Базальт. Происхождение

Базальт — магматическая порода, образованная в результате извержения вулкана. Являясь широко распространенной породой, базальт выстилает практически всю поверхность океанического дна. Формируется в результате плавления верхней мантии, и по своей структуре сильно напоминает ее химический состав. В основном, состоит из кремнезема, железа и магния.

Происхождение базальта может несколько отличаться по своей природе и включает в себя три разных типа — это вулканы, расположенные на горячих точках тектонических плит, изверженные базальтовые потоки и подводные океанические хребты. Горячие точки тектонических плит являются прародителями крупных базальтовых вулканов. Горячая точка представляет собой необычный подъем глубинных мантийных потоков – плюмов, обычно в центре тектонических плит. Подобные горячие точки формируют самые большие вулканы, существующие в природе, называемые щитовыми вулканами. Гавайские и Галапагосские острова являются ярким примером островных архипелагов, образованных в результате деятельности крупных базальтовых вулканов. Щитовые вулканы возвышаются над другими вулканами, значительно превосходя их по высоте и ширине.

Другим источником происхождения базальта являются обширные лавовые потоки. Базальтовая лава не отличается особенной вязкостью, поэтому течет легко и быстро, растекаясь на большие расстояния и образуя большое количество базальтовой породы. Некоторые из этих магматических излияний покрывают огромные пространства на поверхности земли, и даже в наши дни, все еще существует вероятность того, что извержения подобного масштаба могут случиться снова. Потоки базальтовой лавы покрыли более полутора миллионов квадратных километров Сибири, так называемые Сибирские траппы. Базальтовая группа реки Колумбия представляет собой еще один мощный базальтовый поток, в результате которого были образованы базальтовые скалы, достигающие более 1800 метров в ширину. Мара (черные участки) на луне сформированы из базальта, и возможным источником их происхождения являются базальтовые потоки. По предположением ученых, мощные базальтовые потоки также участвуют в формировании поверхности Марса.

Базальт слагает основную часть поверхности океанической коры и был сформирован на границе тектонических плит, в момент их расхождения.

Плавление базальта, входящего в состав верхней мантии под земной корой, в том момент, когда плиты отходят друг от друга, называется декомпрессионным плавлением. Это потеря давления, которая приводит к эффекту плавления, вместо того, что вызвать увеличение температуры. В результате чего, жидкая базальтовая магма поднимается и застывает на краю расходящихся тектонических плит, формируя выдающиеся базальтовые гряды. По мере расхождения тектонических плит, по их краям нарастает все больше базальта.

Существует несколько разновидностей базальтовой породы, принадлежность которых определяется их характеристиками. Базальтовая лава, в которой присутствует большое количество летучих газов, образует породу с многочисленными порами и отверстиями, называемую вулканическим шлаком. Базальтовая порода, которая остывает медленно, так как образована большим толстым слоем, часто формирует шестигранные призматические колонны – базальтовые столбы. Базальт, формируемый при излиянии лавы на поверхность океанического дна, образует другой тип базальтовой породы, называемой «подушечная лава» или «подушечный базальт». Если базальтовая магма застывает не на поверхности земли, а постепенно охлаждается внутри горных массивов земной коры, то в этом случая образуется интрузивный эквивалент базальта, называемый габбро.

Для базальтовых потоков характерна столбчатая отдельность. Она возникает вследствие неравномерного остывания породы. Морские базальты часто имеют подушечную отдельность. Она образуется в результате быстрого охлаждения поверхности лавового потока водой. Поступающая магма приподнимает сформировавшийся панцирь, вытекает из-под него и образует следующую подушку.

Базальты - самые распространённые магматические породы на поверхности Земли, и на других планетах. Основная масса базальтов образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма.

При кристаллизации базальтовой магмы на глубине обычно образуются сильно дифференцированные, расслоённые интрузии (такие как Норильские, Бушвельд и многие другие). В таких массивах встречаются месторождения медноникелевых руд и платиноидов.

Базальты очень легко изменяются гидротермальными процессами. При этом плагиоклаз замещается серицитом, оливин серпентином, основная масса хлоритизируется и в результате порода приобретает зеленоватый или синеватый цвет. Особенно интенсивно изменяются базальты, изливающиеся на дне морей. Они активно взаимодействуют с водой, при этом из них выносятся и оседают многие компоненты. Этот процесс имеет большое значение для геохимического баланса некоторых элементов. Так большая часть марганца поступает в океан именно таким способом. Взаимодействие с водой кардинальным образом меняет состав морских базальтов. Это влияние можно оценить и использовать для реконструкций условий древних океанов по базальтам.

При метаморфизме базальты, в зависимости от условий, превращаются в зелёные сланцы, амфиболиты и другие метаморфические породы. При метаморфизме базальтов при значительных давлениях они превращаются в голубые сланцы, а при высоких температурах и давлениях в эклогиты, состоящие из пиропового граната и натриевого клинопироксена - омфацита.

Лунные базальты

Темные области, которые видны на земной Луне, или как их еще называют, лунные моря, - это равнины потоков базальтовой лавы. Образцы этих пород были привезены в рамках американской программы Аполло и российской программы Луна, и широко представлены на лунных метеоритах.

Лунные базальты отличаются от земных, в основном, высоким содержанием железа. В этих породах также чрезвычайно высокое содержание титана. Традиционно лунные базальты классифицируют в зависимости от содержания титана. Лунные базальты имеют экзотическую текстуру и минерологию.

Извержения большинства базальтовых пород на Луне произошли приблизительно 3 - 3.5 млрд. лет назад. Самые давние образцы датируются 4.2 млрд. лет назад, а самые молодые потоки низвергнулись всего 1.2 млрд. лет назад.

Базальтовые породы также распространены на поверхности Марса, согласно данных, полученных с поверхности планеты и ее метеоритов.

Базальты, слагающие поверхность лунных морей — самые молодые горные породы нашего спутника. Им от 3.1 до 3.9 млрд. лет. Базальты состоят из минералов:ильменита, оливина, плагиоклазов и пироксенов.Базальты примерно такого же состава широко распространены на Земле, они образуются при остывании магматического расплава (основного состава) на поверхности планеты. Базальты имеют темно-серую, почти черную окраску, массивную текстуру. На Земле при остывании базальтовой лавы появляется «столбчатая отдельность» — то есть образование гигантских столбов шестиугольного сечения, плотно примыкающих друг к другу.

Минералы, породы Луны

На Луне из-за отсутствия атмосферы, воды и жизни не сформировались осадочные породы, как на Земле. Все породы нашего спутника абсолютно дегазированы и обезвожены, но все же сходны с земными даже по изотопному составу.

Свойства лунных минералов сильно различаются в зависимости от того, сформировалась порода в море или на плоскогорье. Моря состоят преимущественно из базальтов, средняя плотность равна 3,350 г/см3 и очень близка к средней плотности всей Луны (3,340 г/см3). Если учесть вероятные температуру и давление внутри нашего спутника, можно предположить, что он не полностью состоит из базальтов, а также что металлическое ядро Луны небольшого размера. Хотя лунный базальт и богат железом, титаном и тугоплавкими веществами, и содержит значительно меньше благородных металлов, он весьма похож на базальты нашей планеты, в которых мало алюминия, изобилующего в породах на лунных плоскогорьях. Хотя плоскогорья очень гетерогенны по составу минералов, для них свойственны метаморфические породы: очень частые метеоритные удары плавили, дробили и сжимали поверхность на протяжении миллионов лет.

Анортозит - силикат кальция и алюминия - покрывает большую часть поверхности Луны. Более того, только на нашем спутнике встречается пиросефероит, первый из открытых минералов внеземного происхождения, а также армаколит, состоящий преимущественно из железа, магния и окиси титана.

В основном поверхность Луны состоит не из пород - она покрыта реголитом, материалом, состоящим из частичек с очень разной гранулометрией. Толщина слоя реголита - минимальная в морях (от нескольких сантиметров до 5 м) и максимальная - на плоскогорьях, где она достигает 30 м.