171

170

nadal zrozumienie mechanizmu różnicowania się skal magmowych. Produkty frakcyjnej krystalizacji stwierdzono w wielu zróżnicowanych masywach magmowych. W potokach lawowych zaobserwowano również przejawy frakcyjnej krystalizacji, ale na niewielką skalę, w formie pasowej budowy minerałów, żył segregacyjnych i wystąpień sfrakcjonowanego stopu w tle skalnym.

Magmy bazaltowe występujące na powierzchni Ziemi są chemicznie znacznie zróżnicowane. Obecnie wyróżnia się przynajmniej dwa różne typy magmy bazaltowej: typ magmy toleitowej i typ magmy o składzie alkalicznego bazaltu oliwinowego. Frakcyjna krystalizacja każdego z tych typów magmy bazaltowej prowadzi do powstania różnych szeregów skał magmowych. Schemat frakcyjnej krystalizacji Bowena nie obejmuje wszystkich trendów frakcyjnej krystalizacji. Szczegółowe badania dobrze zróżnicowanych intruzji warstwowych (szczególnie intruzji Skaergaard) i ekstruzyjnych skał innych obszarów (Hawaje) przyczyniły się do zmiany dotychczas obowiązującego pojęcia magmy bazaltowej, poznania różnych szeregów skał magmowych i powstania pewnych wątpliwości co do roli frakcyjnej krystalizacji w genezie pewnych magm. Pewne główne typy magm, jak magma granitowa i wapniowo-alkaliczna magma andezytowa, nie muszą być produktami frakcyjnej krystalizacji magmy bazaltowej. Dalej obecnie uważa się, że frakcyjna krystalizacja magmy bazaltowej dokonuje się przeważnie na znacznej głębokości, a nie na powierzchni Ziemi. Wobec tego równowagi faz ustalone dla pospolitych minerałów skało twórczych przy ciśnieniu 10⁵ Pa, nie mogą być zawsze stosowane do frakcyjnej krystalizacji magmy bazaltowej na większej głębokości. Niektóre wnioski Bowena muszą być przeto znacznie zmodyfikowane. Trzeba dostosować je do nowych wyników badań eksperymentalnych, uzyskanych w warunkach bardziej zbliżonych do warunków powstawania magm.

Z badań eksperymentalnych przeprowadzonych przy różnym ciśnieniu w warunkach bezwodnych wynika, że forsteryt nie reaguje ze stopem w układzie MgO—Si0₂ przy ciśnieniu większym od 3 • 10⁸ Pa, a w układzie CaO—MgO—A1₂0₃—Si0₂ przy ciśnieniu większym od 28 • 10⁸ Pa. W obecności lotnych składników reakcja ta zachodzi przy ciśnieniu do 30 • 10⁸ Pa (układ MgO—Si0₂—H₂0). Oznacza to, że stop z normatywnym kwarcem w obecności wody może powstać na głębokości rzędu 80 km ze stopów oliwinowo-normaty w-nych na drodze frakcyjnej krystalizacji lub ze skał oliwinonośnych wskutek frakcyjnego topnienia. Reakcja oliwin—stop nie pojawia się w obecności C0₂ (Kushiro, 1979).

Zdaniem Bowena frakcyjna krystalizacja magmy bazaltowej prowadzi do wzbogacenia resztkowego stopu w krzemionkę. Fenner (1929) uważał natomiast, że resztkowy stop wzbogaca się w żelazo. Typ frakcyjnej krystalizacji Bowena odnosi się do magm wapniowo-alkalicznych. Wager i Deer (1939) stwierdzili, że w intruzji Skaergaard frakcyjna krystalizacja magmy bazaltowej spowodowała powstanie resztkowego stopu znacznie wzbogaconego w żelazo, a zubożonego w MgO i SiO^. Analogiczne zachowanie się tych składników stwierdzono w sillach dolerytowych Karroo, w sillu diabazowym Palisades i kompleksie Stilwater, gdzie zachodziła również frakcyjna krystalizacja magmy typu toleitowego.

Trendy frakcyjnej krystalizacji różnych magm bazaltowych badano również w skałach wylewnych. Kuno (1965) wykazał, że frakcyjna krystalizacja lawy toleitowej prowadzi do powstania resztkowych roztworów bogatych w żelazo, a law wapniowo-alkalicznych do utworzenia się resztkowego stopu bogatego w krzemionkę, bez wzbogacenia się w żelazo.

Zdaniem Osborna (1959) trend frakcyjnej krystalizacji magmy toleitowej uwarunkowany jest niskim ciśnieniem tlenu podczas krystalizacji. Oliwin wydziela się wówczas sam ze stopu, a resztkowy roztwór zostaje wzbogacony w żelazo. Natomiast trend wapniowo-alkaliczny frakcyjnej krystalizacji pojawia się w układach otwartych dla tlenu. Wówczas ciśnienie tlenu utrzymywane jest na wysokim poziomie podczas krystalizacji magmy, co sprzyja krystalizacji magnetytu najpierw z oliwinem, a później z piroksenem. Wówczas następuje zubożenie resztkowego stopu w żelazo, a wzbogacenie w krzemionkę.

Plagioklaz i piroksen zdaniem Bowena wydzielają się prawie jednocześnie we wszystkich stadiach krystalizacji magmy bazaltowej. Powyższe zostało potwierdzone badaniami eksperymentalnymi. W przeważającej części badanych bazaltów plagioklaz i piroksen zaczynały krystalizować w dwudziesto-stopniowym interwale temperaturowym. Generalizacja Bowena ma zastosowanie do większości magm bazaltowych przy ciśnieniu około 10⁵ Pa. Wysoką temperaturę, krystalizacji plagioklazu z bazaltów bogatych w glinkę oraz andezytów wapniowo-alkalicznych tłumaczy się obecnością wody w miejscu powstania lub oddzielenia się magmy. Ze stopu bazaltów bogatych w glinkę (wulkan Paricutin) plagioklaz. zaczął krystalizować w temperaturze 1208°C, a klino- i ortopirokseny przy 1145°C.

Bowen uważał, że powstanie biotytu i kwarcu w późnym stadium frakcyjnej krystalizacji magmy bazaltowej uwarunkowane jest wzbogaceniem resztkowego stopu w skaleń alkaliczny i lotne składniki (H₂0, C0₂, S i Cl). Jego zdaniem oddzielanie się biotytu sprzyja powstawaniu wolnego kwarcu w czasie krystalizacji magmy bazaltowej. Wzbogacanie resztkowego stopu w skaleń alkaliczny obserwowano we wszystkich intruzjach zróżnicowanych i jest ono ogólnym trendem frakcyjnej krystalizacji magmy bazaltowej. Biotyt nie zawsze krystalizuje w późnych dyferencjatach magm bazaltowych. Obserwowany jest on przeważnie w późnych dyferencjatach wapniowo-alkalicznego szeregu skalnego i niektórych dyferencjatach alkalicznego szeregu skalnego. Wydawałoby się, że lotne składniki (H₂0) nie ulegają wystarczającej koncentracji w resztkowych stopach magm bazaltowych (toleitowych), które są zazwyczaj ubogie w te składniki. Natomiast resztkowe stopy magm wapniowo-alkalicznych i alkalicznych są wzbogacone w wodę, podobnie jak same magmy.

Powstanie biotytu i kwarcu nie jest uwarunkowane koncentracją składnika ortoklazowego i lotnych składników w stopach resztkowych. Zależy