Учебное пособие: Магма и магмоообразование
3) выше 800ºС – оливин→энстатит.
Прежде чем пересмотреть различные гипотезы серпентинизации в свете этих данных, следует рассмотреть предполагаемые объемные взаимоотношения. Серпентинизация оливина при простой добавке воды, SiO2 и CO2 без выноса оксида магния должна вызвать значительное увеличение объема, как это иллюстрируется классическими уравнениями:
2Mg2 SiO4 + H2 O + CO2 → H4Mg3Si2 O9 + MgCO3
оливин привнос серпентин магнезит
280 г, 88 см3 276 г, 110 см3 84 г, 28 см3
и
3Mg2 SiO4 + 4H2 O + SiO2 → 2H4 Mg3 Si2 O9
оливин привнос серпентин
420 г, 131 см3 552 г, 220 см 3 .
Однако наблюдаемые под микроскопом структуры и полевые взаимоотношения недеформированных серпентинитов ясно показывают, что серпентинизация обычно сопровождается очень небольшим увеличением объема или же увеличение объема не происходит совершенно. Поэтому вышеприведенные уравнения не могут отражать истинный ход серпентинизации дунитов. Более вероятна реакция, в которой оливин замещается таким же объемом серпентинита, а избыток MgO и SiO2 выносится в раствор. Это приближенно может быть выражено следующим уравнением:
5Mg2 SiO4 + 4H2 O → 2H4 Mg3 Si2 O9 + 4MgO + SiO2
оливин привнос серпентин выносится в растворе
700 г, 219 см3 72 г 552 г, 220 см3 160 г 160 г.
Чтобы такая реакция произошла, суммарная концентрация MgOSiO2 в водном растворе, который удаляется из системы, не должна превышать некоторого предельного объема. Поэтому большое количество воды останется свободным. Так, если 700 г. оливина будет превращено в серпентин в результате химического воздействия равного веса воды, то 72 г. воды должны остаться в серпентините, а остающиеся 628 г. должны вынести из системы 160 г. MgO и 60 г. SiO2 . Кроме того, если из ультрамафической породы при температурах 200 или 300ºС будут непрерывно удаляться растворы, настолько обогащенные оксидами магния и кремния, то должен произойти магнезиальный метасоматоз окружающих пород. Подобные явления отмечаются редко, хотя известны многочисленные примеры региональной силификации в серпентинитовых поясах. Таким образом, неизбежно напрашивается вывод, что серпентинизация перидотитов путем равнообъемного замещения требует больших количеств свободной воды. Хесс, выдвинувший гипотезу «серпентинитовой магмы», избежал этого затруднения. Он предположил, что в начале происходит предварительная кристаллизация оливина, а затем уже последующая реакция между оливином и почти равным объемом остаточного водного кремнекислого раствора с образованием серпентинита:
3Mg2 SiO4 + H4 SiO4 + 2H2 O → 2H4 Mg3 Si2 O9
оливин 61 см3 ± 36 см3 ± серпентин
131 см3 220 см3 .
Однако, как уже отмечалось, гипотеза Хесса должна быть отвергнута как несовместимая с имеющимися экспериментальными данными.
Учитывая все вышеизложенное о процессе серпентинизации, а также различные представления о природе и происхождении перидотитовой магмы, правомерно существование двух альтернативных гипотез.
1. Перидотитовые магмы представляют собой водные магнезиальные расплавы, возможно приближающиеся по составу к серпентиниту. Серпентинизация является либо позднемагматическим, либо вторичным (автометасоматическим) процессом – реакцией между еще нагретым оливином и водными расплавами или растворами, образовавшимися из кристаллизующейся магмы. Этой точки зрения придерживались Лодочников, Хесс и др. Однако она выглядит совершенно несостоятельной в свете экспериментальных данных, полученных Боуэном и Таттлом.
2. Перидотитовые «магмы» состоят в основном из оливиновых и пироксеновых кристаллов, промежутки между которыми заполнены магматической жидкостью или парами воды. Серпентинизация почти соответствует равнообъемному замещению и происходит, по-видимому, при температурах от 200 до 400ºС. Необходимая для этой реакции вода, вместе с растворенными в ней SiO2 и СО2 , может быть получена из различных источников:
А. В случае слабой серпентинизации небольшое количество участвующей в реакции воды может иметь магматическое происхождение и серпентинизация может представлять собой автометасоматический процесс. На этом способе образования особенно настаивал Бенсон, и он широко поддерживался многими авторами как х