Pod magmatizmom rozumieme súhrn javov spojených s tvorbou, vývojom zloženia a pohybom magmy na povrch Zeme. Magmatizmus je jedným z najdôležitejších hĺbkových procesov vo vnútri zeme. Podľa formy prejavu sa magmatizmus delí na intruzívny a efuzívny. Rozdiel medzi nimi do značnej miery určuje mechanizmy tvorby hornín.
Koncept magmy
Magma je vysokoteplotná tekuto-silikátová tavenina, ktorá sa tvorí v hlbokých komorách, najmä v hornom plášti (astenosfére) a čiastočne v spodných vrstvách zemskej kôry. K tvorbe magmatickej komory dochádza, keď sa skombinujú určité hodnoty tlaku a teploty. Takáto primárna magma má homogénne zloženie, vrátane nasledujúcich zložiek: kvapalina (tavenina), v ktorej je rozpustený plyn alebo prchavá fáza (tekutina). Sú aj nejakétuhá kryštalická látka. Ako sa pohybujete smerom k povrchu, primárna magma sa vyvíja v závislosti od konkrétnych podmienok.
Evolúcia magmy zahŕňa niekoľko typov procesov. Najprv zažije rôzne druhy diferenciácie:
- segregácia, pri ktorej sa rozdeľuje na nemiešateľné tekuté zložky;
- rozlíšenie kryštalizácie. Tento najdôležitejší proces je spojený so zrážaním (kryštalizáciou) určitých zlúčenín z amorfnej taveniny pri rôznych kombináciách teploty a tlaku.
Po druhé, magma mení svoje chemické zloženie v dôsledku interakcie s hostiteľskými horninami. Tento jav sa nazýva kontaminácia.
Procesy kryštalizácie v magme
Keďže magma je pohyblivá zmes mnohých látok a je v meniacich sa podmienkach, kryštalizácia jej zložiek je veľmi zložitý proces. Zvyčajne sa delí na tri hlavné fázy:
- Skorá magmatická fáza vysokej teploty. V tomto štádiu vypadávajú z magmy minerály s vysokou hustotou obsahujúce železo a horčík. Usadzujú sa a hromadia sa v spodnej časti magmatickej komory.
- Strednoteplotná hlavná magmatická fáza, v ktorej vznikajú hlavné zložky hornín, ako sú živce, kremeň, sľudy, pyroxény, amfiboly. Vyzráža sa vápnik, prevažná väčšina kremíka a hliníka. Kryštalizáciu v tejto fáze už sprevádza nedostatok miesta v magmatickej komore, preto sú výsledné minerály jemnejšie zrnité.
- Nízkoteplotné neskoré magmatické (pegmatit)fáza. V tomto štádiu sa pohyblivý takzvaný pegmatitový zvyšok magmy, obohatený o prchavé zložky, šíri dutinami a prasklinami zostávajúcimi v magmatickej komore, čím prispieva k rekryštalizácii hostiteľských hornín. Pegmatitové žily sa vyznačujú tvorbou veľkých kryštálov, ktoré môžu prerastať do seba. Toto štádium hraničí a úzko súvisí s hydrotermálnou fázou tvorby minerálov.
Vulkanizmus a plutonizmus
Existujú také formy prejavov magmatizmu, ako sú rušivé a výdatné. Rozdiel medzi nimi spočíva v podmienkach vývoja magmy a mieste ich tuhnutia. Posledný faktor hrá obzvlášť dôležitú úlohu.
Efúzny magmatizmus je proces, počas ktorého sa magma dostáva na povrch Zeme zásobovacím kanálom, stúpa na vrchol, vytvára sopky a zamŕza. Vybuchnutá magma sa nazýva láva. Keď sa dostane na povrch, intenzívne stráca svoju prchavú zložku. Tuhnutie tiež prebieha rýchlo, niektoré druhy láv nestihnú skryštalizovať a stuhnúť v amorfnom stave (sulkanické sklá).
Intruzívny magmatizmus (plutonizmus) sa líši v tom, že magma nedosiahne povrch. Magma, ktorá tak či onak zasahuje do nadložných horizontov hostiteľských hornín, tuhne v hĺbke a vytvára intruzívne (plutonické) telesá.
Klasifikácia prienikov
Vzťahy hostiteľských hornín s produktmi intruzívneho magmatizmu a typmi intruzívnych telies sa rozlišujú podľa mnohých kritérií, najmä ako:
- Hĺbka formovania. Existujú blízkopovrchové (subvulkanické), stredne hlboké (hypabysálne) a hlboké (priepasťové) prieniky.
- Umiestnenie vzhľadom na hostiteľský kameň. Podľa tohto kritéria sa vložené polia delia na súhlasné (zhodné) a nesúladné (nezhodné).
Povaha intruzívneho magmatizmu a typy intrúzií sa klasifikujú podľa takých znakov, ako je pomer štruktúry plutonického telesa ku kontaktnému povrchu (konformný a diskonformný), vzťah k tektonickým pohybom, tvar, veľkosť masívu atď.
Kritériá na identifikáciu rôznych typov magmatických prienikov spolu úzko súvisia. Napríklad v závislosti od štruktúry obklopujúcej vrstvy, hĺbky a mechanizmu tvorby magmatického masívu a iných prejavov intruzívneho magmatizmu sa tvary intrúzií môžu značne líšiť.
Mechanizmy na zavedenie magmy do horninového masívu
Magma môže prenikať do hostiteľskej vrstvy dvoma hlavnými spôsobmi: pozdĺž rovín stratifikácie sedimentárnej vrstvy alebo pozdĺž existujúcich puklín v hornine.
V prvom prípade pod tlakom magmy stúpajú vrstvy strechy - nadložné plochy hrúbky - alebo naopak vplyvom masy prenikajúcej magmy podložné vrstvy. klesnúť. Takto sa tvoria vniknutia spoluhlások.
Ak magma prenikne nahor, vyplní a rozšíri trhliny, prerazí vrstvy a zrúti sa horniny strechy, sama vytvorí dutinu, ktorú obsadí dotieravé telo. Týmto spôsobom sa nekonformne vyskytujúceplutonické telesá.
Tvary vložených magmatických hmôt
V závislosti od konkrétnej cesty, ktorou proces dotieravého magmatizmu prebieha, môžu byť formy dotieravých tiel veľmi rôznorodé. Najbežnejšie nekonformne sa vyskytujúce vyvrelé masívy sú:
- Hrádza je tanierovité strmo klesajúce teleso, ktoré prechádza cez obklopujúce vrstvy. Hrádze sú oveľa dlhšie ako hrubé a styčné plochy sú takmer rovnobežné. Hrádze môžu mať rôznu veľkosť – od desiatok metrov až po stovky kilometrov. Tvar hrádzí môže byť tiež kruhový alebo radiálny, v závislosti od umiestnenia trhlín vyplnených magmou.
- Žila je malé sečné teleso nepravidelného, rozvetveného tvaru.
- Predstavec je stĺpikovité teleso charakterizované zvislými alebo strmo ponorenými kontaktnými plochami.
- Batholit je najrozsiahlejšia škála prienikov. Batolity môžu byť dlhé stovky alebo dokonca tisíce kilometrov.
Prekrývajúce sa telá tiež nadobúdajú rôzne podoby. Medzi nimi sa často nachádzajú:
- Sill je lôžkový prienik, ktorého kontaktné plochy sú rovnobežné s hostiteľskými lôžkami.
- Lopolith je lentikulárne pole, konvexné smerom nadol.
- Laccolith je teleso podobného tvaru, ktorého konvexná strana je umiestnená navrchu ako čiapočka huby. Mount Ayu-Dag na Kryme je príkladom gabroidného lakolitu.
- Fakolit je teleso umiestnené v záhybe žľabu hostiteľskej horniny.
Kontaktná zóna vniknutia
Tvorbu plutonických telies sprevádzajú zložité procesy interakcie na hranici s obklopujúcou vrstvou. Pozdĺž kontaktného povrchu sa vytvárajú zóny endokontaktu a exokontaktu.
Endokontaktné zmeny sa vyskytujú v intruzívnych v dôsledku prenikania hostiteľských hornín do magmy. Výsledkom je, že magma v blízkosti kontaktu podlieha chemickým zmenám (kontaminácii), ktoré ovplyvňujú tvorbu minerálov.
Exokontaktná zóna sa vyskytuje v hostiteľskej hornine v dôsledku tepelných a chemických účinkov magmy a je charakterizovaná aktívnymi procesmi metamorfózy a metasomatizmu. Prchavé zložky magmy tak môžu nahradiť minerály v exokontaktnej zóne zavedenými zlúčeninami, čím sa vytvoria takzvané metasomatické halo.
Minerálne zlúčeniny spôsobené prchavými zložkami môžu tiež kryštalizovať priamo v kontaktnej zóne. Tento proces zohráva významnú úlohu pri tvorbe napríklad sľudy a za účasti vody aj kremeňa.
Dotieravý magmatizmus a rušivé horniny
Kamene vytvorené ako výsledok hlbokej kryštalizácie magmy sa nazývajú intruzívne alebo plutonické. Efúzne (vulkanické) horniny vznikajú pri erupcii magmy na povrchu Zeme (alebo na dne oceánu).
Intruzívny a efúzny magmatizmus vedie k vzniku série hornín podobného minerálneho zloženia. Klasifikácia vyvrelých hornín podľa zloženia je založená na obsahu oxidu kremičitého SiO2. Podľa tohto plemenného kritériaďalej rozdelené na ultrabázické, zásadité, stredné a kyslé. Obsah oxidu kremičitého v sérii sa zvyšuje od ultramafických (menej ako 45 %) po kyslé (viac ako 63 %). V rámci každej triedy sa horniny líšia zásaditosťou. Hlavné intruzívne horniny v súlade s touto klasifikáciou tvoria nasledujúcu sériu (analóg sopky v zátvorkách):
- Ultrazákladné: peridotity, dunity (pikrity);
- Hlavné: gabroidy, pyroxenity (čadiče);
- Stredné: diority (andezity);
- Kyslé: granodiority, žuly (dacity, ryolity).
Plutonické horniny sa od výlevných líšia podmienkami výskytu a kryštálovou štruktúrou minerálov, z ktorých sa skladajú: sú plne kryštalické (neobsahujú amorfné štruktúry), čistozrnné a bez pórov. Čím hlbšie bol zdroj tvorby hornín (priepasťové intrúzie), tým pomalšie prebiehali procesy ochladzovania a kryštalizácie magmy pri zachovaní veľkého množstva prchavej fázy. Takéto hlboké horniny sa vyznačujú väčšími kryštalickými zrnami.
Vnútorná štruktúra dotieravých tiel
Štruktúra plutonických masívov vzniká v priebehu komplexu javov zjednotených pod všeobecným názvom prototektonika. Rozlišuje dva stupne: prototektonika kvapalnej a pevnej fázy.
V kvapalnej fáze sa položia primárne pruhované a lineárne textúry výsledného tela. Odrážajú smer prúdenia vnikajúcej magmy a dynamické podmienky pre orientáciu kryštalizujúcich minerálov (napr. paralelné usporiadaniesľudové kryštály, rohovec atď.). Textúry sú tiež spojené s umiestnením úlomkov cudzej horniny, ktoré spadli do magmatickej komory - xenolitov - a izolovaných minerálnych akumulácií - schlieren.
Štádium rušivého vývoja v tuhej fáze je spojené s ochladzovaním novovytvorenej horniny. V masíve vznikajú primárne trhliny, ktorých umiestnenie a počet je určený chladiacim prostredím a štruktúrami vytvorenými v kvapalnej fáze. Okrem toho sa v takejto magmatickej hmote vyvíjajú sekundárne štruktúry v dôsledku fragmentácie jej častí a posunov pozdĺž trhlín.
Štúdium prototektoniky je dôležité na objasnenie podmienok pre lokalizáciu ložísk nerastov vo vnútri intrúzií a v okolitých horninách.
Magmatické prieniky a tektonika
Skamene rušivého pôvodu sú rozšírené v rôznych oblastiach zemskej kôry. Niektoré prejavy intruzívneho magmatizmu významne prispievajú k regionálnym aj globálnym tektonickým procesom.
Počas kontinentálnych kolízií v priebehu zväčšovania hrúbky zemskej kôry v dôsledku aktívneho granitového magmatizmu vznikajú veľké batolity, napríklad batolit Gangdis v Trans-Himalájach. Vznik veľkých batolitov je tiež spojený s aktívnymi kontinentálnymi okrajmi (andský batolit). Vo všeobecnosti zohrávajú prieniky kremičitej magmy dôležitú úlohu v procesoch výstavby hôr.
Keď je kôra natiahnutá, často sa tvoria série paralelných hrádzí. Takéto série sú pozorované v stredooceánskych chrbtoch.
Sills sú jednou z charakteristických foriem intrakontinentálnych magmatických prienikov. Môžu mať aj veľký rozsah – až stovky kilometrov. Magma často prenikajúca medzi vrstvy sedimentárnych hornín vytvára niekoľko vrstiev prahov.
Hlboká magmatická aktivita a minerály
Vďaka zvláštnostiam kryštalizácie v procesoch intruzívneho magmatizmu sa v ultrabázických horninách tvoria rudné minerály pre chróm, železo, horčík, nikel, ako aj pôvodné platinoidy. V tomto prípade ťažké kovy (zlato, olovo, cín, volfrám, zinok atď.) tvoria rozpustné zlúčeniny s prchavými zložkami magmy (napríklad voda) a sústreďujú sa v horných oblastiach magmatickej komory. K tomu dochádza v ranej fáze kryštalizácie. V neskoršom štádiu vytvára pohyblivý pegmatitový zvyšok obsahujúci vzácne zeminy a vzácne prvky žilové ložiská v intruzívnych puklinách.
Khibiny na polostrove Kola sú teda lakolitom, ktorý je obnažený v dôsledku erózie obklopujúcej vrstvy. Toto teleso sa skladá z nefelínových syenitov, ktoré sú rudou pre hliník. Ďalším príkladom je Norilsk parapet bohatý na meď a nikel.
Kontaktné zóny sú tiež veľmi praktické. Náleziská zlata, striebra, cínu a iných cenných kovov sú spojené s metasomatickými a metamorfnými haluzami intruzívnych telies, ako je Bushveld lopolith v Južnej Afrike, známy svojimi zlatonosnými haluzami.
Takže oblasti rušivého správaniamagmatizmus je najdôležitejším zdrojom mnohých cenných minerálov.
