Экспериментальные исследования в системе MgO-FeO-Fe2O3SiO2 показали, что с увеличением парциального давления кислорода кристаллизуется магнетит. Это ограничивает кристаллизацию оливина и пироксена, а также создает избыток кремнезема в расплаве. Увеличение давления кислорода, кроме того, понижает температуру кристаллизации плагиоклаза и задерживает его выделение из магмы базальтового состава. Оба эти процесса вместе способствуют дифференциации базальтовой магмы по направлению к андезитам. Поэтому, если магмы базальтового состава могут находиться долгое время среди геосинклинальных пород, отличающихся высоким содержанием воды, создаются условия для ее дифференциации при постоянном или возрастающем давлении кислорода. Фракционная кристаллизация в этом случае может образовать значительное количество андезитовой магмы.
Другим возможным путем образования диоритово-андезитовой магмы является ассимиляция базальтовой магмой материала сиаля. Этот процесс в значительных масштабах может осуществляться лишь в случае сильного перегрева исходной магмы.
Диориты иногда образуются на контактах гранитных тел с основными или карбонатными породами. Взаимодействие гранитной магмы и магматическое замещение карбонатных пород также требуют значительного перегрева магмы и сопровождаются не только растворением карбонатов, но и выносом кремнезема во вмещающие породы.
Вышеизложенные представления о происхождении андезитовой магмы в одних случаях не могут объяснить присутствие андезитов в островных дугах, возникающих на океанической коре, а в других – вызывают сомнения из-за отсутствия огромных масс кристаллического остатка, сопутствующего андезитообразованию. В 1968 г. Грин и Рингвуд на основе экспериментальных работ предложили гипотезу, объясняющую появление андезитовых магм с помощью следующего двухстадийного процесса. На первой стадии происходит плавление мантийного пиролита с образованием базальтовых магм, которые на глубине около 20 км подвергаются дифференциации. При этом образуются кварцевые толеитовые базальты. Эти мощные толщи базальтов при изменении термодинамических условий (например, при возрастании давления вышележащих толщ, накапливающихся в геосинклиналях) превращаются в эклогиты. Вследствие увеличения плотности эклогиты погружаются в мантию и вновь подвергаются частичному плавлению. Эксперименты показывают, что при давлении до 30 кбар (глубина 100-150 км) наименьшую температуру имеют андезиты, что обусловливает их массовое образование. Возникшие расплавы способны внедряться в верхние горизонты земной коры и изливаться на поверхность Земли.
Лекция 13. КРЕМНЕКИСЛЫЕ ПОРОДЫ
(ГРУППА ГРАНИТОВ-РИОЛИТОВ