Под магматизъм се разбира съвкупността от явления, свързани с образуването, еволюцията на състава и движението на магмите към повърхността на Земята. Магматизмът е един от най-важните дълбоки процеси в земните недра. Според формата на проявление магматизмът се разделя на интрузивен и ефузивен. Разликата между тях до голяма степен определя механизмите на образуване на скалите.
Концепцията за магмата
Магмата е високотемпературна течно-силикатна стопилка, която се образува в дълбоки камери, главно в горната мантия (астеносферата) и отчасти в долните слоеве на земната кора. Образуването на магма камера се случва, когато се комбинират определени стойности на налягане и температура. Такава първична магма има хомогенен състав, включващ следните компоненти: течност (стопка), в която е разтворена газ или летлива фаза (флуид). Има и такиватвърдо кристално вещество. Докато се движите към повърхността, първичната магма се развива в зависимост от специфичните условия.
Еволюцията на магмата включва няколко вида процеси. Първо, тя преживява различни видове диференциация:
- сегрегация, при която се разделя на несмесващи се течни компоненти;
- диференциране на кристализация. Този най-важен процес е свързан с утаяването (кристализацията) на определени съединения от аморфна стопилка при различни комбинации от температура и налягане.
На второ място, магмата променя химичния си състав в резултат на взаимодействие с приемните скали. Това явление се нарича замърсяване.
Процеси на кристализация в магма
Тъй като магмата е подвижна смес от много вещества и се намира в променящи се условия, кристализацията на нейните компоненти е много сложен процес. Обикновено се разделя на три основни фази:
- Висока температура ранна магматична фаза. На този етап от магмата изпадат минерали с висока плътност, съдържащи желязо и магнезий. Те се утаяват и натрупват в долните зони на магмената камера.
- Среднотемпературна основна магматична фаза, в която се образуват основните компоненти на скалите, като фелдшпати, кварц, слюди, пироксени, амфиболи. Калцият се утаява, по-голямата част от силиция и алуминия. Кристализацията в тази фаза вече е придружена от недостиг на пространство в магмената камера, така че получените минерали са по-фини.
- Късен магматит с ниска температура (пегматит)фаза. На този етап подвижният т. нар. остатък от пегматитна магма, обогатен с летливи компоненти, се разпространява през кухините и пукнатините, останали в камерата на магмата, допринасяйки за рекристализацията на вместващите скали. Пегматитните вени се характеризират с образуването на големи кристали, които могат да прераснат един в друг. Този етап граничи и е тясно свързан с хидротермалната фаза на образуване на минерали.
Вулканизъм и плутонизъм
Има такива форми на проявление на магматизма като натрапчив и ефузивен. Разликата между тях е в условията на еволюция на магмите и мястото на тяхното втвърдяване. Последният фактор играе особено важна роля.
Ефузивният магматизъм е процес, по време на който магмата достига повърхността на Земята през захранващ канал, издига се до върха, образувайки вулкани и замръзва. Изригналата магма се нарича лава. Когато достигне повърхността, той интензивно губи своя летлив компонент. Втвърдяването също настъпва бързо, някои видове лави нямат време да кристализират и да се втвърдят в аморфно състояние (вулканични стъкла).
Натрапчивият магматизъм (плутонизъм) е различен по това, че магмата не достига повърхността. Навлизайки по един или друг начин в горните хоризонти на горните скали, магмата се втвърдява на дълбочина, образувайки натрапчиви (плутонични) тела.
Класификация на прониквания
Връзките на вместващите скали с продукти от интрузивен магматизъм и видове интрузивни тела се разграничават според много критерии, по-специално, като:
- Дълбочина на образуване. Има близкоповърхностни (субвулканични), средно дълбоки (хипабисални) и дълбоки (абисални) интрузии.
- Местоположение спрямо хост рока. Според този критерий вградените масиви се разделят на съгласни (конкордантни) и несъответстващи (дискордантни).
Също така, естеството на интрузивния магматизъм и видовете интрузии се класифицират според такива характеристики като съотношението на структурата на плутоничното тяло към контактната повърхност (конформна и неконформна), отношението към тектоничните движения, форма, размер от масива и т.н.
Критериите за идентифициране на различни видове магматични интрузии са тясно свързани. Например, в зависимост от структурата на обграждащия слой, дълбочината и механизма на образуване на магматичния масив и други прояви на интрузивен магматизъм, формите на интрузиите могат да варират значително.
Механизми за въвеждане на магма в скалната маса
Магмата може да проникне в приемния слой по два основни начина: по равнините на стратификация на седиментния слой или покрай съществуващите пукнатини в скалата.
В първия случай, под натиска на магмата, слоевете на покрива се издигат - горните области на дебелината - или, обратно, в резултат на влиянието на масата на проникващата магма, подлежащите слоеве провисване Ето как се образуват съгласни интрузии.
Ако магмата проникне нагоре, запълвайки и разширявайки пукнатини, пробивайки слоеве и срутващи скали на покрива, самата тя образува кухина, която ще бъде заета от натрапчиво тяло. По този начин несъобразно се случваплутонични тела.
Форми на вградени магматични маси
В зависимост от конкретния път, по който протича процесът на интрузивния магматизъм, формите на интрузивните тела могат да бъдат много разнообразни. Най-често срещаните несъответстващи се магматични масиви са:
- Dike е плочаобразно стръмно потапящо се тяло, което пресича ограждащите слоеве. Дигите са много по-дълги от дебели, а контактните повърхности са почти успоредни. Дигите могат да бъдат с различни размери - от десетки метри до стотици километри дължина. Формата на дигите може също да бъде кръгла или радиална, в зависимост от местоположението на пукнатините, запълнени с магма.
- Вената е малко секущо тяло с неправилна, разклонена форма.
- Stem е тяло с форма на колона, характеризиращо се с вертикални или стръмно спускащи се контактни повърхности.
- Batholith е най-голямото разнообразие от нахлувания. Батолитите могат да бъдат дълги стотици или дори хиляди километри.
Припокриващите се тела също приемат различни форми. Сред тях често се срещат:
- Первагът е легло, чиито контактни повърхности са успоредни на леглата.
- Lopolith е лещовиден масив, изпъкнал надолу.
- Лакколит е тяло с подобна форма, чиято изпъкнала страна е разположена в горната част, като шапка на гъба. Връх Аю-Даг в Крим е пример за габроиден лакколит.
- Факолитът е тяло, разположено в гънката на горната скална корита.
Зона за контакт с проникване
Образуването на плутонични тела е придружено от сложни процеси на взаимодействие на границата с обграждащия слой. По контактната повърхност се образуват зони на ендоконтакт и екзоконтакт.
Ендоконтактните промени настъпват в интрузива поради проникването на приемни скали в магмата. В резултат на това магмата в близост до контакта претърпява химически промени (замърсяване), които засягат образуването на минерали.
Екзоконтактната зона възниква в горната скала в резултат на топлинните и химични ефекти на магмата и се характеризира с активни процеси на метаморфизъм и метасоматизъм. Така летливите компоненти на магмата могат да заменят минералите в екзоконтактната зона с въведени съединения, образувайки така наречените метасоматични ореоли.
Минералните съединения, извършени от летливи компоненти, могат също да кристализират директно в зоната на контакт. Този процес играе значителна роля при образуването на например слюди, а с участието на вода и кварц.
Натрапчив магматизъм и натрапчиви скали
Скалите, образувани в резултат на дълбока кристализация на магма, се наричат интрузивни или плутонични. Ефузивни (вулканични) скали се образуват, когато магмата изригне на повърхността на Земята (или на дъното на океана).
Натрапчивият и ефузивен магматизъм поражда поредица от скали, сходни по минерален състав. Класификацията на магматични скали по състав се основава на съдържанието на силициев диоксид SiO2. Според този критерий за породасе подразделят на ултраосновни, основни, средни и кисели. Съдържанието на силициев диоксид в серията нараства от ултраосновни (по-малко от 45%) скали до киселинни (повече от 63%). Във всеки клас скалите се различават по алкалност. Основните интрузивни скали в съответствие с тази класификация образуват следните серии (вулканичен аналог в скоби):
- Ultrabasic: перидотити, дунити (пикрити);
- Основни: габроиди, пироксенити (базалти);
- Среда: диорити (андезити);
- Киселинни: гранодиорити, гранити (дацити, риолити).
Плутоничните скали се различават от ефузивните по условията на възникване и кристалната структура на минералите, които ги съставят: те са напълно кристални (не съдържат аморфни структури), яснозърнести и нямат пори. Колкото по-дълбок е източникът на скалообразуване (абисални интрузии), толкова по-бавно протичат процесите на охлаждане и кристализация на магмата, като се запазва голямо количество летлива фаза. Такива дълбоки скали се характеризират с по-големи кристални зърна.
Вътрешна структура на натрапчивите тела
Структурата на плутоничните масиви се формира в хода на комплекс от явления, обединени под общото име прототектоника. Той разграничава два етапа: прототектоника на течната и твърдата фаза.
На етапа на течна фаза се полагат първичните ивици и линейни текстури на полученото тяло. Те отразяват посоката на потока на проникващата магма и динамичните условия за ориентация на кристализиращите минерали (например паралелното подрежданекристали слюда, рогова обманка и др.). Текстурите също се свързват с местоположението на фрагменти от извънземна скала, паднали в камерата на магмата - ксенолити - и изолирани минерални натрупвания - schlieren.
Твърдофазният стадий на интрузивна еволюция е свързан с охлаждането на новообразуваната скала. В масива се появяват първични пукнатини, чието разположение и брой се определят от охлаждащата среда и структурите, образувани в течната фаза. Освен това в такава магматична маса се развиват вторични структури поради фрагментация на нейните участъци и измествания по протежение на разкъсвания.
Изследването на протектониката е важно за изясняване на условията за местоположението на минерални находища в интрузиите и в околните скали.
Магматични интрузии и тектоника
Скалите с интрузивен произход са широко разпространени в различни области на земната кора. Някои прояви на интрузивен магматизъм имат значителен принос както за регионалните, така и за глобалните тектонски процеси.
При континентални сблъсъци в хода на увеличаване на дебелината на земната кора, поради активен гранитен магматизъм, се образуват големи батолити, например батолит Гангдис в Трансхималаите. Също така, образуването на големи батолити е свързано с активни континентални граници (батолит на Андите). Като цяло проникванията на силициева магма играят важна роля в процесите на планинско строителство.
Когато кората е опъната, често се образуват серии от успоредни диги. Такива серии се наблюдават в средноокеанските хребети.
Первагите са една от характерните форми на вътрешноконтинентални магматични интрузии. Те също могат да имат голяма степен - до стотици километри. Често магмата, проникваща между слоеве от седиментни скали, образува няколко слоя первази.
Дълбока магматична активност и минерали
Поради особеностите на кристализация в процесите на интрузивен магматизъм се образуват рудни минерали за хром, желязо, магнезий, никел, както и самородни платиноиди в ултраосновните скали. В този случай тежките метали (злато, олово, калай, волфрам, цинк и др.) образуват разтворими съединения с летливи компоненти на магмата (например вода) и се концентрират в горните области на магмената камера. Това се случва в ранната фаза на кристализация. На по-късен етап подвижен остатък от пегматит, съдържащ редкоземни и редки елементи, образува вени в интрузивни фрактури.
По този начин Хибините на Колския полуостров са лакколит, оголен в резултат на ерозия на заграждащия пласт. Това тяло е съставено от нефелинови сиенити, които са руда за алуминий. Друг пример са интрузиите на перваза на Норилск, богати на мед и никел.
Контактните зони също представляват голям практически интерес. Депозитите на злато, сребро, калай и други ценни метали се свързват с метасоматични и метаморфни ореоли на интрузивни тела като лополита Бушвелд в Южна Африка, известен със своите златоносни ореоли.
По този начин, области на натрапчивимагматизмът е най-важният източник на много ценни минерали.
