Pod magmatizmom razumemo celoto pojavov, povezanih z nastankom, razvojem sestave in gibanjem magme na površje Zemlje. Magmatizem je eden najpomembnejših globokih procesov v zemeljski notranjosti. Glede na obliko manifestacije magmatizem delimo na intruzivni in efuziven. Razlika med njima v veliki meri določa mehanizme nastanka kamnin.
Koncept magme
Magma je visokotemperaturna tekoče-silikatna talina, ki se tvori v globokih komorah, predvsem v zgornjem plašču (astenosferi) in deloma v spodnjih plasteh zemeljske skorje. Do nastanka komore magme pride, ko se združijo določene vrednosti tlaka in temperature. Takšna primarna magma ima homogeno sestavo, vključno z naslednjimi sestavinami: tekočina (talina), v kateri je raztopljena plinasta ali hlapna faza (tekočina). Nekaj jih je tuditrdna kristalna snov. Ko se premikate proti površju, se primarna magma razvija glede na posebne pogoje.
Evolucija magme vključuje več vrst procesov. Najprej doživlja različne vrste diferenciacije:
- ločitev, pri kateri se loči na tekoče komponente, ki se ne mešajo;
- kristalizacijska diferenciacija. Ta najpomembnejši proces je povezan z obarjanjem (kristalizacijo) določenih spojin iz amorfne taline pri različnih kombinacijah temperature in tlaka.
Drugič, magma spremeni svojo kemično sestavo zaradi interakcije z gostiteljskimi kamninami. Ta pojav se imenuje kontaminacija.
Procesi kristalizacije v magmi
Ker je magma mobilna mešanica številnih snovi in je v spreminjajočih se pogojih, je kristalizacija njenih sestavin zelo zapleten proces. Običajno je razdeljen na tri glavne faze:
- Zgodnja magmatska faza visoke temperature. Na tej stopnji iz magme izpadejo minerali visoke gostote, ki vsebujejo železo in magnezij. Naselijo se in kopičijo v spodnjih predelih komore magme.
- Srednjetemperaturna glavna magmatska faza, v kateri nastajajo glavne sestavine kamnin, kot so feldspars, kremen, sljude, pirokseni, amfiboli. Obori se kalcij, velika večina silicija in aluminija. Kristalizacijo v tej fazi že spremlja pomanjkanje prostora v komori magme, zato so nastali minerali bolj drobnozrnati.
- Nizkotemperaturni pozni magmat (pegmatit)faza. Na tej stopnji se mobilni tako imenovani ostanek pegmatitne magme, obogaten s hlapnimi komponentami, širi skozi votline in razpoke, ki ostanejo v komori magme, kar prispeva k prekristalizaciji gostiteljskih kamnin. Za pegmatitne žile je značilna tvorba velikih kristalov, ki lahko zrastejo drug v drugega. Ta stopnja meji in je tesno povezana s hidrotermalno fazo nastajanja mineralov.
Vulkanizem in plutonizem
Obstajajo takšne oblike manifestacije magmatizma, kot so vsiljive in efuzijske. Razlika med njimi je v pogojih evolucije magme in kraju njihovega strjevanja. Zadnji dejavnik ima še posebej pomembno vlogo.
Efuzivni magmatizem je proces, med katerim magma doseže površje Zemlje skozi dovodni kanal, se dvigne na vrh, tvori vulkane in zamrzne. Izbruhnjena magma se imenuje lava. Ko pride na površino, intenzivno izgubi svojo hlapno komponento. Do strjevanja pride tudi hitro, nekatere vrste lav nimajo časa za kristalizacijo in strjevanje v amorfnem stanju (vulkanska stekla).
Intruzivni magmatizem (plutonizem) se razlikuje po tem, da magma ne doseže površine. Magma, ki tako ali drugače vdre v prekrivajoča obzorja gostiteljskih kamnin, se strdi v globini in tvori vsiljiva (plutonska) telesa.
Razvrstitev vdorov
Odnosi med gostiteljskimi kamninami s produkti intruzivnega magmatizma in vrstami intruzivnih teles se razlikujejo po številnih kriterijih, zlasti kot so:
- Globina formacije. Obstajajo vdori blizu površine (subvulkanski), srednje globoki (hipabisalni) in globoki (brezdni).
- Lokacija glede na gostiteljsko skalo. Po tem kriteriju so vdelani nizi razdeljeni na soglasne (konkordantne) in neskladne (diskordantne).
Prav tako se narava intruzivnega magmatizma in vrste vdorov razvrščajo glede na značilnosti, kot so razmerje med strukturo plutonskega telesa in kontaktno površino (konformno in diskonformno), odnos do tektonskih gibanj, oblika, velikost masiva in tako naprej.
Merila za prepoznavanje različnih vrst magmatskih vdorov so tesno povezana. Na primer, glede na strukturo obdajajočega sloja, globino in mehanizem nastanka magmatskega masiva ter druge manifestacije intruzivnega magmatizma se lahko oblike vdorov zelo razlikujejo.
Mehanizmi za vnos magme v kamnino
Magma lahko prodre v gostiteljski sloj na dva glavna načina: po ravninah stratifikacije sedimentne plasti ali po obstoječih razpokah v kamnini.
V prvem primeru se pod pritiskom magme dvignejo plasti strehe - prekrivajoča območja debeline - ali, nasprotno, kot posledica vpliva mase vdorne magme, spodnji sloji povešanje Tako nastanejo soglasniški vdori.
Če magma prodira navzgor, zapolnjuje in širi razpoke, prebija plasti in ruši strešne skale, sama tvori votlino, ki jo bo zasedelo vsiljivo telo. Na ta način se neskladno pojavljaplutonska telesa.
Oblike vgrajenih magmatskih gmot
Odvisno od specifične poti, po kateri poteka proces intruzivnega magmatizma, so lahko oblike intruzivnih teles zelo raznolike. Najpogostejši neskladno pojavljajoči se magmatski masivi so:
- Dike je ploščasto strmo padajoče telo, ki prečka obdajajoče plasti. Nasipi so veliko daljši od debelih, kontaktne površine pa so skoraj vzporedne. Nasipi so lahko različnih velikosti - od več deset metrov do sto kilometrov. Oblika nasipov je lahko tudi krožna ali radialna, odvisno od lokacije razpok, napolnjenih z magmo.
- Vena je majhno sekantno telo nepravilne, razvejane oblike.
- Steblo je telo v obliki stebra, za katerega so značilne navpične ali strmo padajoče kontaktne površine.
- Batholith je največja vrsta vdorov. Batoliti so lahko dolgi na stotine ali celo tisoče kilometrov.
Prekrivajoča se telesa imajo tudi različne oblike. Med njimi se pogosto najdejo:
- Prag je ležeča vdora, katere kontaktne površine so vzporedne z gostiteljskimi posteljami.
- Lopolith je lečasta matrika, konveksna obrnjena navzdol.
- Laccolith je telo podobne oblike, katerega konveksna stran se nahaja na vrhu, kot klobuk gobe. Mount Ayu-Dag na Krimu je primer gabroidnega lakolita.
- Phakolit je telo, ki se nahaja v pregibu korita glavne skale.
kontaktna cona za vdor
Nastajanje plutonskih teles spremljajo zapleteni procesi interakcije na meji z obdajajočo plastjo. Vzdolž kontaktne površine se oblikujejo cone endokontakta in eksokontakta.
Endokontaktne spremembe se pojavijo v intruzivu zaradi prodiranja gostiteljskih kamnin v magmo. Zaradi tega se magma v bližini stika podvrže kemičnim spremembam (kontaminaciji), ki vplivajo na tvorbo mineralov.
Eksokontaktna cona nastane v gostiteljski kamnini kot posledica toplotnih in kemičnih učinkov magme, za katero so značilni aktivni procesi metamorfizma in metasomatizma. Tako lahko hlapne komponente magme nadomestijo minerale v eksokontaktnem območju z vnesenimi spojinami in tvorijo tako imenovane metasomatske haloe.
Mineralne spojine, ki jih prenašajo hlapne komponente, lahko kristalizirajo tudi neposredno v kontaktnem območju. Ta proces ima pomembno vlogo pri nastajanju, na primer, sljude in s sodelovanjem vode kremenov.
Intruzivni magmatizem in vsiljive kamnine
Kamnine, ki nastanejo kot posledica globoke kristalizacije magme, se imenujejo vsiljive ali plutonske. Efuzijske (vulkanske) kamnine nastanejo, ko magma izbruhne na površini Zemlje (ali na dnu oceana).
Intruzivni in efuzijski magmatizem povzroča vrsto kamnin, podobnih po mineralni sestavi. Razvrstitev magmatskih kamnin po sestavi temelji na vsebnosti silicijevega dioksida SiO2. Po tem merilu pasmedelimo na ultrabazične, bazične, srednje in kisle. Vsebnost silicijevega dioksida v seriji narašča od ultramafičnih (manj kot 45 %) kamnin do kislih (več kot 63 %). Znotraj vsakega razreda se kamnine razlikujejo po alkalnosti. Glavne intruzivne kamnine v skladu s to klasifikacijo tvorijo naslednjo serijo (vulkanski analog v oklepaju):
- Ultrabazični: peridotiti, duniti (pikriti);
- Glavno: gabroidi, pirokseniti (baz alti);
- medij: diorit (andeziti);
- kisli: granodiorit, graniti (daciti, rioliti).
Plutonske kamnine se od efuzivnih razlikujejo po pogojih pojavljanja in kristalni strukturi mineralov, ki jih sestavljajo: so polnokristalne (ne vsebujejo amorfnih struktur), bistrozrnate in nimajo por. Čim globlje je vir nastajanja kamnin (abisalni vdori), tem počasneje so se odvijali procesi ohlajanja in kristalizacije magme, pri čemer se ohranja velika količina hlapne faze. Za tako globoke kamnine so značilna večja kristalna zrna.
Notranja struktura vsiljivih teles
Struktura plutonskih masivov se oblikuje v sklopu kompleksa pojavov, združenih pod splošnim imenom prototektonika. Loči dve stopnji: prototektonika tekoče in trdne faze.
V fazi tekoče faze se položijo primarne črtaste in linearne teksture nastalega telesa. Odražajo smer toka vdorne magme in dinamične pogoje za orientacijo kristalizirajočih mineralov (npr. vzporedna razporeditevkristali sljude, rogoviči itd.). Teksture so povezane tudi z lokacijo drobcev tujerodnih kamnin, ki so padle v komoro magme - ksenoliti - in izoliranih mineralnih akumulacija - schlieren.
Trdnofazna faza intruzivne evolucije je povezana s hlajenjem novonastale kamnine. V masivu se pojavijo primarne razpoke, katerih lokacijo in število določajo hladilno okolje in strukture, ki nastanejo v tekoči fazi. Poleg tega se v takšni magmatski masi razvijejo sekundarne strukture zaradi razdrobljenosti njenih odsekov in premikov vzdolž razpok.
Študija prototektonike je pomembna za razjasnitev pogojev za lokacijo nahajališč mineralov znotraj intruzij in v okoliških kamninah.
Magmatski vdori in tektonika
Kamnine intruzivnega izvora so razširjene na različnih območjih zemeljske skorje. Nekatere manifestacije intruzivnega magmatizma pomembno prispevajo k regionalnim in globalnim tektonskim procesom.
Med celinskimi trki med povečevanjem debeline skorje zaradi aktivnega granitnega magmatizma nastanejo veliki batoliti, na primer batolit Gangdis v Trans-Himalaji. Prav tako je nastanek velikih batolitov povezan z aktivnim kontinentalnim robom (andski batolit). Na splošno imajo vdori silicijeve magme pomembno vlogo v procesih gradnje gora.
Ko se skorja raztegne, se pogosto tvorijo nizi vzporednih nasipov. Takšne serije opazimo na srednjeoceanskih grebenih.
Pragovi so ena od značilnih oblik intrakontinentalnih magmatskih vdorov. Lahko imajo tudi velik obseg - do več sto kilometrov. Pogosto magma, ki prodira med plasti sedimentnih kamnin, tvori več plasti pragov.
globoka magmatska aktivnost in minerali
Zaradi posebnosti kristalizacije v procesih intruzivnega magmatizma se v ultrabazičnih kamninah tvorijo rudni minerali za krom, železo, magnezij, nikelj, pa tudi avtohtone platinoide. V tem primeru težke kovine (zlato, svinec, kositer, volfram, cink itd.) tvorijo topne spojine s hlapnimi komponentami magme (na primer voda) in se koncentrirajo v zgornjih predelih komore magme. To se zgodi v zgodnji fazi kristalizacije. V kasnejši fazi mobilni ostanek pegmatita, ki vsebuje redke zemlje in redke elemente, tvori žilne usedline v intruzivnih prelomih.
Tako so Khibiny na polotoku Kola lakolit, izpostavljen kot posledica erozije obdajajočega sloja. To telo je sestavljeno iz nefelinskih sienitov, ki so ruda za aluminij. Drug primer so vdori pragov Norilsk, bogati z bakrom in nikljem.
Kontaktna območja so prav tako zelo praktična. Najdišča zlata, srebra, kositra in drugih dragocenih kovin so povezana z metasomatskimi in metamorfnimi haloji vsiljivih teles, kot je Bushveld lopolith v Južni Afriki, znana po svojih zlatonosnih aureolah.
Tako so vsiljiva območjamagmatizem je najpomembnejši vir številnih dragocenih mineralov.
