Группа основных пород, их петрохимическая характеристика

Основные горные породы [1,2,4,6,8,9,10] представляют весьма обширную группу. Они включают габбро, базальты, долериты, анортозиты и т.д. и содержат от 45 до 53% SiO₂. Эффузивные и гипабиссальные члены этой группы по распространенности на земной поверхности резко превосходят глубинные аналоги.

По современным представлениям базальтовый магматизм играет основную роль в формировании и эволюции внешних оболочек не только Земли, но и всех пород земного типа. Следовательно, проблемы эволюции и зарождения основных магм играют важную роль в магматической петрологии (рис.4).

Рис. 4. Генетические типы базальтовых магм [18].

Среди основных пород наибольшим распространением пользуются породы нормальной щелочности (рис.5, табл.3). В основу разделения пород нормального и субщелочного рядов положена степень насыщенности пород кремнеземом. Она фиксируется, главным образом, составом темноцветных минералов.

В насыщенных породах присутствуют диопсид-авгит, ортопироксен. В ненасыщенных – титанавгит, высококальциевый авгит с дефицитом кремнезема, оливин.

В салических минералах ненасыщенных пород отсутствует кварц, может присутствовать анальцим, появляется большая доля щелочных компонентов в полевых шпатах при относительно высоком цветовом индексе. Породы субщелочного и щелочного рядов разделяются по появлению в последних модальных фельдшпатоидов в количестве более 5% и эгирин-авгита.

Тип щелочности определяется глубиной формирования базальтовых магм, характером флюидов и длительностью их взаимодействия с расплавом. Иными словами, является признаком, определяющим тип магмы при ее выплавлении (или обособлении от кристаллической фазы). Степень лейкократовости-меланократовости связана в большей степени с процессами дифференциации магмы.

Рис.5. Петрохимическая классификация пород основного состава нормального петрохимического ряда.

Большинство основных пород всех рядов щелочности относится к калиево-натриевой и натриевой сериям. Калиевая серия распространена гораздо меньше.

Таблица. 3. Содержания петрогенных окислов (вес.%) в вулканических породах основного состава нормального петрохимического ряда [11,12].

семейст-ва	пикроба-зальты	мелабаза-льты	базальты	лейкобазальты
виды горных пород	пикроба-зальт	мелаба- зальт	оливиновый базальт	базальт	плагиоба- зальт	гиперстено-вый базальт
SiO2	42-46	45-52	47-49	47-52	46-52	48-53
TiO2	0,5-2,5	0,1-0,9	1,5-2	1-2,5	0,5-1,5	0,7-1
Al2O3	6-12	5-12	13-15	14-18	16-20	18-21
Fe2O3	3-7	0,5-6	3-5	2-5	3-6	3-5
FeO	7-10	3-10	8-10	6-10	4-8	4-8
MgO	12-24	8-20	7-9	5-7	3-6	5-7
CaO	6-9	2-12	9-12	6-12	6-12	9-10
Na2O	0,5-1,5	0,3-3	2,5-3	1,5-3	1,5-3,5	2-3
K2O	0,1-0,5	0,1-0,5	0,1-0,5	0,1-1	0,5-1	0,5-1,5

Основные плутонические породы нормального петрохимического ряда (SiO₂-45-53%, 0.5<=Na2O+K2O<= 4.5%)представлены двумя семействами – пироксенитов-горнблендитов и габброидов, данные о химическом составе которых приведены в табл. 4.

Таблица 4. Химический состав плутонических пород основного состава [11,12].

семейство горных пород	пироксениты-горнблендиты (ультрамафиты основные)	габброиды
виды горных пород	ортопи- роксенит	клинопи- роксенит	горнб- лендит	трокто-лит	оливино-вое габбро	норит	габ-бро-норит	габб-ро	анорто-зит
SiO2	50-55	43-53	43-50	43-48	43-51	46-53	43-52	43-52	48-54
TiO2	0-0,2	0,02-1,5	0-2,0	0,2-1,2	0,1-2,5	0,2-2	0,3-3,5	0,1-4	0,1-0,7
Al2O3	0,1-6	1,5-5	8-15	12-22	11-19	10-21	12-19	8-27	25-32
Fe2O3	0,3-4	1-7	2-10	0,8-3	0,6-5	0,5-3	0,5-10	0,3-10	0,1-1,6
FeO	2-25	2-7	6-10	1,5-13	2-10	4-15	4-16	1-15	0,3-4
MgO	20-37	6-22	9-20	13-20	8-20	4-12	4,5-12	3-15	0,1-3
CaO	0,2-4	17-24	8-17	6-14	5-15	6-12	5-14	8-18	9-14
Na2O	0-0,5	0,1-2,0	0,5-3	1-3,5	0,2-3	0,5-3	1,5-2,5	0,5-3,5	1-5
K2O	0-0,4	0-0,6	0,2-2	0,1-0,6	0,1-1	0,2-1,5	0,1-1	0,05-2	0,1-1,5

Пироксениты состоят из орто – или клинопироксена, оливина; в состав габброидов помимо них входит еще и плагиоклаз. Смена темноцветных минералов в габброидах контролируется реакционным рядом Боуэна [7]. Этот ряд можно представить следующим образом: Ol – oPx – cPx – Hbl – Bi. Первым минералом, кристаллизующимся из расплава является оливин. Он беден кремнеземом – (Mg+Fe) / Si =2 - и поэтому его кристаллизация приводит к накоплению SiO₂ в расплаве. В результате этого далее происходит образование ромбического пироксена с (Mg+Fe) / Si =1. Кристаллизация оливина и ортопироксена приводит к накоплению кальция в расплаве и образованию моноклинного пироксена. Далее с накоплением воды и щелочей в расплаве последовательно образуется роговая обманка и биотит. Наряду с изменением темноцветных минералов непрерывно изменяется состав плагиоклаза, в нем увеличивается содержание альбитового компонента.

Типичные габбро лежат ближе всего к составу эвтектики (50 объемных % плагиоклаза и 50 объемных % клинопироксена). Для габбро и норитов осуществляется медленная кристаллизация минералов при температуре порядка 800°С. Это значит, что составы минералов и расплава должны выравниваться, так как при медленном охлаждении все время идет реакция расплава с кристаллизующимся минералом в сторону перераспределения компонентов. Однако таких идеальных систем не бывает, охлаждение в природе всегда обгоняет выравнивание составов. Для плутонических пород этот эффект, выраженный в диапазоне состава минералов, очень ограничен. И чем более глубинная обстановка, тем меньше диапазон фракционирования компонентов (узкие поля составов минералов на диаграммах) в ходе кристаллизации.

Если количество глинозема колеблется в габброидах от 8 до 27%, то в меланократовых разностях его меньше – 8-11%. Основное количество глинозема входит в габброидах в плагиоклазы, в пироксенах его не более 2-5%. Сумма железа составляет 10-15%. В рудных габбро его содержание увеличивается. Количество железа находится в прямой зависимости от железистости оливина и пироксена.

В семейство габброидов входят анортозиты, состоящие преимущественно из основного плагиоклаза лабрадора (50-70 мол% анортита), темноцветных в них практически нет.

Формирование анортозитов происходит в условиях сильного флюидного воздействия при подщелачивании магмы. В результате этого расширяется область устойчивости пироксена и оливина (рис.6).

Рис.6. Пример кислотно-основного взаимодействия при подщелачивании основного расплава [с использованием данных из 6, 10].

С переходом к группе пород повышенной щелочности (рис.7) в габбро: 1). возрастает роль оливина, 2). снижается номер плагиоклаза, 3). возрастает титанистость клинопироксенов, 4). исчезают пироксены, бедные кальцием.

Увеличение содержания щелочей сопровождается увеличением роли калия.

.

Рис.7.Основные вулканические и плутонические породы субщелочного (умеренно-щелочного) и щелочного петрохимического рядов

Для субщелочных базальтов характерно вхождение в комплексы с трахитами, а для габбро – с монцонитами и сиенитами.

Родство этих пород с основными выражается в следующих особенностях: 1) высокое значение цветового индекса, 2) присутствие в породах повышенной щелочности как известково-щелочных, так и щелочных полевых шпатов, 3) присутствие плагиоклаза состава An>50%.

Теоретически щелочная часть в породах этого семейства представлена щелочным полевым шпатом, либо его недосыщенными аналогами – лейцитом, нефелином, анальцимом. Габброидная (основная часть) представлена плагиоклазом (An>50%) и темноцветными, среди которых наиболее обычен пироксен. Химический состав субщелочных габброидов представлен в табл. 5.

Таблица 5. Химический состав плутонических породумеренно-щелочного (субщелочного) ряда [11,12].

семейства горных пород	монцогаббро	эссекситы
виды пород	монцогаббро	эссексит
SiO2	48-53	46-50
TiO2	0.5-2	2-4
Al2O3	16-19	13-18
Fe2O3	4-9	3-6
FeO	4-7	6-8
MgO	5-8	3-6
CaO	8-10	6-9
Na2O	2-4	3-5
K2O	3-5	1-4
тип щелочности	калиевый и калиево-натриевый	калиево- натриевый

Щелочные габброиды (44%<=SiO₂<=53%, 5%<= Na₂O+K₂O <=20%)представлены семействами основных фоидолитов, щелочных габброидов. и основных фельдшпатоидных сиенитов. Щелочные габброиды – наиболее характерные представители основных плутонических пород щелочного ряда. Семейство основных фоидолитов является промежуточным между основными и ультраосновными породами, а основные фельдшпатоидные сиениты – промежуточные между основными и средними щелочными породами.

Семейство щелочных габброидов характеризуется довольно высоким содержанием щелочей и глинозема, а по содержанию кремнезема они соответствуют габбро нормальной щелочности. Породы этого семейства редко образуют самостоятельные тела, чаще они входят в ассоциации комагматичных пород щелочноосновных формаций. Постоянными спутниками щелочных габброидов являются ультраосновные щелочные породы, а также субщелочные основные и породы среднего щелочного состава (фельдшпатоидные сиениты, щелочные сиениты). Щелочные габброиды известны на всех континентах, встречаются они и на океанических островах. Нередко щелочные габброиды и щелочные базальтоиды совмещены пространственно, образуя вулкано-плутоническую ассоциацию.

Дата добавления: 2015-08-10