ГлавнаяБлагодаря легкой текучести этих магм возможна полная их кристаллизация вплоть до довольно крупнозернистых aгрегатов, при сравнительно низкой температуре плавления. Для базальтов и диабазов характерна равномернозернистая и иногда порфировая структура. Базальты имеют обычно серый до черного цвет вследствие обилия темноцветных минералов и стекла, диабазы — светлосерый с зеленоватым оттенком в зависимости от степени хлоритизации, соссюритизации, серицитизации минералов, входящих в их состав. Плагиоклаз резче выступает на темном фоне поводы и придает ей сероватую окраску.
Главными минералами в составе этих пород являются обычно основные плагиоклазы п темноцветные, в первую очередь авгиты, реже ромбические пироксены, также оливины — те же минералы, из которых образованы и габбро; в довольно большом количестве присутствуют магнетит, титанистый железняк, изредка также роговая обманка, кварц, самородное железо.
Плагиоклазы представлены по большей части лабрадором, битовнитом, иногда анортитом; в некоторых измененных базальтах плагиоклазы довольно кислые. Чаще всего состав основного плагиоклаза колеблется между № 50 и № 60. Порфировые выделения образованы обычно таблитчатыми кристаллами, частью почти изометричными; плагиоклаз второй генерации — в основной массе — часто обладает тонкопластинчатой формой. Зонарная структура в плагиоклазе обычно отсутствует, что связано с легкой диффузией молекул плагиоклазов в базальтовой жидкости.
Пироксены представлены в первую очередь авгитом, кристаллы которого, часто прекрасно образованные, во вкрапленниках окрашены в черный цвет. В шлифе авгит сероватый, иногда со слабо заметным буроватым или фиолетовым оттенком, когда по составу он приближается к титан-авгиту; в таком случае наблюдается также структура песочных часов. Иногда присутствуют ромбический пироксен (энстатит до гиперстена), также энстатит-авгит, и ижонит.
Основная масса авгита состоит часто из мелких зерен, переходящих в мелкие кристаллики. При разрушении, независимо от процессов выветривания, авгиты переходят в хлориты, частью в уралит.
Оливины образуют частью вкрапленники, иногда хорошо образованные, в других случаях в большей или меньшей степени корродированные. В ряде базальтов они отсутствуют, в частности и в их основной массе, реакционно замещаясь пироксенами. В оливиновых базальтах оливина иногда довольно много, наряду с авгитом. Иногда, в базальтах наблюдаются также сплошные скопления оливиновых зорен, достигающие довольно крупных размеров. Оливин часто переходит в серпентин или же в иддингсит. Первичная роговая обманка обычно базальтическая. Редко попадаются оплавленные зерна кварца. Характерно присутствие значительного количества зерен и кристалликов магнетита и апатита.
Структура базальтов отличается значительным разнообразием. Обычно они полностью кристаллизованы, реже в них присутствует бурое стекло в крайне различных относительных количествах; иногда порода представлена в виде вулканического стекла.
Обычные базальты зернистые, с различной крупностью зерна. Нередко они крупнозернистые, с ясно видимыми простым глазом кристаллами плагиоклаза и темноцветных минералов; в других случаях они более мелкозернистые, вплоть до плотных, в которых зернистость обнаруживается только под микроскопом.
В зависимости от характера выделения кристаллов, в полно-кристаллических базальтах различают офитовую или диабазовую структуру с таблитчатыми кристаллами плагиоклаза, промежутки между которыми выполнены авгитом, реже наблюдаются переходы к габброидной структуре, типичной для габбро. Встречаются промежуточные структуры с явно таблитчатым плагиоклазом, с субпризматическим пироксеном (ромбическим) и с авгитом, прорастающим своими зернами кристаллы плагиоклаза. В ряде случаев структура массивная; иногда мелкие пластинки плагиоклаза (так называемые лейсты) располагаются взаимно параллельно (флюидальная структура).
Если присутствует стекло, последнее заполняет остающиеся промежутки. Получается агрегат лейст плагиоклаза с пустотами, заполненными бур мм стеклом и кристалликами пироксена, иногда даже оливина (интерсертальная структура). При большем развитии стекла и неполной кристаллизаций лавы получается почти полностью пли полностью стекловатое строение базальтов (витрофировая структура).
Иногда при кристаллизации базальтовой лавы пузырьки выделяющихся газов оставляют пустоты (пузырчатая или шлаковидная структура). При заполнении этих пустот позднейшими более низкотемпературными минералами (цеолитами, кварцем, кальцитом и др.) получается миндалекаменнаяструктура.
Можно выделять равномернозернистые (непорфиритовые) и порфиритовые базальты; в последних отдельные более крупные кристаллы авгита, оливина или плагиоклаза рассеяны в основной массе.
Пo крупности __зерна среди базальтов различают: долерит (микрогаббро) от крупно- до среднезернистого, в котором отдельные минералы различимы простым глазом; анамезит — мелкозернистая разновидность, состав которой простым глазом распознается с большим трудом; наконец, собственно базальт — плотная до тонкозернистой порода, состав которой может быть определен только под микроскопом.
Все перечисленные структурные типы базальтов могут встречаться в одной и той же области, например в Восточной Сибири и в других местах.
Среди базальтов особенно широко распространены два типа: океанит, или никритовый базальт, и платобазальт.
Океанит широко распространен на островах и дне Тихого океана. Это ультрамафический базальт, сильно обогащенный окислами железа и магния. В нем первым кристаллизовался магнезиальный оливин, который затем в большей или меньшей степени был резорбирован и замещен магнезиальным клинопироксеном нижонитового ряда с плагиоклазом частью лабрадорового, частью более сильно обогащенного натрием состава.
Для океанитов характерно то, что они сопровождаются продуктами кристаллизационной диференциации магмы в виде обогащенного в значительной степени натрием маточного раствора, при кристаллизации дающего трахиты, фонолиты и другие породы с содержанием нефелина.
Ход кристаллизации океанитов Барт изображает в следующем виде.
Реакционный кристаллизационный ряд темноцветных минералов:
Таким образом, ряды как темноцветных, так и светлых минералов в океанитовой магме имеют совершенно одинаковую реакционную последовательность, заканчиваясь в одних случаях кварцем, в других — нефелином.Платобазальты образуют покровы огромных размеров в районах существующих или опущенных континентов Евразии. Это продукты застывания базальтовой магмы, вылившейся по сбросовым тектоническим трещинам в течение сравнительно короткого времени. Базальтовая магма признается всеми петрографами как первичная. Количество лав базальтовых и пироксеново-андезитовых в 50 раз больше, чем всех остальных. Одним из объяснений этого является то, что все остальные лавы являются кристаллизационными дериватами первичных базальтовых магм.
Высказывалось предположение еще Котта (1858 г.), что в земной коре существует непрерывный слой базальтовой магмы. К этому мнению присоединились и пытались обосновать его Грин и Дэли; последний говорил о базальтовом субстрат, базальном слое земли.
Сама базальтовая магма, не поступая на поверхность земли, не остается неизменной, но претерпевает процессы дифференциации, которые могут итти по трем путям:
1. Базальт —> андезит —> риолит.
2. Базальт —> трахиандезит —> трахит.
3. Базальт —> щелочной трахит —> фонолит.
Этими тремя рядами охватываются почти все излившиеся породы; им соответствуют следующие типы пород:
1. Субщелочные (щелочно-земельные) — характерные для орогенных районов (складчатых гор).
2. Щелочные — характерные для не орогенных районом (океанические бассейны, форланды складчатых гор).
3. Сильно щелочные — встречающиеся также в неорогенных районах, но сравнительно редко.
Первоначальное представление о том, что на территории одной провинции развиты породы только одной группы — либо щелочные, либо нещелочные и что самый генезис соответствующих магм связан с геологическими условиями, исследованиями последнего времени не подтверждается.
Имеются и такие провинции (например, северо-западная часть Шотландии), где, наряду с базальтовыми, присутствуют также щелочные и щелочноземельные лавы и породы. Из щелочных в таких случаях присутствуют, например, мугеариты (муджериты), гипабиссалъные эквиваленты эссекситов, из щелочноземельных — иннинмориты с вкрапленниками лабрадора до анортита и авгита, с основной массой из более кислого плагиоклаза, авгита и стекла, лейдлеиты — переходные породы от мелкозернистого долерита к пехштейну (кислый плагиоклаз + авгит + магнетит + стекло в разном количестве — по Tpeгepy риодацитовый пехштейн без вкрапленников), гранофиры и др.
Характерно, что при кристаллизации базальтовой магмы выделяются сперва диопсид, затем гиперстен в порядке обогащения FeO, Fe2O3, Al2O3, TiO2 и т. д. Плагиоклазы выделяются в порядке постепенного обогащения альбитом.
Других минералов, кроме клинопироксенов и плагиоклазов, в базальтах всего около 10%.
Как видим, океаниты отличаются особенно высоким содержанием MgO, что является результатом накопления в первичной базальтовой магме кристаллов оливина, замещенного затем, по крайней мере частично, пижонитом с выделением щелочного маточного раствора. Океаниты образовались, таким образом, в процессе кристаллизационной диференциации магмы. Платобазальты носят характер недиференцированной первичной базальтовой магмы.Дэли выделяет, в зависимости от минералогического и химического состава, а также от геологических условий залегания, следующие главные типы базальтов:
1) платобазальты, отличающиеся средним для базальтов минералогическим и химическим составом, недиференцированные, занимающие часто огромные площади на континентах (Сибирь, Индостан, Орегон и т. д.);
2) океаниты — продукт кристаллизационной дифференциации первичной базальтовой магмы, широко распространенный на вулканических островах Тихого океана;
3) порфиритовый центральный тин — обогащенный кристаллами плагиоклаза средний базальт;
4) непорфиритовый центральный тип — остаточный базальт, который получился после того, как из платобазальтовой магмы выделились первые продукты кристаллизации — либо плагиоклазы, либо оливины и пироксены.
Кроме того, Дэли различает бедные щелочами базальты и базальты щелочные, сравнительно богатые щелочами.
В зависимости от присутствия оливина, различают базальты оливиновые и безоливиновые.
Неудачен и в настоящее время устарел термин мелафир: одни петрографы называют мелафирами оливинсодержащие базальты; другие — базальты с порфировой структурой; Левинсон-Лессинг относит к мелафирам щелочные базальты, представляющие собой излившуюся фацию эссекситов, описанных ниже. Мелафиры очень часто содержат миндалины, образованные цеолитами, кварцем, халцедоном или опалом, с делесситовой или хлоритовой оболочкой.
Базальты, в особенности содержащие оливин, чрезвычайно распространены во многих местах России. В огромном количестве базальты, частью крупнозернистые, частью плотные, с переходами в диабазовые габброидные типы (траппы), развиты между Леной и Енисеем, в Витимском районе. Масса базальта находится на Камчатке, в Забайкальской области, на острове Сахалине, на Алтае, в районах закавказских вулканических областей, например в Армении около озера Севан, на склонах Алагеза и др.; в жилах базальт имеется на Украине (Мариупольский район) и т, д. Базальтовые жилы развиты также во многих местах Западной Европы, в Ирландии, Исландии, на Гебридских островах, в Гренландии. Среди современных вулканов базальты изливают Гекла, Этна и др. Базальты, образующие мощные покровы в районе острова Диско (Гренландия), содержат массы самородного никелистого железа; самородное железо присутствует в виде мелких зерен также в анамезитах окрестностей Ровно (Берестовец и Злазни).
Базальты развиты в Тихом океане, образуя, по всем признакам, большую часть его дна; выступая на поверхности, они образуют Гавайские острова с их вулканами, действующими и в настоящее время.
Базальтовые стекла, или гиалобазальты (тахилиты), образуют иногда края базальтовых жил и даек или поверхность базальтовых потоков, редко самостоятельные потоки. Известны базальтовые обсидианы (почти без воды), базальтовые перлиты, базальтовые пехштейны (с большим содержанием воды) [Гавайские острова].
Благодаря своей легкой подвижности базальты образуют часто потоки, покровы, иногда также дайки. Характерна для них столбчатая отдельность, которая особенно хорошо выражена в базальтах, образующих "мостовую гигантов" в Ирландии (остров Антрим), Фингалову пещеру на острове Стаффа и др.
С базальтами и мелафирами весьма тесно связаны диабазы, которые имеют одинаковый с ними состав — из основного плагиоклаза и авгита, нередко с оливином (оливиновые диабазы).
От базальтов диабазы отличаются в общем не существенно — более древним возрастом и большей степенью разрушения. Благодаря новообразованию уралитовой роговой обманки и хлорита диабазы получают зеленоватую окраску, благодаря разрушению плагиоклаза — сероватую.
Диабазы представляют собой зернистые породы с различной крупностью зерна; при плотной структуре они носят название диабазовых афанитов. Изредка диабазы обладают порфировой структурой; вкрапленники состоят часто из плагиоклаза и авгита, основная масса нередко обладает ясно выраженной диабазовой структурой, иногда интерсертальной (диабазовые порфириты). Для диабазов характерна диабазовая или офитовая структура.
Плагиоклаз обычно окрашен в белый пли зеленоватый цвет: представлен чаще всего лабрадором и лабрадор-битовнитом, изредка альбитом или олигоклаз-альбитом (например, в альбитовых диабазах Красной Поляны, на Кавказе, в окрестностях Л имен, на южном берегу Крыма и др.). В ортоклазовых диабазах Центрального Кавказа (р. Генал-Дон), наряду с альбитом, присутствует также кали-натровый полевой шпат. Авгит обычно черный или зеленовато-черный, в шлифе сероватый или буроватый; он часто в значительной степени разрушен и переходит в уралит (уралитовые диабазы), в других случаях преобразуется в хлорит. Кроме этих минералов, могут присутствовать оливин, первичная роговая обманка, биотит, титанистый железняк, иногда энстатит, энстатит-авгит и др.
Своеобразную породу представляет собой волынит. Он состоит из темносерой до почти черной мелкозернистой основной массы, образованной лабрадором и авгитом, в которой присутствуют крупные (до 1—3 см и более в поперечнике) таблитчатые кристаллы плагиоклаза (плагиоклаз иногда стекловидный). Образует дайки, длиной в несколько километров в районе р. Кальмиуса около Мариуполя. В степи образует валы.
Диабазы в областях, затронутых процессами горообразования (Урал, Алтай и др.), обычно в значительной степени изменены и превращены в амфиболизированные диабазы. Наоборот, в диабазах районов, не затронутых горообразованием, как плагиоклазы, так и авгиты и оливины сохраняются почти без всяких изменений (ряд диабазов Украины).
В некоторых случаях в диабазах имеются пустоты, заполненные кальцитом, кварцем, цеолитами п др.: получаются диабазовые мандельштейны. Вариолитом называются мелкозернистые диабазы со сферолитами, состоящими из удлиненных кристалликов полевого шпата (Карелия, Мугоджары в Башкирии).
Спилиты представляют собой афанитовые зеленовато-серые породы с миндалекаменной, иногда" офитовой, интерсертальной, мелкозернистой, изредка вариолитовой структурой. Плагиоклаз представлен альбитом. Остальная масса состоит обычно из хлорита и магнетита в альбитовых порфиритах, из пироксена, уралита, хлорита и магнетита — в альбитовых диабазах. Спилиты являются продуктом подводных излияний базальтовой магмы. При образовании спилитов большую роль играли: давление столба воды, задерживавшее выделение минерализаторов из расплавленной лавы, химическое воздействие морской воды и ее солги, обогащавших породы натрием. Крупную роль играли также гидротермальные процессы не только после застывания спилитов, но и во время их кристаллизации, на что указывает присутствие хлорита внутри кристаллов альбита.
Диабазы пользуются широким рас пространен нем, в особенности среди пород более древних, чем третичные, образуя потоки, покровы, залежи, дайки. На Урале развиты энстатит-авгитовые диабазы, главным образом по западному склону (от севера до юга). Оливиновые диабазы редки. Иногда в диабазах присутствует баркевикитовая роговая обманка, что указывает на частично щелочной характер этих диабазов. В области Среднего Урала диабазы даек метаморфизованы и переходят в эпидиориты и амфиболиты. Диабазы восточного склона Урала частью излившиеся, частью образуют дайки. Более юные из них лучше сохранились и могут быть отнесены к долеритам. Диабазы выступают в ряде мест Сибири, Средней Азии, Кавказа и др. Широко распространены также порфириты диабазовые, уралитовые и авгит-лабрадировые.
Извержения базальтовых магм нередко сопровождаются процессами выделения более или менее значительных масс рыхлых продуктов — вулканического пепла, песка, лапилли, бомб. Цементируясь, эти рыхлые продукты извержения превращаются в плотные массы, носящие названое базальтовых и диабазовых туфов. В зависимости от размеров обломков, образующих эти туфы, выделяют также не иловые, кристаллические туфы, туфы-лапилли; иногда могут встречаться агломератовые туфш из более крупных обломков. Туфы габбро-норитовой магмы, благодаря своему составу, очень легко превращаются в агрегаты новых минералов. Значительная пористость туфов способствует этому процессу. В конечном результате получаются зеленовато-серые пли серые более или менее плотные массы, с преобладанием в их составе хлорита, уралита, соссбюрита, мелких зерен альбита и др., с частичным сохранением первичной структуры, выражающейся в крайне неоднородном строении самой породы.
Габбровые массивы часто сопровождаются также и жильными породами, близкими к нпм по составу, выполняющими трещины в этих массивах. К жильным породам относятся долериты и диабазы, мелкозернистые разновидности габбро, так называемые микрогаббро, габбро-порфириты, иногда особенно крупнозернистые габбровые пегматиты.
Благодаря тому, что базальтовые магмы легко подвижны, очень текучи, мало вязки, они могут долго оставаться в жидком состоянии (будучи подогреваемы снизу). Поэтому они могут течь по склону вулкана со значительной скоростью, заливать огромные пространства, образуя покровы, проникать в самые тонкие трещины на значительные расстояния. Иногда могут образоваться лавовые озера. В связи с этим условия залегания базальтов и диабазов крайне разнообразны: они образуют потоки, покровы, свиты покровов, дайки различной мощности, интрузивные пластовые залежи и другие формы.
Взаимоотношения между базальтами и риолитами хорошо выявляются в Исллоустонском парке (США), где наблюдаются процессы растворения ранее застывших базальтов в изливающемся риолите. В некоторых случаях можно наблюдать также следы процессов передвижения в магме кристаллов отдельных минералов, выделяющихся из нее в порядке реакционной схемы Боуэна. Как пример можно привести данные, полученные Фуллером (1939 г.) при изучении процессов гравитационной аккумуляции оливина в позднетретичных базальтах юго-восточного Орегона (США). Он сравнивает, передвижение и накопление в более глубоких частях остывающего базальтового потока кристаллов оливина с накоплением песка в дельте реки.
Базальты характеризуются в химическом отношении сравнительно малым содержанием SiQ2 (52—45%), которое понижается в никритовых базальтах, переходных к никритам. Содержание Al2O3 подвергается резким колебаниям, большей частью в пределах 10—20%, реже несколько больше.
Характерно значительное содержание MgO в CaO, также FeOl в более основных пикрит-базальтах (до 13% и более); мало щелочей; резко выражено преобладание Na2O над K2O. В магматических формулах Ниггли бросается в глаза резко пониженный коэффициенг al, повышенный с, очень малый alk и значительный fm. За пределы 60 коэффициент fm выходит только в пикрит-базальтах.Сравнивая химические анализы базальтового потока в Антриме (Ирландия), обладающего мощностью около 5 м, можно видеть проявление кристаллизационной дифференциации с накоплением в нижней части потока магния и железа, т. е. оливина.
Сравнение анализов базальтов и габбро показывает, что обе группы пород имеют одинаковые характерные черты.
Химический состав диабазов в общем близок к составу габбро и базальтов, однако носит на себе явные следы изменений, выражающихся в увеличении содержания Na2O и повышение щелочности.Излившиеся аналоги габбровых пород, покрытые более юными отложениями, сравнительно легко изменяются под влиянием процессов горообразования и связанного с ними давления, а также под влиянием интрузий, главным образом гранитных магм.
Эти изменения аналогичны тому, что происходит и с глубинными габбровыми породами: плагиоклаз в большей или меньшей степени соссюритизирован и эпидотизирован, пироксены уралитизированы или хлоритизированы. В результате такого преобразования долериты превратились в диабазы, базальтовые порфириты — в диабазовые или авгитовые. Одновременно с разрушением полевых шпатов идет также и образование карбонатов. Теряя CaO, обогащаясь Na2O, плагиоклаз постепенно перекристаллизовывается в более кислый вплоть до альбита (альбитизация).
Базальтовые и диабазовые породы в ряде случаев характеризую тем, что в них наблюдается концентрация тех или иныx металлов, с образованием преимущественно небольших месторождений.
В трапповых районах Сибири имеются места с признаками сульфидного оруденения. Особенно ценным является сульфидно-платиновое оруденение ликвационного лица. В других местах пока обнаружены только слабые признаки оруденения (титано-магнетиты и полиметаллические руды). Характерно слабое развитие пегматитовых выделений, указывающее на сравнительно малое содержание летучих компонентов в этих породах. К диабазам приурочены крупнейшие, месторождения самородной меди у Верхнего озера (США).
Из полезных ископаемых Исландии и ряда мест Якутии ценным является исландский шпат (миндалинах диабазовых покровов, в жилах, секущих трапповые интрузии, в трапповых брекчиях). В диабазах и базальтах встречаются также месторождения агата и халцедона.
Диабазы п базальты представляют превосходный по своей крепости материал для построек домов, мостов, укреплений. Одновременно столбчатая структура делает их добычу сравнительно легкой. Твердость и вязкость делают их незаменимым материалом также для брусчатки, применяемой в дорожном строительстве. Единственный недостаток: с течением времени поверхность такой брусчатки становится очень гладкой и скользкой в связи с плотной структурой и в общем одинаковой (около 6) твердостью минералов, входящих в состав породы. Сопротивление давлению среднезернистых и мелкозернистых базальтов достигает 3 500, иногда 5 000 кг/см2 (Берестовец и Злазни). В большом количестве для брусчатки используется диабаз на берегу Онежского озера. Сопротивление давлению этого диабаза достигает 2000, иногда 2700 кг/см2.
Базальты и диабазы представляют собой прекрасный материал и для получения плавленых пород, поточу что они плавятся при сравнительно низкой температуре (около 1200—1250°), легко отливаются в формы, кристаллизуются и закаливаются в виде очень вязкой базальтовидной массы.