16. Эволюция магматизма и метаморфизма в истории Земли.

В эволюции магматических процессов выделяют эпохи:

1. Гадейский (Лунный). В результате бомбардировки метеоритами и расплава под влиянием радиоактивного распада привело к образованию базальтовой коры. 2 типа базальтовых магм:

а) континентальный (обогащены Si, AI, щелочами);

б) морской (обогащены Mg, Fe).

2. Нуклеарный (архейский). Представлена 3-мя ассоциациями поро:

а) формациями пород ЗП. Характерны породы коматиитовой, известково-щелочной и щелочной серий, как вулканогенных так и интрузивных рядов. В верхних частях разрезов ЗП появляются риолиты и средние породы. Коматииты преобладают в нижних частях ЗП.

б) формациями гранито-гнейсовых куполов (ГГК). Сложены ассоциацией ТТГ-пород.

в) породами дифференцированных тел - базитов. Представлены снизу вверх: краевой комплекс у/о и основных пород, у/о комплекс, нориты, габбро, габбро-анортозиты.

Особенности этапа: коматииты и плагиограниты. Щелочные граниты появляются только в AR2.

3. PRi. Возрастает количество магматических формаций, быстро нарастает объем щелочных гранитов, появляются первые массивы карбонатитов, а также породы граниты- рапакиви. Выделяют 3 типа гранитоидов:

а) по изотопным соотношениям Sr;

б) по редким и рассеянным элементам (возникли при ассимиляции мантийных пород с высоким содержанием Mg и минералов гр. Fe);

в) коровые гранитоиды (с высоким содержанием щелочей, AI и Si). Формации:

1. анортозит-рапакиви-гранитная (в краевых частях кратонов - субплатформенная);

2. перодотит-пироксенит-норитовая (это крупные дифференцированные интрузии - Бушвельд, Садбери, с ними связаны ликвационные хромиты и Cu-Ni месторождения);

3. формация щелочных и субщелочных габброидов (приурочена к рифтовым зонам внутри кратонов, породы слагают базальт-долеритовые траппы - платформенная формация);

4) формация известково-щелочных и субщелочных гранитоидов (приурочена к рифтовым зонам внутри кратонов, сюда относятся и порфировидные гранитоиды и сиениты).

4. R-PZ-й этап. С появлением подвижных поясов и платформ магматическая активность приурочена к подвижным поясам, а на платформах остается щелочно- базальтовый магматизм. В складчатых поясах магматизм приобретает циклический характер: сначала внедряются у/о и основные породы, а в конце кислые. В орогенную стадию развития вначале внедряются крупные гранитные батолиты щелочного ряда, которые затем сменяются щелочными сиенитами, а в конце - пегматитами. Таких циклов до 8-10.

5. Мезокайнозойский этап. Появляются первые громадные площади океанических базальтов. На континенте прявлен бимодальный магматизм. В подвижных поясах больше магматических формаций и большая дифференцированность пород.

Эволюция магматизма:

У/о породы:

На начальных этапах развития Земли они были представлены коматиитами. В кратонную стадию интенсивность коматиитового магматизма уменьшается, и далее он уже неизвестен. В кратонную стадию появляются гипербазиты с большим содержанием S и связанными с ней рудными месторождениями с сульфидным типом Cu-Ni орудинения. В конце кратонной стадии (с R) появляются первые карбонатиты, количество которых возрастает со временем. Также с R появляются кимберлиты, количество которых со временем возрастает, но они образуются в определенные эпохи стабилизации континентов. В R-PZ время широко развиты альпинотипные гипербазиты с высоким отношением Mg/Fe и отсутствием S. Это время появления силикатных месторождений Ni - на Урале (Ni, Co, частично Мп входят в решетку силикатов, замещая Fe и Мд). В мезокайнозое также существуют альпинотипные гипербазиты (силикатные месторождения Ni и Со на Кубе и в Новой Каледонии). В мезокайнозое появляются щелочные гипербазиты (приурочены к рифтовым системам и образовались в результате взаимоотношения корового и мантийного вещества).

Основные породы:

На начальных этапах образовались преимущественно толеитовые базальты (большое количество Мд и Fe, мало щелочей). Со временем в базальтовых континентальных блоках проиходит обеднение сидерофильных элементов и обогащение литофильных (Ti, К, Na, Sr, Ba). Обычно R-PZ базальты щелочные, обогащенные Na и Са и тяготеющие к зонам рифтогенеза и трапповым изменениям. Начиная с J, появляются в масштабных количествах толеитовые базальты в зонах СОХ. Одновременно существует линия щелочных базальтов в пределах древних кратонов, их объем со временем циклично возрастает.

Гранитоиды: 2 типа:

1. метасоматические, путем замещения пород,

2. магматические, в магматических камерах.

Гранитоиды ARi формировались за счет осадочных пород и метаморфитов, а также граувакк. Образовывались граниты с высоким содержанием мафических компонентов и состав их был плагиогранитный (ТТГ-ассоциация). Настоящие щелочные граниты появились в AR2 , а массовое их развитие приурочено к позднекарельскому диастрофизму (огромные площади гранитов-рапакиви - приурочены к линейным зонам в краевых частяхкратонов).

В AR появляются внутрикратонные многофазные граниты щелочного типа, в это же время появляются пегматиты различной специализации (редкоземельные, мусковитовые, флогопитовые). Начаная с R гранитоиды были развиты только в подвижных поясах (приурочены к завершающим стадиям крупных тектонических циклов и большинство из них сформировалось в магматических камерах). Наиболее мощные вспышки - гренвильская, герцинская, киммерийская стадии. Однако в зонах рифтов при вторичном дейтерогенезе вновь появляются граниты с высоким содержанием Мд и Fe (возникают при воздействии мантийных флюидов на коровое вещество) - Байкал, Кордильеры.

Источники рудного вещества:

1. Подкоровые (мантийные):

1) первичная мантия (толеитовые магмы океанических областей). Предполагается, что на глубине 500-700 км мантия недеплетированная, и при подъеме мантийных диапиров в результате зонной выплавки образуются базальтове магмы, аналогичные первым магмам в истории Земли. Связаны месторождения Cr, Fe, Ni и др.

2) истощенная мантия (под континентами). Образовалась в результате дифференциации ее состава путем поднятия наверх легких элементов и опускания тяжелых. Месторождения Fe и элементов его группы.

3) обогащенная мантия (щелочная и кимберлитовая магмы). Карбонатитовые и алмазные месторождения. 2 подхода:

а) засчет поднятия легких элементов из мантии;

б) поступление элементов из зон субдукции (затягивается осадок с поверхности, который обогащен легкими элементами).

2. Коровые:

1. магматические (сиалические) магмы. Появляются в преледах плит на активных океанических окраинах и на островных дугах, наибольшее количество элементов на стыке континент-океан.

2. немагматические. Относятся ранее сформированные магматические, осадочные и метаморфические породы, рассолы в них и месторождения. Под действием тектоно- термальных процессов различные элементы из них выщелачиваются, переносятся флюидами и отлагаются на геохимических барьерах.

Мобилизация рудного вещества определяется:

1) глубиной и степенью плавления мантийного субстрата;

2. содержанием S;

3. объемом флюидов;

4. наличием элементов носителей;

5. геохимической специализацией магм.

Эволюция метаморфизма (эпохи):

1. Годейский этап (Лунный) - 4,4-4,0 млрд.л. Особенность - импактный (ударный) метаморфизм в результате бомбардировки метеоритами. Фации метаморфизма от зеленосланцевой до гранулитовой.

2. Нуклеарный этап (AR) - метаморфизм площадного типа, как в нуклеарах, так и в ЗП. Преимущественно амфиболитовая фация, а на глубине гранулитовая. Метаморфизм может быть многократным. В ЗП меньшая степень метаморфизма - амфиболитовая и зеленосланцевая фации.

3. Коатонный этап (PR1). 2 типа структур: кратоны и подвижные пояса. На кратонах - зеленосланцевая фация, в подвижных поясах - амфиболитовая при наличии зеленосланцевой и эклогито-гранулитовой. Гранулиты представлены палингенными гранитоидами (Prx, Amf, Q, ПШ). Эклогитовая фация представлена гранат-пироксеновыми породами. Особенность этапа - линейное распределение зон метаморфизма.

4. R-PZ - й этап. Характерна локализация линейного меаморфизма в подвижных поясах; в пределах кратонов породы верхней части коры не метаморфизованы, и метаморфизм начинается на глубине более 10 км. В подвижных поясах метаморфизм от зеленосланцевой до амфиболитовой фации.

5. Мезокайнозойский этап. Связан с раскрытием рифтовых зон и образованием океанов. Характер метаморфизма в различных структурах отличается:

1. М/м рифтовых зон. Проявялется при раскрытии рифтов в результате подъема мантийных диапиров и внедрения в верхнюю кору. Т.е. происходит тектоно-магматическая активизация в рифтовых структурах. Происходит прогрев и проплавление верхней коры, и внедрение гранитного расплава. Фации от зеленосланцевой до гранулитовой. Породы: бластиты и бластомилониты.

2. М/м при раздвиге океанских плит в зонах спрединга. Небольшие Р и Т. Такие условия вызывают м/м-е реакции с преобладанием гидротермальных процессов (м/м океанического типа). Характерны ассоциации основного PI с актинолитом.

3. М/м зон аккреции, связанный с зонами Беньофа и развитием островных дуг. Широко развиты андезит-базальтовые и андезит-дацитовые формации (бимодальный магматизм). Проявляется цеолитовый магматизм. На значительных глубинах формируются плагиограниты и сланцевые комплексы + глаукофановые (высокое Р и низкая Т). В ходе развития аккреционная система может переходить в коллизионную или орогенную. Это завершающий цикл Уилсона, когда м/м становится региональным. Т 700-300 °С, Р до 8 кбар. Происходит утолщение континентальной коры в результате надвигов.