Петрология / Признаки смешения магм

Признаки смешения магм

Многократно описаны текстурные, минералогические и гео­химические признаки смешения магм. Следы этого процесса сохра­няются в текстурном рисунке магматических пород в тех случаях, когда гибридный расплав затвердевает, не достигнув полной гомо­генизации. Например, часто встречаются зональные дайки, состо­ящие избази говых краевых зон и кислого ядра. При внедрении по­добных даек кислый и основной расплавы поднимались одновременно по одному трещинному каналу, но базитовые крае­вые зоны затвердели раньше, чем внутренняя часть, заполненная бо­лее низкотемпературным кислым расплавом. В гибридных вулка­нических породах нередко сохраняются закаленные текстуры эмульсионного вида, отражающие различные стадии смешения агм: полосы, линзы, шлиры, включения разного состава. Подоб­ные текстуры можно наблюдать и в интрузивных телах.

Особенно характерны меланократовые кристаллические вклю­чения, которые в изобилии встречаются в гибридных извержен­ных породах среднего состава. Для маловодных андезитов и анде- зидацитовтипичны плагиоклаз-пироксеновые включения, иногда содержащие оливин. Включения в интрузивных породах всегда в той или иной степени перекристаллизованы и обычно представлены диоритами, которые обогащены игольчатым амфиболом и крупноче­шуйчатым биотитом. Размер включений варь­ирует от нескольких миллиметров до десят­ков сантиметров в попе- речнике. Включения имеют округлую или не­правильную амебооб- разную форму (рис. 8.1). Иногда вдоль контакта таких включений с внутренней стороны видна тонкозернистая за­каленная кайма. 11оявление меланократовых включений обуслов­лено тем, что бази говый расплав, имеющий температуру солидуса 1200-1100 °С, попадая в менее нагретую кислую магму (74 900-1000 "С), начинает затвердевать, и струи базитового распла­ва распадаются на отдельные изолированные включения, которые кристаллизую гея раньше, чем окружающая кислая магма. Механизм этого процесса в принципе сходен с образованием шаровых лав при попадании магматического расплава в водонасыщепные илы во время подводных вулканических извержений.

В некоторых интрузивных массивах можно видеть так называ­емые синконсолидационные (сииплутонические) базитовые дайки, которые были внедрены в гранты или сиениты до полного их за­твердевания. Нередко такие дайки распадаются по восстанию или простиранию на скопления округлых включений, которые посте­пенно растворяются в окружающем магматическом материале. Со­отношения синплугонических даек с вмещающими интрузивнымипородами служат наглядной иллюстрацией начальной стадии сме­шения магм.

При внедрении относительно большого объема базитов в коро- вые кварц-полевошпатовые породы последние могут испытывать частичное плавление. Этот процесс, который называют контак­товым анатексисом, часто приводит к появлению гибридных пород с характерной сетчатой текстурой, когда светлый эвтектоидный кислый расплав проникает в ранее затвердевшие базиты по систе­ме ветвящихся прожилков и образует в них линзообразные обо­собления.

Минералогические признаки смешения магм особенно харак­терны для гибридных вулканических пород, в которых сохраняют­ся неравновесные сочетания вкрапленников, первоначально выде­лившихся из расплавов разного состава. Так, в а ндез и базальтах, андезитах и дацитах могут встречаться вкрапленники магнезиально­го оливина (Fo^ ₇₅), которые являются продуктом кристаллизации основных магм, и параду с ними вкрапленники кварца, которые, су­дя по составу расплавных микровключений, кристаллизовались из кислой магмы. При этом вокруг вкрапленников оливина могут воз­никать ортопироксеновые оторочки, а вкрапленники кварца часто окружены реакционной короной, состоящей из кислого стекла и мелких кристаллов клинопироксена. Для гибридных пород харак­терны вкрапленники ruiai иоклаза разного состава, неравновесные по отношению к основной массе. Многие такие вкрапленники не­сут следы частичного рас творения с образованием внешних сетча­тых кайм. Зная состав вкрапленников и коэффициенты распреде­ления химических элементов между ними и магматической жидкостью, можно оценить состав расплавов, принимавших учас­тие в смешении.

Если разные расплавы механически интенсивно перемешивают­ся при высокой температуре, то в результате может образоваться од­нородная магма, которая при затвердевании превращается в столь же гомогенную вулканическую и интрузивную породу, лишенную явных признаков гибриди зма. Связь таких пород с разными источ­никами можно выявить лишь с использованием геохимических кри­териев. Один изтаких кри териев заключается в том, что составы ги­бридных пород должны удовле творять уравнению смешения:

Ax + Bxy + Cy + D = О, а соответствующие им точки должны лежать на линии смешения, которая описывается мим уравнением, где л: и у - концентрации

двух химических элементов или отношения концентраций х = Р/Ь и У — 0/о\ А, В, С, D- константы, которые определяются по коор­динатам двух точек (х, = PJb_x\y_x = и х_? = P₂/b₂\y₂ = Q₂/a₂), ле­жащих на линии смешения: A =aj>p_raj>p₁; В = ар_Тар_]} C = a^_tx_ra,b₂K₂; D = a_]b₂x₂y_fa₂b_Ix_ly₂.

Если хну— концентрации химических элементов, то линия смешения — прямая; если хотя бы одна из переменных представля­ет отношение концентраций (Fe/Mg, Са/А1 и т.п.), то линия смеше­ния имеет форму гиперболы.

При расчете уравнений смешения следует помнить, что соста­вы смешивающихся магм могут меняться во времени и что смеше­ние может сопровождаться кристаллизационной дифференциаци­ей как исходных магм, так и их смесей. В результате этого линии смешения могут отклоняться от прямых и гипербол, отвечающих простейшему случаю смешения двух постоянных составов (рис. 8.2).

Если гибридная порода образовалась в результате смешения двух разных магм постоянного состава, то по всем компонентам должен сходиться баланс масс:

C₃=C_rf+C₂(l-f), где Cj — состав гибридной породы, С₇ и С₂— составы магм, прини­мающих участие в смешении,/— доля расплава С, в смеси. Пользуясь методом наименьших квадра­тов, можно рассчи­тать такой моделыiый состав смеси, сумма квадратов отклоне­ний от которого по всем компонентам бу­дет минимальной по сравнению с реальной гибридной породой. Задача легко решается с помощью компью­тера