Введение

Магматические породы, образовавшиеся в результате накопления кристаллов из магмы путем оседания или всплытия. Кумулятивные породы – магматические породы, сформированные накоплением кристаллов из магмы посредством оседания или всплытия. Кумулятивные породы классифицируются по текстуре; кумулятивная текстура является определяющей характеристикой условий образования этой группы магматических пород. Кумуляты могут отлагаться поверх более древних кумулятов различного состава и окраски, что обычно придает кумулятивной породе слоистую или полосатую структуру.

Формирование

Кумулятивные породы — типичный продукт осаждения твердых кристаллов из фракционирующейся магматической камеры. Эти накопления обычно формируются на дне магматической камеры, хотя они возможны и на своде, если анортитовый плагиоклаз способен свободно плавать в более плотном мафическом расплаве. Кумуляты обычно встречаются в ультрамафических интрузиях, в основании крупных ультрамафических лавовых трубок в коматитах и магний-богатых базальтовых потоках, а также в некоторых гранитных интрузиях.

Терминология

Кумуляты называются в соответствии с их доминирующей минералогией и процентным содержанием кристаллов в основной массе (Холл, 1996). Адкумуляты – это породы, содержащие ~100–93% накопленных магматических кристаллов в мелкозернистой основной массе. Мезокумуляты – породы с 93–85% накопленных минералов в основной массе. Ортокумуляты – породы, содержащие 85–75% накопленных минералов в основной массе. Кумулятивные породы обычно называют по кумулятивным минералам в порядке убывания их содержания, затем указывают тип кумулята (адкумулят, мезокумулят, ортокумулят) и, наконец, акцессорные или второстепенные фазы. Например: слой, содержащий 50% плагиоклаза, 40% пироксена, 5% оливина и 5% основной массы (по сути, габбро), будет назван плагиоклаз-пироксиновым адкумулятом с акцессорным оливином. Порода, состоящая из 80% оливина, 5% магнетита и 15% основной массы, является оливиновым мезокумулятом (по сути, перидотитом). Терминология кумулятов уместна при описании кумулятивных пород. В интрузиях с однородным составом и минимальным текстурным и минералогическим слоистым строением или видимыми скоплениями кристаллов, описание согласно этой классификации нецелесообразно.

Геохимия

Кумулятивные породы, будучи фракциональными образованиями от родительской магмы, не должны использоваться для определения состава магмы, из которой они образовались. Химический состав самого кумулата может предоставить информацию о составе остаточного расплава, однако необходимо учитывать ряд факторов.

Кумуляты силикатных минералов

Силикатные минералы редко достигают достаточной ценности, чтобы оправдать их извлечение в качестве руды. Однако некоторые анортозитовые интрузии содержат настолько чистые концентрации анортита, что их разрабатывают для получения полевого шпата, используемого в огнеупорах, производстве стекла, полупроводниках и других разнообразных областях (зубная паста, косметика и т.п.).

Кумуляты оксидных минералов

Окислые минеральные кумуляты формируются в слоистых интрузиях, когда фракционная кристаллизация достигает стадии, позволяющей кристаллизоваться оксидным минералам, которые всегда представляют собой форму шпинели. Это происходит из-за фракционного обогащения расплава железом, титаном или хромом. Такие условия создаются высокотемпературным фракционированием высокомагниевых оливинов или пироксенов, что приводит к относительному обогащению остаточного расплава железом. При достаточно высоком содержании железа в расплаве кристаллизуются магнетит или ильменит, которые, благодаря своей высокой плотности, образуют кумулятивные породы. Хромит обычно формируется в процессе фракционирования пироксена при низких давлениях, когда хром исключается из кристаллов пироксена. Эти оксидные слои образуют латерально непрерывные залежи горных пород, содержащих более 50% оксидных минералов. Если содержание оксидных минералов превышает 90% от общего объема интервала, порода может быть классифицирована по преобладающему оксидному минералу, например, как магнетитит, ильменитит или хромитит. В строгом смысле, это будут магнетитовые ортокумуляты, ильменитовые ортокумуляты и хромитовые ортокумуляты.

Сегрегация сульфидных минералов

Сульфидные минеральные кумуляты в слоистых интрузиях являются важным источником никеля, меди, платиновых металлов и кобальта. Формируются отложения смешанного массивного или смешанного сульфидно-силикатного "матрикса", состоящего из пентландита, халькопирита, пиротита и/или пирита, иногда с кобальтитом и платинотеллуридами. Эти отложения образуются в результате несмешиваемости сульфидных и силикатных расплавов в магме, насыщенной серой. Они не являются собственно кумулятивными породами, поскольку сульфид не выпадает в осадок в виде твердого минерала, а скорее в виде несмешивающейся сульфидной жидкости. Однако они формируются теми же процессами и накапливаются благодаря своей высокой плотности, образуя протяженные боковые сульфидные "рифы". Сульфидные минералы обычно формируют интерстициальный матрикс силикатного кумулята. Сегрегации сульфидных минералов могут образовываться только при достижении магмой насыщения серой. В мафических и ультрамафических породах они образуют экономически значимые месторождения никеля, меди и платиновых металлов (PGE), поскольку эти элементы – халькофилы и сильно концентрируются в сульфидном расплаве. В редких случаях, фелсические породы насыщаются серой и формируют сульфидные сегрегации. В этом случае типичным результатом является рассеянная форма сульфидных минералов, обычно смесь пиротита, пирита и халькопирита, формирующая меднорудную минерализацию. Кумулятивные сульфидные породы в гранитных интрузиях встречаются крайне редко, но известны.