Роль ликвации при кристаллизации природных и техногенных алюмосиликатных расплавов (стр. 3 )

9

1983). Они всегда находятся на границе предполагаемой области стабильной несмесимости вблизи её температурных минимумов (рис. 4).

Рис. 4. Составы сосуществующих стекол из различных пород Земли и Луны в псевдотройной системе, построенной в соостветствии со структурной позицией катионов в расплаве, (N – сеткообразователи, R – модификаторы в мол.%).

1 – составы стекол; 2 – валовые составы пород; A – парабазальты; Б – оливиновые и щелочные базальты (Philpotts, 1982); В – лунные базальтоиды (Roedder, Weiblen, 1970; 1971); Г – интрузивные траппы Сибирской платформы (Рябов, 1989). Линией показана изотерма 1000°С поля метастабильной несмесимости в системе MgO-Al2O3-SiO2 (Варшал и др., 1970), заштрихованная область – поле стабильной низкотемпературной несмесимости над котектикой тридимит-фаялит в системе Lc-Fa-SiO2 (Roedder, 1951).

Эволюция магматических расплавов при кристаллизации с ликвационными явлениями. Составы абсолютного большинства магматических пород лежат в стороне от области низкотемпературной несмесимости, поэтому их родоначальные магмы не могут быть ликватами (Рёддер, 1983). Однако в процессе кристаллизации основные расплавы могут менять свой состав по направлению к области стабильной низкотемпературной несмесимости, что должно привести к ликвации. Это было продемонстрировано на примере Рэтлснейкхилского силла (Philpotts, 1979) и Скергаардской интрузии (McBirney, 1975), существование несмесимости в поздних дифференциатах которой было доказано экспериментально (McBirney, Nakamura, 1974). Эволюция расплава по направлению к области несмесимости была

10

показана также для пород ферроисландитовой, андезитовой и щелочнобазальтовой серий Исландии, Гавайских островов, Таити, Кергелена, Уганды и Сибирской платформы (Маракушев, 1988).

Рис. 5. Четыре этапа эволюции расплава при кристаллизации с ликвационными явлениями (пояснения в тексте). Закрашенная область показывает положение составов большинства магматических пород (Рёддер, 1983). Масштаб искажен для наглядности.

Эволюцию расплава при кристаллизации с ликвационными явлениями можно разделить на 4 этапа (рис. 5). 1 этап – изменение состава расплава в процессе кристаллизации по направлению к области несмесимости. 2 этап – кристаллизация двухфазного расплава, в котором сосуществующие жидкости меняют свой состав вдоль бинодальной кривой. 3 этап – монотектическая реакция, в ходе которой происходит кристаллизация двух жидкостей состава А1 и А2 при постоянной температуре. В результате монотектической реакции вся жидкость состава А1 должна быть израсходована с образованием твердой фазы и дополнительного количества жидкости А2. 4 этап – котектическая и эвтектическая кристаллизация гомогенной кислой жидкости.

Глава 2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ДВУХФАЗНОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО РАСПЛАВА НА ПРИМЕРЕ ПАРАБАЗАЛЬТОВ

Парабазальтами мы называем техногенные кристаллические породы основного состава, возникшие в результате плавления смеси терригенно-карбонатных пород горелых терриконов Челябинского буроугольного бассейна. Эти породы по многим признакам неотличимы от природных базальтоидов. Они имеют промежуточный состав между высокоглинозёмистыми и ферробазальтами (табл. 1), характерный набор породообразующих минералов и типичную офитовую, реже пойкилоофитовую структуру. Главными минералами парабазальтов (более 90 об. %) являются плагиоклаз, оливин и клинопироксен, второстепенными – титаномагнетит, апатит, кирштейнит, лейцит, калишпат и сульфиды. Парабазальты содержат сосу-

11

ществующие стекла контрастных составов в мезостазисе и в расплавных включениях в минералах, свидетельствующие о ликвационных явлениях в процессе их кристаллизации.

Таблица 1. Xимический состав парабазальтов

Образец	КР	КР-5	О107	42-15	4217-1	4217-2	4217-3
SiO2	45.65	44.06	37.78	44.46	43.32	50.07	54.75
TiO2	1.07	0.93	0.94	1.01	0.73	0.94	0.91
Al2O3	17.91	17.26	14.46	17.17	16.29	18.88	22.56
Fe2O3	1.19	3.05	10.81	3.63	20.21	13.18	11.16
FeO	12.64	9.82	11.17	5.89	-	-	-
MnO	0.27	0.21	0.26	0.18	0.24	0.19	0.17
MgO	4.62	5.67	5.61	5.39	6.46	3.38	4.00
CaO	13.86	16.39	16.07	18.01	11.53	10.53	1.27
Na2O	0.20	0.23	0.17	0.00	0.10	0.33	1.05
K2O	1.37	1.48	1.46	1.08	0.77	2.09	3.94
P2O5	0.68	0.51	0.77	0.37	0.36	0.41	0.20
ппп	0.25	1.09	1.24	0.65	0.00	0.00	0.00
Сумма	99.71	100.70	100.74	97.84	100.01	100	100.01

Для образцов 4217 всё железо в форме Fe2O3.

Таблица 2. Представительные анализы минералов (мас. %)

	Ранняя ассоциация	Поздняя ассоциация
Фаза	Hc	An	Ol	Aug	Mag	Lc	Mag	Fa	Kir	Hd	Kfs	Ilm
SiO2		44.46	35.91	45.17	0.14	55.49	0.17	30.22	32.24	45.81	57.74
TiO2	0.26	0.00	0.03	1.43	10.17	0.01	22.05	0.00	0.02	0.02	0.19	47.35
Al2O3	57.62	34.67		12.85	3.49	22.71	1.50	0.00		3.74	19.91	0.22
Fe2O3	6.20			0.96	45.67	0.29	24.05			3.48	0.58	5.64
FeO	24.43	0.84	36.26	3.97	37.93		50.71	60.84	35.93	23.09		44.01
MnO	0.31	0.03	0.62	0.09	0.02	0.01	0.71	2.19	0.85	0.97	0.01	0.53
MgO	10.66	0.06	25.49	11.10	1.73	0.02	0.23	1.72	3.99	0.35	0.02	1.74
CaO		19.36	1.41	24.44	0.12	0.01	0.02	4.79	26.39	22.26	0.69
Na2O		0.27		0.03		0.23		0.04	0.05	0.34	0.08
K2O		0.20				20.78					12.87
BaO		0.03				0.03					7.54
Сумма	99.48	99.92	99.72	100.04	99.27	99.58	99.44	99.80	99.47	100.06	99.63	99.49

Количество FeO и Fe2O3 рассчитано по стехиометрии минералов; Hc – герцинит, An – анортит, Ol – оливин, Aug – авгит, Mag – магнетит, Lc – лейцит, Ap – апатит, Fa – фаялит, Kir – кирштейнит, Hd – геденбергит, Kfs – K-Ba полевой шпат, Ilm – ильменит.

12

Особенности минерального состава парабазальтов. Представительные анализы минералов парабазальтов приведены в таблице 2.

Плагиоклаз представлен анортитом (NPl=88.2-99.8) с повышенным содержанием (в мас.%) FeО до 2.5; MgO до 0.3; К2О до 3; ВаО до 0.7, избытком SiO2 и дефицитом Al2O3.

Клинопироксен является главным темноцветным минералом парабазальтов. Преобладают диопсиды-геденбергиты (f=24-41%, Al2O3=2-6 мас.%) и глиноземистые авгиты (f=43-56%; Al2O3=7-16 мас.%). Нередко наблюдается отчетливая оптическая и химическая зональность в кристаллах пироксена. Его состав меняется от глинозёмистого авгита до геденбергита. Также присутствуют низкокальциевые энстатиты (CaO<2.3 мас. %), пижониты (CaO=5.5-6.5 мас.%) и авгиты (CaO до 15 мас.%).