Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Влияние окислительно-восстановительных условий на кристаллизацию, дифференциацию и дегазацию базальтовых MAIM

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние окислительно-восстановительных условий на кристаллизацию, дифференциацию и дегазацию базальтовых MAIM"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛКВДИ ИНСТИТУТ ГЕОХИМИИ И АНАЛИТИЧЕСКОЙ 1ИМИИ им. В.И. ВЕРНАДСКОГО

На правах рукописи

ЛУКАНИН Олег Александрович

ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕШО-ВОССТАНОВИТИШШ УСЛОВИЙ НЛ КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ, ДИФФЕРЕНЦИАЦИЮ И ДЕГАЗАЦИЮ БАЗАЛЬТОВЫХ МАШ

Специальность 04.00.02 - геохимия

Автореферат диооертации на соискание ученой отэпени доктора геолого-минералогичеоких наук

Москва - 1992 г.

Работа выполнена в Инотитуте геохииии и аналитической химия им. В.И. Бернадокого РАН

Официальные оппоненты: член-хорреопондент РАН

И.Д. Рябчиков

доктор гоолого-минералогачео ких наук профеооор Л.Л. Пврчук

доктор фкико-натеиатичеоких наук Ю.С. Геншафт

Ведущее предприятие: Инотитут экспериментальной минералогаи РАН

Защита диооертации ооотоитоя " « и 1992 г.

в 10 чао. 30 пин. на заоедании специализированного оовета Д.002.59.02 при Инотитуте геохииии и аналитической химии иы. В.И. Вернадского РАН по адреоу: 117975, 1ШЫ, Мооква, ВЧ334, ул. Кооыгина, 19.

С диооертацией можно ознакоиитьоя в библиотеке ГЕОХИ РАН Автореферат разоолан " $ ■ оШЬА 1992 т.

Ученый оекретарь специализированного оовета кандидат геолого-иинералогичеоких наук .

А.П. Ьщякова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темп определяется важной ролью окислительно-восстановительных реакций, протекающих в мапгах о участием элементов переменной валентности и летучих компонентов, в образовании дифференцированных базальтовых серий и генетически свя-1 занных с ними рудных месторождений. Потенциал кислорода явля-етоя одним из важнейших физико-химических параметров магматических систем, от которого в существенной степени завиоит поведение элементов переменной валентности как петрогенных (в первую очередь железа), так и рудных, а также газовай режим мага. Экспериментальные и теоретические исследования последних лет, начало которым было положено в работах Г. Кеннеди (1948) и Е.Ф. Ос бор на (1959) продемонстрировали существенное влияние потенциала кислорода на разовые равновеоия при крио- , таллизации иагиатичеоких расплавов и вытекащие из этого возможные петрологические следствия. Вместе о тем ряд проблем, имеицих принципиальное значение для понимания эволюции базальтовых маги в различных тектоноструктурных.зонах Земли, остаются нерешенными. К шм относятся: I) влияние потенциала кио-лорода на процессы дифференциации первичных и производных магм широкого спектра ооставов, его роль'- в образовании; различных,, типов вулканических серий; 2) основные факторы, контролирую- ,, щие окиоштельнотвосстановительний режим при образовании и дифференциации базальтовых магм;3) взаимосвязь окиолительно-восстановительного и флюидного режимов магматических систем.

Цели и задачи исследования. Основная цель данной работы - создание физико-хииичеокой модели эволюции базальтовых магм в вулканичеоких очагах о учетом изменения окислительно-вооота-новитеЛьного и флюидного режимов при их кристаллиза,ции и дегазации/ Такая направленность исследований потребовала решения следущих-дйух' основных групп вопросов, рервая группа вопросов связана о изучение^ роли окислительно-вооотаповитель-ного режима в процесоах дифференциации базальтовое иагм^ А именно: I) выяснение, влияния летучеот.^ кислорода (¿^ температуры, давления и химического состава магм на порядок, оо-став и соотношение крйсталлизущи^ся. фаз; .2), определение, основных йаконоиерноотей в изменении состава магматических хид-коотей, образуюцихоя в ходе кристаллизации при .различных оки-олительно-восстановительных уоловиях; 3) выяснение, на основе п.олученких'эксперииентальных даишве и иыещейоя детроглого-геохймиЧеской информации физико-хикичеоклх условий й мехашз-

- г -

ма образования природных вулканических серий различного типа. Основой для решения этой группы вопросов явилось проведение экспериментальных исследований по ¡фисталлизации в уоловиях контролируемого режима iOg ' пород вулканических серий из трех ооновных тектоноструктурных зон развития современного базальтового магматизма: океанических рифтов (Атлантика), горячих точек (Ислевдия) и островных дуг (Камчатка, Толбачинская вулканическая область). Вторая группа вопросов связана о анализом ооновных эндогенных факторов, определяпцих окислительно-восотановительный и Флюидный режимы базальтовых магм при их зарождении, подъеме и эволюции в близповерхноотных магматических очагах. В центре внимания находились следупцие вопрооы: I) влияние температуры и давления на окиолительно-восстанови-тел1ное состояние и состав флюидной <}азы магм, содержащих летучие компоненты системы С-О-Н; 2) изменение окислительно-восстановительного состояния мага в процессе их выплавления, 1фи-оталлизации и дегазации. Эта ipynna вопросов решалась на ооно-ве термодинамического анализа разовых равновеоий в флюидно-магматических системах, используя для этой цели расчетные данные по системе С-О-Н в широком диапазоне Р-Т- fOg параметров, а также эмпирически найденные зависимости по насыцению магматических расплавов летучими компонентами этой системы при высоких давлениях.

Научная новизна и значимость диссертационной работы заключается в следующем. I) Получены новые оригинальные экспериментальные данные по кристаллизации различных типов базальтов при I атм в широком диапазоне значений *0<?» что позволило установить влияние исходного состава магм (превде всего их маг-незиальности и щелочности), а также потенциала кислорода на эволюцию химического состава магматических хидкоотей и минералов в процессе }фис тач лвэ аци они ой дифференциации толеитовых, щелочных и известково-щблочных базальтов в приповерхностных условиях. 2) Впервые для двух наиболее распространенных типов базальтовых магм Камчатки магнезиального и выаокоглиноземис-того составов экспериментально определены фазовые отношения при их кристаллизации в интервале давлений от I атм до 17кбар, что дало возможность охарактеризовать особенности дифференциации этих мати в коре и перtxодной зоне кора - верхняя мантия. 3) На основе полученных экспериментальных данных, а такхе комплексного анализа имеицейся петролого-геохиыической в reo-

физичеокой информации определены физико-химические условия формирования пород базальтовых серий океанических рифтов, Исландии, Толбачинской вулканической зоны Камчатки и предложены петрологичеокие модели их образования. 4) Впервые показана роль окиолительно-восстановительного режима в образовании кварц-нормативных андезит-риолитовых магм при дифференциации исландских щелочных базальтов. 5) На основании термодинамиче-окого анализа флшдно-ыагааткческих взаимодействий в системе базалтовы. расплав-С-О-Н впервые выявлен ряд новых эффектов, овязанних с влиянием ^ргкционирования летучих компонентов между расплавом и флюидной фазой на окислительно-восстановительное состояние базальтовых маги при их вшдавлении и подъеме к поверхности Земли. 6) Разработан алгоритм и проведено численное моделирование изменения огшолдтельно-восстановительного ооотояния [^о- и С02-содержащих базальтовых магм при их дегазации, вызванной декомпрессией и кристаллизацией. В целом проведенные исследования создают физико-химическую основу для моделирования эволюции базальтовых маги с образованием конкретных вулканических серий в различных геодинамических обстанов-ках.

Практическая цекнооть работы.

1. Полученные результаты экспериментальных исследований по кристаллизации базальтовых ыагм, а также разработанные в работе подходы комплексного анализа процессов их дифференциации могут слукить основой для: I) реконструкции физико-химических уоловий образования пород конкретных вулканических серий ; 2) интерпретации геолого-петрологическпх и геофтчео-ких данных о связи магматизма о геодинамическиы реышом вулканических областей, а также о строении и составе глубинных чаоте.1 земной коры в зонах активного базальтового вулканизма; 3) построения физико-химичеоких моделей формирования месторождений металлов переходной группы (Ре, Т1, V, Сг, N1 , Со и др.), которые генетически связаны о базит-гипербазитовыи магматизмом.

2. Результаты экспериментов могут быть использованы для пополнения банка данных для ЭВМ-моделирования процессов дифференциации базальтовых ыагм.

3. Обнаруженные закономерности в изменении флшдного и окиолительно-воостановительного режимов магм цри их подъеме и кристаллизации воздают возмоунооть для: I) физико-химичео-кой интерпретации геохимических данных по оодерханпям летучих

■ компонентов в магматических породах и составу флшдных включений в минералах глубинного происхождения; 2) количественных оценок выноса магмами летучих компонентов из мантии и в целой вклада «агматизга в формирование газового режима верхних оболочек Земли и других планет.

Апробация работы. Ооновная чаоть материалов диссертации докладывалась на Ежегодных семинарах экспериментаторов (Мооф? ва, 1978-1991); на У1 и УП Всесоюзных петрографических совещаниях (Ленинград, 1981; Новооибирок, 1986), на У и У1 Воесовдт них вулканологических совещаниях (Тбилиси, 1980; Петропавловск-Камчатский, 1985), на П и Ш Всесоюзных съездах океанологов (Ялта, 1982; Ленинград, 1987),. на УП, IX, X и ХУ семинарах "Геохимия магматических пород" (Москва, 1981, 1983, 1984, у;

1990); на совещании "Эволюция магматизма океанской литооферь»

и корреляция магматизма океанов и континентов" (Суздаль, 1983), на II Всесоюзной научной конференции "Природные газы Земли и их роль в формировании земной коры и местороддений полезных иокопаемых" (Мооква, 1982), на I и П Воеоовзных оовещаниях.'по геохимии углерода (Москва, .1981, 1986), на 27 и 28 Мевдународ- . ных геологачеоких конгрессах (Мооква, 1984; Вашингтон, 1989), на Воеоопзном симпозиуме "Термодинамика.в геологии* (Суздаль, 1985), на оовещашш "Mania и магматические флюиды" (Черноголовка, 1985), на I Советоко-Ядоноком симпозиуме по фазовый преврацениям лри высоких давлениях и температурах (Лиотвядка ' на Байкале, 1985), ha Воеоопзном оовещании "Тектоникалитоофе-рных плит" (Звенигород, 1987), на Ц и Ш Воеоовзных геохинико- , геофизичеоких школах (Звенигород,-1986, Í99Ó), на П Советоко-Индийскои симпозиуме "Экспериментальная минералогия" (Чимкент, 1989), на оеминаре "Экспериментальное и теоретическое .моделирование базальтовых о истей" (Черноголовка-, .1986), на П Чежду-народном вулканологическом конгрессе (МаЙнц, 1990), на ХП . Всесоюзном совещании по экспериментальной минёралргаиЧЫиаоо,

1991). По теме диосертации автором опубликовано более 50 работ, в том числе две монографии. :?'-;:".''л,-

Состав и структура работы. Диооертация состоит из введе- . ния, 8 глав, заключения и списка литературы из 511 названий. ■ ■ Она включает 308 стр. текста, 26 таблиц, вынесенных в виде приложения, и 123 рисунка. / ■ . " . ' л

Автор выражает глубокую благодарность A.A. Кадику, под -руководство:? которого он начинал свою научную деятельность и плодотворный творческий контакт о которым в значительной сге-

пени определил направленность проведенных исследований. Автор иокренне признателен своим коллегам A.A. Борисову, И.В. Лапину, А.Л. Портнягину и С.Н. Шилобреевой, с которыми были выполнены ряд оовмеотных исследований.

Большое значение для выполнения данного исследования имели научные контакты и дискуссии о Л.В. Дмитриевым, Б.В. Ивановым, Е.В. Ксштевым-Дворниковым, Е.Б. Лебедевым, А.П. Максимовым, Н.С. Муравьевой, А.И. Поляковым, В.А. Пугиным, A.B. Соболевым, U.M. Сущевской, А.Б. Слуцким, С.А. Федотовым, Г.Б. Флеровым, М.Я. Френкелем. ;^тор выражает им искреннюю благодарность. Автор также весьма признателен коллегам из зарубежных научных центров Г.М. Биггару (Эдинбургский ун-т) и М. Розен-хауэру (Геттингенский ун-т), совместно с которыми была выполнена чаоть экспериментальных исследований.

Чаоть I. Эволюция базальтовых мага в приповерхноотных

очагах: влияния потенциала киолорода на их кристаллизацию и дифференциацию о образованием вулканических серий

Данный раздел диссертации посвящен экспериментальному изучению проблем дифференциации базальтовых магм в прилов ерхноот-ных магматических очагах. Основным его содержанием являются результаты экспериментальных исследований по кристаллизации различных типов базальтов в уоловиях контролируемого потенциала кислорода. В Качестве объектов исследования выбраны породи базальтовых серий из трех ооновных-тектоноотруктурных зон развития современного базальтового магматизма: океаничео-ких рифтов (Атлантика), горячих точек (Исландия) и оотровных дуг (Камчатка, Толбачилская вулкшшчеокая область). Главное внимание в работе уделяетоя анализу влияния окиолительно-воо-становительных условий на процессы кристаллизации и дифференциации магм на малых глубинах в пределах земной коры.

Е.ф. Ооборн (1959) был одним из первых исследователей, который на ооновании экспериментального изучения железооодер-хащих силикатных систем показал возможное значение режима fOg для дифференциации базальтовых магм с образованием то-леитовых и известково-щелочных оерий. В дальнейшем большой вклад в понимание влияния fOg на фазовые равновеоия модельных и природных магматичеоких оиотем внеоли работы Р. Хилла и П. Роедера (1974), Р.Н. Томпоона (1975), Е.Ф. Ооборна (1978), Д. Уолкера и др.. (1979), Г.«. Биггара (I97Ö, 1983), A.A. Ка-

дика и др. (1982, 1990), А.Д. Бабанского и др. (1983), Т. 1^0-ва и др. (1982, 1984) и других исследователей. Важное значение для успешного развития экспериментальных исследований при контролируемых окислительно-восстановительных условиях тела разработка новых экспериментальных установок и методов, позволяющих осуществлять контроль X О^-во время опытов, а также избегать значительных потерь железа из исследуемого вещества в результате его взаимодействия с материалом контейнера (Биггар, 1978; Литвин, 1981 и др.).

Среди экспериментальных исследований петрогенетических проблем условно можно выделить два направления. Первое из них заключается в изучении главным образом базовых алюмосиликат-ных оистем, моделирупцих фазовые отношения при плавлении и кристаллизации магматических пород в широком диапазоне Р-Т--*02 условий (о летучими компонентами или без них). Второе направление исследований, которое развивается параллельно о первым и в существенной степени его дополняет, овязано о использованием для экспериментов пород конкретных магматичеоких оерий, при этом широко привлекая для решения проблей их генезиса петролого-геохимические и геолого-геофизичеокие данные.

Именно такой подход использован в настоящей работе, что в значительной степени предопределило характер изложения материала. В каждой из глав, посвященных тоб или иной базальтовой серии, приводятся как результаты экспериментальных исследований, так и гёолого-геофазичеокие и геохимичеокие данные, на основании которых делаются генетические выводы. В заключительной пятой главе данного раздела сделано обобщение полученных данных по влиянию Р-Т-З^ параметров на пути дифференциации базальтов, а также рассмотрены проблемы происхождения первичных мантийных мат о точки зрения декомпреооион-ного механизма плавления пород верхней наитии во время их подъема к поверхности Земли.

Вторая часть днооертационной работы поовящева анализу основных эндогенных факторов, определяющих окиолительно-воо-становительный и флюидный режимы базальтовых магм при их. зарождении, подъеме и эволюции в близповерхноотных магматических очагах.

Глава I. Проблемы окислительно-восотановительного состояния базальтовых магм и пород верхней мантии

В главе дается краткий обзор термодинамических и экспериментальных методов определения летучести кислорода (f0g) минеральных ассоциаций, а также имеюцихоя данных об окиолитель-но-восстановительном состоянии базальтовых магм и пород верхней мантии, представленных главным образом в обобщающих работах С. Хаггерти (1981, 1984), М. Сато и др. (1972, 1984), И.Д. Рябчякова и др. (1981, 1985), Ульмара и др. (1987), A.A. Кадика и др. (1988, 1991), Х.О'Нейла и В. Уолла (1987), Г. Иаттиоли и др. (1989).

Редоко соотонкие базальтов и ультраосновных нодулей (пород мантийного источника) может бить определено на основании оценок f02, которые свойственны минеральным равновесиям. Однако на этом пути оущеотвуют определенные трудности, главными из которых являются: I) недостатки иопользуемых расчетных и экспериментальных методов для определения f0g; 2) невозможность осуществить идеальную закалку глубинных равновеоий как при охлаждении магм, так и при быстром понижении давления во время их движения к поверхности Земли; 3) изменение редоко оостояния магм в процессе их дифференциации. Последнее в значительной степени затрудняет оценки редоко состояния первичных базальтовых магм на различных этапах их эволюции. На точность термодинамических определений fOg большое влияние оказывают погрешности анализа минеральных фаз ирезде всего в отношении концентраций разновалентних форм железа, а также выбор адекватной модели твердых раотворов.. Имеются методические проблемы и при использовании электрохимических ячеек для определения собственной (intrineio ) летучести киолорода минералов глубинного проиоховдения, которое проводится при нормальном давлении. Одной из них, пока еще мало изученной, является влияние давления на термодинамические равновесия в кристаллах о участием дефектов и вакансий в их отруктуре. Вместе о тем определения выполненные как термодинами-

ческим путем, так и экоперимента1ьно о помощью электрохимических ячеек для одних и тех же образцов нодулей шикелевых лерцолитов в целом показывают хорошее совпадение (Кадик, 1990), что дает уверенность в достоверности полученных обоими методами данных о редокс состоянии глубинных ианти;!них пород.

По-видимому, следует проявлять извеотную ооторожнооть и

при использовании соотношения Fe3+/Fe^+ в вулканических стеклах (и оообенно в рас кристаллизованных лавах) для оценки *0g патетических расплавов. Предложенные зипиричеокие уравнения завиоимооти Fe^VFe2* от f Og и ооотава расплавов (Sack et al., 1980, Борисов, Шапкин, 1990) не учитывают влияния давления, а также присутствия воды и других летучих компонентов в расплаве. Другая причина - возможное изменение степени окислеинооти пород в процеосе их формирования и в постмагматическую стадию. С этой точки зрения, очевидно, что наилучшим объектом для оценок по соотношению Fe^/Fe2* являютоя закалочные отекла подводных излияний относительно "оухих" базальтовых раоплавов.

Обобщение и анализ имеюцихоя данных по окиолительно-воо-отановительному состоянию базальтовых маги и ультраооновных пород верхней мантии позволяют сделать следувдие выводы, которые в значительной ртепени предопределили направление данного исследования.

1. Термодинамические и экспериментальные определения *0g минеральных ассоциаций базальтовых магм и мантийных модулей приводят к представлению о возможности широких вариаций окио-лительно-восотановительного режима как в областях магмогене-рации мат, так и при их'подъеме к поверхности Земли. Первичные магмы океанических и континентальных базальтов, а также их глубинные порции характеризуются значениями *0g, которые близки к таковым для минеральных равновесий перидотитов верхней мантии и по величине лежат мевду буферными равновесиями I* - *М. Вблизи поверхнооти в лавовых потоках и магматичео-ких очагах эволюция базальтовых расплавов приводит к их окио-лению, в результате доотигаются значения f Og, ооответотвуь-щяе буферным равновесиям FMQ-мио . Вмеоте о тем для некоторых базальтовых проявлений у поверхнооти наблодаютоя весьма низкие t Og,. отвечавдие уоловиям отабильнооти металличеокой фазы ( < I* ). Это указывает на то, что либо восстановленное ооо-тояние глубинных магм может оохранятьоя при их подъеме, либо у поверхнооти могут протекать процеооы воостановления. Изменение потенциала кислорода в магматичеоких системах должно существенным образом влиять на направленность эволюции базальтовых магм. Изучение этой взаимосвязи остается одной из актуальных задач геохимии и петрологии.

2. Наблодаемая корреляция между редоко состоянием и оте-пенью деплетированнооти мантийных ксенолитов (наименее деп-

легированные подули являются наиболее восстановленными), а так-se отепеньв их метаооматичеокой проработка свидетельствуют о том, что процеооы частичного плавления и метаооматичеокого изменения пород верхней мантия оопровождаютоя изменением их редоко ооотояния,как правило, в оторону окиоления.

3. Низкие значения t 02 минералов глубинного происхождения базальтовых магм и пород верхней мантии ооответотвуют условиям отабильнооти графитовой фазы в облаотях образования базальтовых мага и их глубинной дифференциации. Реакции о уча-отиеи гранита и других летучих компонентов прежде воего оио-теыы С-О-Н должны оказ:зать оущеотвенное влияние на редоко • ооотояние пород верхней мантии и магматичеоких расплавов. Это оботоятельотво отавит в каче.отве одной из первоочередных задач построение модели эволюции окиолительно-восотановитель-ного и флюидного режимов пород верхней мантии и мантийных мага в присутствии тех ила иных количеств 1рафита и летучих компонентов.

Глава 2. физико-химичеокие уоловия эволюции базальтовых маги океаничеоких рифтов Атлантики

Ооновное внимание в данной главе уделено экспериментальному аооледованию кристаллизации примитивных выоокомагнезиаль-ных океанических толеитов при I атм о целью выяснения .особенностей их эволюции в приповерхноотных вулканичеоких очагах, о оущеотвовании которых под ооевьми зонами спрединга в пре-" дедах океаничеокой коры свидетельствуют геофизические данные, а также результаты геолого-иетр оло гич еоккх реконструкций офи-олитовых комплексов.

Для экспериментальных исследований иопользовалиоь два ооотава базальтов . A-I и А-2 (табл. I) близких к предполагаемым первичным магмам двух преобладаодих типов толеитов океаничеоких рифтов (T0P-I и TGP-2), широкое распространение которых было показано оначала в Атлантике (Дмитриев и др., 1979), а затем и в другах районах Мирового океана (Сущевокая и др., 1986, Дмитриев и др., I9S0).

Опыты проводилиоь при I ати (I263-II52°C) в уоловиях контролируемой летучеоти киолорода ( иьо, IW ), на высокотемпературной установке методом "подвешенной капли", который позволяет избежать оущеотвенной потери железа из образца в процессе опыта. Регулирование ооудестанялооь путем пропускания через печь газовой смеои С02-Н2 заданного

ХямгчеокиЯ состав (в иго. %)* пород, используеных для экспериментальных

исследований

¡Океанические толе-рты (Атлантика) ! А-1 ! А-2 1 1 } -Исландия ; толеитовая сергя Г Г нгё Г ТАБ 1 щелочная серия 1 НДБ "] ШБ "[ ^АН ¡Толбачинскоз извержение 1975-1976 гг. Г Т-1 | Т-2 ~ I !

ЗЮ2 49,26 50,6 48,61 49,00 56,50 45,32 46,70 61,15 49, £0 51,20

ТЮ2 0,61 1,2- 0,69 1,43 1,33 2,77 3,80 0,92 . 0,96 1,71

А12о3 15,23 16,3 14,65 15,30 15,10 13,49 16,51 15)65 В,80 17,60

- - 1.17 2,99 1,37 2,42 2,61 1,72 3,22 • 2,58

РеО 7,70х 8,8* 8,28 8,48 9,89 . 10,32 10,05 6,48 7,00 8,21

11,23 8,5 12,26 7,01 . 3,44 10,58 4,5В 0,93 9,55 4,50 1

МпО 0,12 0,2 0,17 0,22 0,23 0,22 0,27 0,25 0,16 0,16 3

СаО 12,42 12,0 12,68 12,23 6,65 11,01 8,76 3,45 11,45 7,96 •

Иа20 2,18 2,4 1,48 2,07 3,52 2,36 4,19 5,31 2,18 3,26

к2о 0,05 0,05 0,07 ' 0,15 о,ез 0,87 1,62 3,23 0,84 2,00

н2о - - 0,20 0,24 0,34 0,10 0,17 0,28 0,12 '0,Ш

Р2°5 - - 0,07 ■ - . - 0,56 1,30 0,31 0,13 0,62

Суииа 100,00 100,05 100,38 99,12 99,30 100,02 100,51 99,61 99,32 99,92

Все гелез о в виде УеО

состава. Время вццержки в завиоимооти от температуры о оставляло от 5 до 22 ч. Продукты закалки анализировались оптичео-ки и на иикрозонде. Т- füg - уоловия экспериментов и температуры кристаллизации минералов показаны на рио. I.

Цри t Og (NNO) для A-I уотановлен оледупций порядок кристаллизации фаз: 0I-» PI -*■ Sp Срх. А-2: PI-»- 01 -> ¡?р —^ Срх. В обоих случаях шпинель криоталлизовалаоь в некотором интервале температур и при Т 12D8°C, когда в равновеоии о амд-коотью появлялся Срх, она иочезала.

Изучение закалочных стекол позволило .проследить изменение ооотава расплава в ходе кристаллизации. Методом наименьших квадратов были раоочитаны количества кристаллизуицнхоя минералов и их соотношения в изученном температурном интервале, а также ооотавы кумулятивных фракций, которые могут фор-иироватьоя при фракционной криоталлизации A-I и А-2 (рио. 2,3).

Сравнение экспериментальных данных по изменению ооотавов магматических жидкоотей в ходе кристаллизации при низких давлениях о вариациями ооотавов природных базальтовых стекол дало возможность более детально проанализировать роль малоглубинной кристаллизационной дифференциации в формировании пет-рохшшчеокого опектра океаничеоких толеитов, оценить влияние iOg и других физико-хииичеоких параметров на протекание этого процесоа, а также выявить те особенности ооставов базальтов, которые не могут найти объяснения в рамках модели кристаллизационной дифференциации и,по-видииоиу, обусловлены более олокнши процессами глубинной эволвди магиогенерируюцих оистеи. Результаты проведенного анатиза сводятся к оледупциы ооновным выводам.

I. Экспериментальные данные для A-I и А-2, а также их оравнение о иыеицишоя экспериментальными данными для других ооотавов океанических базальтов, полученными при иных окиоли-тельно-восстановительных уолоэиях (Walker s.a., 1979, Bender e.a. , 1979,Grove, Bryan , 1983 и др.) свидетельствуют о том, что в процесое котекгической кристаллизации (Ol + PI и 01 + PI + Срх) iijai I атм образуются достаточно уо-тоЛчивыа тренды остаточных расплавов в широком диапазоне температур ( ^ 1150 ) и i Oj ( i wo ). Таким образом, при кристаллизации примитивных высокомагнезиальных толеитовых магм в приповерхноотных уоловпях вариации режима t Og (MW - иш) в оубликвидуоной облаоти температур не оказывают

- и -

Рис, I. Экспериментальные данные по плавлению океанических толеитов A-I и А-2 при I атм в условиях заданной летучести киолорода

пи

-J_I_I_Г 1 I_L.

Рис. 2. Изменения количества кристаллической • фазы в зависимости от температуры в ходе кристаллизации A-I и А-2 (расчетные данные)

I - A-I, 2 - А-2, 3 и 4 - соответственно AIV-525 И ALV-528 (Grove, Bryan, 1903 ). В скобках даны соотношения кристаллизуицихоя фаз на отдолышх этапах криоталлизации

и w и

' ¿факяшим f%

/ж* /г Л-2 -- \ Ъ1263 ] ■Жпя пи^ду"' ит>

Рис. 3. Изменение состава расплавов в ходе кристаллизации А-1 и А-2 ( в мае.?)

I - анализы исходных смесей; 2 - 1263°С;

СЕ]- СЕ]' СЗ» СЭ СЕ] _ Ш» Ш. СЕЗ>

«■с,» г

и> I

3 - Е239°С; 4 - 1221°С; 5 - 1208°С; 6 - 11Э7°С; 7 - Н83°С; 8 - тренд через средние значения для каадой температуры; 9 - расчетные тренды ; 10 - природные стекла ТОР-1,ТОР-2

существенного влияния на соотавы образувдихоя магматичеоких жидкостей.

2. Общее направление изменения составов остаточных расплавов оовпадает о вариационными линиями природных базальтовых стекол как в масштабе каждой из выделенных групп (ТОР-I и ТОР-2), так и в пределах отдельных районов. Это означает, что (I) ооставы A-I и А-2 действительно можно рассматривать как потенциально исходние магмы по отношению к другом составам океанических толеитов и (2) ведущим процессом в образовании наблодаеыого спектра составов стекол и базальтов Атлантики может являться кристаллизационная дифференциация двух типов первичных магм на малых глубинах при их движении к поверхности и в приповерхностных магматических камерах. Некоторые отклонения природных ооставов от экспериментальных трендов обусловлены тремя ооновными причинами: I) повышенным давлением при кристаллизации до 3-5 кбар); 2) смешением в магматической камере; 3) некоторыми вариациями в ооотаве самих первичных магм.

3. Механизм кристаллизационной дифференциации не может обеспечить переход между двумя типами ооставов исходных магм в уоловиях малых глубин. Таким образог, предполагаемые родо-начальнне раоплавы для двух групп 'базальтов Атлантики в интервале давлений до 4-5 кбар не могут бить генетически овяза-ны между ообоИ и являются самостоятельными типами магм.

4. При образовании наиболее распространенных составов ' океаничеоких толеитов (7-8 мао. % MgO ) имеет меото фракционирование наряду о Ot и PÍ значительной доли Срх. Редкость вкрапленников Срх очевидно связана о трудностью избирательного накопления Срх в уоловиях совместной кристаллизации о 01 и PI, а также частичным раотворением его при понижении давления.

5. Диапазон изменения соотавов раоплавов в ходе криотал-лизации от 1270 до НБО'Ь полностью охватщзает пределы вариаций природных стекол в отношении петрогенных элементов. Существенное увеличение количества ¡фисталличеоких фаз при температурах I2I0-II90°C (от 20 до 40*>), сопровождаясь значительным выделением сбытой теплоты кристаллизации, замедляет охлаждение мага и стабилизирует на длительное время температуру в очаге на этог уровне. По-видимому, это является одно;' из главных причин наиболее частого поступления на по-

верхнооть раоплавов, ооответотвувдих температурному интервалу 1200-1190СЬ.

6. Наиболее чаото вотречаициеоя составы огекол в обеих грушах базальтов Атлантики ( М^О ~ 7,5 ыао./ь) соответствуют . отепени ¡фкоталлизации иоходного раонлава 35-45*. Принимая во внимание, что для большинства океанических толеитов содержание <}енокристаллов оущеотьенно меньше этой величины ( < 15%), оледует ожидать, что в приловерхноотных очигых образуются значительные объемы кумулятивных пород, сравнимые о объемами базальтов,излившихоя на поверхность. Таким образом, океаническая кора (третий ее сейсмический олой) должна быть в значительной отепени оложена кумулятивными породами, оуммарный ооотав крторих отвечает оливиновому габбро.

7. Вопроо о том, являк/гоя ли раонлавы наиболее примитивных океаничеоких толеитов непосредственными выплавками лер-цолитовой мантии, т.е. первичными магмами, остается предметом обоуждения. На ооновании имеыцихся данных о уверенностью можно утверждать, что наиболее примитивные расплавы двух груш толеитов Атлантики могут быгь производными от более магнезиальных магм, образущихоя при давлениях выае 8-12 кб, при этом первичные магмы центральных областей Атлантики (ТОР-2) долины образовывахься на меньших глубинах (и, возможно, при меньших отепенях частичного плавления), чем первичные магмы периферических областей (ТОР-1). При обсуждении уоловий генерации первичных магм необходимо учитывать, что определенное влияние на состав отдедяицихоя иагы может оказать процесо сегрегации и аккумуляции магматической жидкости. Отделяиций-оя от мантии раоплдв может представлять ообоД омеоь жидкоо-тей, выплавляюцихоя на разных глубинах при различных отепенях частичного плавления.

Глава 3. Оюико-химйчсокие уоловия эволюции базальтовых магм толеитовых и щелочных вулканических оерий Исландии

Магматизм Исландии оочетает в себе признаки как океанического рифтового, так и оотровного внутриплитного вулканизма. В вулканической зоне, являюце^ся продолжением Срединно-Атлантичеокого ри{.та, изливаются базальты практически не. отличимые от океаничеоких толеитов по главным петрогенным компонентам. Вместе о тем по ряду геохимических признаков и изотопному ооставу эти баз&тыы обнаруживают схожесть о базаль-

тами океанических островов. Kpove того, развитие вне пределов современных рифтовых зон щелочных базальтов являетоя еще одной чертой,сближапцей вулканизм Иоландии о вулканизиои горячих точек. Другая оообеннооть иоландокого вулканизма - значительная степень дифференцированнооти магм вулканичеоких оерий, проявляпдояоя, в чаотнооти, в широкой развитии кварц-нормативных киолых пород ( ~ 10% от общего объема вулканитов),'ао-ооциируодих как о толеитовыми, так и о щелочными базальтами.

В данной главе на ооновании экспериментальных данных рао-оматриваетоя влияние ( fOg) на криоталлизацию и дифференциацию базальт-авдезитовых расплавов толеитовых и щелочных вулканичеоких оерий Исландии. Анализируются главным образом три вопрооа: I) влияние летучеоти киолорода на последовательность и оостав криоталлизуюцихся минеральных фаз; 2) изменение химического состава оотаточных расплавов в ходе кристаллизации магм при различных окиолительно-вооотановительных уоловиях; 3) дифференциация базальтовых ыалпри изменении окиолитель-но-воостановительного режима в вулканичеоких очагах.

Ооновное внимание при этом.было оооредоточено на выяснении уоловий образования ферробазальтов, а также обогащенных кремнеземом авдезит-риолитовых маги путей дифференциации вы-оокомагнезиальных толеитовых и щелочных базальтов, которые можно рассматривать в качестве родоначальных для базальт-рио-литсвых оерий (Поляков, Муравьева, 1981, Wood , 1981 и др.).

Исследование особенностей криоталлизации расплавов как толеитовых, так и щелочных базальтов о различный содержанием MsO позволило наряду о влиянием магнезиальнооти учесть влияние щелочности-и, таким образом, оценить различия в характере дифференциации толеитовых. и щелочных базальтовых маги при различных режимах t Og.

Для экспериментальных исследований были выбраны выооко-и кизкогагнезиальные базальты, а также андезиты из .толеитовых и щелочных базальт-фёрробазальт-риолитовых оерий (табл. I). Опыты проводилиоь при I ати иетодои "подвешенной капли" в интервале температур 1060-1300^ при трех различных режимах изменения zOg о температурой: I) при "вооотановительных" tOg ( V ), ооответствувдих полю стабильности вюстита (на один порядок выше буфера IW ); 2) при "умеренных" *0g (HMO ), ооответствущих буферу ННО ; з) при "окислительных" f Og (COg),

воздаваемых в рабочей зоне печи потоком чиотой С02. В последней олучао 102 била близка к буферу МН. Уоловия проведения опытов и последовательность кристаллизуццихся фед показаны на рио. 4.

Потенциал киолорода оказывает влияние не только на температуры начала кристаллизации рудных фаз (хромиотой шпинели и магнетита), но, хотя и в значительно меньшей отепени, влияет на температуры выделения 01, Р1 и Срх. Для толеитових составов изменение температуры фисталлизации этих минералов в интервале Г 0#> (И - мн) не превышает 30°С, для щелочных пород оно может доотигать ~ 40°С. В целом увеличение £ 02 в ин-' тервалэ В> - ИН приводит к расширению полей криоталлизации , срх и Р1 за очет некоторого сокращения поля кристаллизации оливина. По отепони влияния ? 02 на Т кристаллизации минералов уоловно можно ввделить две облаоти - "восотанови-тельную" (<Ш> ) и "окислительную" (> юш ). в первой Т криоталлизации минералов относительно мало зависят от ? 02. Во второй - температура и порядок криоталлизации фаз в оущеот-венной отепени определяются величиной * 02-

При одном и том же режиме * Х)2 в щелочных базальтах на-блвдаетоя более ранняя криоталлизации М' по оравнению о толитовыми расплавами одинаковой магнезиальнооти. Это объясняется более выоокой долей ¡в щелочных расплавах по сравнению о толеитовыми при данных Т и *02. Повышение Яе^/Яе^* в рае плавах о увеличением щелочности и * 02 приводит к изменению ооотава 01 и Срх - ооответотвенно увеличению в них содержания Рои Ь

При "восстановительных" уоловиях (£ 02 ( * )) в близоо-лидуоной облаоти температур ( < 1075^) в толеитових базальтах происходит ликвационное расщепление оотаточных раоплавов о образованием кислых и обогащенных железом расплавов. При * 0о (ИЛО ) и более окислительных уоловиях (Т ^ 1060%) этого явления не наблюдиетоя ни в толеитових, ни в щелочных базалйг-андезитовых ооставах.

. Анализ -/ендов оотаточных раоплавов, образущихоя при кристаллизации базальтов при различных окислительно-восстановительных уоловиях приводит к оледупцим основным выводам.

I. Кристаллизационная диМеренциация базальт-андезитовых рашлавев при окиолительно-восстановительних уоловиях, характерных для коровых глубин оущеотвенно зависит от режима *02

Peo. 4. Влияние легучосги кислорода на тоипоратурн крпо-таллизации мияоралов толентовнх г щелочных базальтов

а - толоитовый Еысокоыатневиальшй базальт; б - толоптовый оливпновьШ базальт (фврробазальт); в - щелочной БыоокоиагноБпальниь базальт; г — щелочной олевинобыЕ . базальт (ферробазальт); IW - буфор авлозо-вюстит; W -режим f Oj на порядок шзо буфера кэлозо-вготит; CCLj -опыты в атмосфере двуокиоп углерода; NN0 - буфор никель -окись никеля;, Ь - paoплав; 01 - оливин; PI - плагиоклаз; Срх - клинопирокоан; 5р - ппшнель; Mt - магнатит; I2rn ильыенит

при понижении температуры. При низких давлениях ( < 2-3 кбар) в "восстановительной" интервале f 02 ( IW - шю) кристаллизация оиликатних фаз (01, PI, Срх) без ыагнетита (или о незначительны!! количеством его) ведет к обогащению оск'аточных шд-коотей железом при оохранении примерно постоянного содержания" 31 02. В то же время кристаллизация иагнетитсодеркащей минеральной ассоциации в "окиолительном" интервале £ 02 (МЮ - мн) приводит к образованию оотаточных расплавов обогащенных кварцем и обедненных железом (рис. 5). Граница ыеаду "восстановительной" и "окислительной" Т - f02 областями кристаллизации достаточно условна ( ~ нио ) и зависит от химического состава магматического расплава. Для обогащенных щелочами базальтов, которые при данных Т - * 02 параметрах обладают больней степенью окисленнооти железа в расплаве, чем толеитовые базальты, эта граница смещена в оторону более низких значений í 02 и наоборот.

2. ферробазальты голеиговой и щелочной вулканичеоких серий Исландии и других районов океанических рифтов образуются в результате кристаллизационной дифференциации походных зыоо-комагнезиальных базальтовых магм .ооответотвуыцих серий в приповерхностных очагах, приуроченных, по-видимому, главным образом к 1ранице кора-верхняя мантия. Низкая степень окиолен-нооти первичных магм предопределяет кристаллизацию их .на первых этапах при окислительно-восстановительном режиме, соответствующему "восстановительной" Т-£ 02 облаоти о образованием феннеровского тренда дифференциации.

3. Образование кварц-нормативных авдезит-риолитовых ыагм как толеитових, так и щелочных вулканических серий Иоландиа овязано, по-видимому, о кристаллизацией фюрробазальтовых маги и фракционированием магнетите одерлацей минеральной ассоциации (01 + PI + Срх + II t± Орх) в "окиолительной" Т - f 02 облаоти. Полученные экспериментальные данные показывают, что ио-следуемыэ нефелин-нормативные базальты, кристаллизуяоь при

102 ( иио ) и í02(C02) ниае П50°С, образуют остаточные pao плавы о нормативным кваоцем, количество которого увеличивается при дальнейшем снижыпш температуры (рис. 6). Таким образом, не только при сильно окаолительных уоловнях, соответствующих буферу МН, как это било показано ранее ( Duka , 1974), но и при умеренных" значениях í 02 , которые характерны для природных маги у поверхности Земли, фракционирование

Рис. 5. Изменение соотавов оотаточннх расплавов в процесое кристаллизации исландоких щелочных базальтов при различных режимах кислорода

1-6 - остаточныо раоплавы щелочного низкомагнозиального (1-3) и высокомагнезиального (4-6) базальтов соотвотственяо при и ^СХдССО^); 7, 8 - исходные соотавы

высокомагнезиального (7) и ниэкомагнезиального (8) базальтов. Стрелки - направление изменения соотавов при понижении температуры. Тонкой линией обведено поле соотавов пород щелочных базальт-риолитовых серий Исландии

Рио. 6. Изменение содержания нормативного нефелина и кварца в остаточных расплавах щелочного ниэкомагнезиального базальта при понижении температуры

Обозначения те же, что и на рис. 5. Соотношение

CoO/EegOg в расплавах при данных Т и f (Х> вычислялось ш эмпирическим уравнениям: для ' ЯКО ) по ( Saek at

al.,19SO), для fOjiCOkj) ПО (mink et al., 1983)

магнетитоодержоцей минеральной асооциации в ходе кристаллизации щелочных базальтов обеспечивает преодоление териичеокого барьера, разделнодего при низких давлениях нефелин- и кварц-нориативные магматические серии. Расплавы, формируыциеоя на -этой отадии дифференциации базальтов, являются щелочными андезитами и риолитшп.

4. Образование непрерывных базальт-ферробаэальт-риоли-товых серий путей кристаллизационной дифференциации иоходных "оухих" виоококагнезиальных базальтов, имеыцих "восстановительный" характер ( <: возможно только в том случае, когда в процесое кристаллизации происходит изменение редоко режима магматической оиотеиы. Для образования остаточных расплавов андезит-риолитового ооотава кристаллизация (|ерробаза-льтовых магм при охлаждении должна оопровождатьоя окиолениеа иага. Имещиеоя оценки г 02 . природных маги не противоречат такому предположению, показывая относительное повышение £ 02 в ряду виоокомагнезиальный базальт-ферробазалът-андеэит от

Г 02 ( < *М ) ДО £ 02 ( кч - ММ» .

5. Предполагается, что основными эндогенными факторами окиоления магы в ходе их эволюции являютоя <}ракционировшшз аелезооодержащих минеральных фаз (01, Срх), а также процессы дегазации остаточных расплавов, связанные о накоплением в них летучих компонентов (в первую очередь С02 и Н20) по мере увеличения отепени фракционирования.

6. Кристаллизационная дифференциация "восстановленных" аага при низких давлениях ( < 3-5 кбар) в закрытых по кио-лороду оиатенах пли в уоловиЯх, когда режим * 02 контролируется буферными равновесиями типа , не иокет обе-опечить наблвдаеиую в вулканических оеряях оиену трендов дифференциации. В этой олучаа в магматическом опектре должны праоутотвовать кислые н обогащенные железом (в болкоей ото-пени, чем природные ферробазальты) мафичеокие магмы, форми-рущаеоя ликвационным путем. Распределение ряда патрогенных (в первуп очередь алюминия) и редких элементов (РЗЭ,гг, аь, и,ТА и др.) в ряду (¡ерробазальт-риолит вулканичеоких серий противоречит их ликвационному генезиоу, однако вполне удовлетворительно объясняется в рамках механизма кристаллизационной дифференциации.

Глава 4. Физико-химические уоловия кристаллизации и дифференциации высокомагнезиальных и выоокоглиноземистых базальтов островных дуг (на примере базальтов Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1976 гг. на Камчатке)

В данной главе раооиотрены физико-химические условия кръ-оталлизации и дифференциации двух широкораопространенных оот-роводужных базальтовых магм выоокоглиноземистого и выоокомаг-незиального оостава на примере Толбачинского извержения 1975-1976 гг., во время которого на поверхность поотупали оба типа базальтовых магм и их промежуточные разновидности. Полученные экспериментальные данные по криоталлизации толба-чиноких базальтов при давлениях до 17 кбар, а также анализ имевдейоя петролого-геохимичеокой информации позволили определить ооновные особенности дифференциации этих типов магм в промежуточных очагах и выяонить возможные генетичеокие связи между ними.

Для экспериментальных исследований попользовались природные образцы пород, относящихся к двум преобладавдим базальтам БТТИ - высокомагнезиальному (Т-1) и глиноземистому умеренной щелочнооти (Т-2) (табл. I). Опыты проводалиоь при I атм, главным образом, методом "подвешенной капли" ^ (ИНО ), а при выооких давлениях в интервале 7-17 кбар в храфитовых капоулах на уотановке цилиндр-поршень, где г была на 1-2 порядка ниже . Уоловия проведения опытов и фазовый состав продуктов пооле закалки предотавлены на рио. 7, 8. Во воем изученном интервале РТ-условий были определены химические соотавы криоталлизупдихоя фаз и ооновные закономерности в изменении трендоэ остаточных расплавов при различных давлениях.

Сравнение минеральных ассоциаций, криоталлизупдихоя в экспериментах, о минеральными ассоциациями вкрапленников природных базальтов позволило наложить ряд ограничений на РТ-уоловия их формирования, а также определить окислительно-восстановительное состойни? магм у поверхности. Анализ этих данных приводит к выводу, что перед извержением ыагнезиаль-

; r 1 _М_а r 1

Л' Jf*

1 ■ 's—S-г. J-if"

i ' e ¿ж-i « 1 : Г! ■J F * ^ / : ^ y ! i jf' 4

: H* / . я « « ■ LI в l" fe »I

- : -a -i -i -и -i -i

Pec. 7. Э-спс-рп^ентк по кристаллизЕ!^; нагнезгаль-ного CT—I) п глсзозе\Естого (Т-2) базатьтов Толбачгаского E3ï ег^екгя ирг I атм к заданном регза:е кислорода

Рис. 8. Р-Т баграми бстзлихЕгдуснкх ?езовшс отношений г'я магнезиального (T-I) и глиноземистого (Т-2) базальтов Толбачснского Езверзения

- '¿И -

ннЯ и глиноземистый базальты оущеотвовали в виде оаноотоя-тельных магм, оодержацих незначительное количество.фенокрио-таллов (соответственно 01 + Срх и Р1 + 01), кристаллизовавшихся при Р < 5-7 кбар. У поверхности (во время кристаллизации субфенокристаллов при Р < 2-0 кбар) они имели температуры соответственно Ц80 и 1170 ± 15°С, при этом Г была близкой к мко т.е. на 143 порядка выше, чем *02 базальт товых излияний окешшчеокого дна.

Результаты изучения соотавов магматических жидкоотей в . экспериментах показывают, что при I атм фракционирование субликвидусных минеральных фаз не может обеопечить перехода от магнезиального к выоокоглиноземистому составу базальтов и наоборот. Тренды остаточных расплавов как магнезиального, так и высокоглиноземиотого базальтов существенно от-личаютоя от тренда, который образуют промежуточные ооставы базальтов извержения и поэтому они также не могут быть продуктами кристаллизационной дифференциации этих двух типов бааальтов. В то и время ооставы оотаточных раоплавов, об-разугацнеоя при кристаллизации магнезиального базальта во воем интервале давлений 7,5-17 кбар образует тренд, оовпа-дапций о трендом природных магм промежуточного типа ( рис* 9). При давлениях до 7-6 кбар он обеспечивается иркоталли-зацией Срх + 01, а при более высоких дазлениях, главным образом, одного Срх. Оотаточные расплавы, образувдиеся при кристаллизации глиноземиотых иагипри давлениях 7,5-17 кбар, не имеют непосредственных аналогов среди природных магм Толбачинокого извержения. Некоторые вариации природных глиноземистых магм можно обьяонить кристаллизационной дифференциацией при низких давлениях < 5 кбар, главный образом, за очет Фракционирования Р1, или ве вариациями в ооставах производных магм, образувдихоя при дифференциации магнезиальных базальтов. В целой полученные данные позволяют прийти к заключению, что криоталлизационнаУ дифференциация вы-оокомагнезиальных базальтов при выооких давлениях, ооответ-отвувдих глубинам питапцих очагов, расположенным по геофизическим данным под Толбачинокой вулканячеокой зоной в переходном олое мевду корой и верхней мантией . (20-40

Ч .1.

\ 1!.Ч!1.....V> ,

и \

"'Л

I !

»)".«« X

7 .

• «

/

9 ' .J"' '!

• О. •

*

• .и, '

« i

Pao. 9. Сравнение экопорименгальша трендов кристаллизационной диЭДеронцнацип магензпального (T-I) п глинозеет-стого (Т-4) базальтов о зариацидал базальтов Толбачинского извержения на диаграммах CeO-LI^O (а) п AlgO^-MjO (б)

1-2 - соотавы базальтов БТТИ t I - Соверыого прорыва, 2 - Шяого прорыва. I—III - направление азмонония соотавов магматических аидкоотей в экспериментах прз различны* давлениях: I - при I ата} II - при давлениях 7,5-17 кбзр для T-I п 12,5-15 к<5ар для Т-2; III - прп давлениях 17 кбер дм Т-2

км), обеспечивает возможность образования воего петрохиуиче-окого спектра базальтовых магм глиноземистого и промежуточного типа.

Расчетные модели поведения малых и редких элементов (К, Rb, li , Ва, РЗЭ, v , Со, Ni,Cr и др.) заставляет предполагать более олокный механизм эволюции базальтовых магм в глубинных очагах, не укладывакгцейся в схему одностадийного процесса фракционной криоталлизации. Вариации редких некогерентных элементов и никёля в природных базальтах получают удовлетворительное объяснение, еоли допуотить, что дифференциация в очаге оопрововдалаоь процессами смешения неоднократно поступавших п очаг новых порций первичных высокомагнези-альнюс магм со обоими остаточными рпоплавами.

Отсутствие на ликввдуое T-I и Т-2 при выооких давлениях Орх, а также соотношения РеО/МеО и Hio/Mgo в базальтах БТТИ указывают на то, что они не могут являтьоя первичными вип.тавками ультраосновного вещеотва верхней мантии. Наиболее близко к составам первичных магм приближаются высоко магнезиальные базальты Северного прорыва, которые могли образовываться в результате фракционирования ~ 10$ 01 из первичной магмы пикрит-баз альтов ого состава (Mg 0 а 14 мао.&). Для глиноземистых базальтов остеетоя альтернатива: либо они яв-лягтоя продуктом дифференциации первичных высокомагнезиальных магм в глубинных промежуточных очаг.я, либо они предота-вляют собой выплавку из вещеотва не ультраооновного оостава (эклогитов, габбро-анортозитов, метабозитов). Сущеотвупцие изотопные данные отвергают возможность контаминации ТолСа-чинских базальтов древними породами коры или океаническими осадками в области магыообразования.

Таким образом, предлагаемая модель магаообразования базальтов Толбачинокого извержения сводится к следувдим основным положениям: I) Первичные высокомагнезиальные расплавы, образуюциеся на глубинах более 50-60 км, поднимаясь к поверхности, поступают в промежуточные махтатичеокие камеры, располагающиеся на 1ранице коры и мантии. Их кристаллизационная дифференциация приводит к формированию в очаге воэго петро-химического спектра базальтовых мага, вотречапдихся в Толба-чинскон вулканической зоне от магнезиальных до глиноземистых базальтов, включая их промежуточные разновидности. 2) Периодическое поступление в магматические каиеры новых порций

ыалодиф[еренцированной магнезиальной магмы сопровождается их "автосмешеииеи" о уже продифференцировавшими остаточными расплавами глиноземиотого или промежуточного состава. 3) Частичная кристаллизация и ди {.ференциация магм на пути их следования в каналах и промежуточных нриповерхноотных камерах приводит к образованию базальтов, несколько отклониыцихся от тренда омешенин и глубинной дифференциации.

В рамках предлагаемой схемы образование выоокоглинозе-мистых иаги Толбачинской зоны и в целой Ключе во кой группы вулканов обусловлено прежде воего существованием обширной зоны глубинных очагов в том интервале давлений, при котором диф^-ферешшация высокомагнезиальных маги направлена в оторону обогащения остаточных раоштвов Высокоглиноземистие

раснлаии базальт-андезиг-базальтового состива будучи относительно окислешнши ( f Og ^ выо), перемещать по мере овое-го образования в менее глубинные камеры, обладав оноообно-отыо дифференцировать о образованием магм андезитового и более киолого оостава в результате кристаллизации магнотитоо-держацей минеральной ассоциации.

Глава 5. Некоторые вопросы генезиса дифференцированных базальтовых оерий в овете экспериментальных данных по криоталлизации и ([.'[явлению базит-гиаербазитових пород

В данной главе, подводящей итог первой части работы, на ооноьашш обобщения проведенных нами и оушествумцих экспериментальных данных рассмотрены три воцроза, затрагиьащие в целом проблему петрогенезиса базальтов!« серий: 1) основные физико-химические факторы, определяющие эволюцию базальтовых мага о образованием главных нейрохимических трендов дифференциации; 2) причины бимодального распределения пород вулканических ое-рий по химическому составу; 3) возможные вариации оозтава первичных мантииных маги в зависимоети от геодннимичеоких уолоьий развития зон частичного плавления.

I. 5пол>.ч1/л бязальтоиат маги о образованием главных пет-рохимических тоешюь

'.»определяется оочетшшем физико-химических параметров, важнейшими из которых являгтоя давление и ре*им киолорода. 1еннеровекнй(толеитовыП) тренд дифференциации реализуется для относительно "оухих" мал/ при низких давлениях ( < 5 кбар) в

восотановительной Т-Г02 области (^РЛО). БоуэновокиП (извеот-ково-щвлочной) тренд дифференциации образуется в широком интервале давлений в том случае, еоли кристаллизация ооулеотв-ляется в "окислительной" Т- Г02 облгсти ( N»0 ). Анортози-товый (глиноземистый) тренд проявляется для оухих маги при выооких давлениях ( > 7 кбар) при восотановительных и умеренных г 02 ( ^ мио ). В присутствии воды он может проявляться и при более низких давлениях. Еоли криотачлизация иоходных "восстановленных" магм сопровождается повышением потенциала киоло-рода, то боуэновский тренд в ходе эволюции может сменить при низких давлениях [еннеровский тренд, а при выооких давлениях анортозитовый. Поскольку в процессе эволюции магм в очагах происходит смена окиолительно-восотановительного и флпидного режима, то природные магматичеокие оерии имеют как правило оложный "комбинированный" характер, оочетапций различные тренды дифференциации.

2. Распределение вулкаличеоких пород по химическому составу зависит от целого ряда факторов, которые можно разделить на две группы. К первой группе отнооятоя факторы, непосредственно овязанные о механизмом дифференциации, т.е. оказывайте влияние на соотношение объемов раоплавов различного состава, образувдихоя в процессе диф{еренииации единичного объема ро-доначальной магмы. Ко второй труппе отнооятоя факторы, от которых завиоит вероятность поступления на поверхность иагмати-чеоких жидкоотей того или иного состава. К ним отнооятоя: тер-мичеокие уоловия дифференциации, которые определяют продолжи-телънооть суцеотвования в остывавдем очаге производных магм данного оостава; физические свойства раоплавов (превде воего плотнооть и вязкость), от которых завиоит подвижнооть мага; динамические оообеннооти эволюции магм в очоге, в чаотнооти, опоооб и динамика разделения жидкости и кристаллов на разных этапах дифференциации. Анализ этих Факторов, проведенный на ооновании экспериментальных данных и расчетных моделей дифференциации, приводит к выводу, что возможность бимодального распределения пород толеитовых и щелочных океанических серий заложенп в тех закономерностях разовых отнесении, которые контролируют изменение состава остаточных расплавов в процессе понигенил те'.'пергггури.и,соответственно,увеличения степени кристаиизацпв (степени '{рашиюнирования) родоначальных базальтовых 1-ап/. ^ин/.муу п раскространенноати вулканитов

промежуточного (анлеэитового) состава обусловлен тем, что ин-терпал изменения степени кристаллизации (л F) и температуры ( д Т), ооответотвуппий расплавам промежуточного оостапа, яв-ляетол наименьшим по оравнвнию о ¿F i лТ ботатътовых и рио-лятопых (трахитовых) жидкостей. Преимущественное поступление на поверхность риояитових (трахитовых) магм относительно мага промежуточного ооотава может быть уоилено вследствие изменения '{язичеоких овойотв ог/аточных раоплавов в ходе диф^-ерен-циации, оопровождавдейол накоплением в них воды и других летучих компонентов. Даже при веоьиа малых иоходних концентрациях HgO в родоначалъннх магмах ( 0,1 мао.£) накопление воды на заключительных отадилх дифференциации приводит к уменьшение вязкооти и плотности образупцихся киолых расплавов по оравнению о расплавами андезит-диацитового состава тем самым обеопечивая их большую подвижность. Таким образом, биомодальное распределение вулканичеокнх пород, являяоь результатов оовокушюго дейотвия перечисленных вьие факторов, в целом не противоречит-ведущей роли кристаллизационной дифференциации а образования толеитовых и щелочных оерий.

3. Связь ооотава первичных базальтовых магм о эволюцией зон частичного плавления в верхней мантии рассмотрены в рамках деномлреооионной модели машообразованил, ооглаоно которой плавление мантийного вещеотва обусловлено его декомпреооией при восходящем движении к поверхности Земли (Иодер, 1977; Кадик, Френкель, 1992; Mo Kensie , 1985). На основе раоче-та адиабат декомпрессии перидотнтового вещеотва о использованием упрощенной диаграммы его плавления при выооких давлениях, построенной по экспериментальным данным ( Jaquee, Green 1980 ; Tokahaohi, Soorf, 1985 и др.), анализируются оледу-вдие особенности декоупрессионного механизма магмообразозания: I) изменение температуры в облаотях частичного плавления в уоловиях адиабатического подъема мантийного вещеотва; 2) зависимость ооотава раоплавов от глубины начала плавления и степени декомпрессии мантийных пород; з) влияние процесоов о метения жидкостей в зонах частичного плавления на оостав образупцихся первичных магм.

Показано, что вариации ооотава первичных магм, образующихся при щиабатическо" декомпреооии ультраосновннх пород, определяется презде всего глубиной зарождения вооходящего потока и его теилооодержанием. Если плавление начинается на

глубинах 50-90 км, общей закономерностью в омене ооотавов расплавов во время подъема зоны частичного плавления являетоя переход от щелочных базальтоидных (коматииновых) выплавок к то-леитовым. При подъеме зон частичного плавления уже о этих глубин могут доотигах'ьоя значительные отепени частичного плавления, ооответотвуюцие выплавлению коматиитовых пирокоенитов. Подъем и плавление о глубин 120-150 км сопровождается генерацией коыатиитових магм во зоем интервале давлений (рио. 10). При этом "глубинные4 коматииты в отличии от "малоглубинных" образуются при малых отепенях частичного плавления и имеют более высокие концентрации несовместимых микроэлементов.

Декошрессионная модель магыообразования обьпоняет ряд наиболее общих закономерностей развития базальтового магматизма океанических облаотей и оотровных дуг: I) проотранотвен-ную овязь различных типов первичных магм в пределах тектоно-отруктурных зон, наличие их переходных типов, образующих непрерывный спектр ооотавов; 2) закономерную омену во времени щелочных и толеитовых типов магм в пределах развития одного вулканического центра (океанические острова) и океаничеоких рифтов; 3) зависимость ооотавов первичных магм и их аоооци-аций от окорости движения литооферных плит; 4) поперечную ге-"охимичеокую зональность островных дуг. Толщина ксры (жеотной литооферц), определяя пределы подъема диапиров и глубины нахождения промежуточных магматичеоких очагов, может являтьоя одним из главных факторов дифференциации магм о образованием ферробазальтовых ("тонкая" кора в океане) или высокоглиноземистых магм (более "толотая" кора в развитых оотровных дугах).

Помимо исходного теплооодерлашя и отепени понижения давления значительное влияние на температурный режим и оостаа, образуыцихол магм, оказывает динамика развития магмогенериру-ицих оиотии : ироцеооы перерасиределения жидкости в пределах зоны чнотичного плавления, аккумуляция и удаление жидкости из зои генерации, тепломаооообмен о окружавшими породами и флюидами и т.д. Ьти процеооы в первую очередь проявляются в аномальном поведении неоовмеотииых микроэлементов, не согла-оущимсн о простыми моделями частичного плавления и кристаллизационной дифференциации мат.

Стелем» пла&ления ВО 40 20

^60

I

сс

Рис. 10. Изменение степени частичного плавления (а), а также содержания МдО (б) и Б1 02 (в) а расплавах, образующихся при адиабатической декомпрессии пиролита ( в ива.%)

Дифри при кривых - величины давления ( в кбар ) начала плавления пиролита при подъеме, определяемые его исходным теплосодержанием

Часть П. Флшдно-иагмп'ичеокшз взаимодействия как фактор о к/о лительно-в ооо тановительного о остояния мантийных иаги

Соотав летучих компонентов и окиолптельно-вооотановитель-ный режим магматичеоких оистем теоным образом оьязани между собой. В данной разделе аиилизируетоя главным образои роль реакций о учаотиеи свободного углерода (гра)ита) и других комионец-тов оистемы С-О-Н в формировании окиолнтельло-воостаноьнтельм ного режима и ^лшдного оооаава в оубоолидуоних условиях в мантии до начала плавления, при заровденш облаотей частичного илшзления, а также во время подъема магм к цоверхнооти Земли. Отдельно рноомотрено влияние на редако состояние магм процессов их дегазации цри подъеме и кристаллизации в приповерх-ноотних уоловиях вне облшти стабильности гра|итовой ]иэы.

Глава 6. Летучие компоненты оистемы С-О-Н и их раотвори-мооть в силикатных раснливах ооноьного оостава при выооких теинеритурах и давлениях (походные положения для анализа)

В главе по литературным и частично ообогьешшм экспериментальным и теруодшшиическнм данным рассмотрены (1) наиболее важные овойотьа оистемы С-О-Н при Р-Т- £0% параметрах образования и эволюции базальтовых маги, а также (2) ооновные особенности растворения летучих ооединений этой оистемы в ои-ликатных раоплаиих. При этом попользовались результаты экспериментальных и термодинамических исследований, представленных в ряде обобщавших работ К. берн^ма (1'ЖЗ), Е. Воериана и М. Ро-венхауэра (I9btjr A.A. Кадика и др. (1ЭТ1, IV9I), Л.Н. Когар-ко и И.Д. Рябчикова (197ь), В. Миоеиа и др. (1977, Г./Ь4), Л.Л. Нерчука и др. (1979, I9öb), И.Д. Рябчикова (19ьЬ), Столпера и ;р.(19аь), Дж. Холловея (1<A1Д. ¿лтлера и др. (19Ь2), И.Б. ¿шельбаума (ГЛО) и др. Термодинамические раочети равновесий в системе С-О-Н были проведены оовмеотно о A.A. Кадикои по программе любезно предоставленной Дж. Холловеем (Аризон-окий ун-т, СiiA) и Д. Вгглерои (Пеноильвамокий ун-т, С^А). Главные выводи, иоолужив^ие ооновой для дальнейшего теоретического опалю н флюидно-магматичеоких взиимсщейотьия, сводятся к следущему.

1. Одной из характерных особенностей систем, содержащих летучие компоненты группы С-О-Н, лвляетоя оущеотвенное расширение пределов стабильности графита о ростом давления относительно возможных вариаций окиолительно-восстановительных уоло-вий в глубинных зонах Земли. При окислительно-восстановительном режиме пород верхней мантии, определяемом значениями буферных-равновесий БЧОгМиг нижний предел стабильности графита по давлению близок к максимальным глубинам формирования базальтовых магм 30-35 кбар при 1200°С. При более низких величинах *о2 в мантии, которые можно ожидать, исходя из значений Г02 овойотвенных минералам мантийного проиоховдения (на 8-4 порядка ниже 17.10. ), графит может быть отабилен вплоть до весьма низких давлений, полноотыо перекрывая предполагаемую Т-Р область генерации базальтовых магм. Конкретные значения *о2 , определи пдие пределы отабильнооти графита при данных

Р-Т параметрах, зависят от походных соотношений С:0:Н и опо-ооба изменения *о2(отношзния Н/СО+Н)) в оистене.

2. При взаимодействии флюидной фазы о графитом наблвда-етоя существенная зависииооть концентраций главных летучих ооединений во флюиде, преаде воего Н20, С02 п СН4, от небольших изменений *о2 в оиотеме. При *о2, соответствующей оме-ов С-Н20, во флюиде наблхдается максимальная концентрация

• Н20. По отношению к этому макоимуму уоловно можно выделить два области о ос «зов флюидов: (I) облаоть о преобладанием Н20 и С02 (водно-углекиолый флгад) при £02 > (С-Н20) и (2) облаоть о преобладанием Н20 и СН4 (водно-метановый флюид) в диапазоне *о2Хс-н2о) - *02(1Т?). Таким образом, латеральные и временные изыенекия окислительно-восстановительного состояния пород верхней мантии должны сопровождаться значительными вариациями оостава мантийного флюида.

3* Согласно экспериментальным данным, ореди летучих ооединений оистеин С-О-Н наибольшей опоообноотью к растворению в магматических раоплавах обладает Н20. Раотворимооть остальных главных летучих соединений СН^ С02, СО, Н2 по порядку величин близки между собой. Среди них СН4 и Н2 возможно обладают неокаяько большей раотворимоотью по сравнению о С02 и СО. В целом значения раотворимооти летучих компонентов при одинаковых РТ-уоловиях могут быть предотавлены в виде следующего ряда: н2о » СН4^ Н2 > С02^, СО .

4. Существование такого ряда позволяет сформулировать

принцип фракционирования летучих компонентов при частичном плавления глубинных пород коры и верхней мантии, а также при дегазации ыагм. Впервые он бил продемонстрирован на примере оиотем силикат-KgO-COg (Кадик, Лукашш,01973). Согласно ему процесс плавления в присутствии летучих должен оопровоадатьоя избирательным накоплением в раоплавах HgO и обогащением остаточной флювдноП фазы С02, СО, Hg и СН4, а дегазация магматических розплавов - преимущественным переходом в возникаюцую паровую фазу этих же компонентов о сохранением значительной доли HgO в расплаве вплоть до низких давлении. Учитывая, что раотворимость HgO приблизительно на порядок отличаетоя от растворимости С02 и других соединений системы G-0-H, обоувдае-мое разделение летучих должно быть значительным.

Глава 7. Изменение флюидного и окиоллтельно-вооотанови-тельного режимов при плавлении пород верхней мантии

В главе рассматривается взаимосвязь между окислительно-восстановительным режимом, составом флюидов и ТР-уоловияыи плавления ультраосновных пород мантии в облаотях генерации базальтовых магм.

Влияние на плавление перидотита в рцирутотвии графита и Флюидной фазн системы С-О-Н. Ооновой для анализа явилось построения диаграммы поверхности солвдуса системы рери-дотит-С-О-Н в координатах Т-Р- £ Og при давлениях до 30 кбар (Луканин, Кадик, 1987) о использованием расчетных данных по составу флюидной фазы и экспериментальных данных по температурам плавления (Тпл) перидотита в присутствии HgO и COg (Майсен, Беттчер, 1979). В первом приближении предполагалось при этом, что влияние СО, СН4 и Hg на Тдл в смеси о HgO аналогично COg. Основные особенности близоолидуоных .¡азовых от-hoichu!'., вытекаицие из анализа Р-Т и Т- f Og оечений данной диахрашш, наили экспериментальное подтверждение при изучении плавления перидотита в восстановительных условиях в при-оутстьип гра;пта и фльидной ',азы, обогащенной СН^ и Hg ( Green , IC'CO). Ответим некоторые ово;;ства солидуоной поверхности, которые могут ш.еть валные петрологические следот-

IrilH .

I. Вариации £ Q.¿ приводят к существенному изменению со-отака '.личной ;азь, раьновеснод с гранитом, что в свою оче-

редь оказывает значительное влияние на Тпл и состав летучих, раотворенных-в образующихся магматических раоплавах (Рис. II, 13). В изобарических условиях Тцл имеет минимум при ^Og (G-HgO), когда мольная доля HgO во флюадной фазе достигает макоимуыа. Таким образом, изменение летучести кислорода в сторону приближения ее к * 02 (C-HgO) и связанное с этим понижение Тдд монет вызвать плавление перидотита без изменения ТР-параметров в системе ("редоко плавление"). Одним из возможных механизмов "редоко плавления" является окисление глубинных восстановленных флюидов, обогащенных СН4 и Н2, при их поступлении в более окисленные породы вышележащей мантии или литооферной плиты в зонах субдукции.

2. ТР-проекции оолидуса перидотита в условиях контролируемого режима f02 киолороднш буфером типа NNO имеют оложный вид и характеризуются наличием в определенном интервале давлений температурных минимумов, положение которых за-виоит от С/Н в системе и *02 буфера (рис. 12). В природных условиях при незначительном содержании летучих компонентов в качеотве такого буфера монет выотупать сама минеральная аооо-циация мантийных пород. Еоли f02 в мантия поддерживается на 0,5-2 порядка ниже юю , то при относительно высоких С/(С+Н) ^ 0,9 о ростом давления выше 15-20 кбар происходит резкое понижение Тпл, связанное о изменением состава флюида от сущеотвенно углекиолого к угле кисло-водному," а затем водно-метановому. В результате на глубинах ниже 45-50 км оозда-ютоя условия для пересечения геотерм о солидусноЯ кривой и ооответотвенно возникновения зон частичного плавления.

Роль чаотпчного плавления в Формировании Флюидного и оки-слительно-восотановите.тьного режима я областях парообразования. В уоловиях загфытой оиотемы, когда fo2 определяется главным образом реакциями между компонентами флюида и 1рафи-том, чаотичное плавление перидотита оопрововдается изменением окиолительно-восотановительного рекига и первоначального оостава флшдной фазы в силу неизбежного фракционирования летучих компонентов при возникновении магматической жидкости.

Плавление в Т-Р- f Og области существования водно-метанового флюида приводит к обогащению остаточного флюида СН^ и Hg. Одновременно о этим зоны частичного плавления испытывают изменение окислительно-восстановительного состояния - в первом олучае оно характеризуется уве.шчениеа fo2 (окислением)', а во втором - уменьшением £Ог (восстаноплением)

Рис. IJ. Фазовые отношения при плавлении в система перпдотнг-С-О-Н при 20 кбар в зависимости от летучести кислорода

а - 1-1д(0г проекция солидусных линий. I - проекции солидуса при различных соотношениях С/(С+Н), указанных цифрами (см. по-дснящие графики б и в); 2 - буферные равновесия; 3 - линия равновесия графит-флшд в системе С-НаО; 4 - условная граница флюидов существенно водно-метанового и метано-водородного ооо-тава. G - графит, L - расплав, Ы - металлическая фаза, S -силикатные кристаллические Фазы, v', V", у' - флюидная фаза соответственно углекисло-водного, водно-метанового и метано-водо-родного состава. В круглых скобках фазы, которые могут присутствовать или нет в зависимости от соотношения С:0:Н в система, б, в - фазовые равновесия вблизи солидтса в системе с различными соотношениями С/(СЧН), равными 0,9 (б) п 0,15 (в). Жирные линии - солидус и границы области стабильности графита. Границы фазовых полей слегка искажены для большей ясности. В квадратных скобках указаны дополнительные фазы, находящиеся в равновесии о S+Y . г - изобарическая проекпдя системы С-О-н при 20 кбар. Еирная линия показывает изменение компонентного состава флюида в равновесии о графитом при T-f Ое условиях буфера (лилия m-n на графиках б в в)* Тонкие линии - наотермическио сечения при томпературах, соответствуют точкам а,1,с,Л,е на рио. бив. Положение изотер! неоколько искажено для большей ясности. 1,2- исходные составы. Стрелками показано изменение состава системы при подъеме Т, когда (Он. регулируется содержанием в оиотеме. кислорода (С/ц •> const ) или водорода (С/0 -conUJ.

г.'с !Ч00

1200

1000

воо

б ------(У, - /

1

С11ИЧЛ I/

Ю

го 30 /¡кбар

Рио. 12. С-проекции солидуса в оистеме перидотит-С-О-Н в условиях контролируемого режима летучести кислорода

а - ТР-проекции солидуса в присутствии графита при задаваемой гипотетическим буфером ХХО на 0,5-4 порядка ниже, чем (буфера NN0; I - -4$%<П<»-ЩМО) - 0,5; 2 - ф^ОХО)- 0) - I; 3 - ¿0$- 2;

4 - - 3; 5 - ¿3 ^ 0£(ХХ0)« - 4.

Тонкие линии - положение солидуса всиотеме перидотит^ 0-С&2 (цифрн у кривых - (вольная доля ТЗ^О в фливде ); пунктирные лшпш - океаническая (о.г.) в континентальная (к.г.) геотермы. •■ .

б, в - схематические графики, показывающие фазовые отношения при плавлении вблизи солидуса для двух составов с различными фиксированными отношениями С/(С+Н) (б- - С/(С+Н)^0,9} в - С/(С+Н)йО,5 ). в обоих случаях поддерживается кислородный буфером примерно на один порядок ниже, чем НПО, Жирные линии - положение солидуса а границы поля стабильности графита. Точки а, С, Л, Д д при Р4 - 20 кбар соответствуют аналогичным точкам на рио. II б,в,г. Остальные буквенные обозначения такие же, как на рио. Па.'

(рис. 14). Удаление порций раоплава в процессе прогрессивного плавления или многократно повторяицихоя эпизодов плавления в областях существования, водноуглекислого флюида уоиливает эффект окиоления в оиотеме, которая в пределе может достигать уоловий буферного равновеоия ССО (С-СО-ОС2) 0 полшш ооушени-ем пород (Р < 20-25 кбар) или буфера ШОа (Р > 20-25 кбар) о образованием карбонатов. В облаотях существования водно-метанового флюида удаление о расплавом преимущественно Н20 приведет к дальнейшему восстановлению сиотеыы в направлении к £02 (IW). . Следует отметить, что такого же рода эффект изменения f02 должны иметь ыеото и в том случае, когда преимущественное {фракционирование Н20 из флюидной фазы происходит в оубоолидусных условиях вследствие обраэования водооодержа-щих минералов.

Таким образом, зоны частичного плавления в присутствии графита и флюидной фазы можно рассматривать как области изменения окислительно-восстановительного ооотояния образующихся магм и реотитового вещеотва верхней мантии. Протекание процео-оов плавления и иетасоматической гидротации может бить одной из Причин набледаемых широких вариаций £Ог мантийных пород и отмечаемой некоторыми исследователями тенденции увеличения i02 о роотом их деплетированнооти и степени метасоматическо-го изменения (Mattioli et al., 1989 и др.).

Глава 8. Эволюция окиолительно-восстановительного и флювд-ного режимов при подъеме и кристаллизации базальтовых маги

Отделение магнатичеоких жидкостей из областей частичного плавления и их подъем к поверхности может быть последующим этапом в эволюции флюидного и окислительно-восстановительного режимов магм как результат: I) влияния понижения давления на реакции «езду графитовой фазой и летучими компонентами май и на распределение продуктов этого взаимодействия мезду расплавов и флщдом ; 2) дегазации расплавов и удаления флюидов из магматической системы; 3) взаимодействия магм с летучими компонентами окруышдих пород в.верхних горизонтах Земли.

р.'а'.япие давления на состав летучих компонентов и окиоли-тельно-ьосстановительное состояние бпзадьтовых магм. Анализируется в.тшпше давления и fo2 на фазовые равновеоия в системе базальтовый рьсцлав-флшд (С-О-Н) - графит* Последний в при-

Рес.13. Влияние £02 на состав флюидной фазы (а) а содержание летучих компонентов в равновесном с^' флгадяой фазой базальтовом расплаве (б) в присутствии графита при 20 кбар и 1200°С

I; - мольная для летучих компонентов; С с - кои-цонтация летучих в расплаве (в мао,%). Предполагается, что растворимость СО и СН^ в расплаве так&ч тав как и СОд. Стрелками показано направление изменения и состава летучих в флгвде и расплаве при увеличении степени частичного плавления

•Н/о, __

8,6

В,8

9,0

V

и ю го зо у

Рис. 14. Изменение Р при увеличении степени частичного плавления (р, %) в безжелезистой системе (20 кбар, 1200°С)

Предполагается, что температура в процессе плавления остается постоянной. Цифры у кривых - исходное содержание флхлд-ной фазы в системе ( в ыва,%)

ГСО

родных уоловиях может находиться в виде диопергировашых чао-тиц в оамой мате и содержащихся в ней коенолитах, а также во вмещаюдих породах, через которые фильтруетоя иагматичеокая жидкость. Кроме того, как показывает анализ данной системы в широком диапазоне Т-Р- £02 уоловий, углерод в виде оамоото-ятельной фазы (графита) может образовываться на определенных этапах развития флшдно-магматических систем в результате "внутренних" реакций, дротеканцих при онихении давления и температуры. Так, показано, что понижение давления ( < 40-00 кбар) при подъеме мага о водно-метановым флюид он оопрововда-етоя выделением из него свободного углерода, который затем при дальнейшем понижении давления ниже 10-15 кбар. может рао-ходоватьоя о образованием летучих соединений. Снижение температуры магм о флшдной фазой, обогаденной СО, также приводит к выделению фазы свободного углерода.

Одной из определявших реакций при подъеме мага, содержащих'графит (элементарный углерод), а из летучих, главным образом HgO и COg, являетоя взаимодействие гранта о водой, оо-прововдаыцееоя, ооответотвенно, уменьшением концентрации HgO и увеличением содержаний COg, СО, Hg, а также СН4 (в определенном диапазоне давлений) во флюидной фазе и расплаве (рио. 15). Это приводит к "ооушениюм магм по мере их .подъема к поверхности и одновременно олукит источником дополнительных количеств COg, СО, (СН^) по сравнению о походными содержаниями этих летучих в uaivax. Таким образом, учаотки подъема магматических р'аоилавоа в поле устойчивости графита можно рассматривать как облаоти литосферы по оинтезу углеродоодержащих газов С02, СО и сн4.

Влияние декотшеооионной и кристаллизационной дегазации. магм на их окиолительно-воостановительное ооотояние. В данном разделе представлены результаты численного моделирования изменения окислительно-восотановительного ооотояния HgO- и COg-оодеркащих базальтовых мага в процесое их дегазации, вызванной снижением давления и кристаллизацией. Раочеты проводилиоь по программе, в оонову которой были положзны I) термодинамические данные по сиотемаи il—0 л 0-0 (Мельник, 1978; Deine« »1« , 1974); 2) эксперименташше данные по раст-

воримости HgO, COg, СС и Hg в силикатных расплавах; 3) эмпирические зависимости по влиянию Х02 и давления на ооотношс-ние ie3+/Fь** в мап.атичеоких расплавах различного состава

/200 *С

Рас, 15. Изменение состава летучих компонентов во флюидной фазе в раоплаве при подъеме базальтовой шш, содержащей 5 мао.£ 1^0 и 1,4 иао.£ СО^

Сплошные линии - в присутствии графита, когда окиолительно-воостановитальноо состояние в система определяется взаимодействием графит-флюид; пунктир-пне линия - в ототутствин графита, когда летучими ком-понентаиа в оиотеме являются Е^О п СО^. I; - мольная доля

- иг -

Но о! а1., , 1982). Для Н2 попользовались данные по его раот-ворииооти в альбитовом расплаве до 5,1 кбар (1300°С) (Еари-ков и др., 1988). Из-за недостатка экспериментальных и термодинамических данных при раочетах не учитывалось взаимное влияние Н50 и Но на их совиеотную растворимость, а также возможный эфГект раотворения летучих к о Н брлсалибе. Исходными параметрами для чиоленного моделирования олужили состав магматического раоплава и Т-Р- *02 начала дегазации. Изменение отепени окиоленнооти Ре , ооотава флюидной фазы и содержания летучих в расплаве в лроцеоое кристаллизационной и декомпрео-оионной криоталлизации раоочитывалиоь как для олучая закрытой оиотемы, когда вое летучие компоненты сохраняются в магме, так и для олучая открытой сиотемы, когда на каждом шаге они-жения давления (увеличения отепени кристаллизации) газовая фаза удаляется из нее.

Результаты моделирования для оистемы базальт-НоО-Но показали, что дегазация первоначально восстановленных магм (

вследствие различной раотворимооти Н2 и Н20, приводит к существенному повышению *о2 (рио. 16, 17). Так, например, еоли уоловия. наощения при подъеме базальтов, редоко ооотояние которых ооответотвует буферу 1* , доотигаетоя при давлениях 1-5 кбар, то в чагме у поверхности может повышаться на 1,5-2 порядка. Относительное увеличение и пени окиоленнооти железа в нате в процесое декомпреооионной и кристаллизационной дегазации проявляется тем значительней, чем ниже исходная *02 раоплава и чем больше в нем оодержит-оя летучих компонентов, т.е. чем выше давление, при котором достигаются уоловия кипения. Удаление газа из оистемы во время подъема (кристаллизации) магм уоиливает окиолительный эффект. Наибольшее повышение *02 достигается при фракционной дегазации, когда газовая фаза иолноотью удаляется из оиотемы по мере своего выделения из раоплава. В то же время при дегазации базальтов, редоко ооотояние которых в начальный момент близко к , относительное повышение *02 , как в закрытых, так и в открытых уоловиях веоьма незначительно.

Диалогичный эффект повышения *02 набледаетоя и при дегазации в системе базапьт-ОО^-СО. В этой олучае он связан с тем, что СО как и СО^ растворяются в магиатичеоких раодла-вах основного состава в виде карбонатного комплекса С0^~ ( Шиьог, , 1984).

-Док

9

10

11

12

7еД/ГеО

мм.

0.« 0.03 (102 001

Р.КБАР

Рис. 16. Влияние давления и £начала дегазации на редокс-состояние базальтовых магм при их декомпрессии (Т в 1200°С)

I - в закрытой системе; 2 - в открытой системе о шагом 200 бар при дегазации о 5 кбар и о шагом 50 бар при дегазация о I кбар; 3 - для "сухих" расплавов

- ЦЦ -

степень кристаллизации

Рио. 17. Изменение редоке состояния водооодержащей базальтовой магмы в процесое криоталлизации, сопряженной о дегазацией при I и б кбар

Жирные сплошные линии - в закрытых уоловиях; штриховые линии - в открытых условиях о шагом увеличения степени кристаллизации 0,1. Расчетные данные для упрощенного случая "евтектической" криоталлизации, когда температура и ооотав расплава остаются без изменения в процеосе криоталлизаши (Т » 1200°С)

Выполненные модельные раочеты для упрощенных систем не могут отражать вое особенности эволюции окислительно-восстановительного режима при дегазации магм. В частности, в них не учитывается присутствие других летучих компонентов, изменение ооотава раоплава при кристаллизации и т.д. Требуют уточнения и данные о механизме совместного растворения летучих в магматичеоких расплавах. Вместе о тем они показывают, что дегазация первично "восстановленных" магм, содержащих летучие компоненты HgO-Hg и COg-CO может являться эффективным механизмом повышения £02 в магмах при их подъеме и кристаллизации. На определенном этапе развития магматических оиотем при достижении потенциала кислорода, ооответствуюцего уровню буферных равновеоий R!Q и UNO , проиоходит стабилизация редоко режима: fo2 при дальнейшей эволюции магм поддерживается на данном уровне в результате: I) уменьшения окислительного эффекта дегезации, 2) кристаллизации оксидов Fe и Ti , 3) протекания саыобуферирущих редоко реакций о участием оеры ( Oaxmiohael, Ghiorso, 1986).

Окислительно-восстановительный режим и ооотав газов, выносимых магмами к поверхности планеты. Согласно проведенному анализу, оостав магматических газов и редоко состояние магм у поверхности должны в значительной степени определяться исходными соотношениями Н20 и элементарного углерода (графита) в первичных магмах, их редоко состоянием, а также процеооами маоссобмена магм при подъеме. Сохранение графита вплоть до низких давлений < 0,5 кбар) (или его захват при подъеме) ведет к появлению на поверхности безводных расплавов о весьма низкими fo2 ( ^ хя), в результате чего магма может частично.восстанавливаться о образованием металлических сплавов железа. Магматический газ при атом будет ооотоять преимущественно из СО и Н2. Следует подчеркнуть, что приоутотвие в породах самородного келеза в этом случае связано исключительно с приповерхноотными процеооами и не является прямим доказательством изначально восстановленного состояния махи. Такой вариант развития, по-видимому, реализуется в базальтах некоторых платформенных областей (Гренландия, Сибирокая платформа). Дифференциация у поверхности таких магм может оопро-вовдатьоя ликвацией о образованием кислых и обогащенных железом мафических магм.

При полном расходовав«« графита в результате реакций на

глубине расплавы, достиганцие поверхности,являются более окио-лешшии и их газовая ооставляюдая содержит главный образоы оиеои С02. СО, Н20 (СН4, Н2) в различных пропорциях. Этот вариант развития характерен для базальтов океанических рифтов и островных дуг. При этом для изначально более обогащенных водой островодукных маги, вследствие протекания процеооов дегазации (и возможно избирательной диссипации водорода) у по, верхнооти могут доотигатьоя более в ш о кие степени окисления ( ^ мно) , что будет опособотвовать образованию при их дифференциации обогащенных кремнеземом магм среднего и кислого ооотава.

Заключение

Результаты проведенных экспериментальных и теоретических из следований, представленных в диссертации, могут быгь оведе-ны к оледуюцим основным защищаемым положениям:

I. Анализ физико-химических условий формирования магм базальтовых серий океанических рифтов, Исландии и Толбачин-окой вулканической зоны Камчатки, проведенный на оонове полученных экспериментальных данных и имещейоя петролого-геофи-зической информации, показывает, что окиолительно-восотанови-тельный режим и глубина иап-'атических очагов являются главными факторами, определятипа оообеннооти эволюции ыаги этих серий в процессе кристаллизационной дифференциации родонача-льйых вноокомагнезиальных расплавов. Изменение давления и потенциала кислорода в ходе эволюции магматических оистем ведет к образованию генетически связанных между собой пород вулкашчеоких серий, сочетаюцих различные петрохимичеокие тренды дифференциации (феннеровокий, анортозитовый и боуэно-вс кий).

Важнейшими петрологичеокиук слелотвияии из предложенных в рабств иоделей генезиса этих магматических оерий являютоя:

а) формирование базальт-ферробазальт-риолитовых оерий океа!шчеокпх рифтов и Исландии происходит нри дифференциации високомагнезиальных восстановленных ( £02 < шм) базальтов в приповерхноотних очагах (Р < 3-5 кбар) в уоловиях относительного повышения потенциала кислорода, вызванного фракционированием минеральных фаз и дегазацией остаточных раопла-вов. В результате феннеровокий тренд дифференциации о обра-зоншшеи ферробазальтов сменяется боуэновскзд трендом, ве- .

дущии к образованию андезит-риолитових магм, минуя стадию лик-виционного расщепления остаточных расплавов.

б) Наиболее распространенные типы базальтов оотроводуж-ных серий высокомагнезиального а высокоглиноземистого состава генетически связаны между ообой. Их образование является результатом кристаллизационной дифференциации и "автосмешения" первичных высокоиагнезиальных маги ( НвО ^ 14 мае.?)) в очагах переходной зоны кора-верхняя мантия на глубинах 20-40 км, т.е. в том интервале давлений, где реализуется "анортозитовый" тревд дифференциации. Относительно повышенные значения £02

{ ^ нно) выоокоглиноземиотых базальтов ооздают предпосылки для их 1фиоталлизационной дифференциации на меньших глубинах по боуэновскому типу - о образованием андезит-дацитовых мага извеатково-щелочной серии.

в) Преобладающие по объему лавовые излияния толеитовых базальтов океаничеоких рифтов и вьюокоглиноземистых базальтов островных дуг образуются при раскристаллизации первичных высокомагнезиальных магм более чем на 30-50*. Из этого следует, что глубинные зоны земной коры на границе о верхней мантиеив значительной степени формируются за очет пород кумулятивных серий базит-гипербазитового состава.

. 2. На примере исландских базальтов впервые экспериментально показано, что фракционирование магнегит-оодернащей минеральной ассоциации в ходе кристаллизации оубцелочных нефелин-нормативных базальтов в уоловиях умеренных значений летучести киолорода («)2 ^ ЮЮ) . обеспечивает преодоление термического барьера, разделяющего при низких давлениях нефелин-и кварц-нормативные магматичеокие серии. Таким образом, при го2 , которые реализуются в природных уоловиях, существует принципиальная возможность перехода в процессе 1фисталлизаци-онной дифференциации от оерий о нормативным нефелином к сериям о нормативным гиперотанои пли кварцем. Примером этого могут служить щелочные базальт-риолитовые серии Исландии.

3. На основе комплексного аначиза физико-химических факторов, определяющих объемные соотношения расплавов различного оостава, образующихся при кристаллизационной дифференциации базальтов, а также вероятность их поступления на поверхность, показано, что бимодальнооть в распределении пород вулканических серий Исландии и океаничеоких островов по химическому составу обусловлена характером изменения химического состава

а физических овойотв оотаточных расплавов в процеоое кристаллизации о увеличением степени фракционирования первичных базальтовых маги и не противоречит ведущей роли кристаллизационной дифференциации в их образовании.

. 4. Показано, что фракционирование летучих компонентов между расплавом и флюидной фазой (при их растворении или отделение из расплава), которое обусловлено различной растворимостью углерод- и водород-оодеркащих газов разной степени • окисленнооти (Н20, Н2, СН4, СО, С02), неизбежно вызывает изменение окислительно-восстановительного режима в магматических сиотемах.

Важнейшими геохигиче-окими следствиями из атого являютоя:

а) Зоны частичного плавления в присутствии флюидной фазы системы С-О-Н и графита (алмаза) необходимо рассматривать как области оущеотвенного изменения потенциала киоло-рода, что может являтьоя одной из причин гетерогеннооти 'мантийных пород в отншении их окиолательно-восотановительного

■ ооотояния.

б) Декомдреооиошая и 1фисталллзационная дегазация Н20-

и С02-оодержадих первоначально восстановленных мага (зго2 1Ш), вызывает их окиоление. Таким образом, дегазация монет оказывать существенное влияние на направление дифференциации махи при их подъеме и криоталлизации. ■

5 . понижение давления при подъеме магм сопровождается реакционными взаимодействиями о участием летучих компонентов С-О-Н и элементов переменной валентности магматического расплава. Вследствие этого ооотав магматических (вулканических) газов, а также окислительно-вооотановительное ооотояние маш у поверхности не могут адекватно отражать ооотав флюидов и редоко ооотояние первичных мага и пород мантийного источника. При движении к поверхности мат, содержащих элементарный углерод, а из летучих соединений в ооновном ,Н20.И С02, йзаиыо-де'!оты1в углерода (графита) о водой являетоя одной из основных реакций, определящих флюидный и окиолительно-восотано-вителышй режим. Это приводит к "ооушению" магм и одновременно олукит источником дополштельных количеств С02, СО, Н2 СН4 по ораьнению с иоходными содержаниями этих летучих в магмах.

По теме диосертации опубликованы оледущие основные работы:

1. Система форстерит-диопоид-вода при 3000 атм (в соавторстве о A.A. Кадиком, Б.Б» Лебедевым) - Геохимия, 1971, № 12, с. I4I3-I42I.

2. Совместная растворимость воды и углекислоты в раоплавах гранита и базальта при высоких давлениях (в соавторстве о A.A. Кадиком, Е.Б. Лебедевым, Э.Е. Коровушкиной). - Геохимия, 1972, 1£ 12, 0. 1549-1559.

3. Поведение воды и углекислоты в магматическом процеосе определяемое их раствори!/оотью (в соавторстве с A.A. Кадиком).

- Геохимия, 1973, № 2, о. 163-179.

4. Растворимость воды и углекиолоты в магмах киолого и оонов-ного соотава (в ооавторотве о A.A. Кадиком, Е.Б. Лебедевым, Э.Е. Коровушкиной). - Докл. АН СССР, 1973, т. 210, № 2.

0.

5. Зависимость дегазации мага от уоловий масоопереноса в вулканическом очаге (в соавторстве о A.A. Кадиком). - Геохимия, 1974, № 5, 0. 717-728.

6. Влияние COg на температуру плавления диопоида и альбита при давлениях до 3000 атм (в соавторстве о A.A. Кадиком).

- Геохимия, 1975. № 5, о. 693-69,9.

7* физико-химичеокие уоловия 1фисталлизации базальтов Толба-чинокого извержения 1975-1976 гг. (в соавторстве о A.A. Кадиком, ГЛ. Би:староы, С.А. Федотовым). - Сейсмология и вулканология, 1980, »3, 0. 16-50.

8. Экспертентальные и теоретические данные о возможном учао-тии углерода в формировании летучих компонентов базальтовых мага (в ооавторотве о A.A. Кадиком, С.Н. Шилобраевой).

- I Всесоюзное совещ. по геохимии угдерода (тезиоы), М., 1981, о. 19-22.

9. Экспериментальное исследование едиоталлизации океанских толеитов Атлантики при I атм в уоловиях заданной летучео-ти киолорода (в ооавторотве о A.A. Кадиком, Г.М. Биггаром, Л.В. Дмитриевым). - Геохимия, 1982, № 10, о. I390-I4I4.

10. Приповерхностная эволюция магм океанских толеитов Атлантики (в ооазторотве о A.A. Кадиком, Л.В. Дмитриевым, Г.М. Биггаром)., - Геохимия, 1983, К°3, о. 382-406.

11. Проблемы генезиса океаноких толеитов Атлантики: условия генерации и динамические факторы эволюции нага (в соавторстве о A.A. Кадиком). - Геохимия, 1983, й 5, с. 685702.

12. Дегазация магм океанического дна, как отражение режима летучих коипонентов в облаотях иагиообразования (в соавторстве о С.Н. Шилобреевой, A.A. Кадиком). - Геохимия, 1983, № 9, с. 1257-1274.

13. Возможные уоловия ликвации в расплавах базальтового, ан-дезитового и липаритового состава (по экспериментальным данным) (в соавторстве с И.В. Лапиным, A.A. Кадикоы). -

К Семинар "Геохимия мап-атичеоких пород" (Тезисы докладов), М.: ГОХИ АН СССР, 1983, о. 84-85.

14. Влияние давления на соотношение Fe^VFe^"1" в базальтовом расплаве (в ооавторстве о A.A. Кадиком, A.A. Борисовым, Д.А. Храмовым, А.Б. Слуцким). - Докл. АН СССР, 1984, т. 275, К? 4, о. 992-995.

15. Возможная роль частичного плавления в формировании окислительно-восстановительного и флюидного режима верхней мантии (в соавторотве с A.A. Кадикои). - Докл. АН СССР,

1964, о. 275, № 4, о. 996-998.

16. Проблемы окислительно-восстановительного режима верхней мантии и путей ее дегазации при плавлении (в ооавторотве *с A.A. Кадиком) - В кн. "Геохимия и кооомохимия" (Доклады 27 Международного Геологического Конгресса, т. II).-М.: Наука, 1984, с. 175-180.

17. Пути дегазации мантии при ее плавлении: роль углерода в • формировании флюидов в областях образования базальтовых иагм (в ооавторотве о A.A. Кадиком). - Геохимия, 1984,

te 7, о.985-996.

18. Пути дегазации мантии при ее плавлении: роль частичного плавления пород верхней мантии в формировании флшдов в окислительно-восстановительного режима (в ооавторотве о A.A. Кадиком). - Геохимия, 1984, fc 12, о. I82I-I832.

19. Пути дегпзацни мантии при ее плавлении: изменение окиоли-тельно-восстановительного и флюидного режима базальтовых наш при их движении к поверхности (в соавторотве о A.A. Кадикои). - Геохимия, 1985, Ii 2, о. 163-178.

20. Влияние огшолительно-восстановительного режима на плавление ультраосновного вещеотва верхней мантии в присутствии летучих компонентов системы С-О-Н (в соавторотве о A.A. Кадикои). - В кн. "Магиа и иагиаткческие флшды" (тезиоы), Чеуногдсвовка, 1985, о. 120-123.

21. О причинах бномодального распределения пород вулканичео-

ких оерий. - Геохимия, 1985, It 3, о. 348-659. 22. Влияние летучести киолорода и давления на соотношение Сг3+/Сг2+ в расплаве состава Ab-An-Di (в соавторстве о Борисовым А.А., А.А. Кадиком, Е.В. Парковой, И.Н. Наро-вым, Н.Б. Калиниченко, А.Б. Слуцким). - Геохимия, 1985, te 4, о. 499-506. 23« Влияние окислительно-восстановительною режима на 1фистал-лизацию и дифференциацию базальтов Исландии в приповерхностных уоловиях (в соавторстве о И.В. Лапиным, А.А. Кадиком).

- Геохимия, 1985, К 6, о. 747-760.

24. Дегазация зон плавления Земли (в соавторстве с А.А. Кадиком). - В кн. Первый Советско-Японский оимпозиум по фазовым превращениям при высоких давлениях" (Доклады), Лиот-вянка на Байкал« , 1985, о. 136-138.

25. Влияние давления на соотношение Fe3VFe2+ и структурное положение железа в базальтовом расплаве (в ооавторотве о А.А. Бориоовым, А.А. Кадиком, Д.А. Храмовым, А.Б. Слуцким),

- Геохимия, 1985, te 10, 0. 1395-1405.

26. fractionation of volatile components by degassing of. "magma ooean" (with A.A.Kadik). - Lunar and Planet Sol. Conf. 16th. Abstracts. 1985.

27.. Influenoa of the redox regime upon the melting og the upper mantle rooks in the presence of the volatile components of the O-O-H system (with A.A. Kaiik). - Lunar and Planet Soi. Conf. 16th. Abstraots, 1985. 20. Degassing of the oceanic floor basalts as a reflection of the regime of volatile components in the upper mantle (with A.A.Xadik, S.B.Shilobreeva). - Geologicky Zbornik -Geologioa Carpathioa 1985, v. 36» H 4» p. 513-520.

29. Дегазация внешних оболочек планет в уоловиях существования "машатичеокого океана" (в ооавторотве о А.А. Кадиком).

- Геохимия, 1986, te 2, о. 147-156.

30. Балано углерода в флшдно-магаатических системах при изменении P-T-f02 в параметрах (в соавторстве о А.А. Кадиком),

- В кн. "Второе Всесоюзное оовещание по геохимии углерода" (Тезиоы), М., 1986, о. 37-39.

31. Дегазация верхней мантии при плавлении (в соавторстве с А.А. Кадиком). - М.: Наука, 1986, 96 с.

32. Плавление ультраооновного вещества верхней мантии в присутствии графита и флюидной фазы при различных окислитель-

но-воо стан овит ельных уоловиях (в ооавторотве о А.А. Кадиком). - Вулканологая и оейомология, 198?, te 2, о. 3-13.

33. Использование маой-спектрометричёской ячейки Кнудоена для измерения летучести кислорода в минеральных системах при высоких температурах (в соавторстве с В. Раммензее). - В кн. "Информация о новых экспериментальных работах в облао-ти геохимии глубинных процессов. '.(агиообразование, твердо-

фазовые цреврацения, техника и методы эксперимента" (те-зиоы). М.: ГЕОХИ АН СССР, 1988, о. 50.

34. Экспериментальное исследование давления на кристаллизацию магнезиальных и глиноземистых базальтов Камчатки (в соавторстве о А.А. Кадиком, U. Розенхау^эром). - Геохимия,

1989, № 12, С. 1748-1762.

35. Фракционирование летучих при дегазации внешних ободочек планет в уоловиях существования "магматического океана"

(в соавторстве о А.А. Кадиком). - В кн. "Космохишш и сравнительная планетология". (Докл. советских геологов на 28 оеооии Мездународ. геол. конгресса). - 11.: Наука, 1989, о. 96-105.

36. Kedox regime Influence on melting of upper mantle ultra-baeio rooks in graphite and. C-O-H volatile ргевеаое (with A.A. Kadik) - 28th International Geological Congress, Abstracts, Washington, 1989, v. 2, p. 335.

37. Experimental investigation of crystallization and differentiation of alkaline basalts of Iceland: redox conditions of the transition from nepheline- to quartz-normative mag-mat io series under low pressures (with I.V.Lapin, A.A.Ka-dik) —

II Советоко-Индийский'симпозиум "Экспериментальная минералогия" (расшир. тезиоы), Чимкент, 1989, с. 15-17.

38. Окиолительно-восотановлтельный режим как фактор дифферент цианин щелочных базальтов о образованием кварц-нормативных маги вулканических серии (в соавторотве о И.В. Лапиным,

А.А. Кадиком). - Докл. АН СССР, 1990, т. 310, К- 2, 0. 444447.

39. Магмообразованис при восходящем движении мантийного вещества: температурныП рекпи и соотав расплавов, образущихоя при адиабатической декомяресоии ультрабазитов мантии (в ооавторотве о А.А. Кадиком, А.Л, Портнкгиным). - Геохимия, 1930, te 9, о. 1263-1276.

40. Изменение химического состава минералов и остаточных разп-

лавов.в процесое кристаллизации иоландоких базальтов при различных окиолительно-восотановительных уоловиях (по экспериментальным данным) (в ооавторотве о И.В. Лапиным, А.А. Кадиком). - Геохимия, 1990, № 12, о. I697-I7I0.

41« Физико-хишчеокие условия эволюции базальтовых магм в при-поверхноотных очагах (в ооавторотве о А.А. Кадиком, И.В. Лапиным). - М.: Наука, 1990, 346 о.

42. Bimodal distribution of roolcs of voloanio series« Role of dynamic faotors during evolution of basaltic magmas In chambers (with H.Sh.Bagdaaarov, A.A. Kadik). - II Interna-

/ tional Voloanologloal Congress (Abstract volume). Mains, 1990.

43. Formation of magma during decompression of mantle rooks and volcanism (with A.A.Xadik, A.L. Portnyagin). - II Interna tloma Voloanologloal Congress (Abstraot volume),

Maina, 1990.

44. Evolution of island are basaltlo magmas In voloanio cham,-. barsi Genesis of high-Hg and bigb-Al basalts of Kamohatka

(with A.A. Kadik.Ы. Roeenhauer). - II International Vol-canogical Congress (Abstraot volume), Mainz, 1990.

45. Изменение, окиолительно-вооотгшовительного ооотояния водо-' . содержащих'базальтовых ыагм при их дегазации (в ооавтор-

; отве о А.О. Луканкнш). - Докл. АН СССР, 1990, т. 315, й 5, , 0. 1233-1237.

46. Петрогенезио базальтов Толбачинокого извернения 1975-1976 гг. на Камчатке и проблема образования, выоокоглиноземиотых магм оотровных дуг (в ооавторотве' о А.А. Кадиком, А.А. Борисовым). - Геохимия, 1991, J? I, о. I00-II2.

47. физико-хикичеокие уоловпя образования мага базальт-ферро-базальЯриолатовых оерий Исландии и океаничеоких рифтов (в

. ооавторствесНЛашшыи и А.А. Кадиком). - Вулканология и сейсмология, 1991, К; I. о.

48. флюиды и окислительно-восотановительные реакции в ыагаати-чеоких системах (Главы I, 3. В'соавторстве с А.А. Борисовым, А'.А. Кадиком, С.Н. Шилобреевой). - М.: Наука, IS9I, о. 6-56, II8-I82. . .