Накопить рок - Cumulate rock

Крупный план кумулированной породы из Монтана (масштаб: около 45 миллиметров (1 3⁄4 в) поперек)

Накапливать камни находятся Магматические породы сформированный накоплением кристаллы из магма либо оседанием, либо плаванием. Кумулятивные породы названы в соответствии с их текстура; 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

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

Кумулированные породы являются типичным продуктом осаждения твердых кристаллов из фракционирование магма камера. Эти скопления обычно происходят на дне магматического очага, хотя они возможны на крышах, если анортит плагиоклаз может плавать вне более плотного основного расплава.[1]

Кумуляты обычно находятся в ультраосновные вторжения, в основании больших ультраосновных лава трубы в коматиите и магний богатые базальт потоков, а также в некоторых гранитный вторжения.

Терминология

Кумуляты названы в соответствии с их доминирующей минералогией и процентным соотношением кристаллов к их количеству. основная масса (Холл, 1996).

  • Накапливает представляют собой породы, содержащие ~ 100–93% накопленных магматических кристаллов в мелкозернистой основной массе.
  • Мезокумулирует представляют собой породы с 93-85% накопленных минералов в основной массе.
  • Ортокумулирует представляют собой породы, содержащие от 85 до 75% накопленных минералов в основной массе.

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

  • Слой с 50% плагиоклаз, 40% пироксен, 5% оливин и 5% основной массы (по существу габбро ) можно было бы назвать плагиоклаз-пироксен Adcumulate с аксессуаром оливином.
  • Камень, состоящий из 80% оливина, 5% магнетит и 15% основной массы составляет мезокумулят оливина, (по сути перидотит ).

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

Геохимия

Слои кумулированной породы (габбро ) в Оман

Накопите камни, потому что они фракционирует исходной магмы, не следует использовать для вывода о составе магмы, из которой они образованы. Химический состав самого кумулята может дать информацию об остаточном составе расплава, но необходимо учитывать несколько факторов.

Химия

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 базальт состав, осаждающий кумуляты анортит плагиоклаз плюс энстатит пироксен изменяет состав за счет удаления элементов, составляющих осажденные минералы. В этом примере осаждение анортита (a кальций алюминий полевой шпат ) удаляет кальций из расплава, который становится более обедненным кальцием. Осажденный из расплава энстатит удаляет магний, поэтому расплав обедняется этими элементами. Это приводит к увеличению концентрации других элементов - обычно натрия, калия, титана и железа.

Порода, 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. Кумулятная порода представляет собой кумулят плагиоклаза-пироксена (габбро), и теперь расплав стал более кислым и глиноземистым по составу (с тенденцией к андезит композиции).

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 выпадают в осадок, количества минералов, которые одновременно осаждаются совместно, 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 магнетита на 99% известен как магнетит.

Конкретный пример - Вторжение Скаэргарда в Гренландия. В Skaergaard слоистая интрузия мощностью 2500 м показывает отчетливую химическую и минералогическую слоистость:[3]

  • Плагиоклаз варьирует от An66 возле базы в Ан30 рядом с верхом (Anхх = процент анортита)
    • CaO от 10,5% основания до 5,1% верхнего; Na2O + K2O 2,3% от основания до 5,9% сверху
  • Оливин варьируется от Fo57 возле базы на Фо0 вверху (Foхх = форстерит процент оливина)
    • MgO: 11,6% от базового до 1,7% максимального; FeO от 9,3% до 22,7% сверху

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

Остаточный химический состав расплава

Один из способов сделать вывод о составе магмы, создавшей кумулированные породы, - это измерить химический состав основной массы, но этот химический состав сложно или невозможно отобрать. В противном случае необходимо использовать сложные вычисления усреднения кумулятивных слоев, что является сложным процессом. В качестве альтернативы, состав магмы можно оценить, предположив определенные условия химического состава магмы и проверив их на фазовых диаграммах с использованием измеренных химических свойств минералов. Эти методы достаточно хорошо работают для кумулятов, образовавшихся в вулканический условия (т.е. коматииты ). 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 состава основной массы могут оказаться недостаточными. Расчеты баланса массы покажут отклонения от ожидаемых диапазонов, что может означать, что ассимиляция произошла, но затем необходимо провести дополнительную химическую обработку, чтобы количественно оценить эти результаты.

Во-вторых, крупные ультраосновные интрузии редко представляют собой герметичные системы и могут подвергаться регулярным инъекциям свежей примитивной магмы или потере объема из-за дальнейшей миграции магмы вверх (возможно, для подпитки). вулканический вентиляционные отверстия или дамба рои). 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 при его последующем проникновении подоконник или дамба магмы.[4]

Экономическое значение

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

  • Силикатный минерал кумулируется
  • Кумулаты оксидов минералов
  • Кумулируется сульфидный расплав

Силикатный минерал кумулируется

Силикатные минералы редко бывают достаточно ценными, чтобы их можно было добывать в виде руды. Однако некоторые анортозит вторжения содержат такие чистые анортит концентрации, для которых они разрабатываются полевой шпат, для использования в огнеупоры, производство стекла, полупроводники и другие виды использования (зубная паста, косметика, так далее.).

Кумулаты оксидов минералов

Темные слои богатой хромитом кумулированной породы чередуются со светлыми слоями богатой плагиоклазом породы в Бушвельдский магматический комплекс, Южная Африка

Кумуляты оксидных минералов образуются в слоистых интрузиях, когда фракционная кристаллизация достаточно продвинулась, чтобы позволить кристаллизацию оксидных минералов, которые неизменно являются формой шпинель. Это может произойти из-за дробного обогащения расплава примесью утюг, титан или же хром.

Эти условия создаются за счет высокотемпературного фракционирования высокомагнезиального оливина или пироксена, что вызывает относительное обогащение железом остаточного расплава. Когда содержание железа в расплаве достаточно высокое, магнетит или же ильменит кристаллизуются и из-за 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 по оксидному минералу, например магнетит, ильменит или же хромитит. Строго говоря, это ортокумулят магнетита, ортокумулят ильменита и ортокумулят хромита.

Выделения сульфидных минералов

Кумуляты сульфидных минералов в слоистых интрузиях являются важным источником никель, медь, элементы платиновой группы и кобальт. Отложения смешанной массивной или смешанной сульфидно-силикатной «матрицы» пентландит, халькопирит, пирротин и / или пирит образуются, иногда с кобальтит и сульфиды платины и теллура. Эти отложения образованы из-за несмешиваемости 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 несмешиваемый сульфидная жидкость. Однако они образуются в результате одних и тех же процессов и накапливаются из-за высокого удельный вес, и может образовывать протяженные с боковых сторон сульфидные «рифы». Сульфидные минералы обычно образуют межстраничный матрица в силикатный кумулят.

Обособления сульфидных минералов могут образовываться только тогда, когда магма достигает насыщения серой. В основных и ультраосновных породах они образуют хозяйственный никель, медь и платиновая группа (PGE) отложения, потому что эти элементы халькофил и прочно разделены на сульфидный расплав. В редких случаях фельзический породы насыщаются серой и образуют сульфидные выделения. В этом случае типичным результатом является вкрапленная форма сульфидного минерала, обычно смесь пирротин, пирит и халькопирит, образуя медное оруденение. Кумулятивные сульфидные породы в гранитных интрузиях встречаются очень редко, но не всегда.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Emeleus, C.H .; Тролль, В. Р. (август 2014 г.). "Центр магматического рома, Шотландия". Минералогический журнал. 78 (4): 805–839. Дои:10.1180 / minmag.2014.078.4.04. ISSN  0026-461X.
  2. ^ Chadwick, J. P .; Тролль, В. Р .; Waight, T. E .; van der Zwan, F.M .; Шварцкопф, Л. М. (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. Дои:10.1007 / s00410-012-0808-7. ISSN  1432-0967.
  3. ^ а б Холл, Энтони, Магматическая петрология, 1987, Лонгман, 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

  • Блатт, Харви и Роберт Дж. Трейси, 1996 г., Петрология: магматические, осадочные и метаморфические, 2-е изд., Стр. 123–132 и 194–197, Freeman, ISBN  0-7167-2438-3
  • Ballhaus, C.G. & Гликсон, A.Y., 1995, Петрология слоистых основных-ультраосновных интрузий комплекса Джайлс, западный блок Масгрейв, центральная Австралия. Журнал AGSO, 16/1 и 2: 69-90.