Плагиогранит

Плагиогранит — это магматическая горная порода кислого состава, относящаяся к группе гранитов, но отличающаяся от типичных гранитов преобладанием плагиоклаза над калиевым полевым шпатом. В отличие от обычных гранитов, в которых калиевый полевой шпат (ортоклаз, микроклин) составляет значительную часть породы, в плагиогранитах его содержание минимально или он отсутствует вовсе. Основными породообразующими минералами являются плагиоклаз (обычно олигоклаз или андезин), кварц и, в меньшей степени, темноцветные минералы (биотит, амфибол). Плагиограниты образуются в специфических геодинамических обстановках, преимущественно в океанической коре и зонах субдукции, и играют важную роль в понимании процессов формирования континентальной земной коры.

История изучения и терминология

Термин «плагиогранит» был введен в геологическую литературу в начале XX века. Первоначально он использовался для обозначения гранитоидных пород с преобладанием плагиоклаза, встречающихся в альпийских складчатых поясах. Долгое время плагиограниты рассматривались как редкая разновидность гранитов, однако с развитием геологии океанов и изучением океанической коры их распространенность и генетическая значимость были переоценены.

В советской и российской геологической школе термин получил широкое распространение в 1960–1970-х годах, когда были детально описаны плагиограниты из офиолитовых комплексов Урала, Кавказа и Камчатки. В западной литературе часто используются синонимы «океанический плагиогранит» или «трондьемит» (в случае, если порода имеет высокое содержание натрия и низкое содержание калия). Однако строгое разграничение между этими терминами не всегда соблюдается: трондьемиты обычно рассматриваются как более лейкократовая (светлая) разновидность с меньшим содержанием темноцветных минералов.

Состав и классификация

Минеральный состав

Основные минералы плагиогранитов:

• Плагиоклаз (50–70 % объема) — представлен кислыми и средними разностями (олигоклаз, андезин, реже альбит). Характерна зональность кристаллов, отражающая изменения состава расплава в процессе кристаллизации.
• Кварц (20–35 %) — присутствует в виде ксеноморфных зерен, часто с волнистым погасанием.
• Темноцветные минералы (5–15 %) — преимущественно биотит (бурый, реже зеленый) и роговая обманка. В некоторых разновидностях встречается пироксен (авгит, гиперстен).
• Акцессорные минералы — апатит, циркон, сфен, магнетит, ильменит. Содержание циркона часто используется для U-Pb датирования пород.

Калиевый полевой шпат (ортоклаз, микроклин) либо отсутствует, либо присутствует в количестве менее 5 %. Если его содержание превышает 5 %, породу классифицируют как гранит или гранитоид с повышенным содержанием калия.

Химический состав

По химическому составу плагиограниты отличаются от типичных гранитов:

• Высокое содержание Na₂O (3–5 %) и низкое K₂O (0,5–1,5 %), что отражает преобладание натриевого плагиоклаза.
• Отношение Na₂O/K₂O обычно > 2, часто > 5.
• Содержание SiO₂ составляет 65–75 %, что соответствует кислым породам.
• Низкое содержание Rb, Ba, Th по сравнению с калиевыми гранитами, что указывает на их происхождение из обедненной мантии или коры океанического типа.

Разновидности

По текстурно-структурным особенностям и условиям залегания выделяют:

• Океанические плагиограниты — встречаются в офиолитовых комплексах, ассоциируют с габбро и диабазами. Характерны для срединно-океанических хребтов и задуговых бассейнов.
• Континентальные плагиограниты — образуются в зонах субдукции, часто в составе тоналит-трондьемит-гранодиоритовых (TTG) ассоциаций, характерных для архейских зеленокаменных поясов.
• Плагиограниты альпийского типа — связаны с коллизионными процессами, имеют более высокое содержание калия и часто содержат мусковит.

Геологическое происхождение

Плагиограниты образуются в результате частичного плавления базальтовой коры в условиях высокой температуры и давления. Основные механизмы:

Плавление океанической коры

В океанических хребтах и задуговых бассейнах базальты (толеиты) при субдукции или в условиях высокой температуры (амфиболитовая фация метаморфизма) частично плавятся, давая начало кислому расплаву, обогащенному натрием. Этот процесс называется «анатексис базальтов». Образовавшийся расплав, будучи более легким, поднимается вверх и кристаллизуется в виде плагиогранитовых интрузий.

Субдукционный магматизм

В зонах субдукции, где океаническая плита погружается под континентальную, происходит плавление как самой плиты, так и вышележащей мантийной клинки. Плагиограниты, ассоциирующие с тоналитами и трондьемитами, являются типичными продуктами такого магматизма. Они часто встречаются в вулканических дугах (например, на Камчатке, в Андах).

Архейский магматизм

В архейскую эру (4,0–2,5 млрд лет назад) плагиограниты (в составе TTG-ассоциаций) были основным типом кислых пород, формировавших раннюю континентальную кору. Считается, что они образовались при плавлении базальтов, погружавшихся в мантию в условиях более высокой геотермической градиента, чем в современную эпоху.

Структура и текстура

Плагиограниты обычно имеют полнокристаллическую, равномернозернистую или порфировидную структуру. В порфировых разностях выделяются крупные кристаллы плагиоклаза (фенокристы) на фоне мелкозернистой основной массы. Текстура чаще всего массивная, реже полосчатая или гнейсовидная (в случае деформаций). В океанических плагиогранитах часто наблюдается миаролитовая текстура — наличие мелких пустот, образовавшихся при выделении газов из расплава.

Распространение и месторождения

Плагиограниты встречаются по всему миру, но их распространение ограничено определенными геологическими структурами. Крупные выходы известны:

• Россия: Урал (Красноуральский, Качканарский массивы), Кавказ (Главный Кавказский хребет), Камчатка (Ключевская группа вулканов), Кольский полуостров.
• Океанические хребты: Срединно-Атлантический хребет, Восточно-Тихоокеанское поднятие (образцы подняты со дна океана).
• Офиолитовые комплексы: Оман (горы Хаджар), Кипр (Троодос), Новая Каледония.
• Архейские щиты: Канадский щит (провинция Сьюпириор), Западная Австралия (кратон Йилгарн), Балтийский щит (Карелия).

Плагиограниты не являются промышленно значимыми рудами, но могут содержать акцессорные минералы (циркон, монацит), которые используются для геохронологических исследований. В некоторых районах они разрабатываются как строительный камень (щебень, бутовый камень) благодаря высокой прочности и устойчивости к выветриванию.

Значение для науки

Плагиограниты представляют большой интерес для геологов, изучающих эволюцию Земли:

• Индикатор геодинамических обстановок: присутствие плагиогранитов в древних комплексах позволяет реконструировать условия субдукции или спрединга в прошлом.
• Модели формирования коры: архейские плагиограниты (TTG) считаются ключевым звеном в понимании того, как на ранней Земле из базальтовой коры образовалась континентальная кора.
• Геохронология: цирконы из плагиогранитов дают надежные U-Pb возраста, что позволяет датировать тектонические события.

Критика и дискуссии

В геологической литературе существуют разногласия по поводу терминологии и классификации. Некоторые исследователи предлагают отказаться от термина «плагиогранит» в пользу более точных названий (трондьемит, тоналит), так как он не отражает химических особенностей породы. Другие указывают, что плагиограниты могут быть продуктом не только плавления базальтов, но и фракционной кристаллизации базальтовой магмы, что усложняет их генетическую интерпретацию. Кроме того, в некоторых офиолитовых комплексах обнаружены плагиограниты с аномально высоким содержанием калия, что ставит под сомнение их «океаническое» происхождение.

Интересные факты

• Плагиограниты являются одними из самых древних кислых пород на Земле: возраст некоторых образцов из Западной Австралии превышает 3,8 млрд лет.
• В офиолитовом комплексе Троодос (Кипр) плагиограниты встречаются в виде жил, секущих габбро и диабазы, что свидетельствует о внедрении расплава в уже затвердевшую кору.
• На Камчатке плагиограниты часто ассоциируют с вулканическими породами, что делает их объектом изучения вулканологов.

Источники:

• Геологический словарь. — М.: Недра, 1978.
• Богатиков О. А., Коваленко В. И. и др. Магматические горные породы. — М.: Наука, 1987.
• Петрографический кодекс России. — СПб.: ВСЕГЕИ, 2009.
• Le Maitre R. W. (ed.) Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. — Cambridge University Press, 2002.
• Condie K. C. Archean Greenstone Belts. — Elsevier, 1981.