Кіріспе

Мафикалық интрузивті магмалық тау жынысы, негізінен плагиоклаздан тұрады. Анортозит (/ə/'n//ɔr//θ//ə//s//aɪ//t/) – фанериттік, интрузивті магмалық тау жынысы, оның құрамымен сипатталады: көбінесе плагиоклаздық фельдспат (90–100%), минималды мафикалық компонентімен (0–10%). Пироксин, илменит, магнетит және оливин – ең көп кездесетін мафикалық минералдар. Анортозиттер геологиялық тұрғыдан зор қызығушылық туғызады, себебі олардың қалай пайда болатыны әлі толыққанды түсініксіз. Көптеген модельдер плагиоклаз кристалдарын олардың тығыздығына сәйкес бөліп алуды қарастырады. Плагиоклаз кристалдары әдетте магмадан жеңіл болады; сондықтан плагиоклаз магмалық камерада кристалдана бастағанда, кристалдар жоғарыға қарай жүзіп, сол жерде шоғырланады. Архейлік жастағы анортозиттер. Протерозойлық анортозит (массивтік немесе массив түріндегі анортозит деп те аталады) – Жердегі ең көп таралған анортозит түрі. Қабатты интрузиялардың ішкі қабаттары (мысалы, Бушвельд және Стиллуотер интрузиялары). Орта мұхиттық қырқалар мен трансформациялық жарылымдардағы анортозиттер. Басқа тау жыныстарындағы (көбінесе граниттер, кимберлиттер немесе базальттар) анортозит ксенолиттері. Олардың ішінде алғашқы екеуі ең көп таралған. Бұл екі түрдің пайда болу жолдары әртүрлі, Жер тарихының әртүрлі кезеңдерімен шектелген және олардың тегі әртүрлі деп саналады.

Жасы

Протерозойлық анортозиттер Протерозой эонында (шамамен 2,500–542 млн жыл бұрын) пайда болған, бірақ көпшілігі 1,800 мен 1,000 млн жыл бұрын орналасқан. Олардың маңызды кездесетін жерлері – Канаданың Лабрадор солтүстігінде, АҚШ-тың оңтүстік-шығысында, Аппалачи тауларында (мысалы, Пенсильвания штатының шығысындағы Хонибрук үстіртісінде), Канаданың шығысында (мысалы, Гренвилл провинциясында), Оңтүстік Скандинавия және Шығыс Еуропада. Бұл кездесетін жерлер сол эонның Пангея құрлық конфигурациясына түсірілгенде, бір түзу белдеуде орналасқан және барлығы кратон ішінде пайда болған болуы керек. Бұл пайда болу мен таралу үлгісінің шарттары мен шектеулері әлі анық емес. Дегенмен, төмендегі "Түптегі" бөлімін қараңыз.

Физикалық сипаттамалары

Олар негізінен плагиоклаздық фельдспаттан құралғандықтан, протерозойлық анортозиттердің көпшілігі сырт қарағанда сұр немесе көкшіл түсті болып көрінеді. Жеке плагиоклаз кристалдары қара, ақ, көк немесе сұр түсті болуы мүмкін және жаңа сырғатында лабрадоресценция деп аталатын иридесценцияны көрсетуі мүмкін. Фельдспардың лабрадорит түрі анортозиттерде кеңінен таралған. Минералогиялық тұрғыдан алғанда, лабрадорит – лабрадоресценциясын көрсетіп-көрмеуіне қарамастан, 50–70 молекулалық процент анортит (An 50–70) құрамындағы кез келген кальцийге бай плагиоклаздық фельдспаттың құрамылық атауы. Протерозойлық анортозиттегі мафикалық минералдар клинопироксен, ортопироксен, оливин немесе, сирек жағдайда, амфибол болуы мүмкін. Магнит немесе илменит сияқты оксидтер де жиі кездеседі. Көптеген анортозит плутондары өте ірі ұсақталған; яғни, жеке плагиоклаз кристалдары мен олармен бірге жүретін мафикалық минералдардың ұзындығы бірнеше сантиметрден асады. Аз ғана жағдайда плагиоклаз кристалдары мегакристалды болып келеді, яғни бір метрден аса ұзын болады. Дегенмен, протерозойлық анортозиттердің көпшілігі деформацияланған, сондықтан мұндай ірі плагиоклаз кристалдары кішірек кристалдарға қайта кристалданып, үлкен кристалдардың тек контурларын қалдырады. Көптеген протерозойлық анортозит плутондары ірі масштабтағы магмалық құрылымдарды сақтап қалмаған сияқты (олардың орнына орналасудан кейінгі деформациялық құрылымдар байқалады), бірақ кейбіреулерінде кристалл өлшемі, мафикалық құрамы немесе химиялық ерекшеліктерімен анықталатын магмалық қабаттар кездеседі. Мұндай қабаттанудың реологиялық сұйық күйдегі магмадан пайда болғаны анық.

Химиялық және изотоптық сипаттамалары

Протерозойлық анортситтер әдетте >90% плагиоклаздан тұрады, ал плагиоклаз құрамы көбінесе An40 және An60 (40–60% анорт) аралығында болады. Кейбір зерттеулер анортозиттердің, әсіресе Наин плутоникалық жинағының (NPS) анортозиттерінің неодим (Nd) және стронций (Sr) изотоптық құрамын анықтауға бағытталған. Мұндай изотоптық анықтамалар анортозиттерді құраған магмалардың мүмкін болатын көздерін бағалау үшін пайдалы. Кейбір нәтижелер төменде "Тектес" бөлімінде егжей-тегжейлі сипатталған.

Жоғары алюминалы ортопироксин мегакристалдары (HAOM)

Көптеген протерозой дәуіріндегі анортозиттерде ерекше құрамы бар ортопироксеннің ірі кристалдары кездеседі. Бұлар жоғары алюминийлі ортопироксен мегакристалдары (HAOM) деп аталады. HAOM ерекшеленеді, себебі 1) олардың құрамында ортопироксендердегіге қарағанда Al мөлшері жоғары; 2) олар көптеген жіңішке плагиоклаз тілімдерімен кесілген, бұл экзолюциялық ламеллалар болуы мүмкін; және 3) олар табылған анортозиттерден көнерек болып көрінеді. Бұл модельде HAOM анортозит магмасымен байланысты төменгі қабық жинақтарын көрсетеді. Бұл модельдің бір мәселесі – анортозит магмасының төменгі қабықта ұзақ уақыт тұруын қажет етеді. Осы мәселені шешу үшін кейбір авторлар төменгі қабықтың пайда болуын мүлдем жоққа шығарады.

Протерозойлық анортозиттердің шығу тегі

Протерозойлық анортозиттердің пайда болуы көптеген онжылдықтар бойы теориялық талқылаулардың нысаны болды. Бұл мәселенің қысқаша сипаттамасы былай: мәселе магманың қалыптасуынан басталады, ол кез келген магмалық тау жынысының қажетті алғышарты болып табылады. Мантияның шағын мөлшерде ішінара балқыуынан пайда болған магма әдетте базальттық құрамда болады. Қалыпты жағдайда базальттық магманың құрамы 50-ден 70%-ға дейін плагиоклаз кристалдануын қажет етеді, ал магманың қалған бөлігінің көп бөлігі мафикалық минералдар түрінде кристалданады. Дегенмен, анортозиттер жоғары плагиоклаз мөлшерімен (90–100% плагиоклаз) сипатталады және бір мезгілдегі ультрамафикалық тау жыныстарымен байланысты кездеспейді. Алайда, кейіннен бұл бөгеттердің бастапқыда ойланғаннан гөрі күрделірек екені анықталды. Қорытындылай айтқанда, кейбір анортозит плутондарында сұйық фазадағы процестер анық байқалатын болса да, плутондар анортозиттік магмадан пайда болмаған болуы мүмкін. Көптеген зерттеушілер анортозиттердің базальттық магманың өнімдері екенін және мафикалық минералдардың механикалық түрде алынып тасталғанын айтады. Мафикалық минералдар анортозиттерде табылмайтындықтан, бұл минералдар тереңде немесе жер қыртысының табанында қалдырылған болуы керек. Типтік теория мынадай: мантияның ішінара балқыуы базальттық магманы жасайды, ол бірден қабыққа көтерілмейді. Оның орнына базальттық магма қабықтың табанында үлкен магма камерасын құрайды және камераның түбіне батып бара жатқан мафикалық минералдардың үлкен мөлшерін бөліп шығарады. Бірге кристалданатын плагиоклаз кристалдары жүзеді және ақырында анортозит плутондары түрінде қабыққа орналасады. Батып бара жатқан мафикалық минералдардың көп бөлігі қабықтың табанында қалатын ультрамафикалық кумуляттарды құрайды. Бұл теорияның көптеген тартымды ерекшеліктері бар, олардың бірі - жоғары алюминийлі ортопироксен мегакристалдарының (HAOM) химиялық құрамын түсіндіру қабілеті. Бұл туралы HAOM бөліміне арналған бөлімде толығырақ айтылады. Алайда, бұл гипотезаның өзі анортозиттердің пайда болуын толыққанды түсіндіре алмайды, өйткені ол, басқа нәрселермен қатар, Найн плутондық тобындағы анортозиттерде жасалған маңызды изотоптық өлшемдерге сәйкес келмейді. Nd және Sr изотоптық деректері анортозиттерді жасаған магманың мантиядан ғана пайда болмағанын көрсетеді. Керісінше, Найн плутондық тобының анортозиттерін тудырған магманың маңызды қабық компоненті болуы керек. Бұл жаңалық бұрынғы гипотезаның біршама күрделі нұсқасына әкелді: базальттық магманың үлкен мөлшері жер қыртысының табанында магма камерасын құрайды және кристалдану кезінде жер қыртысының үлкен мөлшерін сіңіреді. Бұл шағын қосымша Протерозойлық анортозиттің изотоптық сипаттамаларын және кейбір басқа химиялық ерекшеліктерін түсіндіреді. Алайда, кем дегенде бір зерттеуші геохимиялық деректерге сүйене отырып, мантияның анортозиттерді өндірудегі рөлі шын мәнінде өте шектеулі болуы керек деп нысаналы түрде дәлелдеді: мантия тек қабықтың балқыуына серпіліс (жылу) береді және базальттық магма түрінде ішінара балқытудың шағын мөлшерін ұсынады. Осылайша, анортозиттер, осы көзқарас бойынша, толығымен төменгі қабықтың балқымаларынан пайда болады.

Айлық анортозит

Айда анортозит айдың жоғарғы жазықтарының басым тау жынысы болып табылады, ол ай бетінің шамамен 80% -ын құрайды. Ай анортозиті ферроан анортозиті (FAN) немесе магний анортозиті (MAN) ретінде сипатталады. Таза айлық FAN – бұл ең ежелгі ай тау жыныстарының бірі және ай магма мұхитының бастапқы жиынтығы, ал Mg тобы кейінгі соққылар мен плутонизм нәтижесінде пайда болған. Дегенмен, магма мұхитының дифференциациялануы туралы пікірталас бар, ол беттік соққылардың араласуымен күрделенеді, сонымен қатар MAN ескірек және бастапқырақ болуы мүмкін екенін көрсететін деректер де бар. Ай анортозиті екі басқа тау жынысы түрімен байланысты: норит және троктолит. Олар бірге ай тау жыныстарының "ANT" тобын құрайды.

Археялық анортозиттер

Археялық анортозиттер Жердегі екінші ірі анортозит кен орындарын құрайды. Көпшілігі 3,200 мен 2,800 миллион жыл бұрын дараланған, және көбінесе базальттармен және/немесе жасыл тас белдемдерімен байланысты. Археялық анортозиттер текстуралық және минералогиялық тұрғыдан Протерозой анортозиттерінен өзгеше. Олардың ең айқын ерекшелігі – ұсақ түйірлі магмалық негізбен қоршалған, плагиоклаздың тең өлшемді, жақсы пішінделген (эугедральды) мегакристалдарының (30 см-ге дейін) болуы. Бұл анортозиттердегі плагиоклаздың құрамы көбінесе An80-90 аралығында болады.

Экономикалық құндылығы

Анортозит денелерінің басты экономикалық құндылығы титанды қамтитын ильменит оксиді болып табылады. Дегенмен, кейбір протерозойлық анортозит денелерінде көп мөлшерде лабрадорит кездеседі, ол әсем тас және құрылыс материалы ретінде құндылығы үшін өндіріледі. Археандық анортозиттер алюминийге бай болғандықтан, кремнийдің орнына алюминийдің көп мөлшерде қосылған түрлерін қамтиды; осы денелердің бір бөлігі алюминий кендері ретінде қазылып алынады. Анортозит Айдан әкелінген тау жыныстарының үлгілерінде маңызды орын алды, сондай-ақ Марс, Венера және метеориттерді зерттеуде үлкен рөл атқарады.

Анортозиттегі топырақтың дамуы

Адирондак тауларында анортозиттік тау жынысындағы топырақтар көбінесе тасты құмды-сазды болып келеді және әдетте классикалық подзоль профилінің қалыптасу белгілері байқалады. Сан-Габриэль тауларындағы анортозит топырақтарында 1:1 типті балшық минералдары (каолинит және галозит) басым, бұл 2:1 балшықтар қалыптасатын көбірек мафикалық тау жыныстарынан өзгешелік құрайды.