ГЛУБИННЫЕ ФЛЮИДНЫЕ ПОТОКИ И РОЖДЕНИЕ ГРАНИТА

Л.Л. Перчук (кафедра петрологии МГУ им.М.В.Ломоносова) Опубликовано в Соросовском Образовательном Журнале  , 1997 N6, стр. 56-63

Как зарождаются гранитные магмы?

Кристаллизация гранита из силикатного расплава - механизм у геологов общепринятый [1]. Это доказывается мощным термальным воздействием гранитной магмы на вмещающие породы: вокруг них возникают контактовые ореолы роговиков - плотных тонкозернистых пород черного цвета. В начале этого века В.М. Гольдшмидт, один из основоположников геохимии, обнаружил в роговиковых ореолах интрузивных массивов вблизи Осло температурную зональность. В дальнейшем подобная зональность многократно описывалась петрологами в роговиковых ореолах крупных гранитных массивов на различных континентах. О магматической природе можно судить и по многочисленным расплавным микровключениям в минералах гранита, то есть реликтам нераскристаллизованного расплава. Наконец, хорошо известны вулканические лавы, соответствующие по составу граниту [1]. Однако мы пока еще мало знаем о механизмах зарождения гранитных расплавов в земной коре. Ясно лишь, что для этого нужна высокая температура. При Р = 1 атм температура плавления гранита равна 950⁰С и возрастает с глубиной по мере увеличения давления. Но как подвести такую высокую температуру к потенциальному магматическому очагу? Ведь существует проблема передачи тепла, обусловленная очень низкой теплопроводностью горных пород, в существенной мере ограничивающей кондуктивный теплоперенос в земной коре. Именно этот фактор в первую очередь приходится учитывать при разработке моделей зарождения гранитных магм. А что, если гранитные магмы зарождаются в глубоких горизонтах континентальной коры под влиянием не просто тепловых, а флюидно- тепловых потоков? Ведь известны мощные потоки вещества (их еще называют плюмами), поднимающиеся из мантии и даже из внешнего ядра планеты в результате продолжающейся дифференциации Земли. Это на несколько порядков ускоряет разогрев пород. Флюиды - это надкритические смеси преимущественно газовых компонентов (H₂O, CO₂ , CH₄ , H2 , Ar, He и др.). Их глубинная природа доказана повышенным содержанием тяжелых изотопов углерода и водорода. В случае инфильтрации таких флюидов, особенно богатых водой или фтором, температура выплавления гранитной магмы из пород континентальной земной коры может снизиться на триста градусов и более. Это связано с высокой растворимостью компонентов флюида в расплаве: чем выше их содержание, тем ниже температура плавления гранита и тем меньшей плотностью и вязкостью обладает магма. Однако и в случае недосыщенных водой флюидов возрастание глубины заметно увеличивает температуру гранитной эвтектики [1]. Вместе с тем не только температура, давление и содержание воды в глубинном флюиде создают условия для зарождения гранитных магм. Существенное влияние оказывают и другие термодинамические параметры, в первую очередь химические потенциалы CO₂ , K₂O и Na₂O. Важную роль могут сыграть и композиционные параметры, например, X_Н2О^rock , X_Al^rock и X_Mg^rock, исходных пород, подвергшихся воздействию глубинных флюидно-тепловых потоков. Поэтому перед петрологами всегда стояла проблема выбора тех параметров, которые в каждом конкретном случае определяют зарождение гранитного расплава в породах земной коры.

Если флюидно-тепловые потоки воздействовали на породы земной коры в далеком геологическом прошлом, то не исключены находки следов этого воздействия. Геологи ищут и находят не только следы миграции таких потоков, но и связь с ними гранитообразования. Они были найдены во многих местах, но выглядели по-разному. Так, в конце 70-х годов в гнейсовых комплексах Южной Индии, Шри Ланки, а позднее и Гренландии карьерами были вскрыты пятнистые чарнокиты - гиперстеновые разновидности гранитов (рис. 2). Размер этих чарнокитовых пятен в диаметре варьирует от первых сантиметров до первых метров. Расположены они в пределах относительно широких зон, контролируемых дайками и близких по составу к базальтам.

Следующая страница ,  условные обозначения