44. Магмы и их фазовый состав. Структура силикатных расплавов.

Летучие компоненты и их влияние на структуру, свойства и условия

кристаллизации расплавов.

Магма на поверхности не появляется, а застывает внутри. Магма - это сложный ионно-молекулярный преимущественно силикатный расплав, обогащенный элементами. Выделяют 2 типа магм:

1. Базальтовая (распространена как в области материков, так и под океанами).

2. Гранитная (только под материками).

Глубина формирования гранитного расплава 20-30 км, 1700-750° С и давление 20- 30 кбар. Состав гранитного магматического расплава в главных своих составных частях определяется только давлением и температурой и на первом этапе не зависит от состава вмещающих пород, из которых идет выплавка гранитной магмы. Но если температура района выплавки станет выше температур эвтектики, расплав начнет дополнительно растворять рестит, и состав материнской породы начнет влиять на состав расплава. На

температуру выплавки влияют примеси летучих - фтора и хлора, очень сильно снижающих температуру появления жидкой фазы. Увеличение давления ведет к изменению положения тройной эвтектики в сторону увеличения в ее составе альбитового (плагиоклазового) компонента.

Появление гранитной магмы связано с существованием гранитной эвтектики, температура которой снижена под влиянием вошедшей в ее состав воды. Дальнейшее увеличение давления ведет к повышению температуры плавления. Причиной повышения температур плавления водно-силикатной смеси может быть и изменение роли воды с повышением давления (примерно на границе Мохо и более глубоких частях Земли температура плавления силикатного вещества в присутствии воды возрастает).

Следовательно, кислая магма относительно богата водой и локализуется на малых глубинах в толще земной коры, тогда как основная магма - почти сухая, располагается на значительно больших глубинах.

Для основной магмы характерны следующие факты:

1. по всей земной поверхности преимущественным распространением пользуются одни и те же типы основных эффузивных пород: андезитовые, андезито-базальтовые, базальтовые;

2. массовые излияния, дающие огромные количества лавы, сложены однородной, обычно базальтовой лавой;

3. существует четкая приуроченность основных пород к районам определенного тектонического строения.

Считается, что температура частичного плавления вещества мантии с образованием основной магмы равна 900-1300°С, глубина формирования 95-400 км, а давление достигает 30-32 кбар.

В зависимости от давлений и температур, господствующих на разных уровнях в глубинах земли, можно наметить следующую зональность верхних частей земного шара, по характеру жидкой фазы, сосуществующей с твердой фазой:

1. пресная вода на дневной поверхности;

2. глубинные рассолы и минерализованные воды;

3. силикатные растворы с постоянно повышающейся с глубиной концентрацией;

4. гранитные расплавы;

5. область, бедная жидкой составляющей;

6. основные магмы (наверху андезитовые, а в самом низу - базальтовые). Остывание интрузивных магм и формирование магматических образований в верхних частях Земли и все сопровождающие это застывание процессы - дифференциация магмы, ассимиляция вмещающих пород, создание гидротермальных растворов, их кристаллизация, метасоматические процессы и контактные изменения вмещающих пород - являются отдельными формами сложного процесса выравнивания местных неравновесных условий, являющихся следствием внедрения магмы. В настоящее время признано, что возможна выплавка базальтовой, гранитной, у/о и андезитовой магм. Они различаются по химическому составу и глубине. В мантии - базальтовая, у/о и андезитовая, в земной коре - гранитная. Базальтовые приурочены к любым структурам.

Типы структур:

1.Толеитовый (насыщен БЮг, низкое количество щелочей), глубина 150 км, Р 40-50 кбар.

2. Оливин-базальтовый (щелочно-оливиновый) (недонасыщенный БЮг, высокое количество щелочей), глубина 200 км, Р 50 кбар.

3. Высокоглиноземистый базальтовый (SiO2 до 18 %, высокое содержание АЬОз, PI, анортозит).

Существует эклогитовая модель мантии - гранат+жодеит.

Происхождение у/о магмы: на больших глубинах, температура 1300-1400°С, может предполагать у/о остаток, который внедряется по глубинным разломам (хромитоносные дунит-гарцбургитовые ассоциации).

Происхождение андезитовой магмы: могут возникать при плавлении базальтового слоя земной коры (в складчатых областях) или же это продукт плавления верхней мантии. Температура на 100°С выше, чем у базальтов - 95-115°С.

Происхождение гранитов: формируются в нижних частях земной коры в глинистых и песчаных отложениях. Температура гранитного расплава 750°С, глубина 20-30 км, Р 20-30 кбар. Существуют граниты ультраметаморфического происхождения - в глубинных зонах земли (образуются гранито-гнейсы, ультраметаморфические или полигенные граниты - при наличии летучих компонентов).

Происхождение щелочных пород:

1. В результате взаимодействия магмы с карбонатными породами, это приводит к десилификации пород.

2. Образуются при взаимодействии кислой гранитной магмы с карбонатными породами. Щелочные породы могут возникать при дифференциации оливиновых базальтов.

82. Классификация месторождений полезных ископаемых: серии, группы, классы, формации

Месторождение – участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования.

Месторождения полезных ископаемых формируются в процессе дифференциации при круговороте минеральных масс в эволюционном развитии земли. В соответствии с этим все месторождения полезных ископаемых разделяются на три серии: магм итоге иную, экзогенную и метаморфогенную. Каждая серия в свою очередь подразделяется на группы, а последние на классы.

Магматогенные (глубинные, гипогенные, эндогенные) месторождения полезных ископаемых связаны с внутренней энергией земли. Местом их локализации служат глубинные геологические структуры, определяющие условия накопления минеральных веществ, морфологию, состав и строение тел полезных ископаемых.

Магматическая группа объединяет месторождения, образовавшиеся при застывании фракций магматических расплавов, в которых сконцентрировались ценные минеральные соединения. Карбонатитовая группа формировалась из расплавов, связанных с ультраосновными щелочными интрузиями центрального типа.

Пегматитовая группа включает месторождения, представляющие собой порции застывших расплавов кислой и щелочной магм, подвергшиеся метасоматическому воздействию горячих минерализованных газововодных растворов.

Альбитит-грейзеновая группа создана постмагматическими щелочными растворами в апикальных частях массивов кислых и щелочных пород.

Скарновая или контактово-метасоматическая группа охватывает месторождения, возникшие в результате метасоматоза в области разогретых контактов остывающих массивов магматических пород и примыкающих к ним карбонатсодержащих осадочных и эффузивно-осадочных толщ.

Гидротермальная группа образуется в глубинах земной коры вследствие отложения минеральных веществ из горячих минерализованных газововодных растворов.

Колчеданная группа заключает месторождения, возникшие в связи с поствулканической газогидротермальной деятельностью базальтовой магмы.

Экзогенные (поверхностные, гипергенные, седиментогенные) месторождения связаны с геохимическими процессами, протекавшими в прошлом и развивающимися в настоящее время на поверхности и в приповерхностном слое Земли. Местом накопления минеральных веществ служат:

I) поверхность планеты; 2) приповерхностная зона до уровня грунтовых вод; 3) дно болот, рек, озер, морей и океанов. Формирование экзогенных месторождений связано с механической, химической и биохимической дифференциацией вещества земной коры под влиянием солнечной энергии. В этой серии выделяются три группы месторождений: группа выветривания, россыпные и осадочные.

Месторождения выветривания связаны с корой выветривания, в которой полезные ископаемые накапливаются ввиду выноса поверхностными водами бесполезных соединений и в результате переотложения части ценных веществ в нижней зоне коры выветривания и ниже ее.

Россыпная группа формируется при физическом выветривании и связанным с ним механическим разрушением тел полезных ископаемых, в состав которых входят механически прочные и химически устойчивые минералы, создающие россыпи.

Осадочная группа объединяет месторождения, возникающие при механической, химической, биохимической и вулканической дифференциации минеральных веществ в процессе накопления толщ осадочных пород.

Метаморфогенные месторождения формировались при интенсивном преобразовании горных пород на значительной глубине от поверхности земли в обстановке высоких температур и давлений. Эта серия объединяет две группы месторождений. Метаморфизованные месторождения включают преобразованные в новой термодинамической обстановке ранее возникшие месторождения любого генезиса. Метаморфические образовались впервые в результате метаморфического преобразования минерального вещества. Группы, классы и подклассы генетической группировки по мере необходимости подразделяются на формации полезных ископаемых. Рудной формацией называют месторождения одинакового минерального состава, сформированные в сходных физико-химических и геологических условиях. Металлогенической формацией называют комплекс парагенетически связанных горных пород магматического, осадочного или метаморфического происхождения и ассоциированных с ним месторождений полезных ископаемых, обусловленный единством происхождения в определенных структурно-формационных условиях.

БИЛЕТ № 21

27. История возникновения и распада Гондваны, геология и развитие ее частей в мезо-кайнозое. Гондвана в раннем палеозое была огромной платформой, расположенной южнее Средиземноморского пояса. В нее входили Южноамериканская, Африканская, Индостанская, Австралийская и Антарктическая докембрийские платформы. Кембрийский и ордовикский периоды.Мезозойская история Гондваны чрезвычайно интересна, в это время происходит ее распад, начавшийся в конце палеозоя. Между частями Гондваны в мезозое возникли впадины Атлантического и Индийского океанов. Многие убеждены в относительной молодости океанов и реальности распада Гондваны; и не только Гондваны, но и Пангеи ** в пелом. Разрушение Гондваны могло происходить путем опускания огромных участков материка и океанизации их коры с образованием ныне существующих океанов или же путем раскола Гондваны я раздвигания ее частей с образованием между ними океанских бассейнов. Имеются разные варианты расположения континентов—частей Гондваны во времени. Для всех платформ, включаемых в Гондвану, в мезозое характерно господство континентальных условий и процессов денудации..Лишь краевые части этих платформ подвергались трансгрессиям моря, которое иногда проникало и в глубь территории. Южноамериканская платформа. Почти вся эта платформа в течение мезозоя представляла собой приподнятую сушу. Осадки, почти исключительно континентальные, накапливались в ряде впадин. Начиная с позднего триаса море проникало временами со стороны Андийской геосинклинали в узкие краевые участки. В триасе континентальные песчаные и глинистые отложения мощностью до 250 м формировались во впадинах Мараньян, Парана, а также во впадинах предгорьев Анд, где грубообломочные породы и вулканиты имеют мощность до 1700 м и более. В юрском периоде в синеклизе Парана накапливались эоловые пески мощностью до 300 м. В конце юры проявился трапповыймагматизм, охвативший и другие районы. В это же время началось заложение Приатлантической зоны грабенов, заполнявшихся красноцветами и другими породами речного и озерного генезиса. В раннемеловую эпоху проявилась грандиозная магматическая деятельность.

Огромные трещинные излияния — покровы базальтовой лавы заполняли сииеклизу Парана, образовав толщу до 600—1800 м. Современная площадь, занятая платобазальтами, составляет более 1 млн. м2.Излияния происходили также в синеклизах Мараньян и Амазонской; в последней магматизм проявился в основном в интрузивной форме — силлы и дайки пронизали здесь палеозойские толщи. По периферии синеклизы Парана образовались ки~мберлитовые трубки. В меловом периоде продолжалось начавшееся в конце юры развитие Приатлантической зоны грабенов. Возникали новые прогибы,что нередко сопровождалось излияниями базальтов. Грабены

заполнялись солоповатоводными, лагунными и морскими терригенными, частью континентальными нижнемеловыми осадками мощностью до 4 км и карбонатными формациями верхнего мела. В позднем мелу по всему восточному краю платформы формировались морские толщи. Африканская платформа. На севере Африки и большей части Аравиского полуострова в течение мезозоя формировались перикратонные прогибы. Опускания и трансгрессии со стороны океана Тетис чередовались с регрессиями. Накапливались морские терригенные и карбонатные (в позднем мелу местами фосфоритоносные), лагунные (в триасе, юре и мелу местами с эвапоритами — соли, гипсы) и континентальные толщи. Мощность триасовых, юрских и меловых пород в отдельности достигает 1 км и более. Южнее зоны перикратонных прогибов в триасе в различных впадинах накапливались континентальные отложения разного состава, окраски и генезиса. Разнообразные континентальные песчано-глинистые отложения триаса широко распространены в южной части Африканской платформы, где они заполняют сииеклизу Кару, а также грабенообразные прогибы рек Замбези и Лимпопо, достигая сотен метров, 1 км и более по мощности. Эти породы входят в комплекс Кару, в верхней части которого появляются пласты базальтов — свидетельство начала мощной магматической деятельности. Вдоль восточного края платформы, в Танзании, Кении накапливались толщи с эвапоритами, а на западе Мадагаскара континентальные толщи триаса содержат пачки пород с морской фауной, свидетельствующие о развитии Мозамбикского прогиба — залива, отделявшего Мадагаскар от Африки. На' востоке прогиб был ограничен сушей — гипотетической континентальной глыбой Лемурии, существовавшей, по данным бурения, до конца мела. Лемурия располагалась от Мадагаскара через район Сейшельских островов и соединялась с Индостанской платформой. На юге Африки в ранней юре проявилась сильная магматическая деятельность — трещинные извержения базальтовых лав и внедрение долеритов в виде силлов и даек. Особенно интенсивно магматизм

проявился во впадинах Кару и Калахари, в системе грабенов (рифтовой зоне) рек Замбези и Лимпопо, вдоль западного края Мозамбикского прогиба, в других районах Африки южнее экватора. Извержения привели к формированию на площади около 2 млн. км2 вулканической

толщи мощностью до 1400 м и более.В юрском периоде происходили опускания восточной окраины Африканской платформы. Здесь образовался более или менее обособленный с востока Трансэритрейский прогиб, на юге смыкавшийся с Мозамбикским прогибом. Море проникало по нему в глубь материка.В Эфиопии отложились сначала песчано-глинистые, а затем карбонатные осадки до нескольких сотен метров. В области Африканского Рога земная кора подверглась дроблению на блоки, в местах наибольшего прогибания накопились толщи до 8 км. Продолжал

развиваться Мозамбикский прогиб. Морское и прибрежно-морское осадконакопление широко распространилось в восточной береговой зоне Африки. Опускания происходили и на западной окраинной зоне Африки — в северной ее части с ранней юры (морские отложения впадин Аюн — Тарфая и Сенегальской), а южнее — в Гане — с конца юры. В северной половине материка формировались континентальные толщи нубийских песчаников и их аналогов. Южнее, в синеклизе Конго накапливались юрские озерно-болотные осадки до 450 м с лагунно-морскими прослоями в верхней части разрыва.Меловой период. В первой половине раннего мела происходило отступание моря, накопление континентальных осадков как по краям платформы, так и во внутренних областях. В Северной Африке на обширных площадях продолжалось формирование нубийских песчаников и их аналогов. В южной части платформы континентальные породы мела известны в синеклизах Конго, Окаванго, Калахари, в грабенах юго-восточной рифтовой зоны. На западной береговой и частично на подводной окраине Африки в раннем мелу формировалась система грабенов, аналогичная Приатлантической зоне грабенов Южной Америки, с накоплением сначала континентальных, а затем лагунных (соленосный апт) и морских пород; общая мощность мела достигает 2—4 км и более. Вероятно, эти отложения на противостоящих краях материков накопились в единой рифтовой долине в начале раздвига континентов Южной Америки и Африки. Образование зоны грабенов сопровождалось излиянием основных лав в поздней юре — раннем мелу (Ангола, Намибия). С альба началась крупная трансгрессия. Море проникало во впадину Конго и вдоль рифтовых долин рек Бенуэ и Нигер зашло в тлубь материка. Трансгрессия продолжалась в позднем мелу. Море, наступая с юга, со стороны Гвинейскогозалива, и с севера, со стороны Тетиса, образовало единый внутренний бассейн. Позднемеловая. трансгрессия была самой крупной за мезозойскую историю Африканской платформы. В позднемеловом бассейне накапливались карбонатные и терригенно-карбонатные формации. В береговой зоне и подводной окраине морские меловые отложения обрамляют весь

Африканский континент. В меловом периоде на Африканской платформе продолжалась магматическая деятельность. Кроме Приатлантической зоны она проявлялась во внутренних грабенах. Интенсивно проявился кимберлитовый вулканизм южнее экватора. Индостаиская платформа. В триасе континентальные толщи до 2—3 км заполняли авлакогены, развивавшиеся с карбона (триас, юра и нижний мел входят в верхнюю часть гондванского комплекса). Морские отложения триаса известны на севере платформы — в области, примыкавшей к Средиземноморскому поясу, где находится эталонный разрез индского яруса (Соляной кряж).

В юрском периоде морской бассейн существовал в северо-западной части платформы, где отложились сначала континентальные, а затем терригенные и карбонатные толщи мощностью до 1 км. Прибрежноморские отложения известны на восточной окраине платформы. Их накопление, совпавшее с началом проявления вулканизма, свидетельствует об активных прогибаниях и начале образования впадины Бенгальского залива с середины мела. В позднемеловую эпоху на западной окраине Индостана установились лагунно-морские условия. В дальнейшем, в конце мелового

периода, здесь образовалась обширная Деканская синеклиза, в которой на площади свыше 500 000 км2 в континентальных условиях шло накопление базальтовых лав. Максимальная мощность трапповой формации превышает 2000 м. Австралийская платформа. Мезозойские породы накапливались в основном в периферических впадинах, а также во внутренней синеклизе Большого Артезианского бассейна. Триасовый период. Триасовые отложения занимают ограниченные площади на западе платформы — во впадинах Перт, Карнарвон, Каннинг. Это песчаные и глинистые породы мощностью до нескольких сотен метров (во впадине Перт до 2,5—4 км) частично морского генезиса. Местами прогибание сопровождалось излиянием и внедрением основной магмы (прогиб Каннинг). Юрский период. В тех же областях и структурах формировались как континентальные (частью с углями), так и морские обломочные породы мощностью от 500 до 2000 м и более. Особенно мощные отложения (до 4 км) — во впадине Перт. В юрско-меловое время по западной окраине платформы проявлялся трапповый магматизм. В синеклизе Большого Артезианского бассейна формировались угленосные озерно-болотные толщи мощностью более 1 км. Меловой период. В раннем мелу обстановка напоминала позднеюрскую, но в апте и альбе море впервые в мезозое охватило большую территорию платформы, в том числе внутренние районы, отлагая песчапо-глинистые осадки небольшой мощности. В позднем мелу в синеклизе Большого Артезианского бассейна в условиях низменной равнины формировались речные и озерно-болотные толщи (сотни метров). Во впадинах запада, северо-запада платформы, включая шельф,, формировались карбонатные и глинистые породы мощностью от нескольких сотен метров до 3 км. Мощные толщи накапливались на южной подводной окраине, что, по-видимому, свидетельствует о формировании рифта между Австралийской и Антарктической платформами. Итак, в мезозое всюду по периферии гондванскпх материалов на, сторонах, обращенных друг к другу, формировались грабены, заполнявшиеся мощными толщами отложений. От этих грабенов отходили ответвления в глубь континентов. Образование грабенов сопровождалось магматической деятельностью, проявлявшейся и на больших площадях континентов. Грабены имеют разный возраст в различных участках и, вероятно, свидетельствуют о последовательном разъединении континентальных глыб. О том же говорит увеличение распространения морских пород на окраинах южных континентов от периода к периоду: в одних местах они появились в перми, в других в триасе —юре, наконец, в третьих в юре — мелу или только в мелу. Меловые породы встречаются почти всюду на прибрежных участках или подводных окраинах всех континентов. К началу кЬайпозойской эры материка Гондваны как единого целого не существовало. Австралия представляла собой отдельный континент, между Африкой и Южной Америкой связи сохранились до середины палеогенового периода. В палеогене незначительные трансгрессии моря охватили краевые части платформы. Наиболее крупная из них была в Северной Африке, где в основном формировались мелководные нуммулитовые известняки. Морские условия существовали на небольших участках в западных частях Индостанской и Австралийской платформ. Большая часть платформ представляла собой сушу. Накопление континентальных палеогеновых красноцветных песчаников и неогеновых охристых песков общей мощностью до 150—200 м отмечено на огромной территории впадины Калахари

в Южной Африке. Песчано-глинистые озерные и аллювиальные отложения известны на большой

площади восточной части Австралийской платформы. Процесс расчленения Гондваны протекавший интенсивно в мезозое продолжался в палеогеновом и неогеновом периодах. Наряду с опусканиями происходили и воздымания на больших площадях, которые привели к образованию гигантского сводового .Схема грабенов Восточной поднятия в Восточной Африке. Африки К осевой части этого огромного свода, возникшего в процессе эпиплатформенного орогенеза, приурочена система Восточно-Африканских разломов, протягивающаяся на расстоянии свыше 5000 км от южной границы Турции на севере до р. Лимпопо на юге. Большинство этих разломов имеет палеогеновый и неогеновый возраст, но среди них немало мезозойских и есть даже докембрийские. К этим разломам, протягивающимся параллельными рядами, приурочена система Великих Африканских грабенов, вытянутых в меридиональном направлении. Крупнейшие из них заняты водными бассейнами: Красное море, Мертвое море, Аденский залив, озера Рудольф, Альберт, Танганьика, Ньяса. Образование разломов и грабенов сопровождалось интенсивной вулканической деятельностью траппового типа с излияниями преимущественно базальтовой магмы. В процессе этой вулканической деятельности возникли огромные горы — вулканы Восточной Африки: Килиманджаро (6010 м), Кения (5194 м), Меру (4565 м), Карисимби (4531 м). Два последних вулкана и ряд более мелких не прекратили

свою деятельность до сих пор.