Виды магматизма
Магма - это вещество Земли в расплавленном жидком состоянии. Она образуется в Земной коре и верхней мантии в интервалах глубин 30-400 км.
По составу - это силикатный расплав + атомы растворенных металлов и растворенные газы.
Из магматического очага магма движется к поверхности Земли. При этом ее внутреннее давление и температура понижаются, начинается процесс кристаллизации и переход из жидкого в твердое состояние. Образуются магматические горные породы. Это общая схема магматического процесса. В свою очередь в нем выделяют два типа (или две ветви).
I. Интрузивный магматизм - процесс внедрения магмы в вышележащие толщи и ее кристаллизация в земной коре не достигая поверхности на разных глубинах. Для этого процесса характерно медленное снижение температуры и давления, кристаллизация в замкнутом пространстве. Магматические породы состоят из полностью раскристаллизованных зернистых агрегатов породообразующих минералов. Такие магматические породы называются интрузивными .
II. Эффузивный магматизм или вулканизм - процесс проникновения магмы в земную кору и выход ее в жидком расплавленном состоянии на поверхность Земли. При этом, происходит резкое снижение t и P в расплаве и от него отделяются растворенные газы. И уже такой расплав называют лавой. При резком снижении t и Р происходит быстрое остывание лавы и переход ее в твердое состояние. При этом кристаллизоваться успевают немногие минералы и образуются породы неполно кристаллические - эффузивные .
Химический состав магматических пород принято записывать в оксидной форме. Если общее количество минерального вещества в горной породе принять за 100%, то 99% в них представлены силикатами, состав которых определяют 12 оксидов- SiO2 ; TiO2 ; Al2O3 ; Fe3O4 ; Fe2O3 ; MnO , CaO , MgO , Na2O; K2O; H2O; P2O5 . Эти оксиды называют петрогенными, и их количество в составе магматических горных пород достигает 99,5%.
Количественное соотношение между оксидами может изменяться, а это в свою очередь отражается на видовом составе породообразующих минералов, а значит на разнообразии разновидностей магматических пород. В тоже время было отмечено, что в каждой из разновидностей магматических пород количественное соотношение петрогенных оксидов является стабильным в определенных интервалах. Поэтому в основу их классификации положен химический состав, а ведущим признаком в ней является содержание SiO2 .
По химическому составу и в частности по содержанию кремнезема SiO 2 все породы делятся на :
· ультраосновные SiO2 >45%
· основные SiO2 до 45-52%
· средние SiO2 до 52-65%
· кислые SiO2 до 65-75%
В свою очередь среди этих групп каждая подразделяется по генезису на интрузивные и эффузивные.
Термин «магма» используется для обозначения в природе подвижноговещества, в основном из жидкой фазы, имеющей состав силикатного расплава. Бунзен предполагает существование двух первичных магм: гранитной; базальтовой.
По его мнению изверженные породы земного шара образовались из этих магм, что менее вероятно. Возможное образование магм различного состава может быть объяснено фракционной кристаллизацией базальтовой магмы, отделением остаточных магм различных типов и ассимиляцией материаларазного состава, отделением летучих веществ. Очаги гранитоидного магматизма залегают на глубине 8–25 км, базальтового– 50–500 км.
Геохимия магматических процессов тесно связана с температурой, давлением и концентрацией раствора. При понижении температуры происходит выделение тепла и кристаллизация магмы. Температура магмы колеблется в пределах 900–1200 °С. Повышение давления приводит к уменьшению объема и повышению плотности магмы. Если повышается концентрация магмы, то происходит переход ее в твердую фазу, при понижении– сохраняется ионная жидкая фаза.
В магматических процессах А. Е. Ферсман (1938) выделил геофазы – отрезок времени в длительных геохимических процессах, характеризующийся более или менее определенным комплексом минералов и связанных с ними элементов. Выделяются следующие геофазы процессов при понижении температуры магмы:
ü А – магматический, выше 900 °С;
ü B–C – эпимагматический (800 °С) – пегматитовый (700 °С);
ü D–E–F–G – пневматолититовый, 600 – 500 °С;
ü H–I–K – гидротермальный, 400–50 °С;
ü L – гипергенный, ниже 50 °С.
Основы процесса дифференциации и кристаллизации магмы заложены трудами Г. Боуэна, В. М. Гольдшмидта, П. Ниггли, Р. Фогта и других ученых. Показано, что при кристаллизации расплава минералы выделяются в определенной последовательности.
В кристаллизационной стадии дифференциации магмы идет образование трех самостоятельных комплексов: твердого остатка породы, остаточного расплава; дистиллятов (ряд погонов).
Остаточный расплав превращается в пегматитовый расплав, а дистилляты – в пневматолиты, которые при охлаждении дают горячие водные растворы и их осадки – гидротермалиты.
В кристаллизации магмы выделяют следующие последовательные этапы:
ü протокристаллизацию,
ü главную кристаллизацию,
ü остаточную кристаллизацию.
Протокристаллизация – образование наиболее ранних продуктов кристаллизации из расплава, флюида или раствора. Происходит образование темных и устойчивых минералов. По Г. Боуэну, кристаллизация расплава начинается с образования наиболее тугоплавких, богатых Mg и Fe (фемических) силикатов. Собственные минералы образуют в первую очередь элементы с четными номерами и малыми размерами ионных радиусов. Атомные массы большинства из них кратны четырем. Энергия кристаллических решеток этих минералов высокая, ионные радиусы малые. Этим требованиям согласно А. Е. Ферсману, отвечают следующие элементы (у выделенных элементов атомные массы кратны четырем: Mg, Si, O, Ti, Fe, Cr, C, S, Ca, Ni, Pt, Ru, Os.
В период главной кристаллизации (мезокристаллизации) по мере падения температуры в породах увеличивается содержание Ca – Mg силикатов и алюмосиликатов Ca, Na, K . Выделяются распространенные минералы (плагиоклазы, слюды, амфиболы, калиево- и натриевые полевые шпаты). В минералах возрастает роль одновалентных химических элементов (Na, K) и уменьшается роль двухвалентных (Mg, Ca, Fe). У одновалентных элементов ионные радиусы большие. Энергия кристаллических решеток низкая. Минералы с содержанием этих элементов неустойчивы в гипергенных условиях.
Остаточная кристаллизация (телокристаллизация) приводит к образованию кислых пород, обогащенных редкими элементами и летучими компонентами. Характерны четные химические элементы (O, Si) и резко возрастает роль нечетных (Al, K, Na), усложняется структура основных породообразующих минералов. При остывании продуктов остаточного расплава образуются крупнокристаллические породы, иногда сильноминерализованные, которые называют пегматитами. Наиболее широко распространены гранитные пегматиты с температурой кристаллизации 700–850 °С. В минерализованных пегматитах формируются крупные минералы в природе, например, сподумен длиной до 14 м, берилл весом до 18 т, кварц до 14 т, циркон до 6 кг.
Таким образом, последовательность кристаллизации зависит от термических и кристаллохимических свойств реагирующих веществ и их количественных отношений в расплаве. Химическая лаборатория природы представляет собой ряд медленных превращений атомов на пути к достижению максимального химического равновесия, за исключением отдельных моментов этого процесса, и формирования устойчивыхминеральных видов.
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 8159;