Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Крупный план кумулированной породы из Монтаны (масштаб: около 45 миллиметров ( 1 3 ⁄ 4  дюйма  ) в поперечнике)

Кумулируют породы являются магматические породы , образованные накоплением кристаллов из магмы либо путем осаждения или плавающей. Кумулятивные породы названы в соответствии с их текстурой ; кумулятивная текстура указывает на условия образования этой группы магматических пород. Кумуляты могут откладываться поверх других более старых кумулятов другого состава и цвета, что обычно придает кумулированной породе слоистый или полосатый вид.

Формирование [ править ]

Схематические диаграммы, показывающие принципы фракционной кристаллизации в магме . По мере охлаждения состав магмы изменяется, поскольку из расплава кристаллизуются различные минералы. 1 : оливин кристаллизуется; 2 : кристаллизуются оливин и пироксен ; 3 : кристаллизуются пироксен и плагиоклаз ; 4 : плагиоклаз кристаллизуется. На дне магматического резервуара образуется кумулятивная порода.

Кумулированные породы являются типичным продуктом осаждения твердых кристаллов из фракционирующего магматического очага. Эти скопления обычно происходят на дне магматической камеры, хотя они возможны на крышах, если анортитовый плагиоклаз может плавать без более плотного основного расплава. [1]

Кумуляты обычно встречаются в ультраосновных интрузиях , в основании больших ультрабазитовых лавовых трубок в потоках коматиитов и богатых магнием базальтов, а также в некоторых гранитных интрузиях.

Терминология [ править ]

Кумуляты названы в соответствии с их доминирующей минералогией и процентным соотношением кристаллов к их основной массе (Hall, 1996).

  • Адкумуляты - породы, содержащие ~ 100–93% накопленных магматических кристаллов в мелкозернистой основной массе.
  • Мезокумуляты - это породы, в основной массе которых накоплено от 93 до 85% минералов.
  • Ортокумуляты - это породы, содержащие от 85 до 75% накопленных минералов в основной массе.

Кумулятивные породы обычно называют в соответствии с кумулированными минералами в порядке их содержания, затем кумулятивные типы (суммировать, мезокумулировать, ортокумулировать), а затем - дополнительные или второстепенные фазы. Например:

  • Слой, содержащий 50% плагиоклаза , 40% пироксена , 5% оливина и 5% основной массы (по сути, габбро ), будет называться адкумулятом плагиоклаза-пироксена с дополнительным оливином.
  • Порода, состоящая из 80% оливина, 5% магнетита и 15% основной массы, представляет собой мезокумулят оливина (по сути, перидотит ).

Терминология кумулированных пород подходит для описания кумулированных горных пород. В интрузиях, которые имеют однородный состав и минимальную текстурную и минералогическую слоистость или видимые скопления кристаллов, нецелесообразно описывать их в соответствии с этим соглашением.

Геохимия [ править ]

Слои кумулированной породы ( габбро ) в Омане

Кумулированные породы, поскольку они являются фракциями исходной магмы, не должны использоваться для определения состава магмы, из которой они образованы. Химический состав самого кумулята может определять остаточный состав расплава, но необходимо учитывать несколько факторов.

Химия [ править ]

Химический состав кумулята может дать информацию о температуре, давлении и химическом составе расплава, из которого он был образован, но необходимо знать количество минералов, которые совместно осаждаются, а также химический состав или минеральные разновидности осажденных минералов. [2] Лучше всего это проиллюстрировать на примере;

Например, магма базальтового состава, которая осаждает кумуляты анортитового плагиоклаза и энстатитового пироксена, изменяет состав за счет удаления элементов, составляющих осажденные минералы. В этом примере осаждение анортита ( кальций- алюминиевый полевой шпат ) удаляет кальций из расплава, который становится более обедненным кальцием. Осажденный из расплава энстатит удаляет магний, поэтому расплав обедняется этими элементами. Это способствует увеличению концентрации других элементов - обычно натрия, калия, титана и железа.

Скала, состоящая из накопленных минералов, не будет иметь такой же состав, как магма. В приведенном выше примере кумулят анортит + энстатит богат кальцием и магнием, а расплав обеднен кальцием и магнием. Кумулятивная порода представляет собой кумулят плагиоклаза-пироксена (габбро), и теперь расплав имеет более кислый и глиноземистый состав (с тенденцией к андезитовому составу).

В приведенном выше примере плагиоклаз и пироксен не обязательно должны быть чистыми составами конечных членов (анортит-энстатит), и, таким образом, эффект истощения элементов может быть сложным. Минералы могут осаждаться в кумуляте в любом соотношении; такие кумуляты могут состоять на 90% из плагиоклаза: 10% энстатита, до 10% плагиклаза: 90% энстатита и оставаться габбро. Это также изменяет химический состав кумулята и истощение остаточного расплава.

Можно видеть, что влияние на состав остаточного расплава, оставшегося после образования кумулята, зависит от состава минералов, которые осаждаются, количества минералов, которые одновременно осаждаются вместе, и соотношения минералы, которые совместно осаждаются. В природе кумуляты обычно образуются из 2 видов минералов, хотя известно от 1 до 4 видов минералов. Кумулированные породы, которые образованы только из одного минерала, часто называют в честь минерала, например, кумулят 99% магнетита известен как магнетит.

Конкретный пример - вторжение Скаергаарда в Гренландию . В Skaergaard слоистая интрузия мощностью 2500 м показывает отчетливую химическую и минералогическую слоистость: [3]

  • Плагиоклаз варьируется от An 66 около основания до An 30 около вершины (An xx = процент анортита).
    • CaO от 10,5% основания до 5,1% верхнего; Na 2 O + K 2 O от 2,3% основания до 5,9% верха
  • Оливин варьируется от Fo 57 около основания до Fo 0 наверху (Fo xx = процентное содержание форстерита в оливине).
    • MgO от 11,6% до максимума 1,7%; FeO от 9,3% от основания до 22,7% от основания

Считается, что Скаергаард кристаллизовался из единственного замкнутого магматического очага. [3]

Остаточный химический состав расплава [ править ]

Один из способов сделать вывод о составе магмы, которая породила кумулированные породы, - это измерить химический состав основной массы, но этот химический состав проблематично или невозможно отобрать. В противном случае необходимо использовать сложные расчеты усреднения кумулятивных слоев, что является сложным процессом. В качестве альтернативы, состав магмы можно оценить, допуская определенные условия химического состава магмы и проверяя их на фазовых диаграммах с использованием измеренных химических свойств минералов. Эти методы достаточно хорошо работают для кумулятов, образовавшихся в вулканических условиях (например, коматиитов ). Исследование магматических условий крупных слоистых ультраосновных интрузий более проблематично.

У этих методов есть свои недостатки, в первую очередь то, что все они должны делать определенные допущения, которые редко бывают верными по своей природе. Основная проблема заключается в том, что в крупных ультраосновных интрузиях ассимиляция вмещающих пород имеет тенденцию изменять химический состав расплава с течением времени, поэтому измерения составов основной массы могут оказаться недостаточными. Расчеты баланса массы покажут отклонения от ожидаемых диапазонов, что может означать, что ассимиляция произошла, но затем необходимо продолжить химический анализ, чтобы количественно оценить эти результаты.

Во-вторых, крупные ультрабазитовые интрузии редко представляют собой герметичные системы и могут подвергаться регулярным инъекциям свежей примитивной магмы или потере объема из-за дальнейшей восходящей миграции магмы (возможно, для подпитки вулканических жерл или скоплений даек ). В таких случаях расчет химического состава магмы не может разрешить ничего, кроме наличия этих двух процессов, повлиявших на вторжение.

Несмотря на то, что кумулят кристаллизовался при высокой температуре, он может переплавляться, когда позже на него проникает силл или дайка магмы. [4]

Экономическое значение [ править ]

Экономическое значение кумулированных пород лучше всего представлено тремя классами залежей полезных ископаемых, обнаруженных в слоистых интрузиях от ультраосновных до основных.

  • Силикатный минерал кумулируется
  • Минеральные оксиды кумулируются
  • Кумулируется сульфидный расплав

Силикатные минералы кумулируются [ править ]

Силикатные минералы редко бывают достаточно ценными, чтобы гарантировать их добычу в виде руды. Однако некоторые интрузии анортозита содержат такие концентрации чистого анортита, что их добывают для получения полевого шпата , для использования в огнеупорах , производстве стекла, полупроводниках и в других целях ( зубная паста , косметика и т. Д.).

Оксидные минералы накапливаются [ править ]

Темные слои богатой хромитом кумулированной породы чередуются со светлыми слоями богатой плагиоклазом породы в магматическом комплексе Бушвельд , Южная Африка

Кумуляты оксидных минералов образуются в слоистых интрузиях, когда фракционная кристаллизация достаточно продвинулась, чтобы позволить кристаллизацию оксидных минералов, которые неизменно являются формой шпинели . Это может произойти из-за фракционного обогащения расплава железом , титаном или хромом .

Эти условия создаются за счет высокотемпературного фракционирования высокомагнезиального оливина или пироксена, которое вызывает относительное обогащение железа в остаточном расплаве. При достаточно высоком содержании железа в расплаве магнетит или ильменит кристаллизуются и из-за своей высокой плотности образуют кумулированные породы. Хромит обычно образуется во время фракционирования пироксена при низких давлениях, когда хром выделяется из кристаллов пироксена.

Эти оксидные слои образуют непрерывные по бокам отложения горных пород, содержащие более 50% оксидных минералов. Когда оксидные минералы превышают 90% основной части интервала, порода может быть классифицирована в соответствии с оксидным минералом, например, магнетит , ильменитит или хромитит . Строго говоря, это ортокумулят магнетита, ортокумулят ильменита и ортокумулят хромита.

Обособления сульфидных минералов [ править ]

Кумуляты сульфидных минералов в слоистых интрузиях являются важным источником никеля , меди , элементов платиновой группы и кобальта . Образуются отложения смешанной массивной или смешанной сульфидно-силикатной «матрицы» пентландита , халькопирита , пирротина и / или пирита , иногда с сульфидами кобальтита и платино-теллура. Эти отложения образованы несмесимостью расплавов сульфидных и силикатных расплавов в насыщенной серой магме.

Они не являются строго кумулированной породой, поскольку сульфид осаждается не в виде твердого минерала, а в виде несмешивающейся сульфидной жидкости. Однако они образуются в результате тех же процессов и накапливаются из-за своего высокого удельного веса и могут образовывать протяженные с боковых сторон сульфидные «рифы». Сульфидные минералы обычно образуют промежуточную матрицу силикатного кумулята.

Обособления сульфидных минералов могут образовываться только тогда, когда магма достигает насыщения серой. В основных и ультраосновных породах они образуют рентабельные месторождения никеля, меди и платиновой группы (ЭПГ), поскольку эти элементы являются халькофильными и прочно разделены в сульфидном расплаве. В редких случаях кислые породы становятся насыщенными серой и образуют выделения сульфидов. В этом случае типичным результатом является вкрапленная форма сульфидного минерала, обычно смесь пирротина , пирита и халькопирита , образующая медную минерализацию. Кумулятивные сульфидные породы в гранитных интрузиях встречаются очень редко, но не всегда.

См. Также [ править ]

  • Магматическая дифференциация
  • Магматические породы
  • Коматиите
  • Многослойное вторжение
  • Список каменных текстур
  • Ультраосновные породы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Emeleus, CH; Тролль, VR (август 2014 г.). "Ромовый магматический центр, Шотландия" . Минералогический журнал . 78 (4): 805–839. DOI : 10,1180 / minmag.2014.078.4.04 . ISSN  0026-461X .
  2. ^ Чедвик, JP; Тролль, VR; Waight, TE; ван дер Цван, FM; Шварцкопф, LM (01.02.2013). «Петрология и геохимия магматических включений в недавних отложениях Мерапи: окно в субвулканическую водопроводную систему» . Вклад в минералогию и петрологию . 165 (2): 259–282. DOI : 10.1007 / s00410-012-0808-7 . ISSN 1432-0967 . 
  3. ^ a b Холл, Энтони, Igneous Petrology, 1987, Longman, стр. 228-231, ISBN 0-582-30174-2 
  4. ^ Дж. Лейтхолд, Дж. К. Лиссенберг, Б. О'Дрисколл, О. Каракас; Т. Фаллун, Д. Н. Климентьева, П. Ульмер (2018); Частичное плавление нижней океанической коры на спрединговых хребтах. Границы наук о Земле: Петрология: 6 (15): 20 стр; https://dx.doi.org/10.3389/feart.2018.00015

Источники [ править ]

  • Блатт, Харви и Роберт Дж. Трейси, 1996, Петрология: магматические, осадочные и метаморфические, 2-е изд., Стр. 123–132 и 194–197, Freeman, ISBN 0-7167-2438-3 
  • Баллхаус, К.Г. и Гликсон, А.Ю., 1995, Петрология слоистых основных-ультраосновных интрузий комплекса Джайлс, западная часть блока Масгрейв, Центральная Австралия . Журнал AGSO, 16/1 и 2: 69–90.