Геохимия эндогенных процессов презентация в формате PowerPoint - скачать бесплатно

1: Общая геохимия Лекция 15 Геохимия эндогенных процессов

3: Геохимический цикл

4: Классификация геохимических процессов Главными критериями классификации являются значения интенсивных параметров: температуры Т и давления Р. Выделяются две крупные группы процессов: эндогенные (область высоких температур и давлений) и экзогенные, гипергенные (приповерхностная область низких, в том числе отрицательных, температур и атмосферного давления).

5: Эндогенные процессы делятся на: Эндогенные процессы делятся на: магматические, протекающие в высокотемпературном расплаве и на его контакте с твердыми горными породами; метаморфические, происходящие в твердых породах под воздействием высоких температур и давлений; гидротермальные в широком смысле, к которым следует отнести все высокотемпературные процессы, в которых участвует вода (водный раствор) как самостоятельная фаза, в том числе и в надкритической области.

6: Задачи, решаемые при изучении магматических пород с помощью главных и редких элементов Классификация магматических пород. Изучение закономерностей эволюции магматических серий, комплексов (реконструкция обстановок процессов плавления и эволюции магматических систем). Определение геодинамических обстановок формирования магматических комплексов.

7: Магма – смесь расплава, кристаллов и флюидной фазы, способная к перемещению. Магма – смесь расплава, кристаллов и флюидной фазы, способная к перемещению. Магма (греч. — месиво, густая мазь) представляет собой природный, чаще всего силикатный, огненно-жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. При застывании магмы образуются магматические породы. Излившаяся магма - это лава.

10: В магме содержатся практически все элементы, среди которых: В магме содержатся практически все элементы, среди которых: Si, Аl, Fе, Са, Мg, К, Ti, Na, а также различные летучие компоненты (оксиды углерода, сероводород, H, F, Cl и др. ) и парообразная вода. Летучие компоненты при кристаллизации магмы на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих). В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щёлочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного. По мере продвижения магмы вверх, количество летучих компонентов сокращается.

11: Состав магмы. Магма представляет собой гетерогенный расплав, состоящий из тугоплавких и летучих компонентов. Еще М. Фарадей в 1834г. установил электропроводность силикатных расплавов (доказательство их ионизации). Состав магмы. Магма представляет собой гетерогенный расплав, состоящий из тугоплавких и летучих компонентов. Еще М. Фарадей в 1834г. установил электропроводность силикатных расплавов (доказательство их ионизации). Главными катионами магмы являются Na, К, Са2, Mg2, Fe2, а анионами – комплексные силикатные и алюмосиликатные анионы типа SiO4-, AlO45-, AlSi2O6- и т. д. Многие факты указывают на существование в магме так называемых сиботаксических групп, т. е. участков с упорядоченным строением.

12: Большое влияние на полимеризацию оказывает вода: с увеличением ее количества вязкость расплава уменьшается. Газы также увеличивают подвижность магмы и понижают температуру ее плавления. Большое влияние на полимеризацию оказывает вода: с увеличением ее количества вязкость расплава уменьшается. Газы также увеличивают подвижность магмы и понижают температуру ее плавления. Главным летучим компонентом большинства магм являются водяные пары; их содержание колеблется от 0. 5 до 8 . По А. А. Кадику, при давлении 1 кбар кислые расплавы могут растворить 3. 3 Н2O, основные – 3 , ультраосновные – 2. При 5 кбар кислые магмы способны растворить уже 13 Н2O, основные – 8 и ультраосновные – 4-5 .

13: При 10 кбар гранитная магма способна растворить 22 Н2O, а базальтовая – 14. При 10 кбар гранитная магма способна растворить 22 Н2O, а базальтовая – 14. Часть воды, растворенной в магме, диссоциирована, часть связана в соединениях типа Si(ОН)4-6, ROH и т. д. , а часть находится в молекулярной форме. Углекислого газа в магме приблизительно в 20 раз меньше, чем воды. При давлении, к примеру, 3-5 кбар растворимость СО2 в кислых и основных магмах достигает 0. 1–0. 6 .

14: Магмы по химическому составу делятся на силикатные, карбонатные, фосфатные, сульфидные и т. д. Наиболее распространены в земных условиях силикатные магмы. Магмы по химическому составу делятся на силикатные, карбонатные, фосфатные, сульфидные и т. д. Наиболее распространены в земных условиях силикатные магмы. Базальтовая магма имеет большее распространение. В ней содержится около 50 кремнезема, в значительном количестве присутствуют Al, Fe, Ca, Mg, в меньшем Na, K, Ti, P. По химическому составу базальтовые магмы подразделяются на толеитовую (перенасыщена кремнеземом) и щелочно-базальтовую (оливин-базальтовую) магму, (недосыщенную кремнеземом, но обогащенную щелочами). Гранитная (риолитовая, кислая) магма содержит 60-65 кремнезема, она имеет меньшую плотность, более вязкая, менее подвижная, в большей степени, чем базальтовая магма насыщена газами.

15: Признаки смешения основной и кислой магмы в продуктах извержения вулкана Кизимен, Камчатка. A) Вкрапленники кварца и оливина. Б) Сложнозональные вкрапленники плагиоклаза; В, Г) Вкрапленники роговой обманки на границе контрастных по составу расплавов. Признаки смешения основной и кислой магмы в продуктах извержения вулкана Кизимен, Камчатка. A) Вкрапленники кварца и оливина. Б) Сложнозональные вкрапленники плагиоклаза; В, Г) Вкрапленники роговой обманки на границе контрастных по составу расплавов. Плечов, 2008.

16: Многие явления магматизма и, в частности, кристаллизации изверженных пород связаны с понижением Т. По различным данным, температура кристаллизации основных пород 1100-1300С, гранитов – 800-900С. Многие явления магматизма и, в частности, кристаллизации изверженных пород связаны с понижением Т. По различным данным, температура кристаллизации основных пород 1100-1300С, гранитов – 800-900С. Богатая водяными парами гранитная магма застывает при 700С, некоторые щелочные породы – при еще более низких температурах. С другой стороны, в магме могут наблюдаться и более высокие Т: для ультрабазитовых магм приводилась Т 1800С. Другой важнейший термодинамический параметр – Р колеблется от 1 бар на земной поверхности до 10 кбар.

18: С учетом минерального состава выделены серии магматических горных пород: С учетом минерального состава выделены серии магматических горных пород: в зависимости от соотношения (K2ONa2O) и SiO2 – щелочная, субщелочная, нормальная; от соотношения (FeO/MgO) и SiO2 – толеитовая, известково-щелочная; от соотношения (K2O/Na2O) и SiO2 – натриевая, калиево-натриевая и калиевая.

19: Систематика A. H. Заварицкого предусматривает разделение составов горных пород на три химических класса (ряда): Систематика A. H. Заварицкого предусматривает разделение составов горных пород на три химических класса (ряда): 1 - нормальный (содержание Al2O3 больше общего содержания оксидов Na и К, но меньше общего содержания оксидов Ca, Na и К); 2 - плюмазитовый (пересыщ. глиноземом, т. е. содержание Al2O3 преобладает над общим содержанием оксидов Ca, Na и К); 3 - агпаитовый (содержание оксидов Na и К преобладает над содержанием Al2O3).

24: Карбонатитовый вулкан Олдоинье, Танзания Карбонатитовый вулкан Олдоинье, Танзания

36: Графическое представление г/х данных Нормированные мультиэлементные диаграммы - спайдер-граммы (spider-паук) Варьирует как набор элементов, так и их последовательность Нормирование на состав примитивной мантии, хондрит СI, MORB – примитивные базальты срединно-океанических хребтов Используются несовместимые элементы (обычно 13), чьи концентрации высоки в породах основного состава. Рост степени несовместимости справа налево (в соответствии с мантийной минералогией).

42: Факторы, определяющие геохимическую специфику магматических пород Геохимические особенности магматических пород в значительной степени зависят от химического состава и минералогии родоначальных пород или расплавов. Содержание главных и редких элементов определяется типом и степенью плавления, хотя состав магмы может существенно изменяться по мере продвижения к поверхности.

43: Наиболее важной характеристикой источника магм является соотношение радиогенных изотопов, так как оно не изменяется в процессе плавления и последующих процессов в магматической камере. Наиболее важной характеристикой источника магм является соотношение радиогенных изотопов, так как оно не изменяется в процессе плавления и последующих процессов в магматической камере. Важным является изучение мантии: океанические базальты мантийного происхождения являются ключевым объектом. РТ-условия и степень плавления определяют состав мантийных выплавок.

45: Главная проблема магматической петрологии – процесс формирования земной коры; взаимосвязь с процессами, происходящими в мантии

46: Эволюция магматического очага Плавление (полное или частичное) – зарождение очага; Кристаллизационная и гравитационная дифференциация при понижении Т; Взаимодействие с вмещающими породами (ассимиляция) и другими магмами (смешение магм, гибридизм). Контаминация - изменение первоначального химического или минер. состава в результате взаимодействия с посторонним источником вещества. Ликвация – распад магмы на несмешивающиеся жидкости.

51: Состав расплава при частичном плавлении Grt-лерцолита

53: Геохимия адакитов обусловлена остаточным гранатом при плавлении источника c эклогитовым составом

54: Nb-Ta-Ti аномалия в островодужных базальтах может быть вызвана: 1. Остаточной тугоплавкой фазой – рутилом. 2. Фракционированием амфибола – роговой обманки. 3. Низкой мобильностью HFS-элементов при транспортировке водным флюидом.

57: Частичное плавление (batch melting) Изменение содержания Rb и Sr в расплаве при прогрессивном частичном плавлении базальта

58: Частичное плавление: Частичное плавление: - равновесное (расплав постоянно реагирует с реститом до момента удаления выплавленной порции магмы). Постоянный контакт расплава с реститом обеспечивает равновесность этих двух фаз. - фракционное или релеевское (выплавленные небольшие количества расплава мгновенно удаляются из зоны магмагенерации). Равновесие достигается только между расплавом и поверхностями зерен минералов в источнике плавления.

59: Фракционная кристаллизация: Фракционная кристаллизация: - равновесная (полное равновесие между всеми твердыми фазами и расплавом в течение кристаллизации). - релеевское фракционирование (описывается законом Релея). Крайний случай извлечения кристаллов из расплава сразу после их образования. В процессе содержание несовместимых эл-в в минерале уменьшается относительно расплава, а совместимых – растет. - in situ (остаточный расплав отделяется от кристаллической «каши» в зоне солидификации на стенах камеры и возвращается в камеру).

60: Смешение магм Типы реакционных кайм вокруг оливинов в различных вулканических сериях Камчатки. Подобные каймы рассматриваются в качестве доказательства смешения питающей магмы, богатой вкрапленниками оливина с кислыми расплавами.

61: 2 типа смешения магм Полное смешение до относительной однородности (mix – «миксинг») Механическое перемешивание с сохранением участков (зон) индивидуальных пород (расплавов) – минглинг (mingle)

65: Редкие элементы как индикаторы геодинамических обстановок формирования магматических комплексов Каждой геодинамической обстановке отвечает специфический тип рудообразования.

66: Геотермический градиент

68: Геодинамические обстановки 1. Mid-ocean Ridges 2. Intracontinental Rifts 3. Island Arcs 4. Active Continental Margins