Генезис щелочных магматических пород является одной из наиболее сложных и дискуссионных проблем петрологии. В настоящее время какая либо внятная модель образования щелочных расплавов отсутствует. В литературе обсуждаются два альтернативных варианта: частичное плавление мантийного вещества с последующей кристаллизационной дифференциацией расплава при высоком давлении [3] и ассимиляция базальтовой магмой карбонатных пород [4]. Одна из главных причин, по которой эта проблема до сих пор не имеет решения, заключается в том, что петрологические модели генезиса магматических пород, как правило, оказываются не согласованными с внутренним строением верхней мантии и существующим в ней распределением температуры.

Щелочные магматические породы четко делятся на две группы: группу основных и ультраосновных пород и группу лейкократовых, преимущественно интрузивных пород. Первая группа тесно ассоциирует с толеитами океанических островов и траппами. Экспериментальными исследованиями установлено, что основные типы базальтовой магмы образуются при частичном плавлении первичного мантийного субстрата при температуре 1440-1500 ^оС и давлении 20-30 кбар.[7]. Проблема образования этих магм заключается в том, что согласно расчетам геотерм такая температура находится на глубине 200 √ 240 км и для того, чтобы мантийный материал начал плавиться он должен подняться с этой глубины до уровня 80-100 км3, пройдя путь около 100 км. Других источников тепла, необходимых для развития процессов плавления, на уровне 80 √ 100 км в мантии нет. Составы базальтов и ассоциирующих с ними кислых вулканических пород на диаграмме ASM образуют две четких, сходящихся в одну точку, вариационных линии, рис. 1.

Щелочные магматические породы на диаграмме ASM делятся на две группы: группу основных и ультраосновных пород и группу лейкократовых, преимущественно интрузивных пород (рис. 1). Первая группа тесно ассоциирует с толеитами океанических островов и траппами. Возникает вопрос, может ли в мантии присутствовать вещество, при частичном плавлении которого одновременно с базальтовой магмой образуются расплавы щелочных магматических пород. Стабильность составов главных типов базальтов в течение, по крайней мере, 3 млрд. лет свидетельствует о том, что состав мантийного вещества, которое поднимается с глубины 200-240 км и из которого выплавляется базальтовая магма, также является постоянным. Обсуждая состав исходного вещества, из которого выплавляется базальтовая магма, необходимо определить возможную роль воды в этом процессе. Установлено, что при содержании Н₂О равном 0.2 масс. %, при давлении 25 кбар температура солидуса пиролита снижается с 1500^оС до ~ 1160^оС. Расплав, который выплавляется из пиролита при 1100^оС и давлении 10 кбар имеет состав андезита [6], а при 20 кбар и 1050^оС приближается к составу риолита. Поэтому ответ на вопрос о наличии ощутимых количеств воды в первичном мантийном веществе и ее возможном участии в процессе выплавления главных типов базальтов может быть только отрицательным. Поэтому образование щелочных базальтов, нефелинитов и базанитов из того же субстрата, из которого выплавляются оливиновые толеиты и оливиновые базальты, по механизму предложенному Рингвудом [3] является проблематичным. Кроме того вариант Рингвуда не решает кардинальной проблемы образования двух типов щелочных пород: меланократовых оливинсодержащих нефелинитов и мелилитсодержащих пикритовых порфиритов, с одной стороны, и лейкократовых пород типа нефелиновых сиенитов, уртитов, луявритов, фояитов и др., с другой.

Главной проблемой в генезисе щелочных пород является механизм трансформации полевошпатовых и кварц-полевошпатовых минеральных ассоциаций, характерных для пород нормальной щелочности, в нефелиновые и мелилитовые ассоциации, отделенные друг от друга температурным барьером. Оптимальным вариантом перехода от полевошпатовых к нефелиновым парагенезисам является взаимодействие полевошпатовых компонентов базальтовой магмы с карбонатами:

Следует иметь в виду, что к взаимодействию карбонатов с базальтовой магмой нельзя подходить с традиционными мерками. Не следует думать, что в нем участвуют карбонаты, вмещающие массивы щелочных пород. На этом уровне тепловой энергии базальтовой магмы недостаточно для того, чтобы образовать заметное количество гибридного расплава. Взаимодействие должно происходить в основании континентальной коры на глубине более 40 км в условиях регионального прогрева пород до температуры не менее 1200^оС. В присутствии воды процесс может идти при температуре около 1000^оС. В этих условиях достигается полная взаимная растворимость силикатной и карбонатной составляющих и, в зависимости от состава расплава, из него могут кристаллизоваться либо карбонатиты, либо щелочные породы, рис.3. Лейкократовые щелочные породы скорее всего формируются в два этапа. На первом этапе при выветривании щелочных пород ультраосновного и основного состава и последующем метамофизме могут образоваться щелочные сиенито-гнейсы [2], которые являются исходным материалом для выплавления расплавов лейкократовых щелочных пород.

Наиболее экзотическими щелочными породами являются содовые карбонатитовые лавы вулкана Олдонио Лэнгаи в восточной Африке [5]. Вряд ли кто осмелится предположить, что в мантии существуют скопления карбоната натрия, из которых формируются содовые расплавы. Нет оснований утверждать, что карбонат натрия попал в мантию через зоны субдукции, поскольку в земной коре его скопления также отсутствуют. Единственным способом образования больших объемов карбоната натрия в глубинных условиях является трансформация в карбонат осадочного сульфата натрия, которая может происходить в восстановительных условиях по следующей вероятной схеме [1]:

Одним из главных доводов глубинного формирования щелочных пород является наличие в них глубинных ксенолитов, которыми особенно обогащены щелочные базальты и кимберлиты. На наш взгляд наличие таких ксенолитов не противоречит образованию щелочных расплавов в основании континентальной коры. Вещество мантии с глубины 200 км поднимается к основанию коры мантийным диапиром. Наличие ксенолитов этого вещества в расплавах щелочных пород и в кимберлитах и отсутствие их в базальтовых магмах нормальной щелочности объясняется сохранностью их в первых типах расплавов и растворением при подъеме к поверхности, когда они захватываются расплавами нормальной щелочности. При взаимодействии базальтового расплава с карбонатами он обогащается кальцием и его состав смещается в ультраосновную область. Кроме того, резко понижаются температура ликвидуса и вязкость расплава. Поэтому ксенолиты глубинного мантийного вещества, также имеющие ультраосновной состав, сохраняются в них и быстро выносятся к поверхности. Температура ликвидуса базальта при подъеме к поверхности также уменьшается [3] и расплав становится агрессивным по отношению к ксенолитам ультраосновного состава. Поэтому они растворяются в расплаве не достигая поверхности.

Рис.1. Области составов щелочных пород на диаграмме ASM I √основные и ультраосновные породы; II √ лейкократовые нефелин-полевошпатовые породы; III √ область составов пород базальт-андезит-риолитового ряда. 1 √ составы основных и ультраосновных щелочных пород; 2- составы лейкократовых щелочных пород; 3 составы базальтов и андезито-базальтов Меймеча-Котунской провинции; 4- точки составов оливина, нефелина и анортита, щелочныщ полевых шпатов и гранитного тройного минимума.