Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №1.

При хорошей общей изученности серий вулканических пород и состава жидкостей, образующихся при экспериментальном плавлении мантийных перидотитов, существует разрыв в анализе условий плавления мантийного вещества, определяющих разнообразие первичных магм, и процессов фракционной кристаллизации этих магм, с которыми связано многообразие пород каждой вулканической серии. При численном моделировании процессов фракционной кристаллизации в качестве исходных для магматических серий принимаются наиболее примитивные лавы, которые только приближаются по составу к первичным мантийным магмам [2]. Сопоставление реальных пород и жидкостей, образующихся при равновесном плавлении перидотита, на петрохимической диаграмме CMAS [1] дает лишь качественный результат. Для совместного анализа состава пород реальных магматических серий и экспериментальных жидкостей предлагается использовать диаграмму Mg - (Fe+Ti) - Al. Информативность этой диаграммы определяется тем, что ее координатными компонентами являются химические элементы, совместимые с минералами главных реакционных рядов Боуэна. Петрохимические тренды на ней отражают равновесие расплава не с отдельными минеральными фазами, а их группами, представляющими реакционные ряды минералов - магнезиально-железистый (Ol, Opx, Cpx, Amp), кальций-натриевый (An, Ab) и железо-титановый (Mag, Ilm, Ttn, Acm). Это позволяет проводить петрохимический анализ вулканических серий на основе принципа реакционных рядов минералов Боуэна. Диаграмма Mg - (Fe+Ti) - Al отображает фазовые равновесия в упрощенной псевдотрехфазной системе, которая является весомой составной частью многомерной диаграммы состояния мантийных магматических систем. Конечно, она не учитывает влияние таких важных окислов, как SiO2, CaO, Na2O и K2O, но по отдельным элементам общей картины, таким как относительная железистость расплава и состав котектики плагиоклаз (гранат) - Fe-Mg силикаты, слабо реагирующим на вариации содержания дополнительных компонент, диаграмма позволяет оценивать состав первичных магм, степень плавления субстрата и глубину, на которой жидкость отделяется от него. Настоящая работа является продолжением ранее вышедшей статьи, посвященной петрохимическому анализу камерной кристаллизации магмы на основе реакционного принципа Боуэна [3]. В ней был сделан вывод о том, что магматическая эволюция происходит при кристаллизации движущегося расплава. Теперь обсуждаются вулканические серии, многообразие пород которых отражает эту эволюцию. По литературным экспериментальным данным в координатах Mg - (Fe+Ti) - Al построена петрохимическая диаграмма состояния расплавной системы пиролита, увязывающая состав жидкости с давлением и степенью плавления. Показана возможность прямого сопоставления петрохимических трендов с нисходящими изобарическими линиями плавления пиролита на диаграмме Mg - (Fe+Ti) - Al. На этой основе оценивается состав и условия генерации первичных магм главных вулканических серий. Петрохимическая диаграмма состояния расплавной системы пиролита На диаграмму Mg - (Fe+Ti) - Al нанесены составы жидкостей, полученных в экспериментах по плавлению мантийных перидотитов в интервале давлений 1-18 ГПа [4-11] и толеитовых базальтов при давлении 1 атм. [12]. Эти данные позволяют понять главные закономерности плавления мантийных перидотитов (рис. 1). Определенному давлению соответствует своя нисходящая линия эволюции состава равновесных выплавок из перидотита. Каждая из них состоит из двух отрезков - начального высокотемпературного, характеризующего состав расплавов равновесных с Fe-Mg силикатами, и конечного - с составом выплавок, отвечающих котектике минералов глиноземистого и Fe-Mg реакционных рядов. Чем выше давление, тем короче начальный и длиннее конечный отрезки траекторий плавления. При давлении 14 ГПа нисходящая линия плавления представлена только конечным отрезком, что соответствует присутствию оливина и граната в твердом остатке на всем интервале плавления перидотита [5]. При давлении 1 ГПа длина конечного отрезка равна нулю и траектория плавления представлена только начальным отрезком, что соответствует стабильности одних Fe-Mg силикатов на всем интервале плавления. Расположение всех начальных отрезков на одной линии свидетельствует об отсутствии влияния давления на состав жидкости, равновесной с Fe- Mg силикатами, в рассматриваемой псевдотрехфазной системе. В то же время оно сильно влияет на состав котектики плагиоклаз или гранат - Fe-Mg силикат. Содержание плагиоклаза в ней при увеличении давления (начиная с атмосферного) растет и, достигнув максимума при давлении 1 ГПа, далее уменьшается. При давлении выше 3 ГПа вместо плагиоклаза в конечной котектике представлен 116