Известково-щелочная магматическая серия

Известково-щелочная серия магматических горных пород — генетическая серия эволюции магмы Земли в петрологии.

Известково-щелочная магматическая серия

Определение

Известково-щелочная серия (далее, CA-серия) — генетическая серия дифференциального ряда магматических горных пород (г.п.), состав которых эволюционирует от исходной мафической магмы, обогащённой магнием и железом, до салической магмы, обеднённой этими элементами. CA-серия обладает следующими отличительными признаками:

  1. Увеличение содержания кремнезёма от ранних к поздним стадиям магматизма от 52 до 70 % (среднее модальное содержание SiO2 — 59 %)[1]
  2. Отсутствие тренда обогащения железом с ростом SiO2 (тренд Боуэна).
  3. Отношение FeO*/MgO толерантно к содержанию SiO2 (остаётся приблизительно постоянным)
  4. Повышенная глиноземистость г.п., до 16-18 %[2]
  5. Значения кислотно-щелочного индекса Пикока — 56-61(возможно, от 51 до 66 — при включении пород щелочно-кальциевой серии по М. Пикоку)[3]
  6. Относительно высокие содержания щёлочноземельных (Mg, Са) и щелочных металлов в породах.
  7. Присутствие ортопироксена в матриксе средне-основных вулканитов при отсутствии пижонита.

Первые 3 признака, проистекают из сложившегося предположения о происхождении и эволюции исходной известково-щелочной магмы, что обосновывает их как главные отличительные черты CA-серии. Тем не менее, нельзя не учитывать и другие признаки, выделенные в разные годы разными исследователями. В комплексе они позволяют провести достаточно точное определение.

Методы определения
This is an AFM diagram, a ternary diagram showing the relative proportions of the oxides of Na2O + K2O (A), FeO + Fe2O3 (F), and MgO (M). The arrows show the path of the magmas in the tholeiitic and the calc-alkaline magma series.

Методы определения принадлежности ассоциации г.п. к данной серии разрабатывались преимущественно для вулканических образований и характеризуются весьма различными подходами. Среди прочих выделяются два исторически-проверенных классификационных метода, в основе которых лежат построения на тройных диаграммах.:

  • тройная диаграмма AFM` в весовых процентах c нанесённой линией Куно или линией Ирвинга[4],
  • тройная диаграмма Йенсена в катионных процентах[5].

Существует также алгоритм разделения главных магматогенных серий, включая и известково-щелочную [1]:

  1. толеитовые и известково-щелочные отделяются от субщелочных и щелочных серий г.п. на графике (K2O+Na2O)-SiO2 по следующим уравнениям: K2O+Na2O=0,3694SiO2 — 14,3917 (при SiO2 < 67 %) и K2O+Na2O=7,9205 (при SiO2 > 67 %);
  2. толеитовые и известково-щелочные серии разделяются на графике FeO*/MgO-SiO2 по уравнению: FeO*/MgO = 0,1562SiO2 — 6,685 (критерий Мияширо);
  3. субщелочные и щелочные серии разделяются по отсутствию (для первых) или наличию (для вторых) модальных фельдшпатоидов (нефелин, лейцит и др.) и/или по граничному содержанию нормативного фельдшпатоида — 7-10 %.

Размещение

Породы известково-щелочной серии преобладают в составе энсиалических (заложенные на континентальной коре) вулканических дуг активных континентальных окраин. Вследствие дальнейшего развития этих сегментов земной коры, дуги могут причленяться к материку, образуя подвижные (складчатые) пояса, что обусловливает наличие пород CA-серии в их пределах (чаще, в центральных частях этих структур). Для энсиматических (заложенных на океанической коре) вулканических дуг CA-серия значительно менее характерна: либо полностью отсутствует, либо составляет не более 10 % от общего объёма магматитов (Марианская дуга)[6].

Генезис

Процесс образования продуктов CA-серии во многом антагоничен формированию пород толеитовой серии. Главным отличием является редокс магм: породы CA-серии отличаются от образований толеитовой серии окислительным потенциалом исходной магмы (толеитовые магмы восстановлены/лись, а СА — окислены/лись). Когда мафическая, полученная из базальтового субстрата, магма кристаллизуется в ней образуются сравнительно богатые магнием и обеднённые железом формы силикатных минералов — оливина и пироксена. В результате содержание железа в толеитовой магме увеличивается, по мере того как расплав обедняется минералами бедными железом. В то же время известково-щелочная магма достаточно окислена (обладает достаточным окислительным потенциалом), чтобы осадить значительные количества оксида железа (магнетита). При этом содержания железа в CA-магме при её остывании остается более устойчивым, по сравнению с толеитовыми магмами.

Разница между известково-щелочной и толеитовой сериями может быть показана на диаграмме AFM`, отображающей относительные весовые пропорции компонент: А (Na2O+K2O), F (FeO+Fe2O3) и M (MgO). При остывании, в магматической камере в твёрдую фазу переходит значительно больше железа и магния, чем щелочей. В результате продукты магматической деятельности продвигаются в сторону «щелочного угла» диаграммы (имеют щелочной тренд). В толеитовых магмах при остывании расплав быстро обедняется магнием, из-за образования, обогащённых этим элементом, минералов. Таким образом, продукты толеитовой магмы со временем перемещаются из «магнезиального» угла диаграммы в сторону щелочного. Однако в CA-магме при образовании магнетита железо-магниевое отношение остаётся относительно постоянным, так что фигуративные точки образуют линию близкую к прямой, направленной в сторону «щелочного» угла диаграммы AFM`.

Предполагается, что породы CA-серии являются продуктами фракционной кристаллизации и, по крайней мере, частично происходят от базальтовых и андезитовых магм, сформировавшихся в мантии. Описанные выше тренды на диаграмме AFM` могут объясняться разными причинами. Многие из них фокусируются на содержании воды и степени окисления магмы. Считается, что процесс образования CA-магм обусловлен частичным плавлением субдуцируемого материала и мантийных перидотитов под воздействием поднимающегося флюидного (водного) потока и расплавов от погружающегося слеба. Механизмы эволюции известково-щелочной магмы включают фракционную кристаллизацию, ассимиляцию континентальной коры и смешивание с частичным расплавов континентальной коры.

См. также

Список литературы
  1. Богатиков, О. А., Коваленко, В. И., Цветков, А. А., Ярмолюк, В. В., Борсук, А. М., Бубнов, С. Н. Магматические ассоциации, формации, серии. //Магматические горные породы. Эволюция магматизма в истории Земли. Глава 1. — М. : Наука, 1987. — С. 7-18.
  2. Лекции «Геохимия» — авторство устанавливается: интернет-доступ.
  3. Peacock, M. A. Classification of igneous rock series, The Journal of Geology Vol. 39, No. 1(Jan. - Feb., 1931), pp. 54-67.
  4. Irvine, T. N., Baragar, W.R.A. A Guide to the Chemical Classification of the Common Volcanic Rocks; Canadian J. Earth Sci. Vol.8, p.523-548. 1971
  5. Jensen, L.S. A new cation plot for classifying subalkalic volcanic rocks, Ontario Div. Mines, MP 66, 22p., 1976
  6. Хаин, В. Е., Ломизе, М. Г. Геотектоника с основами геодинамики, М: МГУ, 1995

Литература
  • Barker Daniel S. Igneous Rocks. Prentice Hall, Inc, 1983. P. 417.
  • Rittmann, Alfred. Volcanoes and their activity. — New York: John Wiley & Sons, Inc, 1962. — С. 305.
  • Sheth, Hetu; Torres-Alvarado, Ignacio; Verma, Surendra. What Is the "Calc-alkaline Rock Series"? // International Geology Review. — 2002. — Август (т. 44, № 8). — С. 686—701. — doi:10.2747/0020-6814.44.8.686.. — «Two of these widely used diagrams are the total alkalies-silica (TAS) diagram and the (Na2O + K2O)-FeO*-MgO (AFM) triangular diagram, neither of which has calcium as one of the plotting parameters… Not all orogenic andesites are calc-alkaline, and not all calc-alkaline andesites are orogenic».
  • Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks (англ.) / Le Maitre, R. W.; Streckeisen, A.; Zanettin, B.; Le Bas, M. J.; Bonin, B.; Bateman, P.. — Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2005. — P. 252. — ISBN 0-521-61948-3.
  • Arculus, Richard J. Use and abuse of the terms calcalkaline and calcalkalic (англ.) // Journal of Petrology : journal. — 2003. — Vol. 44. — P. 929—935.. — «The terms calcalkaline and calcalkalic are currently defined and used in multiple and non-equivalent ways. Generally, the variation of total Fe as FeO/MgO within evolving subalkaline rock suites is regarded as the most distinctive character of calcalkaline compared with tholeiitic suites, reflecting the relative timing of phase saturation with Fe-Ti oxides, plagioclase, and ferromagnesian silicates. Other classification schemes are widely used, including a minority of adherents to the original formalized definition of ‘calcalkalic’ by Peacock (1931, Journal of Geology 39, 54-67). Given the prevailing contradictory and confusing usage of these terms, which leads to miscommunication, it is proposed that the spectrum of subalkaline rocks be divided into high-, medium-, and low-Fe suites, complementing divisions made on the basis of K contents. The terms calcalkaline and calcalkalic should be restricted to rock suites that conform to Peacock’s definition.».
  • Макеев А. Б., Лютоев В. П., Второв И. П., Брянчанинова Н. И., Макавецкас А. Р. Состав и спектроскопия ксенокристов оливина из гавайских толеитовых базальтов // Учёные записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2020. Т. 162. Кн. 2. С. 253—273. — doi: 10.26907/2542-064X.2020.2.253-273.

Ссылки
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.