1.3.2.2. Последовательность интрузивного минералообразования

При изучении интрузивных магматических пород было замечено, что одни минералы имеют правильную кристаллографическую огранку, а другие занимают промежутки между ними. Такие взаимоотношения могут возникнуть при неодновременной кристаллизации минералов, когда одни минералы кристаллизуются раньше, имея свободное пространство для роста, другие же образуются позднее, заполняя оставшиеся пустоты. Первым это заметил американский петрограф Боуэн. Он доказал, что кристаллизация минералов из магмы происходит в последовательности двух реакционных рядов, в которых минералы расположены по степени правильности кристаллографической огранки. Чем правильнее кристаллографическая огранка минерала, тем раньше он кристаллизуется в магматическом расплаве.

1.3.2.3. Стадийность процесса кристаллизации

Процесс раскристаллизации магмы в интрузивной камере условно подразделяется на три фазы:

1. Железо-магнезиальная (высокотемпературная).

2. Кремне-алюминиевая (среднетемпературная).

3. Пегматитовая (низкотемпературная).

Кристаллизация начинается у охлаждающегося края интрузии, где температура падает быстрее всего. В первую фазу кристаллизуются тяжелые железо-магнезиальные минералы (магнетит, оливин); они медленно опускаются на дно камеры и накапливаются там. Таким образом, в первую фазу магматического процесса из магмы уходит значительное количество железа и магния и, соответственно, повышается концентрация остальных элементов, в первую очередь, кремния и алюминия. При дальнейшем понижении температуры начинают кристаллизоваться соединения кремния и алюминия, имеющие более низкие температуры плавления. Это – главная фаза кристаллизации магмы, важнейшими минералами которой являются полевые шпаты. Минералы этой фазы испытывают дефицит места для образования правильной огранки. В эту фазу из расплава уходит кальций, большая часть кремния и алюминия.

Остается сравнительно небольшое количество магматического расплава – так называемый, пегматитовый остаток, обогащенный летучими компонентами, редкими и редкоземельными элементами. Большое содержание летучих компонентов в пегматитовом расплаве способствует распространению его по трещинам и перекристаллизации вмещающих материнских пород. При остывании образуются пегматиты – жильные тела, сложенные крупными кристаллами, которые могут прорастать друг в друга, поскольку идет одновременная их кристаллизация. Характерная черта пегматитов – грубая, часто гигантокристаллическая структура. Например, на Урале была целая каменоломня, расположенная в кристалле амазонита. Пластины слюд в пегматитах достигают иногда величины 5–7 метров. В пегматитах США встречались кристаллы берилла длиной около 6 метров и весом 18 тонн. В целом минеральный состав пегматитов очень разнообразен. По подсчетам академика Ферсмана, в гранитных пегматитах, кроме главных породообразующих минералов – микроклина, плагиоклазов, кварца, мусковита, биотита, ортоклаза, встречается еще 300 минералов.

Таким образом, в каждую фазу кристаллизации выпадают определенные минералы: в первую – кристаллизуются оливин, магнетит, сульфиды. Во вторую – минералы рядов Боуэна (полевые шпаты, слюды, кварц, амфиболы, пироксены), являющиеся главными породообразующими минералами. В третью фазу образуются пегматиты, содержащие, кроме породообразующих, редкие акцессорные минералы.

Последовательность кристаллизации минералов определяется не только температурой плавления минералов, но и концентрацией в магме химических элементов, входящих в состав минералов. При высокой их концентрации соответствующий минерал кристаллизуется первым. Это продолжается до тех пор, пока концентрация всех элементов в расплаве не уровняется. После этого начинается одновременная кристаллизация нескольких минералов.