавы может происходить из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом (рис. 23). Она стекает вниз по склону в виде лавового потока. В некоторых случаях происходит излияние лавы в рифтовых зонах огромной протяженности.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния (SiO2), оксиды алюминия (Al2O3), железа (FeO и Fe2O3), магния

(MgO), кальция (CaO), натрия (Na2O), калия (K2O), титана (TiO2), марганца (MnO),

фосфора (P2O5) и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве (табл. 2).

39