Перейдем к рассмотрению процессов в подосевом очаге, включающих кристаллизацию и смешение магм. Представленные в литературе модели подо-севых очагов можно подразделить на четыре основных класса, классификация которых была дана в табл. 4.1.[ ...]
В предыдущих разделах были рассмотрены факторы, определяющие форму и размеры осевой магматической камеры и ее эволюцию. Размеры камеры, форма ее кровли и стенок имеют большое влияние на процессы, происходящие внутри очага, такие как кристаллизация и перемешивание магм, типы магматических извержений и т.д.[ ...]
Как известно, различающиеся по составу магмы могут смешиваться непосредственно перед или в течение процесса извержения из очага. Процесс перемешивания в магматических очагах многообразен, поэтому в последние годы возрос интерес к анализу конвективных движений расплавов в очаге [193, 113]. Выпадение кристаллов все реже рассматривается как доминирующий процесс кристаллизации магматического очага. Многие исследователи считают, что кристаллы зарождаются и растут вблизи дна и стенок камеры. Если это так, то возможна лишь частичная кристаллизация, когда обедненное жидкое мантийное вещество удаляется в совместном процессе диффузии и конвекции. Был введен даже специальный термин “конвективное фракционирование”, чтобы подчеркнуть роль конвекции в различных процессах кристаллизации [539]. Эти выводы во многом подтверждаются лабораторными экспериментами [128].[ ...]
Конвективные процессы в магматическом очаге можно подразделить на два основных вида: первый возникает при внедрении жидкой магмы из источника в объем, где происходит смешение, второй -это результат действия .подъемной силы Архимеда в протяженном объеме источника магмы.[ ...]
Поскольку магма представляет собой многокомпонентную систему, применение к ней модели чисто термической конвекции, либо конвекции, обусловленной градиентами концентрации вещества, далеко не всегда оправдано. Физически более вероятной в этих случаях является модель двухдиффузной конвекции [539]. В этом виде конвекции “действуют” два потока: первый обусловлен градиентом температуры (диффузионный поток энергии), второй - градиентом концентрации вещества (или нескольких веществ, как, например, в магме). Оба потока взаимодействуют друг с другом. Простейший пример - нагревание снизу раствора солей с некоторым градиентом концентрации. В этой ситуации раствор “разбивается” на ряд горизонтальных конвектирующих слоев, в каждом из которых температура и содержание солей перемешаны. Слои разделены поверхностями, через которые тепло и соль переносятся за счет молекулярной диффузии.[ ...]
Рассмотренные типы конвекционных движений магмы определяют степень и вид процесса смешивания магм в подосевом магматическом очаге. Эти процессы смешивания играют важную роль в пет-рогенетических моделях, используемых для объяснения большого различия типов образующихся магм. В частности, предполагается, что многие свойства базальтов СОХ можно объяснить в рамках модели подосевой магматической камеры, периодически заполняемой новыми порциями первичной магмы, которая смешивается с фракционированной (оставшейся) магмой камеры. Аналогично, детальное изучение цикличной слоистости в слоистых интрузиях и обнаружение хромитовых прослоек у подошвы некоторых цикличных слоев также предполагает смешение новой порции магмы с фракционированной магмой камеры, когда новая порция расплава пополняет расслоенное содержание камеры. С другой стороны, есть не менее веские доказательства того, что кислые и основные магмы могут существовать и не смешиваясь друг с другом, как, например, в композитных дайках и лавовых течениях Ирландии. Столь резкое различие в поведении магмы, которые в одних случаях легко смешиваются друг с другом, а в другом нет, можно объяснить различием вязкости расплава [539].[ ...]
Экспериментальные исследования процессов кристаллизации солей в боксах, а также изучение слоистых интрузий дают основание предполагать, что процесс кристаллизации имеет место in situ у дна, стенок и крыши магматической камеры. В отличие от лабораторных боксов в магматической камере существенна роль давления, поскольку погружение вещества на несколько километров от кровли камеры приводит к увеличению температуры плавления минералов со скоростью 3° С/км. Это приводит к тому, что у дна магматического очага магмы становятся более холодными относительно точки плавления, а в вышележащих слоях температура дальше от точки плавления. Соответственно, скорость зарождения кристаллов и их роста увеличивается с глубиной в камере.[ ...]
В работе [184] представлена схема конвективных движений конечной стадии кристаллизации магматического очага, остывающего сверху. Как отмечалось, на ранней и средней стадиях эволюции большой магматической камеры основная часть кристаллизации идет у ее дна. Даже в том случае, когда при кристаллизации высвобождаются легкие магмы, доминирующий тепловой поток магмы от дна резервуара будет разрушать любую стратификацию, создаваемую при высвобождении легкой магмы у кровли очага. Но с продолжением процесса кристаллизации ситуация будет меняться на обратную, так как расстояние кровли от дна резервуара будет непрерывно сокращаться, уменьшая эффект давления (именно благодаря последнему шла преимущественная кристаллизация у дна (см. выше). Роль кристаллизации у кровли очага будет возрастать и под конец станет доминирующей. В этом случае эффект давления будет пренебрежим. На этой (последней) стадии легкая магма, высвобождаемая в верхних горизонтах резервуара, будет накапливаться в самых высоких точках близ его кровли и создавать стратификацию в верхней части резервуара. Такая зональность будет иметь место как в толеитовых, так и в щелочноземельных магмах, так как в обоих случаях легкие магмы будут высвобождаться на последних стадиях кристаллизации. Эта стратификация не должна быть большой, так как разности температур центральной и периферийной областей очага на конечных стадиях кристаллизации будут малы, и потому состав магмы, всплывающей по сторонам приподнятой части кровли резервуара, будет мало отличаться от состава магмы в центре интрузии [184].[ ...]
Таким образом, как лабораторные эксперименты, так и анализ строения офиолитовых комплексов показывают, что некоторая стратификация по плотности, составу и температуре является более общей ситуацией в магматических очагах, чем однородные условия магматического расплава в них. Поэтому большое значение получают процессы смешения на границах стратифицированных слоев, обсуждавшиеся выше (двухдиффузионная конвекция и др.).[ ...]
Выделение летучих компонентов из магмы также может приводить к повышению давления и разрушению кровли. Тогда, при условии, что средняя плотность пород кровли выше плотности магмы в верхней части резервуара, будет обильный вулканизм на поверхности. Если это условие не выполняется, то вулканизм будет умеренным. Во время извержения летучих в магматическом резервуаре стимулируются процессы смешения магмы [184].[ ...]
Вернуться к оглавлению