Эссе: Принципы систематики магматических горных пород

расплава, обогащенного летучими компонентами (H2O, CO2, CO, H2S и другие), называемого магмой.

Процессы зарождения, проникновения и кристаллизации магмы, и явления, сопровождающие их, объединяются под понятием магматизм.

Магма образуется в земной коре или в верхней мантии. Необходимое тепло, преимущественно обеспечивается радиоактивным распадом урана, тория и калия-40. Магма поднимается благодаря давлению сбоку и сверху более тяжелых и твердых пород.

Магматический материал может застывать на разных глубинах земной коры, образуя интрузии или выходить (изливаться, выжиматься) на дневную поверхность в виде эффузивного магматизма (вулканизма).

Все магматические тела различаются по способу формирования, глубине залегания, отношению с вмещающими породами, по площадям распространения. От этого зависят минералогический и химический состав, структурные и текстурные параметры магматических горных пород, слагающих эти тела, что и положено в основу их классификационных признаков.

Данное учебно-методическое пособие дает основное представление о многообразии процессов магматизма, что способствует пониманию классификационных принципов магматических горных пород. Дает варианты классификаций магматических горных пород и приводит примеры их практического использования.

Магматические горные породы - результат кристаллизации природного расплава (магмы)

Начальная стадия магматической деятельности - образование магмы, тела расплавленных пород в недрах Земли.

Магматический расплав может содержать взвешенные кристаллы и растворенные газы, особенно водяные пары.

Основным источником плавления пород является радиоактивный распад. Радиоактивность сопровождается излучением элементарных частиц или лучей, кинетическая энергия которых при поглощении их окружающими породами переходит в тепло. По данным Уэзерила (1966 г.) 1г 238 U дает 0,71кал, 1г 235U - 4,3 кал, 1г 232Th - 0,20 кал, 1г 40К - 0,21 кал в год.

Общее количество тепла, поступающего из недр на поверхность Земли, составляет около 7*1012 кал/с. Это очень большое количество, хотя составляет менее 1% от поступающей на Землю солнечной энергии.

Для плавления пород требуется определенное пространство, так как при этом процессе их объем увеличивается примерно на 1/10 от твердого состояния.

Более легкая магма выжимается вверх по трещинам и разломам в область с меньшим давлением. Она может застывать медленно, остывая ниже земной поверхности или прорываться наружу в виде вулканических извержений и застывать быстрее. Но при любом варианте идет кристаллизация магмы и формируются магматические горные породы.

Механизм зарождения магмы

Магматический расплав образуется путем плавления локальных участков мантии или земной коры. Большинство очагов плавления располагается на относительно небольших глубинах в интервале от 15 до 250 км. Существует несколько причин плавления.

Первая причина связана с быстрым подъёмом горячего пластичного глубинного вещества из области высоких в область более низких давлений. Снижение давления (при отсутствии существенного изменения температуры) приводит к началу плавления.

Вторая причина связана с повышением температуры (при отсутствии изменения давления). Причиной разогрева пород является обычно внедрение в них горячих магм и сопровождающего их потока флюидов.

Третья причина связана с дегидратацией минералов в глубоких зонах земной коры. Вода, выделяясь при разложении минералов, резко (на десятки - сотни градусов) снижает температуру начала плавления пород. Таким образом, плавление начинается за счёт появления в системе свободной воды.

Рассмотренные варианты механизма зарождения расплава нередко сочетаются: 1) подъём астеносферного вещества в область пониженного давления приводит к началу его плавления; 2) образовавшаяся магма внедряется в литосферную мантию и нижнюю кору, приводя к частичному плавлению слагающих их пород; 3) подъём расплавов в менее глубинные зоны коры, где присутствуют гидроксилсодержащие минералы (слюды, амфиболы), приводит, в свою очередь, к плавлению пород при выделении воды.

Говоря о механизмах зарождения расплавов необходимо отметить, что в большинстве случаев происходит не полное, а лишь частичное плавление субстрата (пород, подвергающихся плавлению). Возникающий очаг плавления представляет собой твёрдую породу, пронизанную заполненными расплавом капиллярами. Дальнейшая эволюция очага связана либо с выжиманием этого расплава, либо с увеличением его объёма, приводящего к образованию 'магматической каши' - магмы, насыщенной тугоплавкими кристаллами. При достижении 30-40 объёмных % расплава эта смесь приобретает свойства жидкости и выжимается в область более низких давлений.

Подвижность магмы определяется её вязкостью, зависящей от химического состава и температуры. Наиболее низкой вязкостью обладают глубинные мантийные магмы, имеющие высокую температуру (1600-1800 0С в момент зарождения) и содержащие мало кремнезёма (SiO2).

Наибольшая вязкость присуща магмам, возникшим за счёт плавления вещества верхней континентальной коры при дегидратации минералов: они образуются при температуре 700-600 0С и максимально насыщены кремнезёмом.

Магматический расплав, выжимаемый из межзерновых пор, фильтруется вверх со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких метров в год. Если же значительные объёмы магмы внедряются по трещинам и разломам скорость их подъёма значительно выше. Согласно расчётам, скорость подъёма некоторых ультраосновных магм (излияние на поверхность которых приводило к образованию редких эффузивных ультраосновных пород) достигала 1-10 м/с.