Ассимиляция и гибридизм

Ассимиляцией называется процесс поглощения магмой вмещающих пород. В случае, если магма и вмещающие породы химически неравновесны, и в магме имеется достаточный запас тепла, чтобы обеспечить протекание реакции взаимодействия ее и вмещающих пород, состав исходной магмы изменяется. Вследствие ассимиляции происходит контаминация, т.е. загрязнение магмы чуждыми компонентами. Это приводит к появлению новых разновидностей горных пород. О том, что такие породы образуются из контаминированной магмы, свидетельствуют особенности их состава и геологические данные (состав вмещающих интрузию пород). Например, если в краевых частях массива состав пород отличается от состава центральных частей повышенным содержанием тех компонентов, которыми богаты вмещающие породы, то можно предполагать, что такие породы образовались из контаминированной магмы.

Гибридизмом называется процесс неполного растворения магмой вмещающих пород. В гибридных породах сохраняются ксенолиты – обломки нерастворенных вмещающих пород. Состав и строение гибридных пород отражают их двойственное происхождение. Наиболее характерны для гибридных пород следующие особенности.

1. Общая такситовая текстура пород, когда вблизи краевых частей интрузива присутствуют ксенолиты, а в направлении к центру интрузива количество ксенолитов уменьшается. Здесь ксенолиты в большей мере переработаны магмой, на их месте находятся участки, отличающиеся от неизмененных пород по составу и структуре.

2. Разнообразие и невыдержанность структур, как по размеру индивидов, так и по происхождению. Так, в гибридных породах наблюдается сочетание типичных магматических и метаморфических структур. Последние представлены кристаллобластическими структурами, для которых характерна одновременная кристаллизация всех составных частей, а также бластокатакластическими, образовавшимися путем раздробления пород и цементации их мелкозернистым агрегатом новообразованных минералов.

3. Необычные реакционные взаимоотношения минералов. Наблюдаются «глазки» кварца, окруженные оболочкой из зерен пироксена, или нарастание каемок пироксена на кристаллы амфибола.

4. Необычные для минерального состава магматических пород соотношения фемических и салических минералов, причем эти соотношения являются непостоянными и быстро изменяются на коротких расстояниях. Так, в гранитах содержание фемических минералов обычно не превышает 10%, а в гибридизированных разностях может достигать 20% и более. Такие граниты называются меланократовыми и образуют шлиры в краевых частях массивов.

5. В составе гибридных пород могут встретиться ксеногенные (чуждые магматическим породам) минералы. Они возникают в результате ассимиляции осадочных пород. Например, при ассимиляции глинистых сланцев магма обогащается алюминием, вследствие чего в гибридной породе могут появиться такие минералы, как силлиманит, ставролит, кордиерит, гранат.

6. Характерным для минерального состава гибридных пород является также повышенное содержание акцессорных минералов, богатых летучими компонентами (апатит, флюорит, ортит).

Общие условия процесса взаимодействия магмы и вмещающих пород были впервые сформулированы Н. Боуэном на основе реакционного принципа.

По Н. Боуэну, магма способна растворять только те минералы вмещающих пород, которые в реакционных рядах стоят ниже, чем кристаллизующиеся в данный период из магмы. Минералы вмещающих пород, которые стоят выше кристаллизующихся, не растворяются такой магмой. Например, если из магмы кристаллизуется андезин, то магма может растворить олигоклаз, стоящий ниже андезина в реакционном ряду. Лабрадор, стоящий выше в этом ряду, растворяться не будет. Однако в результате взаимодействия с магмой, выделившиеся кристаллы андезина обогащаются кальцием за счет лабрадора при условии отсутствия потери тепла. В результате из лабрадора образуется более кислый плагиоклаз, а из андезина – более основной.

Минералы вмещающих пород, температура кристаллизации которых ниже температуры магмы, могут полностью или частично расплавиться. Минералы, имеющие более высокую температуру кристаллизации, будут в ходе реакций ионного обмена, оставаясь твердыми, метасоматически преобразовываться в минералы, равновесные с магмой. Если во вмещающих породах находятся такие же минералы, какие кристаллизуются из магмы, то они сохранятся неизмененными.

Магмы различного состава по-своему взаимодействуют с вмещающими магматическими породами. Гранитная магма не может полностью растворить породы основного состава, но будет преобразовывать их таким образом, чтобы состав их приблизится к составу гранитов. Базальтовая магма наоборот, может полностью растворить граниты и превратиться в более кислый гомогенный расплав, из которого образуются разные породы в зависимости от количества поглощенного материала.

Таким образом, в результате взаимодействия магмы и вмещающих пород происходит уравнивание их состава. Магма обогащается теми компонентами, которые входят во вмещающие породы, а последние – компонентами магмы. Когда при непрерывном охлаждении такая магма полностью закристаллизуется, образуются гибридные породы, состоящие частью из исходной магмы и частью из материала вмещающих пород. Преобразование магмой вмещающих пород заключается в их частичном плавлении и растворении, а также в их метасоматической переработке.