Granites and Earth Evolution.
Prev Up Next

СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ГРАНИТНЫХ РАСПЛАВОВ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Анфилогов В.Н.

Институт минералогии УрО РАН, Челябинская область, Миасс, Россия, anfilogov@mineralogy.ru


Hаиболее сложным вопросом в проблеме образования автохтонных гранитов в области ультраметаморфизма является вопрос о роли метасоматоза в изменении состава субстрата, предшествующего процессу плавления. Экспериментально установлено, что в присутствии в породе флюида, гранитный расплав может возникать не только на контакте зерен кварца и полевых шпатов, но и на поверхности зерен этих минералов, когда зерна не соприкасаются друг с другом (Анфилогов, 2002). Это обусловлено встречной диффузией компонентов гранитной эвтектики через флюид. Расплав возникает в точке встречи диффузионных потоков.

В этих условиях мигматиты образуются в гнейсах или в кристаллических сланцах в слоях, обогащенных кварцем и полевыми шпатами. Процесс мигматизации осуществляется путем диффузионного перераспределения компонентов в объеме метаморфической породы при постоянном ее общем составе без метасоматической подготовки субстрата. Образование мигматитов является первой стадией процесса гранитизации. На второй стадии происходит отделение гранитного расплава от субстрата и его накопление в виде гомогенных гранитных масс. Образование крупных гранитных тел, отличающихся по составу от состава породы, подвергшейся гранитизации, является главным аргументом в пользу метасоматической подготовки субстрата. Существует, однако, другая точка зрения, высказанная Эскола, согласно которой расплав может механически отделяться от субстрата и накапливаться в форме гранитных тел в гнейсовых куполах. Эту точку зрения подтверждают модельные опыты Миллера, который показал, что в процессе пластического течения слоистых тел, сложенных слоями с различной вязкостью, происходит отделение и обособление вещества с меньшей вязкостью (Миллер, 1982).

Два главных вопроса возникают при попытках объяснить механизм образования крупных гранитных батолитов на мезоабиссальном уровне. 1. Где происходит генерация гранитного расплава? 2. Каким образом освобождается гигантский объем, необходимый для размещения гранитного батолита? Д.С. Коржинским была предложена идея магматического замещения породы под действием сквозьмагматических растворов, но до сих пор никто не смог предложить внятный механизм движения таких растворов через магматический расплав. Большинство исследователей считают, что гранитный расплав образуется при температуре близкой к температуре ликвидуса. В действительности температура гранитных расплавов более чем на 200оС выше температуры ликвидуса. В этих условиях, насыщенный водой гранитный расплав, может не кристаллизуясь подниматься вверх на несколько км. Крупные гранитные батолиты мезозоны, как правило, расположены над областями, сложенными кристаллическими метаморфическими породами (Перкалина, 1966). Это позволяет предположить, что генерация расплава, формирующего мезоабиссальные батолиты, происходила в областях ультраметаморфизма, расположенных под батолитами, и исходным веществом служили граниты, образованные ранее в условиях ультраметаморфизма. Заполнение объема батолита происходило постепенно, слой за слоем и гигантских магматических камер не возникало. Объем, необходимый для размещения гранитного расплава, компенсировался за счет освобождения объема в области генерации расплава (Анфилогов, 2002).

Рис. 1. Флюидные потоки в тепловом поле магматической камеры. 1 - вмещающая порода; 2 – базальтовый расплав; 3 – базальтовый расплав, насыщенный водой; 4 – направление движения флюида.


Наиболее сложной является проблема образования гипабиссальных гранитов, особенно в тех случаях, когда это происходит в областях активного базальтового магматизма и в разрезе отсутствуют породы, из которых мог выплавляться гранитный расплав. В этих условиях гранит образуется путем фракционной кристаллизации насыщенной водой базальтовой магмы (Анфилогов, 2008). Насыщение базальтового расплава водой происходит в заполненных расплавом промежуточных магматических камерах. В тепловом поле магматической камеры во вмещающих породах возникает конвективное движение порового флюида (рис. 1). При этом образуются два потока: круговое движение флюида и поток флюида через стенки магматической камеры в расплав. Движение второго потока происходит по механизму молекулярного течения, и величина потока описывается уравнением:

i – плотность потока, г/см2∙сек; М – молекулярная масса воды; Р1 и Р2 – парциальное давление воды в поровом флюиде и в расплаве; Т1 и Т2 – температуры флюида и расплава; r – радиус пор, L – длина капилляра.

При температуре ≥800оС радиус пор, через которые может осуществляться молекулярное течение, r ≤ 10-5 см. Из приведенного уравнения следует, что флюид двигается из области низких температур и высокого парциального давления воды в область высоких температур и низкого парциального давления воды.

Базальтовый расплав, насыщенный водой имеет меньшую плотность, чем безводный расплав. Он поднимается в верхнюю часть магматической камеры, где в процессе фракционной кристаллизации образуется кислый расплав, состав которого варьирует от андезита до риолита (Анфилогов, 2008).

Литература

Анфилогов В.Н. Способы образования и накопления гранитных расплавов // Литосфера. 2002. № 4. С.78-88.

Anfilogov V.N. The mechanism of the complementary basalt-rhiolie series of rocks formation. Lithosphere petrology and origin of diamond.Abstract of International Symposium. Novosibirsk, 2008. P. 122.

Миллер Ю.В. Послойное и субслойное течение пород и его роль в структурообразовании // Геотектоника. 1982. № 6. С.88-96.

Перкалина Т.В. Геология герцинских гранитоидов Центрального Казахстана. Л.: Изд-во ЛГУ, 1966. 240с.