Реферат
Родоначальные магмы: понятие и характеристика
Содержание
Введение
1 Химический состав и физико-химические особенности магмы
2. Родоначальные магмы
2.1 Базальтовая магма
2.2 Гранитная магма
2.3 Ультраосновная магма
2.4 Андезитовая магма
Список литературы
Введение
Образование магматического расплава очень тесно связано с местной мобилизацией растворов, причиной движения которых, прежде всего, следовало бы считать повышение температуры. В любом горном хребте количество и наблюдавшиеся размеры батолитов имеют стремление быть прямопро-порциональными интенсивности орогенического смятия. Можно думать, что рождению магмы благоприятствуют процессы, развязывающие энергию движения: подвижные пояса, крупные разломы, геосинклинальные зоны. Возникающие магматические тела как бы завершают эти движения и противодействуют им.
Рудное вещество и летучие магма усваивает из окружающих пород и глубин подвижного пояса. Следовательно, главные материалы, обусловившие состав тела, мы должны искать в его окружении. Магма рождается при температурах (для данного расплава), очень пониженных летучими и, вероятно, в той или иной мере ниже температуры ее кристаллизации. В этих случаях кристаллизация магматического расплава в значительной мере должна быть обусловлена уходом летучих.
1. Химический состав и физико-химические особенности магмы
Магма представляет собой преимущественно силикатный расплав, содержащий летучие компоненты и периодически рождающийся в глуоинах земли. Магма может быть гомогенным (однородным) расплавом, но иногда представляет смесь расплава и выделившихся из него кристаллов. В этом случае относительные количества расплава и кристаллов могут изменяться в широких пределах, но во всех случаях магма сохраняет способность к перемещению по магмоподводящим кана-. лам.
О химическом составе магмы мы судим по составу магматических пород, которые являются продуктами ее отвердевания при понижении температуры. В целом, можно говорить о том, что магма — это очень сложный силикатный расплав-раствор, главной составляющей которого является Si02. Кроме кремнезема, здесь в переменных количествах присутствуют следующие породообразующие окислы: Ti02, А1203, Fe203, FeO, MgO, CaO, Na20, K20, H20, к которым присоединяются элементы-примеси Mn, Ва, Be, Рв, Сu, Zn, Со и многие другие (см. табл. 2). Практически всегда в магмах присутствуют летучие компоненты (флюиды), кроме Н20 представленные соединениями F, Cl, Р и С02.
Таблица№1
Влияние давления Н20 на плавление породообразующих минералов
| Давление H2O,кбар | |||||
| Минерал | 0 | 1 | 2 | 5 | 10 |
| 1 | Температура, "С | ||||
| Диопсид CaMgSi206 | 1390 | 1330 | 1315 | 1290 | |
| Анортит CaAl2Si208 | 1550 | 1405 | 1340 | 1230 | 1115 |
| Альбит NaAlSi308 | 1120 | 905 | 845 | 745 | |
| Нефелин NaAlSi04 | 1525 | 1135 | 1025 | 830 | 675 |
| Санидин KAlSi308 | ____ | _____ | 1000 | 875 | |
Конечно, о составах магмы мы имеем только приближен ное представление, так как природные расплавы зрительно более богаты флюидами, которые теряются в процессе кристаллизации. При этом нужно иметь в виду, что флюиды играют очень большую роль, снижая вязкость магмы и температуру начала ее кристаллизации. Особое значение имеют содержание в расплаве Н20 и ее давление (Рн2о).
Повышение давления Н20 снижает температуры плавления (табл. 1), а значит, и температуры кристаллизации главных породообразующих минералов (особенно салических). Так, при Рн20 =5 кбар (около 50 МПа) температуры плавления снижаются для диопсида на 100°, для анортита — на 320°, для альбита — на 375°, для нефелина — на 700°.
Форма нахождения химических элементов в магматических расплавах длительное время вызывала оживленные дискуссии. Устарели взгляды о присутствии элементов в магмах в виде атомов или окислов. Этому противоречит однотипность минералогического состава горных пород и, электропроводность силикатных расплавов.
Еще Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предполагал, что'в магмах присутствуют и перемещаются не отдельные окислы, а комплексы, соответствующие по составу будущим минералам. Эти предположения подтверждены теперь экспериментально.
По современным данным, магма представляет собой очень сложный расплав-раствор, в котором присутствуют катионы металлов (Kl+, Na1+, Са2+, Mg2+, Fe2+), комплексные анионы типа [Si04]4-, [Si03]2-, [Si205]4-, [Al2Si07]4- и некоторые другие. Внутреннее строение магмы можно представить с точки зрения теории роев сиботаксисов при условии стремления расплава к упорядочению своей структуры. Такое стремление выражается в непрерывном возникновении и распаде соединений, отвечающих по составу породообразующим минералам. Эта закономерность свойственна магмам, находящимся в предкристаллизационном состоянии. Именно в этот период в магме непрерывно «роятся» (возникают и распадаются) сиботаксисы — соединения, составляющие основу главных силикатных минералов магматических пород.
Главным процессом, определяющим превращение магмы в твердую горную породу, является ее кристаллизация, связанная с падением температуры.
2. Родоначальные магмы
Разнообразные по составу типы магматических пород часто встречаются вместе в общих магматических формациях, что позволяет обоснованно предполагать возможность их возникновения из первоначально однородной исходной магмы.
Анализ распространенности магматических пород позволяет сделать вывод об ограниченном числе таких родоначальных магм, рождающихся в глубинах земли.
Главными признаками родоначальных магм являются следующие: многократное появление такой магмы на протяжении геологической истории и в больших объемах; преобладание пород, близких по составу к родоначальной магме, во многих магматических формациях.
В разные периоды развития петрографической науки было предложено несколько гипотез о числе родоначальных магм, при расщеплении (дифференциации) которых возникает все разнообразие магматических горных пород. Еще в конце прошлого и начале текущего столетия крупнейшим отечественным петрографом была обоснована гипотеза о существовании двух родоначальных магм: кислой (гранитной) и основной (базальтовой).
Таблица №2
Средний химический состав толеитовых базальтов (ТБ)
| Порода | Si02 | Ti02 | А120з | | Fe203 | FeO |
| ТБ | 49,22 | 1,48 | 15,18 | 3,18 | 9,32 |
| ОБК | 47,78 | 2,22 | 15,33 | 4,09 | 7,51 |
Примечание. Данные В.А. Кутолина
В 30—40 гг. XX в. наибольшее признание получила гипотеза единой базальтовой родоначальной магмы, выдвинутая и обоснованная американским ученым Н. Боуэном. С позиций этой гипотезы все разнообразие магматических пород возникло при расщеплении базальтовой магмы.
В настоящее время большинство исследователей исходит из представлений о возможности образования в глубинах земли магм различного состава: базальтовой (основной), гранитной (кислой), ультраосновной и, возможно, андезитовой.
Эти родоначальные магмы отличаются друг от друга не только по составу, но и по месту своего зарождения. По последнему признаку, все магмы можно подразделить на мантийные и коровые. Мантийные возникают при выборочном (базальтовая, андезитовая) или полном (ультраосновная) плавлении вещества верхней мантии, а коровые —при выборочном плавлении вещества земной коры и своем большинстве имеют кислый состав.
2.1Базальтовая магма
Базальтовая магма как родоначальная признается всеми исследователями. Об ее реальном существовании свидетельствуют многие факты (широчайшее распространение базальтов в земной коре, многократное их появление на протяжении геологической истории, преобладание этих пород во многих магматических формациях и т.д.).
По своему составу базальтовая магма не остается постоянной, и в настоящее время выделяется несколько ее типов. Наибольшее признание получила гипотеза о существовании толеит-базальтовой и оливин-базальтовой магм. Некоторые исследователи выделяют также магму высокоглиноземистых базальтов, занимающую промежуточное по составу положение между двумя упомянутыми типами-
Таблица№3
Средний химический состав оливиновых базальтов континентов (ОКБ)
| Порода | Мп | MgO | СаО | Na20 | K2O | Н20 |
| ТБ | 0,20 | 6,22 | 10,47 | 2,22 | 0,75 | 6,15 |
| ОБК | 0,15 | 6,99 | 9,00 | 2,85 | 1,31 | 0,44 |
Толеит-базальтовая (ТБ) и оливин-базальтовая (ОБК) магмы часто значительно отличаются по составу продуктов непосредственной кристаллизации (табл. 2,3).
Анализ данных этой таблицы показывает, что выделенные типы магм существенно отличаются по содержанию Si02, Ti02, K2O и Na2O. Так, оливин-базальтовая магма отличается от толеитовой повышенным содержанием щелочей и титана и пониженным содержанием кремнезема.
Местом зарождения всех типов базальтовых магм по всеобщему признанию является верхняя мантия (астеносфера). Опираясь на состав глубинных ксенолитов, скорость распространения сейсмических волн и некоторые экспериментальные данные, можно говорить об ультраосновном ее составе. Наиболее признана пиролитовая модель А. Е. Рингвуда, согласно которой верхняя мантия сложена пиролитом — гипотетическим веществом ультраосновного состава, состоящим из трех частей перидотита и одной части базальта. По представлениям А. Е. Рингвуда и многих других исследователей, при выборочном плавлении пиролита могут возникать базальтовые расплавы.