Фомин И.С. Плечов П.Ю. Ассимиляция ксенолитов кварцаренитов трахибазальтовой магмой: Этна,

Ассимиляция ксенолитов кварцаренитов
трахибазальтовой магмой: Этна,
Фомин И.С.
извержение 2001 года
Плечов П.Ю.
Геологический факультет
МГУ им. М.В. Ломоносова
Снимок Google Earth
2
Лавовый поток 2001-го года:
• два магмоподводящих канала –
боковой и центральный
• из бокового канала магма изливалась
по трещинам F4 и F5
• лава (трахибазальты) трещин F4 и F5
содержит ксенолиты
[Lanzafame et al., 2003]
[Behncke, Neri, 2003]
3
Типы ксенолитов
В лавах потока установлены следующие
ксенолиты из осадочного комплекса:
• ксенолиты глинистых пород (фото вверху)
• ксенолиты песчаников (фото внизу)
Ксенолиты
глинистых
пород
сильно
изменены и для петрологического изучения
они непригодны. Ксенолиты песчаников,
напротив, практически не изменены.
Решаемые вопросы:
• как взаимодействуют магма
и ксенолит?
• с какой скоростью магма
ассимилирует ксенолиты?
4
5
Кварцевые ксенолиты
• Формация-источник ксенолитов – Numidian Flysch (20.5-16 Ma).
• Глубина залегания пород формации – от 3 км под уровнем
моря до 0.5-1 км над уровнем моря.
• Состав - >99% кварца, в качестве акцессориев присутствуют
циркон, оксиды системы Fe-Ti-O.
Трахибазальты
• Текстура однородная, структура
порфировая.
• Вкрапленников до 20 об. %,
преобладает клинопироксен.
• Основная масса: превалирует
стекло и плагиоклаз примерно в
равных соотношениях, также
присутствует пироксен, оливин,
рудный.
С данными [Cristofolini, 1979], [Viccaro, 2008]
6
Время взаимодействия пород
Сейсмические данные показывают, что землетрясения на глубинах 2 – 0.5 км ниже
уровня моря происходили между 12 и 15 июля. Извержение из трещины F5
происходило с 26 июля по 31 июля, из трещины F4 - с 19 июля по 1 августа.
Поэтому время взаимодействия для магмы трещины F5 можно оценить как 12-19 дней
(наиболее вероятное - 12-15 дней), для трещины F4 - от 4 до 20 дней.
Таким образом, максимальное время взаимодействия составляет 19-20 дней.
Сейсмические данные [Bonforte et al., 2009]
7
реакционная
зона
ксенолит
базальт
8
Специфические особенности взаимодействия
• В клинопироксеновых каймах выделяется две зоны: внутренняя,
нараставшая со стороны ксенолита, и внешняя, росшая снаружи.
• Во всех ксенолитах вне зависимости от степени взаимодействия наблюдается
10-15% бесцветного или слегка желтоватого стекла.
• При увеличении степени взаимодействия кварцаренитов и магмы в
ксенолитах появляются «каналы» с высоким содержанием стекла,
разделяющие зоны с низким содержанием стекла (до 15%)
9
Смешение анатектического и
магматического расплавов
10
Схема ассимиляции ксенолитов
1. Термальное уравновешивание. Эвтектическое плавление по
всему объёму ксенолитов.
2. Фрагментация ксенолитов. Наиболее частым размером
ксенолитов является 2-5 см в поперечнике.
3. Растворение кварца магматическим расплавом от края к
центру ксенолитов; рост пироксеновой каймы.
4. Образование зон с повышенным содержанием расплава.
5. Дальнейшая фрагментация и ассимиляции ксенолитов вдоль
«каналов»
Петрографические наблюдения
показывают, что расплавлено было не
более 20-25% вещества ксенолитов.
11
Гомогенизация расплавов:
диффузия или
перемешивание?
Зависимость от SiO2:
• Al2O3, FeO, CaO – линейная
• MgO, TiO2 – близка к линейной
• поведение Na2O, K2O нелинейно.
12
Влияние ксенолитов на состав магматического расплава
Состав магмы при полной
ассимиляции ксенолитов
Состав основной массы
при ассимиляции 20%
вещества ксенолитов.
Na2O+0.7K2O, мас.%
13
Выводы:
•
Основными
этапами
ассимиляции
кварцаренитовых
ксенолитов
трахибазальтовой магмой являются:
– Фрагментация ксенолитов.
– Термальное уравновешивание и эвтектическое плавление ксенолитов.
– Растворение вещества ксенолитов и рост пироксеновой каймы.
•
Ассимиляция происходила при температуре ниже 1050⁰C и давлении ниже 600
бар ([Simakin et al., 2003], [Viccaro et al., 2008]). Влияние ассимиляции
ксенолитов на состав магматического расплава в течение 12-19 дней
пренебрежимо мало по сравнению с ролью кристаллизационной
дифференциации.
•
При взаимодействии ксенолитов и магмы образуется серия расплавов с
содержаниями SiO2 = 50÷85 мас.%.
– При увеличении содержания SiO2 концентрации Al2O3, FeO, CaO
уменьшаются практически линейно (R2 > 0.9).
– Поведение MgO и TiO2 также близко к линейному; диапазон составов с
SiO2 = 55÷65 мас.% обеднён ими на ≈0.5 мас.%.
– Содержание Na2O и K2O в гибридных стёклах сильно варьирует.
Спасибо за внимание!
14