Вестник Кольского научного центра РАН. 2011, №1.

УДК 536.42 +553.212 МЕХАНИЗМ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РУДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИНТРУЗИЙ В.К. Каржавин Геологический институт КНЦ РАН Аннотация Любые нарушения тепловых условий среды при затвердевании магматического расплава в больших объемах и на определенных глубинах могут привести к изменению скорости его охлаждения, влияя на величину переохлаждения и создавая химическую неоднородность в области фронта кристаллизации. В случае ограничения оттока тепла из кристаллизующейся системы приостанавливается понижение температуры и даже происходит незначительное повышение температуры на границе раздела фаз. При этом переход жидкой фазы в твердое состояние приостанавливается. Диффузия компонентов жидкой фазы на данном этапе способствует устранению химической неоднородности, изменяя температуру ликвидуса и создавая предпосылки к очередной волне кристаллизации. Нелинейный характер процесса кристаллизации и создание периодической химической неоднородности в области «плавающего» фронта кристаллизации определяется различиями в скорости образования твердой фазы и скорости оттока тепла из системы через вмещающие породы в окружающую среду. Следствием этого является периодическое концентрирование примесей и их фракционирование в расплаве перед фронтом кристаллизации с последующим их захватом и образованием ритмичности в определенных условиями объема местах интрузивов (например, хромиты, соединения ЭПГ). Данное явление на природных объектах прослеживается в чередующейся ритмической неоднородности (скрытой и явной) минерального состава пород в расслоенных интрузивных массивах. Ключевые слова: кристаллизация, расплав, диффузия, фазы, примеси, концентрирование, расслоенность, теплота кристаллизации. В различных районах земного шара имеется ряд интересных в геологическом отношении объектов - интрузивные массивы, которые на протяжении многих лет привлекали и привлекают внимание многочисленных исследователей. Наиболее известными из интрузивных массивов принято считать Бушвельд (Южная Африка), Стиллуотер (США), Скергаард (Гренландия), Садбери (Канада), Великая Дайка (Южная Родезия) и многие другие. Характерная особенность строения этих расслоенных интрузивных массивов и вопросы их генезиса освещались в многочисленных публикациях и обзорах. Между прочим, Герасимовский и др. [1] считают, что формирование Ловозерского массива (на Кольском п-ове) протекало также в виде ритмической кристаллизации. Начальный этап исследования явления ритмической расслоенности в природных образованиях носил описательный характер. Предполагалось, что только при определенной концентрации ликвирующего компонента в расплавах происходит разделение (несмесимость) на две или три жидкости. Данным явлением объясняется образование многих рудных месторождений. При незначительном содержании компонентов руды (и других примесей) в расплавах последние захватываются образующейся твердой фазой при кристаллизации различными механизмами в виде возможных монотонных распределений их концентраций в объеме. Рассмотрим один из механизмов, позволяющий объяснить появление ритмов при захвате рудных компонентов в виде примесей в процессе кристаллизации сложного природного расплава. Процесс кристаллизации по существу является кинетическим или неравновесным процессом, хотя во многих случаях может быть как стационарным, так и не стационарным. Кристаллизация магматического расплава, с позиции принципов неравновесной термодинамики, будет протекать по несколько отличной от равновесной схемы. В реальных условиях кристаллизации необходимо правильно учитывать лимитирующее звено, которым является либо процесс теплоотвода выделяющегося тепла, а иногда и процесс изменения состава - диффузии компонентов расплава. Эта 30