5.Магматизм

Магматические породы и принципы их классификации.Представление о магме.Классификация магм по их химическому составу - ультраосновные, основные, средние и кислые магмы; магматические флюиды и газы. Поведение магм в условиях разных давлений и температур. Кристаллизация магматических расплавов, понятие о солидусе, процессы магматической дифференциации и их роль в образовании магматических пород.Классификация магматических пород - ультраосновные,основные, средние, кислые и щелочные магматические породы

Магматизм. Интрузивный магматизм,морфология магматических тел, взаимоотношение с вмещающими породами и признаки их глубинности.Эффузивный магматизм- вулканизм. Вулканы и их деятельность, эффузивный и эксплозивный вулканизм. Продукты извержения вулканов: жидкие, газообразные, твёрдые. Вулканы центрального и линейного типа. Их связь с составом лавы. Внутреннее строение вулканов- жерло, кратер, конус, кальдера. Щитовые и стратовулканы. Типы вулканических извержений. Гидротермальные и поствулканические процессы. Типы гидротерм. Фумаролы, термы, гейзеры, травертины. Географическое и геологическое распространение действующих вулканов.

Под магматизмом понимают совокупность эндогенных процессов,движущей силой которых являются магма и ее производные.Анализ соотношений «магматизма и геодинамики» принадлежит к числу сложных ретроспективных задач современной теоретической геологии. Важнейшее значение петрологических и геохимических данных при восстановлении геодинамических обстановок обусловливается тем, что магматизм генетически связан с глубинным тепло- и массопереносом на границах и внутри литосферных плит.Следовательно, магматизм несет надежную информацию о состоянии недр на момент магмаобразования. Отсюда нетрудно заключить, что магматизм и магматические формации – надежный индикатор геологического прошлого и настоящего.

Обычно под термином «магма» понимают огненножидкий силикатный расплав, рождающийся в глубинах нашей планеты. По уровню зарождения магмы условно подразделяются на мантийные, нижне- и верхнекоровые,что подтверждается изучением очагов многочисленных современных вулканов. По составу они крайне разнообразны: базальтовые (разной щелочности), андезитовые и кислые. В отдельных регионах устанавливаются экзотические по составу карбонатитовые, ультраосновные (коматииты) магмы.

Рис.5.1.Ранние представления о внутреннем строении Земли, местоположение очагов магмагенерации, каналов поставки магмы к поверхности и образование вулканов (Анастасиас Киршер, 1678г.), справа и лавы на Гавайских островах

О реальности существования в природе различных по составу магм свидетельствуют деятельность современных вулканов и продукты их деятельности (покровы, потоки лав, пирокластики, экструзивные купола и др.). Таким образом, реальность магматической деятельности и ее масштаб доказываются мощностью и разнообразием вулканических толщ, количеством вулканических аппаратов. На интенсивность вулканической (магматической) деятельности влияют термическое состояние глубин, наличие избыточного (сверх литостатического) давления, проницаемость среды.

Рис.5.2. Извержение вулкана (слева) и щитовой вулкан на Венере (справа)

В процессе остывания магматического расплава и его дифференциации образуются магматические горные породы, подразделяющиеся по содержанию SiO₂ и окислов щелочных металлов (Na₂O и K₂O) на ультраосновные, основные, средние и кислые типы. В свою очередь каждый тип подразделяется на породы нормального, субщелочного и щелочного класса. Экзотические магматические породы (карбонатиты и др.) имеют свою классификацию.

Представляется крайне важным определение понятия «магматический очаг» и глубины его становления. Доказательством реального существования магматических очагов является деятельность современных вулканов, под которыми очаги были установлены с помощью геофизических методов В последующем выявлено, что магматические очаги располагаются под каждой вуланической постройкой, образуют вертикальную систему.

Основной объект при разнообразных петрологических формационных исследованиях – это магматические горные породы, разнообразие которых определяется процессами дифференциации исходного расплава. Наиболее распространенными и хорошо исследованными являются процессы кристаллизационной дифференциации и ее разновидности (Н.Боуэн, А.Н.Заварицкий и др.). Не менее важным фактором разнообразия магматитов являются процессы ликвации (разделения исходных расплавов на две несмешивающиеся жидкости). Гораздо меньшую роль в разнообразии магматитов играют процессы ассимиляции и глубинный контаминации, усложняющие состав пород, но не приводящие к образованию их новых типов.

При характеристике магматических процессов следует исходить из состава пород в очагах магмагенерации с учетом адиабатических условий и солидуса минералов, слагающих соответствующие интервалы разреза мантии и земной коры. Возникающая в этих условиях магма по мере ее продвижения к поверхности подвергается необратимым изменениям, что приводит к многообразию как самих магматических пород, так и генетических связей между ними. Магматизм отражает радиальность глубинных процессов дифференциации вещества Земли .

Главным уровнем генерации магмы является астеносфера, где благодаря частичному плавлению верхней мантии возникает базальтовая магма, которая поставляется к поверхности. Можно считать доказанным, что породы верхней мантии истощены (деплетированы) в различной степени. Астеносферная ее часть уже потеряла отторгнутые в кору некогерентные литофильные элементы с большим ионным радиусом. Поэтому базальты океанической коры отличаются низкими концентрациями литофильных элементов. Такая мантия называется истощенной или деплетированной.

Обычно положение в мантии очагов магмагенерации оценивается от 20-30 до 65-80 км. Иная картина условий магмагенерации возникает на более глубоких горизонтах, где плавлению подвергаются мантийные породы, еще не потерявшие литофильные элементы. Примером поднявшихся с глубин более 90 км являются щелочные базальты, алмазоносные кимберлиты и другие производные основных магм, обогащенные литофильными элементами. Такая мантия называется неистощенной или недеплетированной.

Магмагенерирующие породы мантии достоверно неизвестны. Обнажения верхней мантии вдоль трансформных разломов в океане, в основании офиолитовых покровов, как и ксенолиты мантийных пород в базальтах и кимберлитах, а также включения несут следы их магматической переработки, сопровождаемой отделением базальтовых расплавов.

Первичная магма возникает в глубинах мантии, состав исходных пород которой можно рассчитать только теоретически.С.П.Кларк и А.Е.Рингвуд (1964 г.), а позднее Д.Х.Грин и А.Е.Рингвуд (1967 г.) предложили назвать эту породу пиролитом (пироксен, оливин), по составу включающую две трети перидотита и одну треть базальта. В действительности состав исходной мантии оказывается более сложным, учитывая разную степень ее плавления в астеносфере (1-10%) и осевой части срединноокеанического хребта (25-30%).

Обычно положение в мантии очагов магмагенерации оценивается от 20-30 до 65-80 км. Иная картина условий магмагенерации возникает на более глубоких горизонтах, где плавлению подвергаются мантийные породы, еще не потерявшие литофильные элементы. Примером поднявшихся с глубин более 90 км являются щелочные базальты, алмазоносные кимберлиты и другие производные основных магм, обогащенные литофильными элементами. Такая мантия называется неистощенной или недеплетированной. Таким образом, первичная магма возникает в глубинах мантии, состав исходных пород которой можно рассчитать только теоретически.

О реальности существования в природе различных по составу магм свидетельствуют деятельность современных вулканов и продукты их деятельности (покровы, потоки лав, пирокластики, экструзивные купола и др.). Таким образом, реальность магматической деятельности и ее масштаб доказываются мощностью и разнообразием вулканических толщ, количеством вулканических аппаратов. На интенсивность вулканической (магматической) деятельности влияют термическое состояние глубин, наличие избыточного (сверх литостатического) давления, проницаемость среды.

В процессе остывания магматического расплава и его дифференциации образуются магматические горные породы, подразделяющиеся по содержанию SiO₂ и окислов щелочных металлов (Na₂O и K₂O) на ультраосновные, основные, средние и кислые типы. В свою очередь каждый тип подразделяется на породы нормального, субщелочного и щелочного класса. Экзотические магматические породы (карбонатиты и др.) имеют свою классификацию.

Представляется крайне важным определение понятия «магматический очаг» и глубины его становления. Доказательством реального существования магматических очагов является деятельность современных вулканов, под которыми очаги были установлены с помощью геофизических методов В последующем выявлено, что магматические очаги располагаются под каждой вуланической постройкой, образуют вертикальную систему.

Основной объект при разнообразных петрологических формационных исследованиях – это магматические горные породы, разнообразие которых определяется процессами дифференциации исходного расплава. Наиболее распространенными и хорошо исследованными являются процессы кристаллизационной дифференциации и ее разновидности (Н.Боуэн, А.Н.Заварицкий и др.). Не менее важным фактором разнообразия магматитов являются процессы ликвации (разделения исходных расплавов на две несмешивающиеся жидкости). Гораздо меньшую роль в разнообразии магматитов играют процессы ассимиляции и глубинный контаминации, усложняющие состав пород, но не приводящие к образованию их новых типов.

При характеристике магматических процессов следует исходить из состава пород в очагах магмагенерации с учетом адиабатических условий и солидуса минералов, слагающих соответствующие интервалы разреза мантии и земной коры. Возникающая в этих условиях магма по мере ее продвижения к поверхности подвергается необратимым изменениям, что приводит к многообразию как самих магматических пород, так и генетических связей между ними. Магматизм отражает радиальность глубинных процессов дифференциации вещества Земли от ее недр к поверхности. Этот процесс начинается в мантии, где завершается магма.

Возникновение магмы. Магма, по большинству ее определений, представляет собой расплавленный огненно-жидкий силикатный расплав, возникающий в верхней мантии и земной коре благодаря плавлению исходных пород разного состава. Возможность плавления обусловлена благоприятным сочетанием ряда факторов, прежде всего солидуса кристаллических пород и адиабатических условий в очагах магмагенерации.

Магматические породы, формировавшиеся в определенных геодинамических режимах, образуют закономерную совокупность, общее генетическое родство. Примером являются серии толеитовых базальтов срединноокеанических хребтов. Сочетание разных источников магмы характерно для рифтовых областей с бимодальной последовательностью дифференциации глубинных мантийных и коровых магм. В островных дугах и окраинно-континентальной обстановке формируются последовательно-дифференциро-ванные ассоциации. Эти и другие примеры показывают, что состав магматических пород отражает достаточно четко их геодинамические позиции. Магматические породы рассматриваются сейчас в качестве важнейшего индикатора геодинамического режима, а сами породы занимают четкие позиции в тектонических структурах на определенных этапах их развития.

Как уже говорилось ранее,наряду с составом подвергшихся плавлению исходных пород,ведущее значение в формировании магм играют такие свойства минералов и пород как их солидус,а также термобарические условия в очагах магмагенерации и на пути движения магм.Значение солидуса и ликвидуса меняется в соответствии с изменением адиабатических условий.Соотношение солидуса минералов, их смесей и адиабатических условий предопределяет состояние вещества, возможность его плавления или кристаллизации.