177

176

Magmy granodiorytowe mogą wchłonąć znaczne ilości krzemionki, jeżeli niezbędne do tego ciepło zostanie dostarczone przez krystalizującą magmę. Pod wpływem reakcji zachodzących między magmą granodiorytową i ksenoiita-mi kwarcytowymi te ostatnie mogą zostać po brzegach, „nagryzane” i częściowo zastępowane mikroklinem i sodowym plagioklazem. Wokół ksenolitów kwarcy-towych można wyróżnić trzy strefy złożone z minerałów wydzielonych z reagującej magmy. Na granicy z ksenolitami kwarcytowymi występują kryształy augitu i oligoklazu. Druga strefa zbudowana jest z hornblendy i bardziej wapniowego oligoklazu. Trzecią strefę stanowi skontaminowany granodioryt, który wzbogacony jest w kwarc, a zubożony w minerały ciemne.

Reakcje magmy granitowej ze skałami wapiennymi pociągają za sobą zastępowanie tych ostatnich krzemianami zawierającymi wapń. W ten sposób powstają skały zbudowane z diopsydu, hornblendy, plagioklazu, grossularu, wezuwianu i minerałów grupy epidotu. W przypadku migracji krzemionki i glinki z magmy do ksenolitu stop ulega zubożeniu w te składniki a względnemu wzbogaceniu w alkalia. Wapienne lub dolomitowe ksenolity zostają zastąpione skarnami zbudowanymi z grossularu, wezuwianu, diopsydu i wollastonitu. Natomiast skontaminowany granit będzie składał się ze skaleni alkalicznych, klinopiroksenu i kwarcu. Jeżeli sód zostanie doprowadzony do ksenolitu i tam związany w plagioklaz, to ze skontaminowanej magmy granitowej powstanie syenit augitowy.

Shand i Dały sugerowali nawet, że w wyniku reakcji magmy granitowej z wapieniami zostaje ona tak zubożona w krzemionkę, iż prowadzi to do krystalizacji skałenoidów. Lokalnie można było zaobserwować tworzenie się syenitów nefelinowych na kontakcie granitów z wapieniami. Procesowi temu nie można jednak przypisywać większego znaczenia geologicznego. Częściej daje się zaobserwować powstawanie diorytów, granodiorytów, syenitów alkalicznych i hybrydowych granitów piroksenowych na kontaktach granitów z wapieniami.

4.5. Pierwiastki śladowe

w procesie ewolucji magmy

Krystalizujące z magmy minerały zabierają ze stopu pierwiastki niezbędne do ich utworzenia. Każdy proces krystalizacji związany jest z określonymi zmianami energetycznymi, gdyż jony i atomy znajdujące się w stopie w stanie niezwiązanym dysponują pewną energią swobodną, która częściowo zostaje związana w strukturach wydzielających się kryształów. Tę ilość energii określa się jako energię sieci kryształu (energia sieciowa). Podczas krystalizacji magmy zmniejsza się stopniowo jej energia swobodna. Minerały o dużej energii sieciowej krystalizują zawsze w wyższej temperaturze, a następnie pojawiają się fazy mineralne o stopniowo malejącej energii sieciowej. Wobec tego ze stopu wychwytywane są pierwiastki w kolejności warunkującej spadek energii sieciowej krystalizujących minerałów. W miarę rozwoju krystalizacji stop zostaje względnie wzbogacony w pierwiastki, które dotychczas nie stanowiły tworzywa dla wydzielających się minerałów.

Rozdziałem pierwiastków śladowych pomiędzy krystalizujące minerały rządzą pewne „prawa”, z których najważniejsze zostały sformułowane-przez Goldschmidta (1937).

Jeżeli dwa jony mają zbliżone promienie jonowe, to mogą się one zastępować w strukturze kryształu. Pierwiastki śladowe maskowane są przez pierwiastki główne (Rb maskowany jest przez K w skaleniach alkalicznych i łyszczykach). Jeżeli natomiast dwa jony mają różne promienie, a jednakowe ładunki, to jon o mniejszym promieniu będzie łatwiej wchodził do roztworu stałego krystalizującego minerału. Z dwóch jonów o podobnych promieniach, ale o różnych ładunkach, jon z większym ładunkiem ma większą szansę wejścia do roztworu stałego. Jeżeli pierwiastek śladowy ma większy ładunek niż pierwiastek główny, to zostaje on wychwycony przez pierwiastek główny i ulegnie koncentracji we wcześniejszych frakcjach roztworów stałych. Natomiast pierwiastki śladowe o ładunku mniejszym niż ładunek pierwiastka głównego gromadzą się w późno krystalizujących członach roztworów stałych.

„Prawa” Goldschmidta nie tłumaczą zachowania się wszystkich pierwiastków.

Ringwood (1955a) stwierdził, że elektroujemność ma istotny wpływ na zachowanie się pierwiastków śladowych podczas krystalizacji magmy. Jeżeli w krysztale możliwa jest diadochia między dwoma pierwiastkami o różnej elektroujemności, to pierwiastek o mniejszej elektroujemności jest uprzywilejowany przy wchodzeniu do struktury minerału. Prawo to ma zastosowanie do pierwiastków, których elektroujemności są równe lub większe od 0,1. Wobec tego pierwiastki śladowe o elektroujemności większej niż pierwiastek główny nagromadzą się w w resztkowej magmie, a pierwiastki śladowe o mniejszej elektroujemności ulegną koncentracji w kryształach zawierających pierwiastki główne.

Burns w 1970 roku przewidział kolejność wybierania pierwiastków przejściowych ze stygnącej magmy krzemianowej dla jonów dwuwartościowych (Ni>Cu>Co>Fe>Mn^Ca, Zn) i trójwartościowych (Cr>Co>V>Ti> >Fe>Sc, Ga). Powyższe następstwo zostało później potwierdzone badaniami law trzeciorzędowych wulkanu Thingmuli (Islandia).

Jony cztero-, pięcio- i sześciowartościowe oraz niektóre jony trójwartościowe tworzą w magmie kompleksy z tlenem i grupą OH. Kompleksy te nie są na ogól łatwo przyjmowane przez minerały krzemianowe i dlatego ulegają wzbogaceniu w resztkowych stopach, niekiedy osiągając koncentrację niezbędną do wydzielenia ich w postaci oddzielnych minerałów (Ringwood, 1955Ó). Powyższe zachodzi często w pegmatytowym stadium dyferencjacji.

Do pierwiastków tworzących kompleksy należą: Be², B³, Al³, Ga³, Si⁴, Ge⁴, Ti⁴, Sn⁴, Zr⁴, Hf⁴, P⁵, V⁵, As⁵, Nb⁵, Ta⁵, Mo⁶ i W⁶.