Вещественный состав магматических серий
Породы нормального ряда:
Экспериментальная диаграмма Диопсид-Анортит-Форстерит в сухой системе при давлении 1 атм. |
Структура спинифекс обусловлена скелетными кристаллами оливина (или пироксена, как в данном случае). Структура спинифекс является диагностическим признаком для коматиитов. | |
Основная масса этой вулканической породы сложена высокомагнезиальным ортопироксеном и стеклом. Формально, состав породы попадает в андезиты, но эта порода вообще не содержит плагиоклаз. Высокая магнезиальность предопредеялет такой минеральный состав и порода относится к бонинитам. | |
Структура фъямме характерна для игнимбритов |
Классификация современных базальтов по геотектонической обстановке является одной из самых простых классификаций, поскольку базируется на очевидных географических принципах. В настоящее время выделяются основные типы геотектонических обстановок
Некоторые случаи являются спорными, например Исландия является островом на срединно-океаническом хребте. При этом, исландские базальты несут в себе геохимические черты и магматизма срединно-океанических хребтов, и океанических островов. Особенно много спорных случаев при классификации древних базальтов, для которых мы не можем точно определить палеогеографическую обстановку.
По степени насыщения кремнеземом
Классификация предложена Йодером (Yoder,
Tilley, 1962) и основана на том, что активность
кремнезема в расплаве контролируется преимущественно реакциями типа
2(Mg,Fe)SiO3 -> (Mg,Fe)2SiO4
SiO2 (ортопироксен = оливин кремнезем)
NaAlSi3O8-> NaAlSiO4 SiO2 (альбит = нефелин кремнезем)
По этим реакциям базальты можно разделить на 3 группы:
Обычно, принадлежность к этим группам определяется по химическому составу породы, по присутствию соответствующих нормативных минералов в результатах петрохимического пересчета по методу CIPW.
Классификация по содержанию калия на диаграмме SiO2-K2O была предложена для островодужных магм Гиллом [Gill,1981]. Эта классификация основана на том, что при кристаллизационой дифференциации базальтов нормального ряда, калий ведет себя как некогерентный элемент и постоянно накапливается в расплаве. При ассимиляции магмами кислых пород или смешении с кислыми расплавами, калий добавляется примерно в той же пропорции, что и при фракционировании. Поэтому, островодужные серии как правило формируют четкие тренды на диаграмме SiO2-K2O, примерно параллельные разделительным классификационным линиям, которые характеризуют серию в целом, как производную исходной магмы. Эта классификация удобна во многих случаях, так как позволяет определить принадлежность к серии не только дифференциатов, но и вулканических пеплов, тефры и т.д.
Диапазон SiO2 | Низкокалиевые | Умереннокалиевые | Высококалиевые | Шошонитовые |
48 | <0.3 | 0.3 - 1.2 | 1.2 - 1.6 | >1.6 |
53 | <0.6 | 0.6 - 1.6 | 1.6 - 2.5 | >2.5 |
57 | <0.8 | 0.8 - 1.9 | 1.9 - 3.3 | >3.3 |
63 | <1.0 | 1.0 - 2.4 | 2.4 - 4.0 | >4.0 |
Разделение вулканитов по щелочности по Gill, 1981. |
По известково-щелочному индексу Пикока.
Индекс Пикока определяется для непрерывной вулканической серии на диаграмме, где по горизонтальной оси откладывается SiO2, а по вертикальной одновременно откладываются сумма щелочей (Na2O K2O) и CaO. Индекс Пикока это содержание SiO2, при котором пересекутся тренды накопления щелочей и убывания кальция.По величине индекса Пикока, породы делятся на
Оценка индекса Пикока для серии островодужного вулкана Бакенинг (Камчатка) PI=62.5 | |
Оценка индекса Пикока для серии островодужного вулкана Авача (Камчатка). PI=63.5 |
Типовые петрохимические характеристики, применяющиеся для классификации базальтов
Характеристика | Значения | Источник информации |
Na2O/K2O (вес.%) | >4 Натриевая серия 1-4 Калиево-натриевая серия <1 калиевая серия |
"Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. |
al'=Al2O3/(Fe2O3 FeO MgO) (вес.%) коэффициент глиноземистости |
<0.75 низкоглиноземистые 0.75 - 1 - умеренно-глиноземистые 1-2 - высокоглиноземистые |
"Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. |
K2O/TiO2 | <0.8 >0.8 |
"Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. |
f' = FeO Fe2O3 MgO TiO2 фемичность |
<16 лейкократовые 16-21 мезократовые 21-23 меланократовые |
"Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. |
A = Al2O3 CaO Na2O K2O | "Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. | |
S = SiO2 - (Fee2O3 FeO MgO MnO TiO2) | "Магматические горные породы", т.1, М., Наука, 1983, 368 с. |
Типовые петрографические характеристики, применяющиеся для классификации базальтов.
Щелочной оливиновый базальт океанических островов | Пористая текстура Порфировая структура |
|
Базальт срединно-океаничских хребтов | Миндалекаменная текстура Афировая структура |
|
Базальт срединно-океанических хребтов | Вариолитовая структура Афировый |
Другие классификационые термины, применяемые для базальтов.
Элементы-примеси - такие элементы, которые в рассматриваемой системе не входят стехиометрично в формулы минералов.
1. Выделяются группы элементов с одинаковым или близким поведением
Посмотреть White, Chapter 7.
Коэффициенты распределения.
по валовым коэффициентам распределения выделяются
Фракционирование минералов из расплава приводит к селективному обогащению остаточного расплава элементами примесями. Например, фракционирование плагиоклаза приводит к обеднению Eu, фракционирование оливина или граната к обеднению тяжелыми REE. |
Ni, Co, Cr | Совместимые (когерентные) элементы. Ni (Co) преимущественно входит в оливин. Cr входит в хромшпинелид и клинопироксен. | Высокие концентрации показывают малую степень фракционирования. |
V, Ti | Несовместимые элементы на ранних этапах фракционирования, но сильно совместимы с ильменитом и титаномагнетитом. | Раздельное поведение отражает появление самостоятельной фазы титана |
Zr, Hf | Сильно несовместимые элементы | Должны постоянно накапливаться при фракционировании |
Ba, Rb | Несовместимые до появления минералов калия (калиевый полевой шпат, слюды - биотит, роговая обманка). Rb предпочитает слюды и Fsp. | по K/Ba отношению можно выявить появление К-фаз. |
Sr | Замещает Ca в плагиоклазе (но не в клинопироксене). Совместим при низких давлениях (ранний плагиоклаз), несовместим при высоких (плагиоклаз неустойчив) | Оценка глубинности фракционирования |
REE | Гранат преимущественно накапливает тяжелые REE. Ортопироксен и роговая обманка имеют тот же эффект, но в меньшей степени. Сфен и плагиоклаз содержат приемущественно легкие REE. Eu2 примущественно в плагиоклазе. | Степень деплетированности/фракционирования |
Y | несовместимый (на уровне HREE). Преимущественно входит в гранат и амфибол. Сфен и апатит также могут концентрировать Y. |
Наиболее распространенные диаграммы для разделения базальтов
различных геотектонических обстановок. а) Pearce&Capp,
1973 |
Спайдерграммы.
Распространенность химических элементов в первичной мантии |
Составы расплавных включений или закалочных стекол (уточнить у Каменецкого) близких к первичным расплавам (о.Macquarie). Различия в геохимии могут отражать различную степень плавления источника (чем больше степень плавления, тем ниже содержания несовместимых элементов). В качестве критерия первичности расплава использовалась Mg# стекол. Выбраны стекла с наибольшей Mg# (от 65 до 69). Mg# также слегка повышается с увеличением степени плавления. |
Изотопные системы.
Стабильные изотопы:
H - водород (1H, 2H, 3H) | ||
C - углерод (13C, 14C) | ||
O - кислород (16O, 17O, 18O) | ||
S - сера (32S, 34S) | ||
He - гелий (3He, 4He) | ||
B - бор (10B, 11B) |
Радиогенные системы
K-Ar | ||
Sm-Nd | ||
Rb-Sr | ||
U-Pb-Th | ||
Lu-Hf | ||
Re-Os | ||
La-Ce |
Короткоживущие космогенные изотопы
10Be | ||
36Cl | ||
14C |
1. Типы серий - однородные, непрерывные, контрастные
Каждый тип характеризуется