Беус А.А. Гоехимия литосферы

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение табл.

153

Породы

Среднее

содержание

водорода, %

Распростра-

ненность

в относи-

тельных %

от объема

оболочки

Объемная

распростра-

ненность

с учетом

пористости,

Распростра-

ненность

пород в %

от массы

оболочки

Эффузивные

Базальты платформенные 1

Базальты геосинклиналь- 1

ные 1

Андезиты

Дациты

Кислые эффузивы ....

Трахиты

Фонолиты

0,10

0,11

0,13

0,10

0,11

0,17

5,6

31,1

41,3

0,8

21,0

0,1

Среднее

0,10

100,0 19,6

Среднее для осадочной обо-

лочки на континентах,

без учета поровой воды

0,28

То же, с учетом поровой

воды

1,53

Таблица 168

Распределение водорода, связанного с высокотемпературной водой

(+110

С), в «гранитной» оболочке литосферы

Породы"

Среднее

' содержание

водорода,

Коэффи-

циент

вариации

содержаний

Распростра-

ненность

в относи-

тельных, %

Распростра-

ненность

пород в %

от массы

оболочки

Магматические

Граниты

Гранодиориты

Кварцевые диориты ....

Диориты

Габбро

Перидотиты 1

Дуниты \ }

Сиениты

Нефелиновые сиениты . .

0,058

0,09

0,12

0,11

0,12

(0,11)

0,08

0.065

0,16

0,30

0,50

0,40

0,37

(0,40)

0,31

0,26

63,7

21,5

2,9

1,6

9,0

0,3

0,9

0,1

Среднее

0,08 0,23

100,0

53,4

16 Заказ 1605 241

Продолжение табл.

194

Породы

Среднее

содержание

водорода,

Коэффи-

циент

вариации

содержаний

Распростра-

ненность

в относи-

тельных %

Распростра-

ненность

пород в %

от массы

оболочки

Метаморфические

Гнейсы

Кристаллические сланцы

Кварциты н песчаники . .

Амфиболиты

Карбонатные породы . . .

0.09

0,25

0,11

0,17

0,15

0,40 \

0,48 1

0,45

0,37

Не опр.

84,0

7,0

8,2

0,8

Среднее

0,17

0,43

100,0

46,6

Среднее для «гранитной»

оболочки литосферы . .

0,12

0,37

не выдерживается в эффузивных породах, которые все (за исключе-

нием фонолитов) содержат примерное равное количество водорода.

При этом если основные и средние эффузивные и интрузивные по-

роды не отличаются по содержанию связанного водорода, то кислые

эффузивы по сравнению со своими интрузивными аналогами харак-

теризуются более высоким содержанием водорода, что, вероятно

связано с большей возможностью потери воды расплавом в процессе

кристаллизации интрузивных пород.

Среди метаморфических пород (см. табл. 166) кристаллические

сланцы содержат почти в три раза, а амфиболиты в два раза больше

водорода, чем гнейсы. Таким образом, переход кристаллических

сланцев в гнейсы в соответствующей зоне метаморфизма должен

сопровождаться максимальным отделением воды, привнесенной гли-

н,%

0,50

0^5

о,ьо

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

.Глины

Гчейсы

Гранодиоритг

Гоанить!

Ступени метаморфизма

Рис. 25. Дегидратация гли-

нистых пород в процессах

прогрессирующего метамор-

физма.

I — уровень среднего содержа-

ния связанного водорода в «гра-

нитной» оболочке литосферы;

II — уровень среднего содер-

жания связанного водорода

в осадочных породах

242.

аистыми осадками. Дальнейшее усиление степени метаморфизма

и переплавление гнейсов в гранодиориты происходит при сохране-

нии среднего содержания связанной воды и соответственно, водо-

рода в породах (см. табл. 164, 166). С рассматриваемой точки зрения

важно подчеркнуть, что отделение избыточной воды в процессе

метаморфического изменения богатых водой глинистых осадков

практически заканчивается - до начала процессов гранитизации

(рис. 25).

Рассматривая особенности миграции водорода, связанного в со-

ставе воды, в процессах метаморфизма осадочных пород, следует

иметь в виду также поровые воды, составляющие более четверти

объема осадочной оболочки литосферы. Масса этих вод, являющихся

неотъемлемой частью литосферы, составляет 23,5% от массы Миро-

вого океана. В процессах метаморфизма поровые воды отделяются

на ранних этапах погружения геосинклиналей в результате уплот-

нения осадков и начавшейся их термальной обработки.

12. ФОСФОР

Фосфор подобно марганцу относится к числу второстепенных

элементов горных пород, обычно определяемых в ходе стандартного

силикатного анализа. Последнее является причиной обильной,

хотя и не всегда полной, информации о распространении фосфора

в горных породах литосферы.

Наряду с алюминием, титаном и кальцием фосфор, выплавля-

ющийся из мантии, преимущественно накапливается в основных

и средних породах являясь, таким образом, характерным элемен-

том «базальтовой» оболочки (рис. 26). Тесная геохимическая связь

фосфора с кальцием (апатит) объясняет эту особенность рассматри-

ваемого элемента.

Ультраосновные породы (особенно дуниты) среди магматических

пород отличаются минимальным содержанием фосфора, ушедшего

в земную кору с базальтовыми выплавками (табл. 169). Исключение,

Р,%

0,35 -'

, ,,

Иг Рис. 26. Вариационная диа-

грамма фосфор — кремний

в горных породах литосферы ""

1 — интрузивные породы; 2 — эф-

фузивные породы, з — метаморфи-

ческие породы

1—граниты, 2—кислые эффузивы,

3 — гранодиориты, 4 — дациты,

5 — кварцевые диориты, 6 — анде-

зиты, 7 — диориты, 8 — габбро,

9 — базальты геосинклинальные,

10 — базальты Средне-Атлантиче-

ского хребта, 11 —базальты плат- " и ~ о? ?с •ю М $1 %

форменные, 12 — базальты толеи- '

товые Гавайских островов, 13 — базальты океанических островов, 14 — сиениты, 15 — тра-

хиты, 16 — нефелиновые сиениты, 18 — пироксениты, 19 —• перидотиты, 20 — дуниты, 21 —

кимберлиты, 22 — эклогиты, 23 — амфиболиты, 24 — гнейсы, 25 — кристаллические сланцы

13 7

• •

О с

МД °

19/И/*)»'"» 0

А2^4. 12

18 I

гь

1 ^Щр

16*

243

Таблица 1б<;

Фосфор в ультраосновных и основных породах

Породы, регионы

ж, %

8 или

А или

Е или

Источник

(в скобках объем выборки)

ж, %

1!Г

информации

Ультраосновные породы

(дуниты н перидоти-

ты), общая (глобаль-

ная) выборка (32) . .

0,048

— 1.398

0,274

0,43

-0,36

—0,64

Перидотиты, среднее по

0,43

16 регионам (16)* . .

0,060

0,040

0,66

Точность

оценок

недоста-

точна

Пироксенпты, среднее

по 35 регионам зем-

ного шара (35) . • .

0048 —1,400

0,278

0,44

— —

Кимберлиты, среднее по

16 регионам (16)****

0,25

—

0.11 0,44

— —

То же, пересчет на све-

жий кимберлит с 0,5%

воды (без С0

) (16) . .

0,30

—

0,13 0,44

— —

Кимберлиты, Южная

Африка (51)

0,28

(0,35)

-0,623 0,394 0,66

— —

[207]

То же, пересчет на све-

жий кимберлит с 0,5%

воды (без С0

) (51)

0,33

воды (без С0

) (51)

(0,40)

-0.638

0,394

0,66

— —

Габбро, среднее по 45

регионам (45)* . . . 0,14

—1,095 0,327 0,53

-0,12

0,34

Базальт, общий (1996)

0.15

-1.036

0,420

0,77

— —

[2461

Базальты и траппы Си-

[2461

бирской платформы

(62)

0,070

—1,276

0,324 0,52

0,22 0,14

Траппы древних плат-

форм (258)

0,066

(1,00)

— —

В. А. Ку-

толин [63]

Базальты, о-в Мадагас-

толин [63]

кар (29)

0,15

-0,866

0,198

0,31

— —

[154], [207]

Базальты оливиновые,

[154], [207]

континентальные (276) 0,19

0,10

0,53

— —

В. А. Ку-

толин [63]

Базальты андезитовой

толин [63]

формации (353) . . .

0,084

0,11 (1,31)

— —

То же

Базальты, среднее по

(1,31)

27 о-вам Тихого, Индий-

ского и Атлантическо-

го океанов (27) . . .

0.18

—

0,066

0,38

— —

Базальты толеитовые,

Гавайские о-ва (40)

0,38

Базальты толеитовые,

Гавайские о-ва (40)

0,11

—

0,031

0,28

— —

[246]

Базальты щелочные,

[246]

Гавайские о-ва (24)

0,16

— 0.054 0,34 —

—

* СССР (Русская платформа, Урал, Прибайкалье, Сибирская платформа), Финлян-

дия, Швеция, о-в Кипр, Англия, Западная Африка, Южная Африка, Восточная и Цен-

тральная Африка, США (Массачусетс, Мичиган, Колорадо), Канада, Австралия.

* (габбро и •**• сноски см. в табл. 19 и 20.

244

Продолжение табл. 194

Породы, регионы (в скоб-

ках объем выборки)

1КХ

8 или

А или

Е или

Источник

информации

Базальты Средне-Атлан-

тического хребта (33) 0,066

—

0,018

0,27

— —

[253]

Океанические толеито-

вые базальты (110) . .

0,10

—

0,026

0,26

— —

В. А. Ку-

вые базальты (110) . .

толин [63]

Океанические щелочные

базальты (118) . . . .

0,21

0,106 0,50

То же

как и в других случаях, составляют кимберлиты, содержание фос-

фора в которых в шесть раз превышает содержание этого элемента

в прочих ультраосновных породах и в два раза выше, чем среднее-

содержание фосфора в базальтах. Среди последних максимальным

содержанием фосфора отличаются щелочные океанические базальты.

Таким образом, наиболее глубинные ультр'аосновные и основные

выплавки из мантии несут и максимальные содержания фосфора

(как и титана и калия).

Отмеченное явление, которое может рассматриваться как тенден-

ция к преимущественному выплавлению фосфора (наряду с упомя-

нутыми выше элементами) из глубоких частей мантии, становится

понятным, если учесть тесную связь фосфора с кислородом в составе

тетраэдрических комплексов и значительные размеры последних.

Подобные свойства в гравитационных условиях верхней мантии,

как уже отмечалось, определяют стремление элементов к миграции

в литосферу в составе выплавок (фосфор, титан) или мантийных

растворов (крупные катионы калия). Характерно, что минимальным

содержанием фосфора в группе базальтов отличаются траппы плат-

форменных областей и базальты срединных океанических хребтов.

От базальтоидов к средним породам содержание фосфора почти

не изменяется (табл. 170),

далее, по направлению к кислым породам,

оно понижается достаточно плавно. Щелочные породы (табл. 171),

особенно нефелинсодержащие, характеризуются сравнительно низ-

кими содержаниями фосфора. Возможность частичного выноса

фосфора из этих пород в остаточные расплавы (пегматиты, апатито-

вые породы) и гидротермальными растворами (апатитовые кон-

тактово-метасоматические породы) вполне вероятна.

В отличие от магматических пород распределение фосфора в мета-

морфических породах очень однородно и вычисленные оценки пара-

метров распределения его содержаний в амфиболитах и гнейсах

(табл. 172) существенно не различимы. Аналогичными средними

Полученное, исходя из имеющейся информации, повышенное содержание

фосфора в диоритах требует уточнения•

245.

Таблица

1б<;

Фосфор в средних и кислых магматических породах

Породы, регионы (в скоб-

ках объем выборки)

ж, %

8 или

А или

А.

Е или

Источник

информации

8 или

А или

А.

Диориты

Среднее по 24 регионам

земного шара (24) *

0,18

—0,772

0,228 0,36

0,22

0,54

Андезиты

Среднее по 54 регионам

земного шара (54) **

Чили (32)

0,13

0,11

—1,000

0,305

0,036

0,49

0 33

[302]

Кварцевые диориты

Среднее по 25 регионам

земного шара (25)**

Кавказ (26)

Восточное Забайкалье

(46)

0,11

0,07

0,10

—1,010

— 1,268

0,216

0,308

0,028

0,34

0.50

0,28

А. М. Де-

мин и А. А

Ситнин [48

Ю. М. Спо

миор и Р.М

Романова

Гранодиориты

Среднее по 30 регионам

земного шара (30) *

Кавказ (58)

СССР. геоспнклиналь-

ные регионы азиатской

части, общая выборка

(53)

0,11

0,12

0,13

-1,246

-0,979

0,032

0,543

0,294

0,29

0,98

0,47

0,14

0,08

—0,36

0,22

А. М- Де-

мин и А. А

Ситнин [48

Граниты

Среднее по 65 регионам

земного Щара. (65) *

Кавказ (124)

Балтийский щит общая

выборка (103) ....

СССР, геосинклиналь-

ные регионы азиатской

части, общая выборка

(107)

0,06

0,08

0,06

0,08

-1,256

—1,387

—1,332

-1,246

0,170

0,363

0,265

0,430

0,26

0,60

0,42

0,73

0,33

-0.30

[48]

Кислые эффузивы

Среднее по 50 регионам

земного шара (50)*

0,05 -1,450

0,275

0,44 — —

* Сноски см. в табл. 22—25.

246

)

Таблица

1б<;

Фосфор в щелочных магматических породах

Породы, регионы (в скобках объем выборки)

ж, %

8 или

в,

Спенйты, среднее по 40 регионам земного шара

(40) *

Трахиты, среднее по 28 регионам земного шара

(28)** . . . т.: . . г. . : г: г. : . тт

Нефелиновые сиениты, среднее по 48 регионам

земного шара (48) *

Фонолиты, среднее по 20 регионам земного ша-

ра (20)** .

0,09

0,12

0,07

0,06

-1,113

-1,047

-1,304

-1,332

0,279

0,323

0,344

0,326

0,45

0,52.

0,56!

0,53

* Сиоски см. в табл. 27, 28.

Примечание. Оценки параметров распределения вычислены на ЭВМ «Проминь».

Фосфор в метаморфических породах

Таблица 172

Породы, регионы (в скобках объем выборки)

ж,

8 или

•

у &

° 2

Ощз

Амфиболиты

Среднее по 25 регионам земного шара

(25) *

Финляндия (25)

ПНР

Западная Африка (40)

О-в Мадагаскар (20)

Эклогиты

Среднее по 16 районам (16)**

Гнейсы

Среднее по 31 региону земного шара

(31)***

ПНР

Западная Африка (70)

О-в Мадагаскар (34) .••.'..

Кристаллические сланцы

Средней по 40 регионам земного шара

(40)****

0,07

0,08

0,11

0,08

0.10

0,08

0,084

0,09

0,06

0,12

0,06

—1,260

-1,046

—1.268

—1,089

-1,276

-1.161

-1 243

-1,047

— 1,323

0,034

0,351

0,286

0,385

0,309

0,350

0,037

0,308

0,168

0,350

0,300

0.49

0,57

0,46

0,64

0 50

0,57

0,44

0,49

0.30

0,57

0,48

[241],

[241аI

[156]

[154]

[1561

[154],

[207]

* Сноски см. в табл. 29.

Примечание. Оценки параметров распределения вычислены на ЭВМ «Проминь».

247

Таблица

1б<;

Распределение фосфора в осадочной оболочке литосферы на континентах

Породы

Среднее

содер-

жание

фосфора,

Коэффициент

вариации

со-

держаний

Распространен-

ность

относи-

тельных

Распространен-

ность пород

% от

массы

оболочки

Осадочные

Глины и глинистые сланцы

Пески и песчаники

Карбонаты

Эвапориты

0,07

0,04

0,05

005

Не опр.

53,0

25,4

20,8

0,8

Среднее 0,057 100,0 80,4

Эффузивные

Базальт платформенный

Базальт геосинклинальный

Андезиты

Дацпты

Кислые эффузивы

Трахиты

Фонолиты

0,07

0,15

0,13

0,09

0.05

0,12

0,06

0,52

0,53

0,49

0,53

0,44

0 52

0,53

5,6

31,1

41,3

0,8

21,0

0,1

Среднее

0,11 0,49

100,0 19,6

Среднее для осадочной оболочки на

континентах

0,067

100,0

содержаниями фосфора характеризуются также эклогиты и кристал-

лические сланцы, в которых фосфор распределен логнормально.

Влияние процессов метаморфизма на усреднение содержания фос-

фора в породах рассматриваемой группы — одно из возможных

объяснений отмеченного явления.

Распределение фосфора в осадочной и «гранитной» оболочках

литосферы приведено в табл. 173, 174. Интересно отсутствие сущест-

венного различия в содержании фосфора в интрузивных и метамор-

фических породах, а также в осадочной и «гранитной» оболочках

в целом.

248

Таблица

125

Распределение фосфора

«гранитной» оболочке литосферы

Породы

Среднее

содержание

фосфора,

Коэффициент

вари-

ации

содержаний

Распространенность

в относительных %

Распространенность

пород

в % от массы

оболочки

Магматические

Граниты

....

Гранодиориты

Кварцевые дпориты

Диориты

Габбро

Перидотиты

•> .

Дуниты

Сиениты

Нефелиновые сиениты

0 06

0,11

0,18

0,14

0,06

0,04

0,09

0,07

0,26

0,29

0,34

0,36

0,53

0,66

Не опр.

0,45

0,56

63,7

21,5

2,9

1,6

9,0

}о,з

0,9

0,1

Среднее

0,085

0,30

100,0

54,4

Метаморфические

Гнейсы

Кристаллические сланцы

Кварциты

песчаники

Амфиболиты

Карбонаты

0,084

0,06

0,02

0,07

0,05

0,44

0,48

0,50

0,49

Не опр.

)

84,0

7,0

8,2

0,8

Среднее

0,068

0,46

100,0

46,6

Среднее

для

«гранитной» оболочки литосферы

0,077

0,37

100,0

ГЛАВА 1\

СРЕДНИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГОРНЫХ ПОРОД

И 0В0Л0НЕК ЛИТОСФЕРЫ

В настоящей главе обобщены данные, изложенные в предыдущих

главах. Охарактеризованные в ней модели среднего состава оболо-

чек литосферы (как и все предшествующие модели) должны прини-

маться лишь как первое приближение природных распределений.

Здесь также обобщены изложенные выше данные о распределении

породообразующих химических элементов в отдельных типах гор-

ных пород и в качестве иллюстрации приведены средние составы

пород в окислах.

Следует подчеркнуть определенную условность общепринятого

изображения средних составов горных пород в виде совокупности

содержаний отдельных элементов (или окислов) в процентах, сумма

которых приведена к 100%. При подобном изображении средних

составов средние содержания отдельных элементов, имеющие отно-

сительный характер и определенные пределы колебания, приобре-

тают не свойственный им «абсолютный» характер, обусловленный

рамками 100%-ной суммы. Таким образом, средние составы горных

пород, приведенные к 100%, следует рассматривать как набор

случайных значений средних содержаний элементов, каждое из

которых выхвачено из свойственного ему доверительного интервала

колебаний. Это всегда необходимо иметь в виду при сравнении сред-

них составов пород, приведенных к 100%.

В таблицах, характеризующих распределение породообразующих

химических элементов в отдельных типах горных пород, приведены

коэффициенты вариации содержаний, определенные для соответст-

вующих выборок (см. гл. III). В целях облегчения в таблицах не

приводятся вероятностные ошибки средних, которые даны в соот-

ветствующих таблицах главы III или могут быть легко вычислены

по известной формуле, исходя из оценок среднего арифметического

содержания и коэффициента вариаций.

250-