Серия толеитовых магм: состав, формирование и классификация.

Введение

Серия субщелочных магм
Серия толеитовых магм (/θ//oʊ//l//i/'/aɪ//t//ɪ//k/) – одна из двух основных серий магм в субалькальных изверженных породах, другая – кальцищелочная серия. Магматический ряд – это химически обособленный спектр составов магм, описывающий эволюцию мафической магмы в более дифференцированный, богатый кремнезёмом конечный член. К типам пород серии толеитовых магм относятся толеитовый базальт, ферробазальт, толеитовый базальтовый андезит, толеитовый андезит, дацит и риолит. Изначально разновидность базальта в этой серии называлась толеитом, но Международный союз геологических наук рекомендует использовать термин «толеитовый базальт». Толеитовые породы, как правило, обогащены железом и обеднены алюминием по сравнению с кальцищелочными породами. Считается, что они формируются в менее окисленной среде, чем кальцищелочные породы. Толеитовый базальт образуется на срединно-океанических хребтах и составляет значительную часть океанической коры. Почти весь базальт, обнаруженный на Луне, является толеитовым базальтом.

Геохимическая характеристика

Скалы в серии толеитовой магмы классифицируются как субалькальные (они содержат меньше натрия, чем некоторые другие базальты) и отличаются от скал в серии кальци-щелочной магмы по окислительно-восстановительному состоянию магмы, из которой они кристаллизовались (толеитовые магмы восстановлены; кальци-щелочные магмы окислены). При кристаллизации исходных магм базальтов, они преимущественно кристаллизуют более богатые магнием и обедненные железом формы силикатных минералов – оливина и пироксена, что приводит к увеличению содержания железа в толеитовых магмах по мере истощения расплава в кристаллах, бедных железом. Однако кальци-щелочная магма окислена настолько, что в ней осаждается значительное количество оксида железа – магнетита, благодаря чему содержание железа в магме остается более стабильным при охлаждении, чем в толеитовой магме. Различие между этими двумя сериями магм можно увидеть на диаграмме AFM – это тройная диаграмма, показывающая относительные пропорции оксидов Na2O + K2O (A), FeO + Fe2O3 (F) и MgO (M). При охлаждении магмы она выделяет значительно больше железа и магния, чем щелочей, в результате чего магма движется к щелочному углу по мере охлаждения. В толеитовой магме преимущественно образуются кристаллы, богатые магнием, что приводит к резкому снижению содержания магния в магме. В результате магма удаляется от магниевого угла, пока запасы магния не истощатся, и она не начнет двигаться к щелочному углу, теряя железо и остатки магния. Однако в кальци-щелочной серии осаждение магнетита приводит к тому, что соотношение железа к магнию остается относительно постоянным, поэтому магма движется по прямой линии к щелочному углу на диаграмме AFM. Диаграмма AFM достаточно хорошо различает промежуточные члены толеитовой и кальци-щелочной серий магм. Однако фелсические конечные члены этих двух серий почти неразличимы, поэтому граниты обычно относят к кальци-щелочной серии магм. Мафические конечные члены можно различить по содержанию алюминия: толеитовые базальты содержат от 12% до 16% Al2O3, а кальци-щелочные базальты – от 16% до 20% Al2O3.

Rocks in the tholeiitic magma series are classified as subalkaline (they contain less sodium than some other basalts) and are distinguished from rocks in the calc alkaline magma series by the redox state of the magma they crystallized from (tholeiitic magmas are reduced; calc alkaline magmas are oxidized ). When the parent magmas of basalts crystallize, they preferentially crystallize the more magnesium rich and iron poor forms of the silicate minerals olivine and pyroxene, causing the iron content of tholeiitic magmas to increase as the melt is depleted of iron poor crystals. However, a calc alkaline magma is oxidized enough to precipitate significant amounts of the iron oxide magnetite, causing the iron content of the magma to remain more steady as it cools than with a tholeiitic magma. The difference between these two magma series can be seen on an AFM diagram, a ternary diagram showing the relative proportions of the oxides Na2O + K2O (A), FeO + Fe2O3 (F), and MgO (M). As magmas cool, they precipitate out significantly more iron and magnesium than alkali, causing the magmas to move towards the alkali corner as they cool. In the tholeiitic magma, magnesium rich crystals are produced preferentially, the magnesium content of the magma plummets, causing the magma to move away from the magnesium corner until it runs low on magnesium and simply moves towards the alkali corner as it loses iron and any remaining magnesium. With the calc alkaline series, however, the precipitation of magnetite causes the iron magnesium ratio to remain relatively constant, so the magma moves in a straight line towards the alkali corner on the AFM diagram. The AFM plot distinguishes the intermediate members of the tholeiitic and calc alkali magma series quite well. However, the felsic end members of the two series are nearly indistinguishable, so granitic rocks are generally assigned to the calc alkali magma series. The mafic end members may be distinguished by the aluminium content, with tholeiitic basalts containing 12% to 16% Al2O3 versus 16% to 20% Al2O3 for calc alkali basalts.

Петрография

Как и все базальты, этот тип породы характеризуется преобладанием оливина, клинопироксена и плагиоклаза, с небольшим количеством железотитановых оксидов. В толеитовом базальте также могут присутствовать ортопироксен или голубинец, а оливин, если он есть, может быть обрамлен одним из этих пироксенов с низким содержанием кальция. Тридимит или кварц могут встречаться в мелкозернистой основной массе толеитового базальта, а фельдшпатоиды отсутствуют. Толеитовые породы, как и другие типы базальта, могут иметь тонкую, стекловидную основную массу.

Геологический контекст

Толеитные породы – наиболее распространенные магматические породы в земной коре, образующиеся в результате подводного вулканизма в срединно-океанических хребтах и составляющие значительную часть океанической коры. Толеитные базальтовые магмы первоначально формируются как частичные расплавы перидотита (оливина и пироксена), образующиеся при декомпрессионном плавлении мантии Земли. Толеитовый базальт, составляющий океаническую кору, называется MORB – базальт срединно-океанических хребтов. На протяжении всего процесса магматической дифференциации океаническая кора способствует снижению содержания магмы, формируя толеитовую серию пород.