Ассимиляция в геохимии магм представляет собой процесс химического взаимодействия магмы с окружающими породами (сводовыми или глубинными), приводящий к изменению её химического состава. Контаминация рассматривается как частный случай ассимиляции, при котором происходит добавление к магме извне материала, не вступающего в значительную химическую реакцию, но влияющего на её физические и химические характеристики. Основное различие между ассимиляцией и контаминацией заключается в степени химической активности внедряемого материала и способности магмы изменять свой состав под его воздействием.
Ассимиляция магм протекает через несколько взаимосвязанных механизмов:
Тепловая ассимиляция Тепловая энергия магмы вызывает плавление окружающих пород. При этом расплавленные компоненты внедряются в магму, изменяя её минералогический и химический состав. Данный процесс особенно характерен для гранитоидных магм, контактирующих с кристаллическим фундаментом.
Химическая ассимиляция Включает перенос ионов между магмой и породой. Важным фактором является растворимость компонентов породы в магматической жидкости. Например, кальцитовые или доломитовые включения в базальтовых магмах приводят к повышению содержания кальция и магния, что влияет на формирование плагиоклазов и пироксенов.
Физико-химическая ассимиляция Объединяет механизмы теплового плавления и химического обмена. Включает дробление и перемешивание пород, частичное растворение минералов и диффузионный перенос элементов в магму.
Ассимиляция приводит к значительным изменениям состава магмы:
Контаминация проявляется как внесение механически или химически инертного материала. Примеры включают:
Контаминация часто влияет на вязкость магмы, температуру её плавления и потенциал кристаллизации, что отражается на морфологии извержений и строении интрузий.
Петрохимический анализ Используется для выявления аномалий концентраций основных, побочных и редких элементов в магме. Сравнение с исходной магмой позволяет выделить зоны ассимиляции.
Изотопный анализ Изучение соотношений 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb помогает определить источник ассимилированного материала и степень его влияния на магму.
Минералогический подход Выявление минералов, не характерных для исходной магмы, и изучение их текстурных особенностей позволяет восстановить последовательность процессов ассимиляции.
Экспериментальные модели Лабораторные эксперименты с плавлением пород и смешением с магмой позволяют количественно оценить скорость и интенсивность ассимиляции при различных температурах и давлениях.
Ассимиляция и контаминация выступают ключевыми механизмами, определяющими:
Химическую дифференциацию магм Приводит к формированию разнообразных типов магматических пород, включая граниты, сиениты, базальты и андалузиты.
Геохимические аномалии Создают локальные концентрации металлов и редких элементов, играющие важную роль в формировании рудных месторождений.
Минералогическую вариативность Включение внешнего материала может привести к появлению минералов, способных служить индикаторами процессов ассимиляции и путей миграции магм.
Изменение термодинамических условий кристаллизации Ассимиляция снижает температуру плавления магмы и изменяет последовательность кристаллизации, что отражается на морфологии и текстуре магматических тел.
Гранитоидные интрузии Часто демонстрируют зоны контакта с кристаллическим фундаментом, где наблюдаются значительные химические сдвиги, повышение содержания кальция и натрия, а также изотопные вариации.
Вулканические цепи Базальтовые магмы, поднимаясь через кору, могут включать осадочные породы, что отражается на изменении содержания щёлочей и редких элементов.
Субдукционные зоны Магмы, формирующиеся над зонами субдукции, демонстрируют ассимиляцию океанических и континентальных компонентов, что выражается в повышенном содержании водорода, фтора и литофильных элементов.
Ассимиляция и контаминация являются важнейшими процессами, формирующими химический, минералогический и изотопный состав магм, оказывая прямое влияние на эволюцию магматических систем и формирование геохимических аномалий в земной коре.