Магматические горные породы. Состав магмы и магматических пород

1. Магматические горные породы

Состав магмы и магматических пород

2.

Магма - огненно-жидкий
силикатный расплав,
насыщенный летучими компонентами.

3. Р-Т условия зарождения магм

Температура, С
0
600
800
1000
1200
1400
1600
0
10
ШПИНЕЛЕВЫЙ
ПЕРИДОТИТ
Глубина, км
Давление, кбар
ПЛАГИОКЛАЗОВЫЙ
ПЕРИДОТИТ
50
20
30
100

4. Строение магмы

5. Строение магмы

6. Строение магмы

АНИОНЫ
КАТИОНЫ

7.

В магме преобладают
силикатные и
алюмосликатные анионы,
увеличение радиусов которых
соответствует
последовательности:
Ультраосновные породы
Основные породы
Кислые породы

8. Средний химический состав различных типов эффузивных пород

Тип SiO
2
магмы
Содержание оксида, мас. %
TiO2
Al2O3
FeO
MnO
MgO CaO
Na2O
K 2O
Пикрит 43,3
0,7
5,3
14,36 0,23 29,5 4,7
1,0
0,3
Базальт 49,6
1,5
17,9
9,79
0,1
7,1 10,1
2,1
0,8
Андезит 58,9
0,9
17,2
7,24
0,1
3,4
6,9
3,5
1,7
61,1
0,7
17,5
5,99
0,2
0,7
2,1
6,1
5,2
Риолит 75,8
0,3
13,2
1,32
0,1
0,4
1,1
3,6
4,3
Трахит

9. При определенных температуре (Т) и давлении (Р) в магматическом расплаве создается равновесие в комбинации главнейших компонентов. Изменен

При определенных температуре (Т) и
давлении (Р) в магматическом расплаве
создается равновесие в комбинации
главнейших компонентов. Изменение этих Р-Т
условий нарушает равновесие и вызывает
перегруппировку молекул - происходят
реакции обменного характера между
компонентами, с обогащением магмы
некоторыми из них, и при определенной
концентрации расплава и комбинации
внешних условий, она начинает
кристаллизоваться.

10. Из этого вытекает важное для петрогенезиса следствие: расплав одного и того же химического состава при различных условиях образует различ

Из этого вытекает важное для
петрогенезиса следствие:
расплав одного и того же
химического состава при
различных условиях образует
различные минеральные
ассоциации.

11. Пример: КАlSi3O8 + 2К(Mg,Fe)3АlSi3O10(OH)2 = ортоклаз биотит============ = 3(КАlSi2O6)+ 3(Mg,Fe)2SiO4 + 2Н2О лейцит оливин===========

Пример:
КАlSi3O8 + 2К(Mg,Fe)3АlSi3O10(OH)2 =
ортоклаз
биотит============
= 3(КАlSi2O6)+ 3(Mg,Fe)2SiO4 + 2Н2О
лейцит
оливин===========

12. Основные принципы кристаллизации магмы

13. Кристаллизацию магм и обратный процесс плавления кристаллических агрегатов можно представить фазовыми равновесиями в модельных система

Кристаллизацию магм и
обратный процесс плавления
кристаллических агрегатов
можно представить фазовыми
равновесиями в модельных
системах, состоящих из двух,
трех или четырех химических
компонентов.

14. Система – часть пространства обособленная для рассмотрения изменений, происходящих в её пределах в зависимости от различных условий (нап

Система – часть пространства
обособленная для рассмотрения
изменений, происходящих в её
пределах в зависимости от
различных условий (например,
магматическая камера,
магматическое тело, горная
порода). При заданных условиях
эти системы представлены
определённым набором фаз.

15. Фаза – это часть системы, которая может быть отделена от других её частей механическим способом. В каждой системе могут выделяться одна га

Фаза – это часть системы, которая может
быть отделена от других её частей
механическим способом. В каждой
системе могут выделяться одна газовая
фаза, одна или две несмешивающиеся
жидкие фазы, и несколько твёрдых фаз,
то есть минералов разного состава,
обладающих разными физическими
свойствами и поэтому легко механически
отделимых друг от друга.

16. Количество компонентов системы – это минимальное число химических соединений, необходимых и достаточных для описания состава всех фаз.

17. Равновесным является такое состояние системы, которое при заданных значениях интенсивных параметров (температура, давление, химический п

Равновесным является такое
состояние системы, которое при
заданных значениях
интенсивных параметров
(температура, давление,
химический потенциал)
самопроизвольно не меняет
фазового состава.

18. В условиях термодинамического равновесия между количествами компонентов (С), фаз (Р) и степеней свободы (F) существует зависимость, известна

В условиях термодинамического
равновесия между количествами
компонентов (С), фаз (Р) и
степеней свободы (F) существует
зависимость, известная как
правило фаз Гиббса:
Р + F = С + N, где N – число
интенсивных параметров.

19. Если интенсивные параметры ограничены только температурой и давлением, то правило фаз записывается следующим образом: Р + F = С + 2.

20. Двойная система с эвтектикой

21. Эвтектика - это равновесие двух или более кристаллических фаз с расплавом при отсутствии степеней свободы

22.

Система диопсид-анортит
T, C
1500
L
L+An
L+Di
1300
Е
солидус
Di+An
1100
Di
CaMgSi2O6
20
40
60
80
An
CaAl2Si2O8

23.

Линия ликвидуса определяет состояние
равновесия между твёрдыми фазами
(кристаллы диопсида и анортита) и
расплавом.
Линия солидуса отделяет поле твёрдых фаз
от поля их совместного появления с
расплавом.
Эвтектическая точка Е – точка наименьшей
температуры кристаллизации расплава, в
которой линия ликвидуса касается линии
солидуса и в равновесии находятся все три
фазы

24.

Система диопсид-анортит
T, C
А
1500
F
L
В
G
1300
L+An
L+Di
Е
солидус
Di+An
1100
Di
CaMgSi2O6
20
40
60
80
An
CaAl2Si2O8

25.

Система диопсид-анортит
1 – сухая эвтектика
2 – водная эвтектика
T, C
1500
L
L+An
L+Di
1300
1
СОЛИДУС
2
Di+An
1100
Di
CaMgSi2O6
20
40
60
80
An
CaAl2Si2O8

26.

Система диопсид-анортит при разной
величине давления
1565
T, C
1′
1448
2′
1400
3′
1553
1300
1
1200
2
1391
1400
3
Di
1270
1200
Di
20
40
60
80
An

27. Система альбит-анортит

1600
D
Расплав
T, C
1400
1553
E
G
H
J
K
Расплав +
плагиоклаз
1200
F
Плагиоклаз
1118
1000
%
NaAlSi3O8 0
Альбит 100
20
40
60
80
80
60
40
20
CaAl2Si2O8
100
Анортит
0
%

28. Система Di-Fo-Ab-An

Система
Диопсид
Di-Fo-Ab-An
1391,5°
1387,5°
1274°
1270°
1133°
Альбит
1317°
1135°
1118° 1103°
1890°
Форстерит
1475°
1553°
Анортит

29. Порядок кристаллизации минералов

Согласно экспериментальным работам
Н. Боуэна, кристаллизация магмы
осуществляется по двум ветвям –
фемической (железомагнезиальной) и
сиалической (кремнистоглиноземистой).
Начинается она с наиболее тугоплавких
минералов в каждой из ветвей –
магнезиального оливина и основного
плагиоклаза, соответственно.

30. Порядок кристаллизации минералов

31. Разнообразие магматических пород во многом определяется процессами дифференциации магмы.

32. Магматическая дифференциация –

это процесс образования серий
магматических пород из
единого магматического
расплава во время его
внедрения и охлаждения.

33. Генетические соотношения первичной, родоначальной и производных магм

SiO2
TiO2
Al2O3
CaO
щелочи
Производные
Родоначальная
Первичная
MgO
температура

34. Главные механизмы дифференциации магмы:

ликвация
фракционная кристаллизация
эманационная дифференциация
ассимиляция.

35. Ликвация –

расщепление единого расплава на
две несмешивающиеся жидкости
до начала кристаллизации. В
настоящее время является
доказанным разделение расплава
на силикатную и сульфидную
жидкости, последующая
кристаллизация которых не
зависима друг от друга.

36. Фракционная кристаллизация -

Фракционная кристаллизация совместно происходящие процессы
кристаллизации и удаления
образованных кристаллов по мере
остывания магматического расплава.
Механизмы фракционирования:
гравитационное разделение, отжим
расплава из зоны кристаллизации
(фильтр-прессинг) и локальное
исключение твердых фаз из равновесия с
остаточным расплавом.

37. Гравитационное фракционирование кристаллов

обусловлено механизмом
погружения и всплывания наиболее
тугоплавких кристаллов благодаря их
различной плотности по отношению к
первичному расплаву.

38. Дифференциация в движущемся потоке

обусловлена тем, что жидкость,
содержащая взвешенные твёрдые
частицы, движущиеся между стенками
канала, стремится сконцентрировать их в
центральных частях потока, отдаляя их от
стенок.
Этот эффект зависит от скорости
движения расплава, его вязкости,
плотности жидкости, ширины канала,
размеров и концентраций частиц.

39. Кристаллизация остывания –

это процесс, характерный для образования крупных
плутонов и заключающийся в образовании
равновесия застывших кристаллических
минеральных фаз с жидкой магмой вблизи стенок
магматической камеры.
В дальнейшем в жидком остатке происходят
диффузионные процессы, приводящие к изменению
концентраций тех элементов, которые не требуются
для кристаллизации тугоплавких минералов. Это
выражается в заметной степени фракционирования,
с образованием зональности – появлении
низкотемпературной жидкой магмы во внутренних
частях интрузии.

40. Эманационная дифференциация

является конечной стадией кристаллизации
остывания и обусловлена более низкой
температурой кристаллизации летучих
компонентов, которые концентрируют
значительную часть редких элементов и
способствуют образованию остаточных
расплавов.
Последние могут кристаллизоваться либо в
центре застывшего магматического тела,
либо по трещинам проникать в застывшие
части интрузии и во вмещающие породы.

41. Ассимиляция –

это процесс поглощения вмещающих
пород магмой, что приводит к изменению
состава первоначального расплава, и как
следствие к его дифференциации.
Магма может частично или полностью
расплавлять породы, температурный
интервал плавления которых ниже
температуры кристаллизации расплава.
Сравнительно тугоплавкие минералы
вмещающих пород могут быть
превращены путем химических реакций в
минералы, равновесные с магмой.

42. Фазовый состав магм

Гомогенный
расплав
Двухфазовая магма
(расплав+флюид)
Двухфазовая магма
(два расплава)
Двухфазовая магма
(расплав+кристаллы)
Четырёхфазовая магма
(расплав+Pl+Px+флюид)

43. Изменение температуры и вязкости магмы

температура
Ликвидус
вязкость
МАГМА
СУСПЕНЗИЯ
F < 25 %
«КАША»
F = 25-50 %
РИГИДУС
F = 50-100 %
ЗОНА ЗАКАЛКИ
Вмещающие
породы
Изменение температуры и вязкости
магмы
Солидус
Расстояние от контакта

44. Типы фракционирования

Идеальное
Частичное
Расплав
Промежуточное
Кристаллы
Реальная
ситуация

45. Определение состава первичной магмы

температура
расплав
Метод гомогенизации
расплавных включений
Оливин
с включением

46. Определение состава первичной магмы

Метод компьютерного
моделирования
Программа Комагмат (Автор А. А. Арискин)

47. Определение состава первичной магмы

Метод компьютерного
моделирования
Программа Комагмат (Автор А. А. Арискин)
Последовательность кристаллизации

48. Определение состава первичной магмы

Метод компьютерного
моделирования
Программа Комагмат (Автор А. А. Арискин)
Фазовый состав системы, мас. %