Стадийность процесса кристаллизации

Процесс раскристаллизации магмы в интрузивной камере условно подразделяется на три фазы:

1. Железо-магнезиальная (высокотемпературная).

2. Кремне-алюминиевая (среднетемпературная).

3. Пегматитовая (низкотемпературная).

Кристаллизация начинается у охлаждающегося края интрузии, где температура падает быстрее всего. В первую фазу кристаллизуются тяжелые железо-магнезиальные минералы (магнетит, оливин); они медленно опускаются на дно камеры и накапливаются там. Таким образом, в первую фазу магматического процесса из магмы уходит значительное количество железа и магния и, соответственно, повышается концентрация остальных элементов, в первую очередь, кремния и алюминия. При дальнейшем понижении температуры начинают кристаллизоваться соединения кремния и алюминия, имеющие более низкие температуры плавления. Это – главная фаза кристаллизации магмы, важнейшими минералами которой являются полевые шпаты. Минералы этой фазы испытывают дефицит места для образования правильной огранки. В эту фазу из расплава уходит кальций, большая часть кремния и алюминия.

Остается сравнительно небольшое количество магматического расплава – так называемый, пегматитовый остаток, обогащенный летучими компонентами, редкими и редкоземельными элементами. Большое содержание летучих компонентов в пегматитовом расплаве способствует распространению его по трещинам и перекристаллизации вмещающих материнских пород. При остывании образуются пегматиты – жильные тела, сложенные крупными кристаллами, которые могут прорастать друг в друга, поскольку идет одновременная их кристаллизация. Характерная черта пегматитов – грубая, часто гигантокристаллическая структура. Например, на Урале была целая каменоломня, расположенная в кристалле амазонита. Пластины слюд в пегматитах достигают иногда величины 5–7 метров. В пегматитах США встречались кристаллы берилла длиной около 6 метров и весом 18 тонн. В целом минеральный состав пегматитов очень разнообразен. По подсчетам академика Ферсмана, в гранитных пегматитах, кроме главных породообразующих минералов – микроклина, плагиоклазов, кварца, мусковита, биотита, ортоклаза, встречается еще 300 минералов.

Таким образом, в каждую фазу кристаллизации выпадают определенные минералы: в первую – кристаллизуются оливин, магнетит, сульфиды. Во вторую – минералы рядов Боуэна (полевые шпаты, слюды, кварц, амфиболы, пироксены), являющиеся главными породообразующими минералами. В третью фазу образуются пегматиты, содержащие, кроме породообразующих, редкие акцессорные минералы.

Последовательность кристаллизации минералов определяется не только температурой плавления минералов, но и концентрацией в магме химических элементов, входящих в состав минералов. При высокой их концентрации соответствующий минерал кристаллизуется первым. Это продолжается до тех пор, пока концентрация всех элементов в расплаве не уровняется. После этого начинается одновременная кристаллизация нескольких минералов.