21. Магматичні та магматогенно-гідротермальні рудогенеруючі системи. Теоретичне та прикладне значення їх геохімічного дослідження.

Магматичні процеси протікають при загальній тенденції зниження температури магматичного осередку. У зв’язку з цим умови реакції в магмі безперервно змінюються, зміни відображуються на складі та структурі породи як кінцевого продукта кристалізації. Відбувається розділення початково однорідної магми на хімічно неоднорідні частини, які утворюють при кристалізації магматичні породи різного типу. Цей процес отримав назву диференціація магми.

Розділення речовини верхніх горизонтів Землі на хімічно та мінералогічно різні маси – гірські породи визначаються 3 основними типами процесів: 1) осадова (гіпергенна) диференціація, яка супроводжується переплавленням; 2) ліквація – розшарування магми у рідкому стані на два розчини, що не змішуються; 3) кристалізаційна диференціація магми.

Гольшмідт та Ферсман виділили 3 етапи еволюці:1) протокристалізацію (первинну), 2) мезокристалізацію (головну) та 3) тілокристалізацію (остаточну).

У процесі протокристалізаці виділяються рудні мінерали – магнетит, ільменіт, хроміт, апатит, потім основні породоутворюючі мінерали – ортосилікати магнію та заліза. Утворюються ультра основні вивержені породи та частково основні. Відбувається концентрація ряду хімічних елементів, які, згідно Ферсману, можна розділити на дві групи: 1) провідні елементи – магній, кремній, оксисен, титан, ферум, нікель, хром; 2) головні елементи – ванадій, манган, кобальт, платина, родій, паладій, осмій. У процесі протокристалізації накопичуються елементи групи заліза, для яких характерна висока тугоплавкість та низька летучість. Хром виділяється у формі хроміту, нікель при не достатку сірки ізоморфно захоплюється залізистомагнезіальними силікатами, метали платинової групи виділяються у самородному вигляді.

При головній кристалізації виділяються найбільш поширені силікати – плагіоклази, слюди, амфіболи та КПШ.

У процесі остаточної кристалізації формуються магми збагачені летучими компонентами та рідкісними елементами. Приїх застиганні формуються крупнокристалічні породи – пегматити. Найбільш поширені гранітні пегматити.

Гідротермальні процеси пов’язані з хімічним розчиненням, переносом та відкладенням речовин гарячими підземними водами. Визначені наступні джерела водних розчинів: *магматичні води (ювенільні, тобто мантійні та регенеровані із переплавлених порід); * метаморфічні води, які утворюються при реакція між мінералами; * захоронені води із порових розчинів осадових гірських порід; * метеорні води поверхневого походження, які нагріваються на глибині у вулканічних районах.

Найбільш поширеними та характерними елементами гідротермальних жил є халькофільні елементи, а найбільш типовими рудними мінералами – сульфіди, розчинність яких у будь-яких природних розчинах низька.

22. Поняття про магматичну еволюцію та її фактори. Рівні генерації магматичних розплавів (коровий, мантійний) та методи іх визначення.

Магматичні процеси протікають при загальній тенденції зниження температури магматичного осередку. У зв’язку з цим умови реакції в магмі безперервно змінюються, зміни відображуються на складі та структурі породи як кінцевого продукту кристалізації. Відбувається розділення початкової однорідної магми на хімічно неоднорідні частини, які утворюють при кристалізації магматичні породи різного типу. Цей процес отримав назву диференціація магми. Еволюція магматичного розплаву залежить від багатьох факторів наприклад: кристалізаційна диференціація магми, вміст флюїдних компонентів, температури, тиску, взаємодія з оточуючими породами.

Гольшмідт та Ферсман виділили 3 етапи еволюції:1) протокристалізацію (первинну), 2) мезокристалізацію (головну) та 3) тілокристалізацію (залишкову).

У процесі протокристалізацію виділяються рудні мінерали – магнетит, ільменіт, хроміт, апатит, потім основні породоутворюючі мінерали – ортосилікати магнію та заліза. Утворюються ультраосновні вивержені породи та частково основні. Відбувається концентрація ряду хімічних елементів, які, згідно Ферсману, можна розділити на дві групи: 1) провідні елементи – магній, кремній, оксисен, титан, ферум, нікель, хром; 2) головні елементи – ванадій, манган, кобальт, платина, родій, паладій, осмій. У процесі протокристалізації накопичуються елементи групи заліза, для яких характерна висока тугоплавкість та низька летучість. При головній кристалізації виділяються найбільш поширені силікати – плагіоклази, слюди, амфіболи та КПШ.

У процесі залишкової кристалізації формуються магми збагачені летучими компонентами та рідкісними елементами. При їх застиганні формуються крупнокристалічні породи – пегматити. Найбільш поширені гранітні пегматити

Джерелом магми верхніх частин землі є мантія яка мало задіяна кристалізаційною диференціацією. Вважаючи базальтову магму в якості первинної і відводячи основну роль кристалізаційної диференціації, ми можемо вивести наступну послідовність магматичної еволюції:

Габрова Діоритова Гранітна Водні

магма магма магма розчини

Залишкові гранітні пегматити

23. Часткове плавлення як механізм магмогенерації. Рівноважна та фракційна теоретичні моделі поведінки рідкісних елементів в цьому процесі. Їх порівняльне значення для дослідження реальних геологічних утворень.

Час від часу високі температури і тиск спричинюють часткове плавлення порід. При їх стискуванні можуть утворитись змієподібні жили. Мігмати – це змішані утворення, які складаються з метаморфічних порід, наприклад, гнейсу чи кристалічного сланцю, пронизаних прожилками граніту.

Многие явления магматизма и, в частности, кристаллизации изверженных пород связаны с понижением температуры. По различным данным, температура кристаллизации основных пород 1100–1300°С, гранитов – 800–900°С. Богатая водяными парами гранитная магма застывает при 700°С, некоторые щелочные породы – при еще более низких температурах. С другой стороны, в магме могут наблюдаться и более высокие температуры: для ультрабазитовых магм приводилась температура 1800°С.

Другой важнейший термодинамический параметр – давление колеблется от 1 бар на земной поверхности до 10 кбар в абиссальной области. Уменьшение давления характерно для участков поднятия и растяжения.

Для магмы характерны два основных типа массопереноса – диффузия и конвекция, причем более универсальна конвенция. Многие петрологи и геохимики ведущее значение придают кристаллизационной дифференциации, в ходе которой из магмы при понижении температуры последовательно кристаллизуются породы различной основности.

В гипабиссальных условиях при понижении давления в магме появляются пузырьки водяного пара, в котором растворены другие газы и летучие компоненты, в том числе и рудные – Li, Be, Rb, Cs, Sn, Nb, Та и др. Флотация пузырьков – важный механизм массопереноса, одна из разновидностей сквозьмагматических растворов, понятие о которых ввел Д.С. Коржинский. Явление концентрации летучих компонентов, которое особенно характерно для апикальных частей магматических массивов, получило название эманационной дифференциации или эманационной концентрации.

Наряду с кристаллизационной и эманационной дифференциацией в петрологии выделяют концентрационную дифференциацию, ликвацию, отжимание, ассимиляцию магмой вмещающих пород, смешение магм и другие процессы, приводящие к магматической дифференциации.

При кристаллизации главные минералы в соответствии с законами изоморфизма захватывают из расплава атомы и ионы редких элементов. Магматические минералы содержат много примесей, формулы их особенно сложны. Так как наиболее благоприятные условия для изоморфизма создаются при высоких температурах, то многие элементы (вернее ионы), изоморфные в условиях магматизма, не изоморфны на земной поверхности. Поэтому

области магматизма – основные области проявления изоморфизма в земной коре. На примере магматических минералов были установлены главные законы изоморфизма.

Утворення магми включає в себе часткове плавлення твердого мантійного чи підкорового матеріалу або вижимання між зернових флюїд ще в мантійних шарах. Зміна вмісту твердої речовини і рідини ,які проходять при процесах плавлення,можуть теоретично бути вирахувані,якщо створити хімічну рівновагу між фазами. Якщо при процесі плавлення утворена рідина неперервно реагує з твердим осадом і утворює з ним рівновагу то такий процес називається рівноважним плавленням. А процес в якому утворена рідина зразу ж ізолюється називається фракційним плавленням. Фракційна модель це модель кристалізації розплаву, при якій всі кристали-індивіди ізолюються від залишкового розплаву. В цій моделі не підтримується хімічна рівновага і не відбувається обміну з навколишнім середовищем. У рівноважній моделі кристали підтримують хімічну рівновагу з розплавом та відбувається постійний обмін речовиною.