Граниты S-типа — это категория гранитов, впервые предложенная в 1974 году. [1] Они распознаются по определенному набору минералогических , геохимических , текстурных и изотопных характеристик. Граниты S-типа перенасыщены алюминием , с индексом ASI более 1,1, где ASI = Al 2 O 3 / (CaO + Na 2 O +K 2 O) в мольных процентах; [1] [2] [3] петрографические особенности являются репрезентативными для химического состава исходной магмы , как первоначально было предложено Чаппеллом и Уайтом, и обобщены в их таблице 1. [1] [4]
Как и все граниты , в модальной минералогии гранитов S-типа преобладают щелочные и плагиоклазовые полевые шпаты и кварц . Таким образом, граниты S-типа перенасыщены кремнеземом (содержат кварц) и не содержат фельдшпатоидов . Интересной особенностью гранитов S-типа в масштабе образца вручную является то, что щелочные полевые шпаты обычно имеют белый цвет (а не розовый), за исключением образцов, которые подверглись воздействию выветривания и изменений. Микрофотография щелочного полевого шпата из гранита S-типа Strathbogie в Австралии, сделанная в кросс-поляризованном свете, показана на рисунке 1.
Показаны примеры текстур и минералогии гранита, как видно из распиленных плит из ручных образцов, собранных из гранитов пояса складок Лаклан , Австралия. Сюда входят анклавы темных, линейчатых, овальных, метаморфических пород в гранодиорите S-типа Кума. Некоторые исследователи считают, что эти анклавы представляют собой рестит, а другие — метаосадочные ксенолиты . [5] Гранит Гранья S-типа показывает характерные белые полевые шпаты, серый кварц и черный биотит , минерал с высокой отражательной способностью — мусковит . Гранит Стратбоги S-типа обнажается в хребтах Стратбоги в Австралии. Ручной образец из гранита Стратбоги имеет порфировую текстуру с более крупными кристаллами серого кварца, называемыми фенокристаллами, помещенными в более мелкозернистую матрицу из кварца и полевого шпата. Более темные, призматические, вкрапленники в этом образце гранита Strathbogie являются кордиеритом . Геологи используют различия в минералогии и текстуре, такие как показано здесь, чтобы подразделить крупные гранитные батолиты на поддомены на геологических картах . [6]
Второстепенные минералы в гранитах S-типа отражают насыщенность алюминием или индекс ASI породы, превышающий 1,1 мол.%. [ требуется ссылка ] Эти минералы включают кордиерит , мусковит , гранат и силлиманит . В вулканитах S-типа кордиерит встречается вместо клинопироксена . Присутствие этих глиноземистых силикатных минералов обычно используется в качестве средства первоначальной классификации гранитов как «S-типа». Микрофотографии этих минералов в тонком сечении гранитов S-типа пояса складок Лахлан показаны на рисунках 2a и 2b. Граниты S-типа также могут содержать богатые алюминием, железом и магнием биотиты . [4] Составы биотита из гранитов S-типа более глиноземистые, чем у гранитов I-типа, что соответствует более высокому индексу ASI гранитов S-типа.
Рисунки 3а и 3б представляют собой микрофотографии тонких срезов образца CC-1 из гранодиорита Кума, складчатый пояс Лаклан, Австралия.
В плоскополяризованном свете (PPL, рис. 3a) минерал биотит имеет цвет от светло-коричневого до «лисьего» красно-коричневого цвета с темными круглыми пятнами, известными как « плеохроичные ореолы ». Мусковит прозрачен, а силлиманит является более игольчато-волокнистым минералом в темной зоне изображения. В кросс-поляризованном свете (рис. 3b) мусковит демонстрирует красочное двупреломление, а силлиманит относится к разновидности «фибролит». Силлиманит считается диагностическим минералом для пералюминесцентных гранитов S-типа. На рисунках 4a и 4b показан минерал кордиерит , который также считается диагностическим минералом для пералюминесцентных гранитов S-типа в граните Стратбоги (образец CV-142). Показанный здесь субгедральный фенокристалл кордиерита бесцветен в плоскополяризованном свете, но может иметь светло-голубой цвет в некоторых минералах и серый в кросс-поляризованном свете. Это орторомбический минерал с призматической кристаллической формой и несовершенной спайностью.
Акцессорные минералы, обычно наблюдаемые в гранитах S-типа, включают циркон , апатит , турмалин , монацит и ксенотим . Монацит считается диагностическим акцессорным минералом гранитов S-типа, тогда как алланит является диагностическим минералом гранитов I-типа. Оксидные минералы в гранитах S-типа чаще всего будут ильменитом, а не магнетитом . [1] [4]
Акцессорные минералы в гранитах S-типа обычно связаны с биотитом или встречаются в виде включений в нем. Например, апатит встречается в гранитах S-типа в большем модальном изобилии и в виде более крупных дискретных кристаллов, чем в гранитах I-типа. [1] [4]
На рисунках 5a, 5b и 5c показан минеральный турмалин, связанный с кварцем в образце CV-114 из гранита Strathbogie, Австралия. На рисунках 5a и 5b оба показаны в плоскополяризованном свете с ориентацией турмалина, повернутой для демонстрации его характерного изменения цвета, известного как плеохроизм.
Минерал апатит фосфат кальция является распространенным акцессорным минералом гранитов S-типа. Он обычно пространственно связан с минералом биотитом. Рисунок 6 представляет собой микрофотографию в плоскополяризованном свете, показывающую кристаллы апатита (прозрачные), включенные в коричневое зерно биотита из образца CV-126 гранита Стратбоги. Темные круги с прозрачным центром представляют собой плеохроичные ореолы, которые образуются в результате радиационного повреждения биотита минеральными включениями, содержащими высокие концентрации урана и/или тория.
Изменение в гранитах S-типа может привести к образованию, в порядке распространенности, хлорита, белой слюды, глинистых минералов, эпидота и серицита. Кордиерит и силлиманит редко встречаются без ореолов изменения белой слюды, хлорита, мусковита и глинистых минералов, и их можно легко идентифицировать по наличию этих ореолов. [4]
Цветовой индекс гранитов S-типа может варьироваться от меланократового до лейкократового. Более высокие цветовые индексы коррелируют с более высокими отношениями плагиоклаза к щелочному полевому шпату. [7] Наиболее распространенным минералом с высоким цветовым индексом в гранитах S-типа является биотит. [1] [4]
Граниты S-типа, как и другие типы гранитов, могут варьироваться по размеру кристаллов от афанитовых до фанеритовых; распределение размеров кристаллов включает порфировые, серийные и редко равномернозернистые текстуры. В гранитах S-типа можно найти мафические ксенолиты/вкрапления. Гранофировые текстуры можно найти в гранитах S-типа, особенно лейкократовых. В порфировых гранитах S-типа вкрапленники обычно представляют собой полевые шпаты, но также могут быть кварцем и в редких случаях, таких как гранит Стратбоги, кордиеритом . На рисунке 7 показан пример гранофировой текстуры в граните Стратбоги. Минерал кварц (светло-серый или грязно-белый) образует неправильные или угловатые кристаллы различного размера, которые тесно срастаются с минеральным полевым шпатом (темно-серым), что указывает на быструю кристаллизацию.
Быстрое изменение давления из-за потери летучих компонентов (например, растворенной воды в расплаве) во время кристаллизации может привести к периоду быстрой кристаллизации. Изменение форм роста кристаллов, которые интерпретируются как происходящие в результате этой потери давления, известны как текстуры «гашения давления». Рисунок 8 представляет собой микрофотографию в кросс-поляризованном свете, показывающую срастание щелочного полевого шпата ( сердцевина пертита ) и кварца (в погасании около края кристалла полевого шпата), заросшее частичным краем текстуры плагиоклаза в образце CV-114 из гранита Стратбоги (кросс-поляризованный свет). Эта текстура интерпретируется как представляющая частичное гашение, возможно, из-за потери давления.
Основные характеристики элементов гранитов S-типа включают более низкие уровни натрия и кальция и повышенные уровни кремния и алюминия. Содержание железа и магния коррелирует с индексом цвета в гранитах S-типа. Кроме того, граниты S-типа содержат больше магния, чем железа. Что касается алюминия, граниты S-типа всегда являются сверхглиноземистыми или имеют общее отношение щелочи (+кальций) к алюминию больше единицы. [4]
Граниты S-типа содержат повышенные уровни калия , рубидия и свинца и обеднены стронцием . [4] Что касается редкоземельных элементов , граниты S-типа являются легко обедненными редкоземельными элементами по сравнению с другими типами гранитов. [8]
Характеристики изотопов стронция в гранитах S-типа более изменчивы и радиогенны , чем в плутонах I-типа. Что касается изотопов кислорода , граниты S-типа обогащены тяжелым кислородом. Цирконы в гранитах S-типа могут быть унаследованы и могут предшествовать размещению гранита. [4]
Граниты S-типа так названы в качестве сокращения для типа «супракрустальный». Интерпретация гранитов S-типа заключается в том, что они получены из частичного плавления осадочных пород (супракрустальных), которые прошли через один или несколько циклов выветривания. Доказательства этого включают обогащение алюминием и кремнием, вызванное процессом выветривания исходной породы. Выветривание приводит к тому, что щелочи, такие как натрий, покидают породу и, следовательно, обогащают породу нерастворимыми компонентами. [1] [4]
Линия IS — это наблюдаемый контакт между гранитами I- и S-типа в магматическом террейне. Этот контакт обычно четко определен; один из примеров этого — пояс складок Лахлан в Австралии. Линия IS интерпретируется как местоположение палеоструктуры в недрах, которая разделяла зоны генерации двух различных расплавов. [1] [4]
Гранитные плутоны можно сгруппировать в свиты и суперсвиты по их регионам источника, которые, в свою очередь, интерпретируются путем сравнения их составов. [9] Эта интерпретация исходит из построения графика различных концентраций элементов в зависимости от уровня эволюции гранита, обычно как процент кремнезема или его отношение магния к железу. Магматические породы с тем же регионом источника будут наноситься на график вдоль линии в пространстве кремнезема к элементу.
Граниты, отслеживаемые до одного и того же региона-источника, часто могут иметь очень изменчивую минералогию; например, цветовой индекс может сильно различаться в пределах одного батолита. Кроме того, многие минералы сопротивляются плавлению и не будут плавиться при температурах, известных для создания магм, которые образуют граниты S-типа. Одной из теорий, объясняющих эту минералогическую аномалию, является расщепление рестита . [5] В этой теории минералы, устойчивые к плавлению, такие как мафические силикатные минералы (например, минералы с цветовым индексом), не плавятся, а скорее выносятся расплавом в твердом состоянии. Расплавы, которые находятся дальше от своих регионов-источников, поэтому будут содержать более низкое модальное содержание минералов с цветовым индексом, в то время как те, которые находятся ближе к своим регионам-источникам, будут иметь более высокий цветовой индекс. Эта теория дополняет теории частичного плавления и фракционной кристаллизации .
Другие модели включают: смешивание магмы , ассимиляцию земной коры и смешивание области источника . Более поздние исследования показали, что области источника магм I-типа и S-типа не могут быть однородно магматическими или осадочными соответственно. [10] Вместо этого многие магмы демонстрируют признаки того, что они были получены из комбинации исходных материалов. Эти магмы можно охарактеризовать как имеющие ряд характеристик изотопов неодима и гафния , которые можно рассматривать как комбинацию изотопных характеристик как I-, так и S-типа. [11] Смешение магмы является еще одним аспектом формирования гранита, который необходимо учитывать при наблюдении за гранитами. Смешение магмы происходит, когда магмы разного состава внедряются в более крупное магматическое тело. В некоторых случаях расплавы являются несмешивающимися и остаются разделенными, образуя подушкообразные скопления более плотных мафических магм на дне менее плотных камер кислой магмы. Мафические подушечные базальты продемонстрируют фельзическую матрицу, что предполагает смешение магмы. В качестве альтернативы расплавы смешиваются и образуют магму с составом, промежуточным между интрузивным и внедренным расплавом.
Известные примеры гранитов S-типа встречаются в:
