Magmatismul este procesul de apariție în mantaua și scoarța terestră a topirilor magmatice , creșterea și solidificarea ulterioară a acestora la diferite adâncimi sau erupția pe suprafața Pământului . Magmatismul este unul dintre principalii factori în formarea scoarței terestre . Se disting următoarele etape principale: origine, ridicare și solidificare.
Magmele sunt topite în intervalul de adâncime de la 15 la 250 km, cu topirea parțială a materiei scoarței și a mantalei terestre. În același timp, „... în camerele magmatice naturale, proporția fazei lichide de obicei nu depășește 20-30%, iar în multe cazuri este doar de câteva procente sau mai puțin. ... Temperatura magmelor de silicat la momentul originii variază de la 1800-1600 la 600-500 °C. Estimările maxime se referă la cele mai adânci topituri ultrabazice care apar în timpul topirii peridotitelor de la manta superioară , iar estimările minime se referă la magmele acide cele mai puțin adânci formate în scoarța terestră și îmbogățite în apă sau fluor, care scad semnificativ temperatura de topire. [unu]
Există 3 mecanisme principale de generare a magmei:
1. Încălzirea peste punctul de topire al materiei adânci. Cauzele încălzirii episodice și locale pot fi: dezintegrarea radioactivă a U, Th, K și/sau eliberarea de căldură prin frecare în timpul deformărilor plastice.
2. Ridicarea adiabatică a materiei adânci până la linia solidă și mai sus.
3. Deshidratarea mineralelor de substanță profundă care conțin hidroxil . „Mineralele comune de acest fel sunt, de exemplu, micale, care, atunci când sunt încălzite, eliberează până la 4% în greutate apă. Dacă există apă în sursa de magmă, atunci punctul de topire al substanței silicate scade cu zeci și sute. de grade. [1]
În regiunile de nucleare, datorită densității și vâscozității mai scăzute, topitura este stoarsă din sistemul coerent de pori intergranulari, similar cu felul în care apa este stoarsă din sedimentul liber de pe fundul mării. Acumulările de lichid relativ ușor au o oarecare presiune în exces și încep să își croiască drum în sus, împingând singure pereții fisurilor preexistente. În același timp, rata de creștere a magmelor nu foarte vâscoase poate atinge kilometri și chiar zeci de kilometri pe oră. Adâncimea la care se poate ridica topitura este determinată de cantitatea sa totală, de raportul dintre densitățile topiturii și ale rocilor gazdă, precum și de raportul dintre temperatură și conținutul de apă dizolvată [1] .
Pe măsură ce magma se ridică, evoluează către îmbogățirea topiturii ulterioare în silice și elemente litofile și epuizarea componentelor mafice ( MgO , FenOm ) și alte elemente predominant siderofile . Evoluția se datorează diferențierii magmatice a topiturii inițial omogene, în cursul căreia are loc o împărțire în faze diferite ca compoziție și proprietăți. Acest proces este complicat de o serie de fenomene, printre care, probabil, principalul „concurent” este asimilarea rocilor laterale ale bazinelor de magmă, pereților și acoperișurilor camerelor de magmă de către magmă.
Mecanisme de diferențiere1. diferențiere prin cristalizare - procesul de separare în faze a unei topituri inițial omogene, ca urmare a precipitării succesive din topirea mineralelor cu energie de legare descrescătoare în rețeaua cristalină ( seria de cristalizare Bowen ). „De obicei, o astfel de diferențiere are loc în timpul fracționării pentru captură, ca urmare a separării cristalinului. fracţiuni din magmatică. topitură (cristalizare fracționată). Acest lucru oprește interacțiunea dintre k-lamy și topitură. Acest proces poate fi însoțit de convecție și transfer de minerale către părțile reci ale magmatice. camera și sedimentarea lor, uneori ritmică, pe fundul acesteia (diferențiere prin convecție). Îndepărtarea din topitură la iubitor îi schimbă substanța chimică. compus. Datorită formării secvențiale discrete a mineralelor, compoziția topiturii se modifică discret, iar produsele fiecărei etape ulterioare de cristalizare a topiturii vor diferi semnificativ, de regulă, în direcția formării unor mase mai acide și cu punct de topire scăzut. [2] ;
2. diferențierea gravitațională - procesul de separare în faze a unei topituri inițial omogene într-un câmp gravitațional. Imersia unei faze mai dense separată de topitură sau, dimpotrivă, o ascensiune a uneia mai puțin dense. Caracteristic magmelor ultrabazice, bazice si alcaline, datorita vascozitatii lor relativ scazute, datorita concentratiei reduse de SiO 2 ;
3. diferențiere prin difuzie - procesul de separare în faze a unei topituri inițial omogene, datorită difuzării ionilor sau moleculelor într-un câmp gravitațional, sau în condițiile unui gradient de temperatură;
4. diferențierea emanației - procesul de separare în faze a unei topituri inițial omogene, datorită emanării elementelor ușoare. Este caracteristică în special în coloanele magmatice extinse vertical în prezența componentelor volatile dizolvate în topitură, în special apă;
5. diferenţierea segregaţiei - separarea topiturii în două faze lichide nemiscibile.
„Emisii de gaze. faze și gaz plutitor. bule conduce, de asemenea, la diferențierea magmei, iar dacă cristalizarea a început, acest proces poate fi însoțit de flotarea k-lov. [2]
Complicarea fenomenelor1. asimilare magmatică - „absorbția și topirea rocilor acoperișului și pereților rezervorului de către magmă, în urma căreia magma este contaminată. M. a. provoacă modificări chimice locale semnificative în magmă”. [2] De exemplu, atunci când o topitură de granit este introdusă în calcare și asimilarea acestora, conținutul de calciu din topitură crește considerabil. În timpul cristalizării, nu se va forma plagioclază acidă , ceea ce este tipic pentru granitele normale, dar mai bazic. Asimilarea rocilor aluminoase (de exemplu, șisturile micacee) de către magma granitică poate avea ca rezultat minerale bogate în alumină, cum ar fi cordierita sau andaluzita ; [3]
2. hibridism - procesul de amestecare a două topituri de compoziție diferită (sintex) sau de asimilare printr-o topitură a unei faze magmatice solidificate anterior. O magmă hibridă poate conține relicte de roci gazdă ( xenoliți ) sau minerale individuale ale acestora, de obicei refractare ( xenocristale ); [patru]
3. desilicare - extragerea silicei din topitură datorită legăturii rocilor sale gazdă Mg , Ca , Fe în timpul pătrunderii magmelor bogate în SiO2 în roci sărace în această componentă (de exemplu, în calcare sau roci ultramafice ). Aceasta conduce la epuizarea topiturii în silice și la distrugerea proporției inițial normale de SiO2 și Al2O3 . Alumina se află într-un exces forțat, în legătură cu care apar minerale îmbogățite cu Al , iar cantitatea de cuarț scade până când dispare complet. Dacă, în același timp, cantitatea de alumină este deosebit de mare, aceasta poate ieși în evidență într-o formă liberă, formând corindon . [3]
Când o topitură magmatică se solidifică, are loc o cristalizare completă sau parțială a substanței și se formează corpuri solide de roci magmatice . În cazurile de erupții apropiate de suprafață (vulcanism), este caracteristică formarea de roci cu texturi porfiritice sau porfiritice, ceea ce se datorează neechilibrului unui astfel de proces. Răcirea este adesea însoțită de procese de autometamorfism și autometasomatoză , fenomene tectonice (formarea calderelor și a structurilor inelare, datorită contracției unor intruziuni mari etc.).
În zonele de răspândire, substanța astenosferă se ridică și se topește parțial . În acest caz, magma bazaltică relativ ușoară este topită, care apoi erupe în zonele crestelor oceanice și bazinelor arcului din spate , iar topirea reziduală relativ grea a peridotitei se scufundă înapoi. „Magma bazaltică, ale căror diferite forme de cristalizare sunt date de rocile straturilor II și III ale scoarței oceanice , dezvăluie caracteristici compoziționale comune în toate zonele de răspândire, care au servit drept bază pentru identificarea unui tip geochimic special de bazaltoizi” - MSOR (bazalții din crestele mijlocii oceanice ) [5]
În zona de șanț de adâncime, crusta oceanică eterogenă, constând dintr-un amestec de mafic anhidru , schist verde , amfibolit și serpentinit , se subduce și suferă o serie de transformări. Pe măsură ce se scufundă , șistul verde se transformă în amfiboliți, iar apa eliberată reacționează cu rocile mafice anhidre pentru a forma și mai multe amfibolite. Conform modelului lui A. Ringwood , crusta oceanică care se scufundă este în astfel de condiții P-T încât tranziția izobară a amfibolitului la eclogit are loc în condiții de subsolidus la temperaturi destul de scăzute (<700°C). Apele eliberate se ridică în pană de deasupra mantalei , reduc vâscozitatea și provoacă ridicarea diapirelor mantalei , ceea ce, la rândul său, determină topirea lor parțială. În acest fel, se formează magme toleiitice apoase, a căror diferențiere duce la apariția unor serii toleiitice timpurii de arce insulare . [6]
La adâncimi mai mari de 100 km, crusta oceanică este reprezentată de eclogit + serpentină . La o presiune de aproximativ 50 kbar și o temperatură de aproximativ 500°C, serpentina se descompune în faza DHMS + enstatita + apă. La aceeasi presiune si mai mult si temperaturi de 500...1600°C, faza DHMS reactioneaza cu enstatita pentru a forma forsterita si apa. Reacțiile de deshidratare se desfășoară treptat și pe o gamă largă de adâncimi, deoarece grosimea Qu - eclogitului este încălzită neuniform. În prezența apei, Qu -eclogitul suferă o topire parțială pentru a forma magma riodacitică. Pe măsură ce aceste magme se ridică, ele reacționează cu materialul panei mantalei și provoacă creșterea diapirelor formate din Ol -piroxenit. Ca urmare, apar magmele bazaltice , care sunt părinte pentru seria calco-alcaline . Aceste magme experimentează fracționare pe măsură ce se ridică, controlate în principal de granat , piroxen și amfibol . [6]
Magmele relativ acide formate în timpul tuturor acestor procese sunt transportate la suprafață și, împreună cu rocile sedimentare, se alătură marginii continentului, formând scoarța continentală . Acreția ca urmare a introducerii de material, precum și a înghesuirii și deformării rocilor în timpul compresiei deasupra zonelor de subducție sau în zonele de coliziune, duce la o creștere a căldurii radiogene generate in situ. Aceasta duce la încălzire și, ca urmare, la metamorfism regional și topire parțială cu formarea de magme granitice secundare. În acest moment, formarea lanțurilor muntoase și crestelor este datată. [6]
Există 3 tipuri de magmatism în funcție de locul manifestării sale:
În compoziția lor, se disting subtipuri diferite, mai locale. De exemplu: magmatism insulă-arc, ruptură , penaj , puncte fierbinți și altele.
În funcție de profunzimea manifestării, magmatismul este împărțit în 4 clase:
Conform compoziției magmei în 6 tipuri, corespunzătoare seriei de conținut de silice al rocilor magmatice .
În epoca geologică modernă, magmatismul este dezvoltat în special în centura mobilă a Pacificului, crestele mijlocii oceanice , zonele de rift ale Africii și Mediteranei etc. Formarea unui număr mare de diferite zăcăminte minerale este asociată cu magmatismul .