Участие щелочей и кальция в формировании метасомо-магматической системы

Особенностью щелочно-ультраосновных комплексов является то, что и магматиты, и метасоматиты формируются в них в условиях избытка кальция и щелочей или, пользуясь термином Д.С. Коржинского, при вполне подвижном поведении указанных элементов. Такое специфическое поведение Na, например, выявляется при анализе особенностей нефелин-пироксеновых пород, образующихся и магматическим, и метасоматическим путем. Оба процесса тесно переплетаются, что объясняется участием в них, наряду с расплавной фазой, пересыщенного Na водного флюида, из которого также может кристаллизоваться нефелин. Об избытке натрия свидетельствует и широкая проявленность эгиринизации пироксена, в том числе и в магматических нефелин-пироксеновых породах.

Если особый режим щелочей в магматическом процессе характерен для широкого круга расплавов, то таковой для Ca — специфическая черта кристаллизации щелочно-ультраосновных магм в интрузивной фации.

Впервые на вполне подвижный характер поведения Ca в петрогенетическом процессе обратил внимание Е.М. Эпштейн, указавший, что при метасоматизме это способствует формированию пересыщенных Ca мелилитовых пород. Последние, однако, большей частью имеют магматический генезис, поэтому с учетом особенностей их взаимоотношений с другими породами было сформулировано представление о том, что в условиях высокой температуры и относительно невысокого давления углекислоты они возникают как фация пород типа ийолит-мельтейгитов. Кальций при этом рассматривается как избыточный вполне подвижный компонент уже на магматической стадии. Данные по ряду массивов Карело-Кольского региона подтвердили этот вывод. Физический смысл подвижности (избыточности) Ca заключается в сосуществовании с силикатным расплавом, из которого кристаллизовались мелилитовые и нефелин-пироксеновые породы, существенно карбонатной фазы. Таковой, в частности, мог быть карбонатитовый (протокарбонатитовый) расплав. Избыточность Ca характеризует и более поздние процессы. При карбонатизации нефелин-пироксеновых пород, например, замещению кальцитом в первую очередь подвергался нефелин, а пироксен, как правило, сохранялся.

Геолого-петрографические посылки, следовательно, приводят к заключению, что составными частями рассматриваемых систем были солевые карбонатные расплавы и насыщенные щелочами жидкообразные растворы. Экспериментальные данные свидетельствуют, что такой вывод вполне правомочен. По данным А. Костера и П. Уайли, карбонатитовый расплав может сосуществовать с силикатной, обогащенной нефелином жидкостью, и с паровой фазой, насыщенной щелочами. Повышение давления стабилизирует устойчивость карбонатного расплава и ведет к его обогащению вполне подвижными щелочами и кальцием.

Диаграммы химических потенциалов этих компонентов позволяют уточнить некоторые особенности их режима в ходе обсуждаемых петрогенетических процессов. С учетом оптимального состава важнейших минералов щелочно-ультраосновных комплексов диаграммы uСаО—uNа2О и uСаО—uК2О практически полностью совмещаются, и оси потенциалов щелочей оказываются направленными в разные стороны (рис, 37) т. е. минеральные парагенезисы возникают в условиях, когда повышение активности одной из щелочей вызывает понижение активности другой.

Рядом моновариантных линий диаграмма (см. рис. 37) делится на две части: в одной мелилит устойчив, в другой — нет. Как известно, мелилит — минерал, достаточно специфический: он формируется при высоких температурах и относительно небольших давлениях углекислоты. Это обстоятельство дает возможность увязать на диаграмме (см. рис. 37) особенности режима щелочей и кальция с р—т условиями становления комплексов. Химический потенциал кальция в общем случае увеличивается с ростом температуры и снижением парциального давления углекислоты, рост химического потенциала натрия может быть связан с ростом и температуры, и давления СО2; понижение же этих параметров благоприятствует повышению химического потенциала калия.