В разные периоды развития петрографической науки было предложено несколько гипотез о числе родоначальных магм, при расщеплении (дифференциации) которых возникает все разнообразие магматических горных пород. Еще в конце прошлого и начале текущего столетия крупнейшим отечественным петрографом была обоснована гипотеза о существовании двух родоначальных магм: кислой (гранитной) и основной (базальтовой).

Таблица №2

Средний химический состав толеитовых базальтов (ТБ)

Примечание. Данные В.А. Кутолина

В 30—40 гг. XX в. наибольшее признание получила гипотеза единой базальтовой родоначальной магмы, выдвинутая и обоснованная американским ученым Н. Боуэном. С позиций этой гипотезы все разнообразие магматических пород возникло при расщеплении базальтовой магмы.

В настоящее время большинство исследователей исходит из представлений о возможности образования в глубинах земли магм различного состава: базальтовой (основной), гранитной (кислой), ультраосновной и, возможно, андезитовой.

Эти родоначальные магмы отличаются друг от друга не только по составу, но и по месту своего зарождения. По последнему признаку, все магмы можно подразделить на мантийные и коровые. Мантийные возникают при выборочном (базальтовая, андезитовая) или полном (ультраосновная) плавлении вещества верхней мантии, а коровые —при выборочном плавлении вещества земной коры и своем большинстве имеют кислый состав.

2.1 Базальтовая магма

Базальтовая магма как родоначальная признается всеми исследователями. Об ее реальном существовании свидетельствуют многие факты (широчайшее распространение базальтов в земной коре, многократное их появление на протяжении геологической истории, преобладание этих пород во многих магматических формациях и т.д.).

По своему составу базальтовая магма не остается постоянной, и в настоящее время выделяется несколько ее типов. Наибольшее признание получила гипотеза о существовании толеит-базальтовой и оливин-базальтовой магм. Некоторые исследователи выделяют также магму высокоглиноземистых базальтов, занимающую промежуточное по составу положение между двумя упомянутыми типами-

Таблица№3

Средний химический состав оливиновых базальтов континентов (ОКБ)

Толеит-базальтовая (ТБ) и оливин-базальтовая (ОБК) магмы часто значительно отличаются по составу продуктов непосредственной кристаллизации (табл. 2,3).

Анализ данных этой таблицы показывает, что выделенные типы магм существенно отличаются по содержанию Si02, Ti02, K2O и Na2O. Так, оливин-базальтовая магма отличается от толеитовой повышенным содержанием щелочей и титана и пониженным содержанием кремнезема.

Местом зарождения всех типов базальтовых магм по всеобщему признанию является верхняя мантия (астеносфера). Опираясь на состав глубинных ксенолитов, скорость распространения сейсмических волн и некоторые экспериментальные данные, можно говорить об ультраосновном ее составе. Наиболее признана пиролитовая модель А. Е. Рингвуда, согласно которой верхняя мантия сложена пиролитом — гипотетическим веществом ультраосновного состава, состоящим из трех частей перидотита и одной части базальта. По представлениям А. Е. Рингвуда и многих других исследователей, при выборочном плавлении пиролита могут возникать базальтовые расплавы.

Пиролитовая модель верхней мантии в последние годы подвергается серьезной критике, и многие ученые склоняются к выводу о значительной неоднородности состава верхней мантии. Так, В. А. Кутолин высказал предположение о том, что верхняя мантия, кроме перидотитов, содержит также вещество пироксенитового (вебстеритового) состава, которое можно представить как три части перидотита и две части базальта. Н. Л. Добрецов на основании изучения глубинных ксенолитов, анализа геофизических данных предложил еще более сложную по составу модель, которая имеет в своем составе разнообразные пироксениты, перидодиты, амфиболиты и эклогиты.

Несмотря на острую дискуссионность вопроса о составе верхней мантии, большинство исследователей считают местом рождения базальтовых магм ту ее часть, которая называется астеносферой (зоной пониженных скоростей сейсмических волн). Астеносфера располагается на глубинах от 80—95 до 200—400 км и предположительно содержит около 5% базальтового расплава, который при благоприятных термодинамических условиях может дать начало крупным магматическим очагам базальтовой магмы.

Различия в составе толеит-базальтовой и оливин-базальтовой магм объясняются, по-видимому, различными глубинами их зарождения. По данным В. П. Петрова (1972), оливин-базальтовая магма образуется на глубинах порядка 200 км при давлении около 50 кбар (400—500 МПа). Толеит-базальтовые расплавы возникают на меньших глубинах (около 150 км) при давлении 40—50 кбар. При этом следует иметь в виду, что приведенные данные о глубинах зарождения базальтовых магм являются только гипотетическими. Некоторые исследователи допускают возможность их генерации на значительно меньших глубинах и соответственно при меньших давлениях.

2.2 Гранитная магма

Представления о существовании самостоятельной гранитной магмы в настоящее время широко распространены. Ее самостоятельность доказывается исключительно большими объемами гранитоидных тел, возникавших во все периоды геологической истории, и значительным распространением кислых вулканических пород. Сказанное не исключает возможности образования некоторых количеств кислых магматических расплавов в результате далеко зашедшей дифференциации базальтовой магмы. В пользу последнего предположения свидетельствует нередко наблюдающаяся тесная связь кислых вулканических пород с андезитами и базальтами, а также сочетание в единых формациях гранитоидов и габброидов.