Походження базальтових магм, Детальна інформація

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет

Кафедра мінералогії, геохімії, та петрографії

РЕФЕРАТ

на тему:

Походження базальтових магм

Виконала

Беспалова Л.А.

Перевірив

Остапенко Г.Т.

Київ - 2004Аналіз результатів кристалізації

Хід кристалізації будь-якого базальту в присутності надлишку води може бути встановлений за кривими, проведеними на фіг.1-4.

Олівіновий толеїт

В якості прикладу поведінки базальтів в присутності води буде детально розглянуто перетин олівінового базальту із Кілауеа (острів Гаваї) при тискові водної пари 5000бар (фіг.1). Дещо віще 1120\x00BA базальтовий склад представлений із магнетитом+рідиною+газом. При такій температурі починає кристалізуватись олівін. При пониженні температури на 30\x00BA до нього приєднується моноклінний піроксен. Обидва силікати кристалізуються разом до температури 965\x00BA; потім за рахунок олівіну і піроксену починається кристалізуватись амфібол. Приблизно при такій же температурі зникає увесь олівін, а на 25\x00BA нижче – і увесь піроксен. На цій стадії в рівновазі з рідиною і газом знаходяться лише амфібол+магнетит. По мірі зниження температури відносна кількість амфіболу збільшується при одночасному зменшенні рідкої і газової фази. Осадження сфену починається при 890\x00BA. Плагіоклаз починає кристалізуватись при температурі близькій до 825\x00BA. В межах спостережень валовий склад при тиску 5000бар повністю викристалізовується при температурі 780\x00BA. Нижче цієї температури базальт – зараз вже роговообманкове габро – складається цілком амфіболом+плагіоклаз+сфен+магнетит і знаходиться в рівновазі з газовою фазою. Найнижчою температурою, при якій проводилися досліди, була температура 600\x00BA.

При підвищенні температури послідовність явищ буде зворотною. Валовий склад може бути представлений спочатку як амфіболіт, що складається із амфіболу, плагіоклазу, сфену і магнетиту. При 780\x00BA починається плавлення, і першою фазою, котра повністю зникає, являється плагіоклаз. У вузькому інтервалі температур (45\x00BA) розплавляється увесь плагіоклаз, а також деяка кількість інших фаз. Сфен повністю розплавлюється при 890\x00BA. Склад тепер представлений амфіболом, магнетитом та розплавом; всі фази знаходяться в рівновазі з газом. Кількість амфіболу зменшується, і при 940\x00BA утворюється моноклінний піроксен; при підвищенні температури на 25\x00BA до нього приєднується олівін. При цій температурі зникає увесь амфібол, і в рідині співіснують моноклінний піроксен+олівін+магнетит. Силікати розплавляються при температурі 1090 і 1120\x00BA відповідно. Магнетит зникає при певній, не залежній від тиску кисню, температурі не встановленій для рівноважних умов в ході цих експериментів. Деякі загальні особливості кристалізації олівінових толеїтів можуть бути легко визначені по фіг.1. Поле стійкості олівінових толеїтів обмежено кривою початку плавлення і верхньою кривою стійкості амфіболу. Олівіновий толеїт не може існувати при тиску води вище 1400бар. Вище цього тиску крива початку плавлення відноситься до амфіболу із складом олівінового толеїту, а не до самого олівінового толеїту. Особливе значення має збільшення інтервалу кристалізації або плавленні з ростом тиску води. Інтервал кристалізації або плавлення при тиску 1400бар складає близько 240\x00BAС, а при 10000бар – близько 455\x00BA (виключаючи поведінку шпінелі). При проектуванні кривих, що розташовуються поблизу силікатного ліквідусу, в полі тисків вище12600бар. Там, де крива стійкості для амфіболу перетинає криві „зникнення” чи „появи” інших фаз, можуть мати місце деякі зміни характеру плавлення. Внаслідок цього можуть з’явитися чи щезнути: інші криві, які не спостерігались чи не могли бути виявлені у вивченні валового складу. В загальному випадку криві олівіну і піроксену подібні на криві системи діобсид-вода, а криві початку плавлення порід і зникнення плагіоклазу подібні з кривими систем анортит-вода альбіт-вода. Співвідношення сфену з рутилом, який з’являється при відносно низькому тискові, не досліджувались.

Базальт з високим вмістом оксиду алюмінію

Особливості кристалізації, встановлені для олівінових толеїтів, лише з деякими особливими відмінностями характерні і для цих базальтів (фіг.2). Інтервал кристалізації плагіоклазів широкий, приблизно 100-175\x00BAС. При низьких тисках плагіоклаз кристалізується в якості першої головної силікатної фази, а при високих – останньою. Амфібол починає кристалізуватись раніше піроксену при тиску вище 8000бар, і можна очікувати, що він може кристалізуватися в якості першої головної силікатної фази при тиску приблизно віще 11900бар. Співвідношення псевдобрукіту з магнетитом (титаномісний твердий розчин) не встановлені.

Лужний базальт

Загальний характер плавлення лужного базальту, за невеликим виключенням, подібний з олівіновими толеїтами. Послідовність кристалізації плагіоклазу і піроксену при дещо підвищеному тиску води зворотна. Амфібол з’являється раніше, ніж піроксен при тиску віще 5300бар, і може з’явитися раніше, ніж олівін при тиску вище 11100бар. Інтервал кристалізації плагіоклазу 80-100\x00BAС. Амфібол+олівін+моноклінний піроксен+магнетит були виявлені в рівновазі в обмеженому інтервалі температур при тиску води 5000 і 10000бар. Взаємовідношення сфену з іншими титаномісними фазами не досліджувалась. Слюда була присутньою як у вигляді продукту загартування, так і у вигляді стабільної фази, але з властивостями, подібними з першим різновидом. Слюда може бути стабільною і при більш високих температурах для заданого загального тиску і більш низького тиску кисню. Ця невизначеність обумовила відсутність на фіг.3 кривих, що показують границі кристалізації слюди. На основі приведених даних можна припустити, що слюда поводить в присутності води як безводний мінерал, що є малоймовірним. Флогопіт і аніт, а також їх тверді розчини поводять себе як звичайні водовмісні мінерали. Немає підстав вважати, що слюда, яка утворюється у вигляді стабільних фаз буде поводити себе іншим чином.

Окислений гаваїт

Олівін відсутній в дослідах при всіх значеннях тиску води. Піроксен стає першою силікатною фазою при тиску вище 500бар і зберігає цей стан до 10500бар, коли на лінії силікатного ліквідусу може з’явитися амфібол. Плагіоклаз кристалізується в доволі широкому інтервалі температур 100-140\x00BAС.Стійкість піроксену в рівновазі з амфіболом в широкому інтервалі температур також варте уваги.

Література

Г.С. Йодер, К.Э. Тилли – Происхождение базальтовых магм. «Мир», М., 1965

PAGE

PAGE 7

Фіг.4. Проекція системи природний окислений гаваїт – вода за матеріалами дослідження лави із Папалеле-Галч, Мауна-Кеа, Гаваї.

Фіг.3. Проекція системи природний лужний базальт – вода за матеріалами дослідження доісторичного потоку із Хуалалаї

Фіг.2. Проекція системи природний високоглиноземистий базальт – вода за матеріалами дослідження потоку Уорнер

Фіг.1. Проекція системи природний олівіновий толеїт – вода за матеріалами дослідження лави 1921р., кальдера Кілауеа.