Строение магматических пород – включает понятия структура и текстура.
Структура горных пород (от лат. structura-взаиморасположение, соотношение, связь) – это обобщенный показатель внутреннего строения и взаимоотношения зерен минералов в горной породе (плакат). Чтобы определить структуру нужно знать размеры и форму зерен минералов, взаимное их расположение, степень кристалличности.
Текстура – способ заполнения пространства и рассматривается как внешний облик пород. Например, при кристаллизации основных пород может происходить обособление в пространстве темноцветных и светлоокрашенных минералов. И тогда порода может выглядеть пятнистой или полосчатой, т.е. это и будет текстура. Типы структур и текстур представлены в витрине в коридоре – ознакомиться.
Классификация магматических пород
В основу классификации положены признаки – химический состав и генезис. По химическому составу и в частности по содержанию кремнезема SiO 2 все породы делятся на:
· ультраосновные SiO2 >45%
· основные SiO2 до 45–52%
· средние SiO2 до 52–65%
· кислые SiO2 до 65–75%
В свою очередь среди этих групп каждая подразделяется по генезису на интрузивные и эффузивные.
Поэтому в литературе в каждой из групп пород по химическому составу можно встретить двойное название пород – по интрузивному представителю этой группы и его эффузивному аналогу. Например, породы кислого состава – это группа гранита-липарита, основного – группа габбро – базальта и т.д.
Интрузивные породы могут подразделяться по глубине формирования, а эффузивные – по времени на палеотипные (палео – древние) и кайнотипные (kainos-новый, т.е. продукты современного вулканизма.
От ультраосновных к кислым породам меняется соотношение в них между минералами темноокрашенными и светлоокрашенными. Это отражается на общем цвете пород-от темных и темно-зеленых через серые (диорит) до светлых и яркоокрашенных гранитов.
Магматизм и геодинамика главных возрастных этапов истории Земли
Геодинамика изучает глубинные силы и процессы, возникающие в результате эволюции Земли как планеты и обусловливающие движение масс вещества и энергии внутри Земли и в верхних твердых ее оболочках. В этом смысле взаимосвязи магматизма и геодинамики очевидны. Ясно также, что магматизм может служить индикатором тех геодинамических обстановок, в которых он возникает.
В 90-х годах в лаборатории общей петрологии ИГЕМ РАН концепция связи геодинамики и магматизма разрабатывалась особенно интенсивно. В рамках этих разработок в последние годы аккумулированы исследования по таким приоритетным направлениям как «Проблемы докембрия», «Познание глубинного строения Земли», «Геология окружающей среды».
Результаты, полученные ИГЕМ РАН в 1991–1997 гг., относятся к четырем историко-геологическим «срезам»: архейской, протерозойской, мезозойской и концу кайнозойской эрам. В каждом из этих исследований применение данной концепции внесло определенный вклад в понимание важнейших геологических процессов и явлений соответствующего отрезка земной истории.
Для решения проблемы происхождения архейской континентальной коры необходимо ответить на два фундаментальных вопроса:
1) каков ы были тектоническая обстановка и механизмы экстракции первичной коры из мантии и
2) посредством каких процессов эта примитивная кора была затем трансформирована в известную ныне континентальную кору.
Архейские зеленокаменные пояса являются наиболее ранними и хорошо сохранившимися блоками архейской континентальной коры и, таким образом, представляют собой наиболее перспективные объекты для решения указанных задач.
Расшифровка петрологических процессов и истории формирования архейской земной коры проведена на примере эволюции гнейс-зеленокаменных областей (ГЗО). До настоящего времени большинство исследователей рассматривают эти области как единый тип мегаструктур с присущим им единым стилем тектонического развития. Однако полученные нами данные свидетельствуют о значимых различиях в петрологических процессах и последовательности формирования ГЗО, что, вероятно, указывает на разные тектонические режимы их развития.
В Среднеприднепровской ГЗО (рис. 1) установлена комплементарность процессов формирования антиклинорных гранито-гнейсовых блоков и смежных синклинорных зеленокаменных поясов, а также синхронность заложения последних на всей территории области. Около 3,20 млрд. лет назад происходило накопление самой ранней составляющей гнейсовых блоков – бимодальной базальт-дацитовой толщи и базальт-коматиитовых толщ низов разреза зеленокаменных поясов. 3,12–3,10 млрд. лет назад в бимодальные толщи гнейсовых блоков внедрялись небольшие интрузии гранитоидов, а в зеленокаменных поясах происходило накопление дацитриолитовых толщ и внедрение комагматичных им обрамляющих гранитоидных плутонов. Позже, 3,07–2,94 млрд. лет назад, породы гнейсовых блоков претерпели структурно-метаморфическую переработку и мигматизацию, а в смежных зеленокаменных поясах накапливались осадочные толщи. Петрогенетические реконструкции показывают, что исходные расплавы для кислых пород гнейсовых блоков и зеленокаменных поясов образовывались при частичном плавлении базитового субстрата, близкого по изотопно-геохимическим характеристикам к мантийному источнику базальт-коматиитовых расплавов, на глубинах до 30 км и в интервале глубин 40–60 км.
Возрастные соотношения и петрогенетические характеристики пород Среднеприднепровской ГЗО отвечают тектонической модели развития этой мегаструктуры на мощной (более 30 км) базитовой коре под воздействием системы малоглубинных конвекционных ячей, порожденных подъемом мантийного плюма (механизм плюмтектоники) (Самсонов и др., 1995).
Иная картина развития восстанавливается для Карельской ГЗО. Здесь вкрест простирания региональной структуры с востока на запад устанавливается последовательное омоложение вулканитов зеленокаменных поясов с 3,40 до 2,80 млрд. лет. Накопление супракрустальных толщ отдельных зеленокаменных поясов было сравнительно быстрым (менее 100 млн. лет).
Источником базальт-коматиитовых расплавов служила сильно деплетированная мантия, в то время как кислые расплавы генерировались за счет смешанных мантийных и кислых коровых источников. Имеющиеся данные предполагают формирование Карельской ГЗО в ходе латеральной аккреции разновозрастных зеленокаменных поясов с их гранитоидным обрамлением, что имеет ряд аналогий с механизмом роста современной континентальной коры в островодужных системах (механизм плейтектоники).
Мы предполагаем, что при формировании зеленокаменных поясов Карельской гранит-зеленокаменной области определяющую роль играли два процесса:
1) аккреция океанического плато, сформированного над обширным мантийным плюмом, и
2) аккреция океанической островной дуги в зоне субдукции, близкой по типу к Марианской.
Типичным представителем фрагмента океанического плато, обдуцированного на блок ранней континентальной коры, является Костомукшский зеленокаменный пояс (рис. 2). Установлено, что он состоит из двух тектонически совмещенных блоков: основного-ультраосновного и осадочного. Sm-Nd изотопный возраст коматиитов и базальтов равен 2843±39 млн. лет и близок к U-Pb возрасту цирконов из прорывающих пояс риолитов 2795±29 млн. лет. Коматииты и базальты выявляют геохимические особенности, близкие к таковым в наиболее примитивных вулканитах современных океанических плато (положительные величины Nd(T) = +3, обедненность сильно несовместимыми элементами Th, LREE, положительные Nb – аномалии) и коренным образом отличающиеся от океанических и континентальных островодужных вулканитов. Расчеты показали, что изученные коматииты сформировались из расплавов с температурой порядка 1550 °С, что отвечает температуре в области магмогенерации около 1770 °С. Согласно данным Маккензи и Бикля (1988), при плавлении мантии со столь высокой температурой формируется океаническая кора мощностью около 50 км, которая из-за избыточной плавучести не может быть субдуцирована. Блок этой коры, по-видимому, при попытке субдукции был обдуцирован на древнюю континентальную конвергентную окраину и таким образом превратился в новый фрагмент континентальной коры. Мы полагаем, что Костомукшский зеленокаменный пояс был сформирован в тектонической обстановке, типичной для архейских гранит-зеленокаменных областей (Пухтель и др., 1995).
Обзор данных по изученным и другим ГЗО показывает, что возможная смена плюмтектонического режима развития раннеархейских областей (около 3,5 млрд. лет: блок Пилбара, Западная Австралия; Капваальский кратон, Южная Африка) на плейтектонические режимы формирования позднеархейских областей (3,0–2,7 млрд. лет: блок Иилгарн, Западная Австралия; Канадский кратон) происходила постепенно в течение среднего архея.
Бураковский интрузив в юго-восточной части Балтийского щита является крупнейшим раннепротерозойским (~2,45 млрд. лет) расслоенным интрузивом основных и ультраосновных пород в России. Его площадь достигает 630 км2, мощность 4–6 км, объем извергнутого расплава – порядка 3200 км3 (рис. 3).
В массиве выделяются Расслоенная и Краевая серии. В разрезе Расслоенной серии устанавливается 5 зон (снизу вверх): Ультраосновная (3–3,5 км мощностью); Пироксенитовая (100–200 м); Габброноритовая (1100 м), подразделяемая на нижнюю – Полосчатую – с единичными прослоями ультрабазитов, и Верхнюю подзоны; Пижонитовых габброноритов (1200 м) и Феррогаббронорит-диоритов (760 м). Массив имеет автономную внутреннюю структуру, характеризующуюся пологим залеганием образований Расслоенной серии и умеренно-крутым, согласным с контактами – Краевой группы.
Для интрузива характерно наличие разнообразного оруденения. Он перспективен на ряд полезных ископаемых, включая Cr, Mg, Ni, Ti, V, PGE и, возможно, Au. Выделяются два типа сингенетической PGE минерализации. Первый связан с их накоплением при формировании хромититовых горизонтов; особенностью Бураковского массива является преобладание в Главном Хромитовом горизонте тугоплавких платиноидов (Os, Rh, Ir). Отношение Os+Rh+Ir/Pt+Pd = 2, Pt/Pd = 0,2–0,4. Сходный тип оруденения наблюдался только в некоторых хромитовых горизонтах Бушвельда и Стиллуотера. Второй тип – обычная для расслоенных интрузивов малосульфидная платиново-палладиевая минерализация стиллуотерского типа – приурочен к Пироксенитовой зоне и Полосчатой подзоне Габброноритовой зоны. Здесь отношение Pt/Pd = 0,2–0,9 при содержании платиноидов до 2–5 г./т. Важной особенностью этой минерализации является то, что платиновые металлы образуют соединения с разнообразными лигандами – это висмутотеллуриды, соединения со свинцом и оловом, селеном и серой. Характерны широкие вариации составов с большим набором примесей, особенно устойчивых по всему изученному разрезу повышенных концентраций ртути и селена.