Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Вулканология | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм

Условные обозначения
Авторы: А.А.Арискин, Г.С.Бармина
Лаборатория термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН
(Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм.-М.:Наука,МАИК "Наука/Интерпериодика",2000.-363с.)

Назад | Оглавление| Далее

6.3. Проблемы образования комплекса изверженных пород Садбери (Онтарио, Канада)

 

В 1997-98 гг. совместно с коллегами из университета Мюнстера (Германия) мы провели серию расчетов с использованием программы ИНТРУЗИВ, направленных на исследование вопроса о возможности формирования комплекса изверженных пород Садбери при внутрикамерной дифференциации мощного слоя магматического расплава, возможно ударного происхождения. По мнению ряда геологов и геохимиков исходная магма Садбери имеет неэндогенное происхождение, а образовалась в результате плавления корового вещества под воздействием крупного ударного события. Как показывают наши расчеты, такая простая (одностадийная) схема плавления и последующего фракционирования не согласуется с необычным для земных интрузивов средним составом "изверженных" пород Садбери и контрастным расслоенным строением этого объекта. Результаты проведенных исследований были представлены на конференции "Крупные метеоритные удары и планетарная эволюция" (Ariskin, 1997) и вошли в состав специального сборника, подготовленного Геологическим обществом Америки (Ariskin et al., 2000). Данный раздел книги подготовлен по результатам этих публикаций.

Особенности строения ударной структуры Садбери

Раннепротерозойская структура Садбери (1.85 млрд. лет) расположена в юго-восточной части Канадского щита, кристаллические породы которого представлены архейскими зеленокаменными толщами и гранитами провинции Супериор - Рис. 6.6. Эти образования перекрываются метаморфизованными осадочными и вулканическими породами Гуронской группы, имеющей возраст около 2.4 млрд. лет. Структура имеет в плане овальные очертания (~ 60´ 27 км) и включает: (1) брекчированные вмещающие породы, (2) "интрузивный" комплекс Садбери (Sudbury Igneous Complex - SIC) и (3) занимающие центральную часть бассейна Садбери обломочные породы формации Онэпинг, перекрытые песчаниками и сланцами формации Онватин (Масайтис, 1993). В настоящее время образования "интрузивного" комплекса и значительная часть формации Онэпинг рассматриваются многими исследователями как импактиты - продукты ударного плавления и частичного выброса пород мишени, см. обзор (Deutsch et al., 1995).

Рис. 6.6. Схема внутренней части многокольцевой ударной структуры Садбери, показывающая расположение керна 70011 (Deutsch et al., 1995)

Согласно этим представлениям, структура Садбери представляет тектонически деформированные остатки крупного (диаметром > 200 км) многокольцевого ударного бассейна. Главным объектом дискуссий является происхождение "интрузивного" комплекса, который сложен преимущественно гранофирами и норитами и имеет мощность около 2.5 км. Простейшая модель образования этого объекта включает практически полное плавление пород мишени и дифференциацию однородного ударного расплава (Grieve et al., 1991; Deutsch et al., 1995). Высказывалась гипотеза неоднородного плавления с образованием относительно основных и более кислых импактитов (Масайтис, 1993). Обсуждается возможность гибридной (экзогенно-эндогенной) природы "изверженных" пород Садбери (Chai, Eckstrand, 1993, 1994) и, как крайний случай, концепция чисто эндогенного происхождения, включающая ассимиляцию основными магмами кислого корового материала (Naldrett, 1984; Dressler et al., 1987).

В пользу экзогенного образования исходной "магмы" (или магм) Садбери свидетельствуют данные изотопных исследований (Ding, Schwarcz, 1984; Ostermann, Deutsch, 1998), результаты анализа механики ударных явлений (Lakomy, 1990; Grieve et al., 1991) и геофизические данные о строении коры в районе структуры Садбери (Milkereit et al., 1992).

Главные подразделения комплекса "изверженных" пород включают так называемый Субслой (Sublayer), Главную Массу (Main Mass) и систему комагматичных офсет-даек. Л.В. Масайтис предлагает относить сюда и мелкозернистые импактиты нижней части формации Онэпинг. Субслой, мощность которого доходит до 150 м, представляет собой гетерокластовую брекчию, подстилающую основание Главной Массы (Naldrett et al., 1984) - Рис. 6.6. Помимо вмещающих пород среди обломков здесь распространены мафиты и ультрамафиты, неизвестные в районе структуры. Цемент имеет габбровый, норитовый или кварц-диоритовый состав. Подобные брекчии образуют многочисленные жилы и дайки в породах цоколя (offset dikes). Они имеют радиально-концентрическое расположение относительно центра структуры и вертикальное падение; их мощность от десятков до нескольких сотен метров. Породы субслоя и офсет-дайки являются основными рудоносными и рудовмещающими образованиями, содержание в которых сульфидов никеля и меди достигает 60%.

Рис. 6.7. Минеральные характеристики типичных разрезов с северного и южного флангов Главной Массы комплекса "изверженных" пород Садбери

По данным (Naldrett, Hewins, 1984)

Строение Главной Массы показано на Рис. 6.7. Здесь представлено два типичных разреза с южного и северного флангов Главной Массы - т.н. разрезы Южного и Северного хребтов (Naldrett, Hewins, 1984). Они имеют общие особенности - основные породы (нориты и габброиды) расположены в нижней части, а кислые гранофиры (70-77% SiO2) вверху. Детали строения разрезов заметно различаются. На Южном хребте разрез начинается кварцевыми норитами (730 м), которые сменяются норитами (1580 м) и кварцевыми габбро (600 м), выше которых залегают гранофиры (около 600 м), переходящие в мелкозернистые импактиты с обломками (до 300 м). На Северном хребте в основании лежат относительно меланократовые нориты (60 м), переходящие в лейкократовые нориты (460 м) и кварцевые габбро (240 м), выше которых располагается мощный горизонт гранофиров (1490 м). Переходы между основными породами постепенные, тогда как контакт с гранофирами обычно резкий. Важной характеристикой подстилающих гранофиры кварцевых габбро является обогащение оксидами железа и титана с преобладанием титаномагнетита. Содержание Fe-Ti оксидов в этих породах (некоторые исследователи рассматривают их как гибридные или переходные - Chai, Eckstrand, 1994), достигает 10%.

Остерман и Дойч (Университет Мюнстера, Германия) провели детальное петрохимическое и геохимическое изучение керна из скв. 70011, пробуренной на Северном хребте (Рис. 6.6). Этот материал был предоставлен горно-металлургической компанией INCO. 40 образцов пород (большей частью нориты и габброиды) были исследованы на содержания петрогенных компонентов и элементов-примесей, включая Rb, Sr, Ba, Zr, Ni, V, Cr, Pb и REE. При глубине скважины 2224 м средний шаг опробования составлял около 55 м - это одна из наиболее представительных выборок данных по составам пород Главной Массы Садбери (Ostermann, Deutsch, 1998).

Данные для главных элементов приведены на Рис. 6.8. Они показывают, что в эволюции содержаний петрогенных оксидов не наблюдается каких-либо перерывов или резких скачков, за исключением зоны перехода к гранофирам (впрочем, и в этом случае переходная зона имеет мощность несколько десятков метров). Этим данным созвучны результаты изучения содержаний микроэлементов: наиболее несовместимые из них представляют практически непрервыный тренд обогащения от норитов к габброидам и гранофирам. Это привело авторов геохимического исследования к выводу, что полный разрез Главной Массы Садбери представляет результат внутрикамерной дифференциации одной исходной магмы ударного происхождения.

Рис. 6.8. Вариации содержаний и петрохимических отношений главных петрогенных компонентов для пород из скв. 70011 (северный фланг Главной Массы комплекса "изверженных" пород Садбери)

Построено по данным (Ostermann, Deutsch, 1998). Мощность керна 2224 м. Пунктирная линия отвечает границе между гранофирами и основными породами.  

В этой связи один из ключевых аспектов проблемы касается пропорций между основными и кислыми породами. В результате геологического картирования Коллинз оценил объемные соотношения между норитом и гранофиром как 1:2 (Collins, 1934), что близко данным, полученным при изучении разрезов Северного хребта (Рис. 6.7 и 6.8). Таким образом, проблема внутрикамерной дифференциации связана с ответом на вопрос: возможно ли при кристаллизации в закрытой "магматической" камере получить из исходной магмы около 70% кислых дифференциатов? Для ответа на него можно использовать программу ИНТРУЗИВ, но при условии достаточно надежной оценки исходного состава. К сожалению, применение метода геохимической термометрии встречает здесь трудности, связанные с неопределенностью "контактов интрузива" - не понятно, в какой пропорции в оценки среднего состава магматической системы следует включать данные по базальным породам (переходящим в Субслой) и мелкозернистым импактитам, перекрывающим гранофиры.

Два возможных состава исходной магмы Садбери были использованы при проведении вычислений - SIC и QRN (Табл. 6.1). Первый отвечает средневзвешенному составу пород комплекса, который был рассчитан на основании средних составов норита и гранофира Садбери в канонической пропорции 1:2 (Collins, 1934). Второй состав представляет образец приконтактового тонкозернистого кварцевого норита с Южного хребта (Quartz-Rich Norite), который был предложен в качестве модели исходной магмы на основании структурных, геологических и петрологических данных (Naldrett, 1984; Naldrett et al., 1986).

Таблица 6.1. Составы предполагаемых исходных магм для "интрузивного" комплекса Садбери, использованные при проведении вычислений

Компонент

(мас.%)

SIC

(Collins, 1934)

QRN

(Naldrett, 1984)

SiO2

64.19

57.00

TiO2

0.75

1.34

Al2O3

14.89

16.40

FeO

5.57

7.33

MnO

0.08

0.13

MgO

2.90

6.40

CaO

4.10

7.28

Na2O

3.35

2.41

K2O

2.96

1.55

P2O5

0.23

0.16

Примечание. Составы пересчитаны на сухой остаток и приведены к 100%.

По сравнению с QRN состав SIC обогащен SiO2 и щелочами, но обеднен MgO, FeO, CaO и Al2O3 .Можно сказать, что SIC представляет магму ферродацитовую, а QRN - ферроандезитоого состава.

Фазовые равновесия при кристаллизации исходных магм.

На первом этапе исследования мы провели расчеты траекторий равновесной и фракционной кристаллизации расплавов, отвечающих составам предполагаемых исходных магм Садбери (Табл. 6.1). В качестве базовой модели фазовых равновесий была использована обновленная версия программы КОМАГМАТ-3.5, включающая новые модели для Opx (Болиховская и др., 1995) и Fe-Ti оксидов (Глава 4). Кроме того, в этой программе были скорректированы коэффициенты распределения Ti в клино- и ортопироксене и введены поправки на вхождение K2O в плагиоклаз. Расчеты проводились для условий сухой системы при давлении 1 атм с шагом $\Delta \varphi_{cr}$ =1% (до степени кристаллизации 70%). Окислительно-восстановительные условия отвечали буферам QFM и NNO - в диапазоне, где Mt выделяется почти одновременно с Cpx, как это имеет место в габброидах Главной Массы (Naldrett, Hewins, 1984).

Рис.6.9. Последовательность равновесной кристаллизации минералов, рассчитанная для исходных составов SIC и QRN

Для каждого минерала приведена эволюция состава. Значения Il и Ulv для ильменита и магнетита, представляют активности, рассчитанные по модели Stormer (1983).

Последовательность равновесной кристаллизации исходных магм при этих условиях показана на Рис. 6.9. Согласно результатам расчетов температуры ликвидуса для составов SIC и QRN составляют ~ 1120оС и 1180oC. В случае средневзвешенного состава SIC модельная последовательность выделения минералов не зависит от fO2:.  Opx -> Opx+Pl -> Opx+Pl+Aug -> Opx+Pl+Aug+Mt. Различия в редокс-условиях проявляются здесь в более высокой температуре кристаллизации магнетита для буфера NNO. Порядок кристаллизации состава QRN сложнее. Во первых, в качестве ликвидусной фазы здесь присутствует Ol, находяшийся в перитектических соотношениях с Opx. Во-вторых, в более восстановительных условиях QFM ильменит кристаллизуется чуть раньше магнетита: Ol -> Ol+Pl -> Opx+Pl -> Opx+Pl+Aug -> Opx+Pl+Aug+Ilm -> Opx+Pl+Aug+Ilm+Mt (при QFM) и Ol -> Ol+Pl -> Opx+Pl -> Opx+Pl+Aug+Mt (при NNO).

Установленное при расчетах растворение Ol за счет Opx заслуживает более внимательного рассмотрения. Дело в том, что по петрологическим данным оливин совершенно отсутствует в норитах Главной Массы, даже в наиболее магнезиальных породах Северного хребта (Naldrett, Hewins, 1984). Казалось бы, этот факт можно рассматривать как указание на некорректность расчетов или ошибочно выбранный состав исходной магмы (QRN). В действительности, результаты вычислений показывают, что в силу реакционных соотношений с богатым SiO2 захваченным расплавом первичные кристаллы Ol не имеют шансов сохраниться до конечных стадий затвердевания кристаллической "каши" (кумулята) и образования породы.

В целом, обе серии кристаллизационных последовательностей отвечают минералогии пород Главной Массы Садбери, причем в более окислительных условиях буфера NNO появление магнетита одновременно или вслед за кристаллизацией авгита согласуется с данными петрографического изучения пород. Дополнительную генетическую информацию можно получить, проанализировав данные по эволюции составов минералов.

Состав ортопироксена. Данные по эволюции состава пироксенов из норитов Южного и Северного хребтов представлены в работе (Naldrett, Hewins, 1984). Наиболее магнезиальные Opx, имеющие MGN в диапазоне 74-76, обнаружены в мафических норитах Северного хребта. Для большинства лейкократовых и обогащенных кварцем норитов магнезиальность орто-пироксена варьирует в интервале 60-65. Если сопоставить эти данные с результатами расчетов на Рис. 6.9, то можно отметить хорошее соответствие для состава SIC : содержание En в модельном Opx на ликвидусе (75-77 мол.%) подразумевает значения MGN близкие наблюдаемым в наиболее магнезиальных кристаллах. Это могло бы указывать на реальность состава SIC в качестве модели исходной магмы, если не допускать возможность переуравновешивания более магнезиальных первичных кристаллов с относительно железистым захваченным расплавом. Такие первичные (или образованные за счет перитектической реакции с Ol) кристаллы Opx вполне могли иметь магнезиальность MGN > 80, отвечая составу QRN. Эта ситуация не позволяет однозначно выбрать состав SIC или QRN в качестве исходной магмы для "интрузивных" пород Садбери.

Состав плагиоклаза. По данным (Naldrett, Hewins, 1984) для Южного хребта содержание анортита в плагиоклазе понижается от An61 в норитах подошвы Главной Массы до An50 в центральной части горизонта кварцевых (магнетитовых) габбро.". В верхней части кварцевых габбро и гранофирах плагиоклаз практически нацело изменен и о его составе можно судить только по результатам нормативного пересчета валовых составов пород. Эти данные указывают на дальнейшее "раскисление" Pl - примерно от An50 до An15-20 в центральной части зоны гранофиров. Как видно из данных, приведенных на Рис. 6.9, результатам природных наблюдений лучше отвечает модель QRN. К этому принципиально важному факту мы вернемся позднее.

Эволюция состава расплава. На Рис. 6.10 показана эволюция содержания SiO2 в расплавах, представляющих продукты равновесной и фракционной кристаллизации составов SIC и QRN в условиях буфера NNO. Рис. 6.10А представляет зависимость от степени кристаллизации (фракционирования), а Рис. 6.10Б - от температуры.

 

Рис. 6.10. Линии эволюции содержаний SiO2 в расплавах при равновесной и фракционной крис-таллизации исходных составов SIC и QRN

Как видно из этих данных, различия траекторий одного исходного состава для случаев равновесной и фракционной кристаллизации незначительны, а эволюция состава остаточных расплавов при температурах ниже 1070оС в координатах SiO2 - T практически совпадает. Важную информацию дает анализ зависимости содержания SiO2 от степени кристаллизации.

Фактически, данные Рис. 6.10А показывают, в какой степени необходимо кристаллизовать исходную систему (SIC или QRN), чтобы получить остаточный расплав с содержанием кремнезема, отвечающим гранофирам "интрузивного" комплекса Садбери. Если принять за среднее содержание SiO2 в гранофире 67.5 мас.% (Collins, 1934), то оказывается, что в условиях буфера NNO из расплава SIC может быть получено около 70% "гранофировой" жидкости, а из расплава QRN - около 30%.

Из этих результатов следует, что кристаллизация исходной магмы состава SIC в принципе могла привести к образованию гранофиров, слагающих 2/3 разреза на Северном хребте. Состав QRN больше подходит для разрезов Южного хребта, где относительная мощность гранофиров заметно ниже (Рис. 6.7). Представляется, однако, что подобные оценки не имеют прямого отношения к реальной ситуации в магматической камере. В Главе 1 мы уже отмечали, что вследствие пористости природных кумулятов фракционирование магмы носит частичный характер, поскольку часть жидкости захоранивается в виде интеркумулятивного материала (раздел 1.3). Это приводит к тому, что относительная доля "крайних" (наиболее продвинутых) дифференциатов оказывается значительно ниже по сравнению со случаем идеального фракционирования, предполагающего 100% упаковку кумулуса отделяющимися от расплава кристаллами (Рис. 1.4).

Несмотря на то, что нориты Главной Массы не являются типичными кумулятами (Warren et al., 1996), они могут также содержать некоторое количество захваченного расплава, что должно приводить к понижению доли гранофирового материала, образующегося при фракционировании. Эти вопросы можно исследовать при помощи программы ИНТРУЗИВ путем варьирования кристалличности модельных кумулятов и изучения "отклика" системы в виде меняющейся доли "гранофиров". При этом надо учитывать два обстоятельства. Во-первых, расчеты по программе ИНТРУЗИВ предполагают модель плоского бассейна, заполненного ударным расплавом: с позиций механики ударного процесса это является грубым приближением (Ivanov et al., 1997). Во-вторых, реалистичная модель "интрузивного" комплекса Садбери должна воспроизводить не только верхнюю часть , но также геохимическую структуру нижней зоны, сложенной норитами и габброидами.

Внутрикамерная дифференциация исходных магм

Используя программу ИНТРУЗИВ, мы провели серию вычислений, моделирующих процессы внутрикамерной дифференциации магматических расплавов, отвечающих 2-м предполагаемым составам исходных магм Главной Массы Садбери - SIC и QRN. Расчеты проводились по методике "прямого моделирования", причем для сопоставления полученных и наблюдаемых данных использовались результаты геохимического исследования керна из скв. 70011 (Ostermann, Deutsch, 1998) - Рис. 6.8.

Моделирование полного разреза Главной Массы. В соотвествии с глубиной заложения скв. 70011 модельная мощность слоя магматического расплава была принята равной 2224 м. Начальная кристалличность магм варьировалась в пределах $0 \leq F_{int} \leq 10$ %, продолжительность закалки составляла 30 суток (to=720 часов). Теплофизические параметры вмещающих пород отвечали использованным при моделировании сибирских траппов (Табл. 6.2), а градиент температуры на верхнем фронте положен $\Delta T = 1000^0 C$ ($\Delta T = T_0$).

 

Таблица 6.2. Параметры динамических вычислений, моделирующих образование Главной Массы Садбери по конвекционно-кумуляционному механизму

Начальные условия:  
Составы исходных магм SIC и QRN (Табл.6.1)
Мощность слоя магмы  2224 м
Начальная кристалличость магм  5 об.%
Длительность закалки  720 часов
Граничные условия:  
Градиент температуры на контакте  1000 0С
Плотность вмещающих пород  2.700 г/см3
Теплопроводность вмещающих пород 0.006 кал/см*сек*град
Теплоемкость вмещающих пород  0.250 кал/г*град
Динамические параметры модели:  
Предельная кристалличность кумулятов 40 и 60 об.%
Скорости оседания минералов:  
Ol   20.0 м/год
Opx   0.5 м/год
Pl 0.5 м/год
Aug   6.0 м/год
Mt   1.0 м/год
Рассчитанное время заполнения камеры кумулусом  
крис-сть кумулятов = 40% (SIC-QRN) (2.22-2.90) ´ 103 лет
крис-сть кумулятов = 60% (SIC-QRN) (3.68-5.72)´103 лет

Эти характеристики носят отчасти условный характер и, как будет ясно из последующего изложения, позволяют определить не столько точную длительность заполнения камеры кумулусом, но прежде всего объемную долю гранофиров в разрезе модельных тел при различной кристалличности кумулятов. В ходе вычислений использовались физически разумные значения $40 \leq F_{L}^{CR} \leq 80$ об.%. Эффективная скорость оседания минеральных зерен Ol, Opx, Pl, Aug и Mt варьировалась от 0.1 до 50 м/год. Типичные результаты этих расчетов показаны на Рис. 6.11.

Рис. 6.11. Результаты динамических вычислений, моделирующих образование Главной Массы Садбери по конвекционно-кумуляционному механизму

Линиями представлены данные моделирования при 1 атм и условиях буфера NNO: сплошные отвечают предельной кристалличности кумулятов 60%, пунктирные - 40%. Теплофизические и динамические параметры см. в Табл. 6.2

Главный результат проведеных вычислений состоит в том, что даже для наиболее кремнеземистого состава SIC (Табл. 6.1) общее количество модельных гранофиров не превышает 12% от мощности разреза. В случае состава QRN их количество понижается до 3%. Это позволяет сформулировать вывод, который по-видимому не зависит от исходного состава или принятых граничных условий: в процессе частичного фракционирования магмы (с захоронением в интеркумулусе части остаточного расплава) не возможно получить ни 60-70% гранофиров Северного хребта, ни 40-50% гранофиров Южного хребта. Автор полагает также, что этот вывод справедлив для любых механизмов фракционирования, реализующихся в закрытой системе.

Моделирование строения зоны основных пород. Интересная особенность показанных на Рис. 6.11 распределений связана со структурой горизонтов норитов и кварцевых габбро. Если внимательно приглядеться к модельным кривым для состава QRN, то создается впечатление, что достаточно "сжать" эволюционные линии TiO2 и SiO2 до размеров зоны основных пород и мы получим весьма реалистичную картину распределения в этой части разреза. Результаты этих манипуляций представлены на Рис. 6.12.

Рис. 6.12. Результаты моделирования внутрикамерной дифференциации для состава QRN, нормированные на суммарную мощность норитов и габброидов Северного хребта по данным бурения скв. 70011 (823 м)

Расчетные линии представляют данные, полученные при кристалличности кумулятов 60% (Рис. 6.11). Реальные составы основных пород показаны точками (Ostermann, , Deutsch, 1998). Графики указывают на возможность формирования нижней части разреза в закрытой системе.

 

Как видно из этих данных, для большинства компонентов модельные линии хорошо воспроизводят абсолютные содержания и эволюционные тренды. Исключение составляет только Na2O: для этого оксида отмечается систематическое занижение модельных содержаний. Но мы акцентируем здесь внимание не на различиях (задача воспроизвести в деталях строение разреза и не ставилась), а на подобии результатов моделирования и данных природных наблюдений. По нашему мнению, особенности распределения SiO2, MgO, FeO, TiO2, CaO, Al2O3 и K2O не противоречат гипотезе, что в действительности нижняя часть разреза Главной Массы представляет интрузивное тело, строение которого формировалось в результате внутрикамерной дифференциации по конвекционно-кумуляционному механизму, причем состав исходной магмы был близок QRN.

Если наше предположение верно, то результаты моделирования позволяют дать фазовую интерпретацию строения нижней трети разреза Главной массы. Эта информация суммирована на Рис. 6.13. В соответствии с приведенными здесь данными, максимальное содержание MgO в нижней части модельного разреза обусловлено аккумуляцией небольшого количества оливина, изначально присутствовавшего в исходной магме (Рис. 6.9, состав QRN). Обогащение FeO и TiO2 в кварцевых габбро связано с появлением кумулятивного магнетита: это подтверждают петрологические наблюдения (Naldrett, Hewins, 1984). Небольшое накопление CaO в нижней части кварцевых габбро определенно коррелирует с началом кристаллизации клинопироксена. Распределение кумулятивного плагиоклаза контролирует поведение Al2O3, а накопление K2O по направлению к границе с гранофирами обусловлено увеличением пористости кумулятов и обогащением этим элементом остаточного расплава. Важно и то, что рассчитанный состав крайнего дифференциата QRN близок составу гранофиров, нижней части главного гранофирового горизонта (Рис. 6.12).

Рис. 6.13. Распределение температуры захваченного расплава, пористости кумулятов и количества кумулятивных фаз по разрезу, моделирующему строение нижней зоны основных пород (нориты и габброиды) на Северном фланге Главной Массы "интрузивного" комплекса Садбери

Эти распределения определяют особености химизма модельных пород, показанных на Рис. 6.12.

 

 

Интерпретация результатов моделирования

Таким образом, на основании результатов расчетов внутрикамерной дифференциации исходных магм в камере, отвечающей полному (ho=2224 м) или частичному (ho=823 м) разрезу Главной Массы, можно сформулировать следующие выводы о строении и условиях образования "интрузивного" комплекса Садбери.

(1) Если Главная Масса "изверженных" пород в ее известном нынешнем объеме изначально представляла слой однородного магматического расплава, то максимально наблюдаемое количество гранофиров (~ 70%) могло бы образоваться в процессах внутрикамерной дифференциации по механизму идеального фракционирования (со 100% разделением твердой фазы и расплава) только в случае обогащенного SiO2 состава SIC. Однако этому противоречат данные по составу Pl из нижней зоны, сложенной основными породами. Кроме того, идеальное фракционирование представляется маловероятным из физических соображений, а нориты нижней зоны не несут признаков 100% упаковки кумулятивных или кристаллизующихся in situ минеральных зерен.

(2) Для более реального процесса частичного фракционирования (с захоронением в интеркумулусе части остаточного расплава) количество гранофирового материала не превышает 12 об.%, независимо от исходного состава - SIC или QRN. Это означает, что магматическая система Садбери никогда не представляла собой полностью расплавленную массу, если только на глубине не существует комплементарный гранофирам объем основных и/или ультраосновных пород, который недоступен прямым наблюдениям.

(3) Геохимическое строение и последовательность пород в нижней зоне согласуется с гипотезой, что эта часть разреза Главной Массы представляет собой интрузивное тело, образованное при внутрикамерной дифференциации по конвекционно-кумуляционному механизму с частичным фракционированием исходной магмы ферроандезитового состава (близкой QRN). В соответствии с этой схемой переходные к гранофирам кварцевые габбро представляют Pl-Opx-Aug-Mt кумуляты, а не продукт смешения магм кислого и основного состава (Chai, Eckstrand, 1993, 1994).

Назад | Оглавление| Далее


 См. также
Дипломные работыОценка условий кристаллизации ареального вулканизма г. Терпук Срединного хребта, Камчатки.: Content
Дипломные работыОценка условий кристаллизации ареального вулканизма г. Терпук Срединного хребта, Камчатки.: Introduce

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   

TopList Rambler's Top100