Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
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.
Таким образом, большая часть кристаллизации магмы происходит у дна камеры, в то время как основные теплопотери идут через кровлю очага. Последнее обусловлено и более низкой температурой верхних частей очага, и охлаждающим действием
гидротермальной конвекции над очагом, и пониженными градиентами температур в нижних частях магматической камеры (очага). Скрытая теплота плавления, высвобождающаяся при доминирующей кристаллизации у дна камеры, должна рассеиваться в направлении к верхним частям камеры, у ее кровли.
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.).
Рассмотрим процессы, приводящие к извержению магмы из очага. Одним из таких процессов может быть погружение кровли очага под влиянием собственного веса. Если вес крыши резервуара уравновешен силами плавучести магмы, то при наличии осевого подводящего канала магма будет подниматься точно до поверхности, Охлаждение и фракционирование меняют плотность магмы в резервуарах. Если плотность становится больше, то такая ситуация устойчива, крыша слегка всплыва-
ет, и магма будет подниматься по трещине до уровня ниже поверхности. Если же плотность уменьшается, то крыша будет проседать и по трещинам магма будет изливаться на поверхность. Такая ситуация будет в случае свободно плавающей (без прочности) крыши. Если же крыша имеет конечную прочность на сдвиг по вертикали, то понижение плотности магмы в резервуаре будет приводить к появлению силы, давящей крышу вниз, и при превышении предела прочности кровля проседает (коллапс).
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].
Таким образом, эффекты плавучести, вызванные вариациями в температуре или составе магм, играют основную роль в эволюции магматических подосевых резервуаров, и, в зависимости от обстоятельств, могут вызывать конвективные движения в камере либо создавать устойчивую стратификацию вещества в ней. Форма границ резервуара и вязкостные свойства магм (как обсуждалось выше) играют в нем существенную роль.
* * *
