Состояние магмы в резервуарах земной коры

Исследование, проведенное аспирантом Школы геонаук Университета Витватерсранда, показывает, что базальтовые магматические камеры могут формироваться как крупные тела, практически свободные от кристаллов. Это бросает вызов недавно возникшей парадигме, согласно которой магматические камеры представляют собой огромные массы кристаллообразной каши (муш) с небольшим количеством расплава.

Прямое изучение процессов в магматических камерах земной коры невозможно, поэтому геологи исследуют их древние, обнаженные эрозией остатки. Ключ к пониманию состояния магмы лежит в изучении контакта между кристаллизующимися краями магматических тел (фронтами кристаллизации) и их жидкой внутренней частью. Эту сложную задачу удалось решить, детально изучив массивные магнетититы Бушвелдского комплекса в ЮАР.

Хром в магнетитите является чрезвычайно чувствительным индикатором процессов в магматической камере. Картирование его распределения в полевых условиях позволило впервые в деталях наблюдать двумерные паттерны распространения фронтов кристаллизации. Исследование показало, что в процессе кристаллизации магнетита происходит чрезвычайно эффективная композиционная конвекция, которая полностью удаляет эволюционировавший расплав с фронта кристаллизации. В результате фронт продвигается внутрь камеры как практически полностью твердая поверхность.

Это указывает на то, что мощная композиционная конвекция может препятствовать формированию богатых кристаллами муш-резервуаров в базальтовых магматических камерах. Данный процесс, вероятно, не уникален для магнетититов и может происходить и в других породах, например, в экономически важных хромититовых слоях Бушвелда. Таким образом, результаты работы свидетельствуют в пользу существования в земной коре крупных магматических камер, доминируемых жидкой фазой.