Билет 47.48.49.50. Формирование горных пород при остывании магматического расплава. Ликвидус, солидус. Реакционный ряд Боуэна. Дифференциация магмы.

Дифференциация магм.Магма- это расплавленное вещество, которое образуется при определенных значениях давления и температуры и представляет собой флюидный силикатный расплав, т.е содержит в своем составе соединения с кремнеземом(SiO2) и летучие вещества, присутствующие в виде газа(пузырьков) либо растворенных в расплаве.(при затвердевании расплав теряет летучие компоненты.)

Любой магматический расплав- это трехкомпонентная система, состоящая из жидкости, газа и твердых кристаллов., которая стремиться к равновесному состоянию. В зависимости от температуры, давления состава меняется расплав, одни растворяются другие возникают вновь т.е раствор непрерывно эволюционирует . этот процесс- магматическая дифференциация.(также оказывает внимание- взаимодействие с вмещающими породами и потоками глубинных флюидов.)

Кристаллы образующиеся в магме обычно отличаются по составу и по плотности, т.е они осаждаются или всплывают. В основных силикатных базальтовых лавах первыми кристаллизуются оливин и пироксен. Т.к они более плотные. Они осаждаются в нижней части магматической камеры. Тогда состав магмы тоже изменяется на нижних горизонтах осаждаются ультраосновные породы. В середине базальтовые, а в верхних частях преобладают породы обогащенные кремнеземом и щелочными металлами, т.е приобретают кремнекислый состав вплоть до гранитного => расслоение интрузивных тел.

Взаимодействие магмы с флюидами. Состав: нелетучие: SiO2;TiO2; Al2O3; Fe2O3; FeO; CaO (90-97%)...летучие: CO2; H2;H2O;HF;..3 раньше всего отделяются от расплава и образуют «сухую» магму(алюмосиликатные шлаки) кристаллизуются при 1500-1600 град.ц. природно бозальтовые- 1200-1300. Более кемнекислые- еще меньше. Это из-за флюидного давления.чем оно више, температура кристаллизации ниже. Влияние воды: увеличение ее давления -> понижается вязкость, и температура кристаллизации..

Влияние H2- водно водородное отношение, в зависимости от которого варьируется Fe2O3/FeO степень окисления- восстановления расплава.

Повышение летучих компонентов—жидкое состояние до сравнительно низких температур. (Ликвация).

Потоки глубинных флюидов, проходя через расплав и взаимодействую с ним, изменяют его за счет привноса одних и выноса других компонентов.

Т.о флюидный режим, различная растворимость флюидных компонентов расплаве, повышение и повышения их давления оказывают решающее влияние на дифференциацию магматических расплавов, их вязкость и температуру кристаллизации.

Взаимодействие с вмещающими породами. Магма- наиболее легкоплавкий расплав- эвтетика. Кислые и средние лучше взаимодействуют. При взаимодействие магмы с гранитными интрузиями происходит их усвоение- ассимиляция, приводя к образованию гибридных пород……………………………………………………………….

Кристаллизация магмы происходит не мгновенно, а постепенно, с одновременным падением температуры. Возможно несколько вариантов (рис.). В первом из них охлаждение происходит очень быстро, расплав пере­охлаждается и превращается в вулканическое стекло — обсидиан (точки 0→1→6).

Рис. а — диаграмма плавкости для твердых растворов плагиоклазового ряда (по Н. Боуэну). Давление Р - 1 атм. Состав выделившихся из расплава кристаллов определяется на оси. Точки 1, 2, 3, 4, 5 и 6 обозначают разные стадии кристаллизации расплава; б — эвтектика — плавление двух минералов при минимальной температуре

Второй вариант связан с медленным охлаждением и кристаллизацией расплава.

На диаграмме состояния линия, соеди­няющая точки, где в расплаве появляются первые кристаллы, называ­ется ликвидусом, а линия, соединяющая точки, где полностью исчеза­ет расплав, — солидусом. Между этими линиями находится поле сосуществования расплава и кристаллов. С падением температуры от точки 0 в точке 1 появляются первые кристаллы, состав которых от­вечает точке 4. При дальнейшем охлаждении эти кристаллы вступают в реакцию с оставшимся расплавом, состав которого движется от точ­ки 1 к точке 2, а состав кристаллов — от точки 4 к точке 5. Если по каким-либо причинам, например в случае извержения, будет проис­ходить быстрое охлаждение расплава, то возникнут породы с порфировой структурой, когда в стекловатой основной массе, по составу отвечающей точке 2 или какой-нибудь другой, будут нахо­диться вкрапленники плагиоклаза зонального строения. В ядре — каль­циевый плагиоклаз точки 4, а во внешней зоне — натриево-кальциевый плагиоклаз точки 5.

В третьем варианте при очень медленном охлаждении расплав и кристаллы успевают полностью вступить в реакцию, поэтому состав расплава дойдет до точки 3 из точки 1, а состав кристаллов — до точки 6 от точки 4. Ранние кальциевые плагиоклазы при реакции с расплавом будут замещаться все более натриевыми. В конце процесса кристаллиза­ции образуются полнокристаллические породы, сложенные незональным кальциево-натриевым плагиоклазом точки 6. Последовательность выде­ления главных породообразующих минералов из магмы определяется двумя реакционными рядами, установленными Боуэном в 1928 г.

Рис. Реакционный ряд Боуэна

Билет 51. Продукты извержения вулканов и строение лавовых потоков.

На Земли выбрасываются вулканические продукты трех типов: жидкие, твердые и газообразные.

Жидкие продукты извержений К жидким продуктам относятся лавы разнообразного состава. Охлаждаясь и застывая, они образуют эффузивные, или излившиеся, горные породы. По химическому составу, в основном по количеству кремнезема (слагающего не только кварц, но и входящего в состав других минералов), они подразделяются на кислые (Si02>65%), средние (SiO2 — 65 — 53%), основные (SiO2 — 53 — 45%) и ультраосновные (Si02<45%) (Раст Х., 1982).

К породам, образованным из кислых магм, относятся: 1) липарит, или риолит, — порода, состоящая из кварца, кислого полевого шпата, слюды 2) дацит. Породы кислого состава имеют обычно светлый цвет. Кислые лавы наименее подвижны, так как характеризуются большей вязкостью, чем основные и средние. Они застывают в виде куполов или мощных коротких потоков.

При застывании лав среднего состава образуются андезит со средним плагиоклазом и трахит с ортоклазом и средним плагиоклазом. Кварц в этих породах практически отсутствует.

К основным породам относится базальт. (породы темного цвета, часто черные, с вкрапленниками основного плагиоклаза , оливина и пироксена)

Ультраосновные эффузивные породы — пикриты — встречаются редко. (коматииты).

Температура: от базальтов к риолиам.повышение температуры- более светлый цвет.

Плотность уменьшается с увеличением температуры от 2.6 до 2.2.

Вязкость выше, чем ниже температура, чем более кислая лава, меньше содержание газовых пузырьков.

Количество лавы, изливающейся при извержении, бывает различно; особенно много выливается базальтовой лавы при извержениях вулканов эффузивной категории. Лавовые потоки при этом достигают нескольких или даже многих (до сотни) километров в длину при ширине в сотни метров.

Лава, изливающаяся из вулканов, может быть вязкой и плотной в том случае, если газы из нее выделились еще в жерле вулкана, и пористой — в случае насыщения ее газами. Поры в лавах бывают разных размеров. Лавы, насыщенные газами, при застывании образуют породу, называемую пемзой. Пустоты могут быть заполнены различными минералами: кальцитом, кремнеземом (опал, агат), цеолитами и другими минералами. Такая порода носит название мандельштейна (миндалевого камня).

Поверхность лавового потока может быть двух типов: глыбовой(отсутствие шипов) — тип аа-лава и волнистой — тип пахоэхоэ, или канатная лава. Глыбовая лава напоминает поверхность реки во время ледохода. Она свойственна более вязким лавам или образуется том случае, когда разламывается уже застывшая корка. Волнистая поверхность пахоэхоэ наблюдается у жидких лав в потоках вулканов гавайского типа.

Базальтовые лавы подводных извержений имеют подушкообразную поверхность и часто состоят из крупных шаров или труб — шаровые, или пиллоу-лавы.

Большинство застывших лав имеет неполнокристаллическое строение: в лаве наряду с вулканическим стеклом имеются мелкие, а иногда и крупные кристаллы — вкрапленники отдельных минералов. Такая структура называется порфировой, а в случае отсутствия крупных вкрапленников — афировой. Некоторые лавы успевают полностью раскристаллизоваться, и тогда структура их становится мелкокристаллической.

Лавы с глыбовой поверхностью часто при застывании оказываются полностью раздробленными и образуют брекчию.

При растрескивании вулканического стекла на дне моря, при соприкосновении с холодной водой, образуются породы, состоящие из мелких обломков стекла, — гиалокластиты