Magmatismus je proces vzniku magmatických tavenin v plášti a zemské kůře , jejich následný vzestup a tuhnutí v různých hloubkách nebo erupce na povrchu Země . Magmatismus je jedním z hlavních faktorů tvorby zemské kůry . Rozlišují se tyto hlavní fáze: vznik, vzlínání a tuhnutí.
Magmata se taví v hloubkách od 15 do 250 km s částečným roztavením hmoty zemské kůry a pláště. Přitom „...v přírodních magmatických komorách podíl kapalné fáze obvykle nepřesahuje 20–30 % a v mnoha případech je to jen několik procent nebo méně. ... Teplota silikátových magmat v době vzniku kolísá od 1800-1600 do 600-500 °C. Maximální odhady se týkají nejhlubších ultrabazických tavenin, které vznikají při tání peridotitů svrchního pláště , a minimální odhady se týkají nejméně hlubokých kyselých magmat vytvořených v zemské kůře a obohacených vodou nebo fluorem, které výrazně snižují teplotu tání. [jeden]
Existují 3 hlavní mechanismy tvorby magmatu:
1. Zahřívání nad bod tání hlubinné hmoty. Příčiny epizodického a lokálního ohřevu mohou být: radioaktivní rozpad U, Th, K a/nebo uvolňování tepla z tření při plastických deformacích.
2. Adiabatický vzestup hluboké hmoty k linii solidu a výše.
3. Dehydratace minerálů hlubinných látek obsahujících hydroxylové skupiny. "Běžnými minerály tohoto druhu jsou například slídy, které při zahřátí uvolňují až 4 hm. % vody. Pokud je ve zdroji magmatu voda, pak teplota tání silikátové látky klesá o desítky a stovky stupňů. [1]
V oblastech nukleace je díky nižší hustotě a viskozitě tavenina vytlačována z koherentního systému intergranulárních pórů, podobně jako je vytlačována voda z volného sedimentu na dně moře. Hromadění relativně lehké kapaliny má určitý přetlak a začíná se pohybovat vzhůru, přičemž samy od sebe odtlačují stěny již existujících trhlin. Rychlost stoupání nepříliš viskózního magmatu přitom může dosahovat kilometrů a dokonce i desítek kilometrů za hodinu. Hloubka, do které může tavenina vystoupat, je určena jejím celkovým množstvím, poměrem hustot taveniny a hostitelských hornin a také poměrem mezi teplotou a obsahem rozpuštěné vody [1] .
Jak magma stoupá, vyvíjí se směrem k obohacování pozdějších tavenin oxidem křemičitým a litofilními prvky a ochuzování o mafické složky ( MgO , FenOm ) a další převážně siderofilní prvky. Evoluce je způsobena magmatickou diferenciací původně homogenní taveniny, při které dochází k dělení na fáze odlišné složením a vlastnostmi. Tento proces je komplikován řadou jevů, mezi nimiž je možná hlavním „konkurentem“ asimilace bočních hornin magmatických jezírek, stěn a střech magmatických komor magmatem.
Mechanismy diferenciace1. krystalizační diferenciace - proces dělení do fází původně homogenní taveniny, v důsledku postupného vysrážení z taveniny minerálů s klesající vazebnou energií v krystalové mřížce ( Bowenova krystalizační řada ). „Obvykle k takové diferenciaci dochází při frakcionaci to-catch v důsledku separace krystalu. zlomky z magmat. tavenina (frakční krystalizace). Tím se zastaví interakce mezi k-lamy a taveninou. Tento proces může být doprovázen konvekcí a přenosem minerálů do chladných částí vyvřeliny. komory a jejich sedimentace, někdy rytmická, na jejím dně (konvekční diferenciace). Odstranění z taveniny na milující mění její chemické složení. sloučenina. Vlivem postupně diskrétní tvorby minerálů se složení taveniny diskrétně mění a produkty každého následujícího stupně krystalizace taveniny se budou zpravidla výrazně lišit ve směru tvorby kyselejších a nízkotavných hmot. [2] ;
2. gravitační diferenciace - proces dělení na fáze původně homogenní taveniny v gravitačním poli. Ponoření hustší fáze oddělené od taveniny nebo naopak výstup méně husté. Charakteristické pro ultrabazická, bazická a alkalická magmata, díky jejich relativně nízké viskozitě, díky nízké koncentraci SiO 2 ;
3. difúzní diferenciace - proces dělení do fází původně homogenní taveniny v důsledku difúze iontů nebo molekul v gravitačním poli nebo za podmínek teplotního gradientu;
4. emanační diferenciace - proces dělení na fáze původně homogenní taveniny, v důsledku emanace lehkých prvků. Charakteristický je zejména ve vertikálně vytažených magmatických sloupcích za přítomnosti těkavých složek rozpuštěných v tavenině, zejména vody;
5. segregační diferenciace - rozdělení taveniny na dvě nemísitelné kapalné fáze.
„Emise plynu. fáze a plovoucí plyn. bublin také vede k diferenciaci magmatu, a pokud začala krystalizace, může být tento proces doprovázen flotací k-lov. [2]
Komplikující jevy1. magmatická asimilace – „absorpce a tavení hornin střechy a stěn nádrže magmatem, v důsledku čehož je magma kontaminováno. M. a. způsobuje významné lokální chemické změny v magmatu.“ [2] Například při zavádění žulové taveniny do vápenců a jejich asimilaci se obsah vápníku v tavenině znatelně zvyšuje. Při krystalizaci nevznikne kyselý plagioklas typický pro normální žuly, ale zásaditější. Asimilace hlinitých hornin (např. slídové břidlice) žulovým magmatem může vést ke vzniku minerálů s vysokým obsahem oxidu hlinitého, jako je kordierit nebo andaluzit ; [3]
2. hybridismus - proces smíchání dvou tavenin různého složení (synthex) nebo asimilace taveninou dříve ztuhlé magmatické fáze. Hybridní magma může obsahovat relikty hostitelských hornin ( xenolity ) nebo jejich jednotlivé, obvykle žáruvzdorné minerály ( xenokrystaly ); [čtyři]
3. desilitace - extrakce oxidu křemičitého z taveniny vazbou jeho hostitelských hornin Mg , Ca , Fe při vnikání magmat bohatých na SiO 2 do hornin chudých na tuto složku (např. do vápenců nebo ultramafických hornin ). To vede k ochuzení taveniny o oxid křemičitý a narušení původně normálního podílu Si02 a Al203 . Oxid hlinitý je v nuceném přebytku, v souvislosti s nímž se objevují minerály obohacené Al a množství křemene se snižuje, až úplně zmizí. Pokud je současně množství oxidu hlinitého obzvláště velké, může vyniknout ve volné formě a vytvořit korund . [3]
Při tuhnutí magmatické taveniny dochází k úplné nebo částečné krystalizaci látky a vzniku pevných těles vyvřelých hornin . V případech přípovrchových erupcí (vulkanismus) je charakteristický vznik hornin s porfyrickou nebo porfyrickou texturou, což je dáno nerovnováhou takového procesu. Ochlazení je často doprovázeno procesy autometamorfismu a autometasomatózy , tektonickými jevy (tvorba kalder a prstencových struktur v důsledku kontrakce velkých intruzí atd.).
V zónách šíření hmota astenosféry stoupá a částečně taje . V tomto případě dochází k roztavení relativně lehkého čedičového magmatu, které následně vybuchne v zónách středooceánských hřbetů a zadních obloukových pánví a relativně těžká zbytková tavenina peridotitu klesá zpět. „Čedové magma, jehož různé formy krystalizace jsou dány horninami vrstev II a III oceánské kůry , odhaluje ve všech zónách šíření společné kompoziční rysy, které sloužily jako základ pro identifikaci speciálního geochemického typu bazaltoidů“ - MSOR ( čediče středooceánských hřbetů ) [5]
V hlubokomořské příkopové zóně se heterogenní oceánská kůra, sestávající ze směsi bezvodé mafické , zelené břidlice , amfibolitu a serpentinitu , subdukuje a prochází řadou transformací. Jak klesají , zelené břidlice se mění v amfibolity a uvolněná voda reaguje s bezvodými mafickými horninami za vzniku ještě více amfibolitů. Podle modelu A. Ringwooda je klesající oceánská kůra v takových podmínkách P-T, že k izobarickému přechodu amfibolitu na eklogit dochází za podmínek subsolidu při poměrně nízkých teplotách (<700°C). Uvolněné vody stoupají do nadložního plášťového klínu , snižují viskozitu a způsobují zvednutí plášťových diapirů , což následně způsobí jejich částečné roztavení. Tímto způsobem se tvoří vodná tholeiitická magmata, jejichž diferenciace vede ke vzniku raných tholeiitických sérií ostrovních oblouků . [6]
V hloubkách větších než 100 km je oceánská kůra zastoupena eklogitem + hadcem . Při tlaku asi 50 kbar a teplotě asi 500 °C se serpentin rozkládá na fázi DHMS + enstatit + voda. Při stejném tlaku a více a teplotách 500...1600°C reaguje fáze DHMS s enstatitem za vzniku forsteritu a vody. Dehydratační reakce se provádějí postupně a v širokém rozsahu hloubek, protože tloušťka Qu -eklogitu se zahřívá nerovnoměrně. V přítomnosti vody Qu -eklogit podléhá částečnému tání za vzniku rhyodacitického magmatu. Jak tato magmata stoupají, reagují s materiálem klínu pláště a způsobují vznik diapirů sestávajících z Ol -pyroxenitu. V důsledku toho vznikají čedičová magmata , která jsou mateřskou pro vápenato-alkalickou řadu . Tato magmata zažívají frakcionaci, když stoupají, kontrolovanou hlavně granátem , pyroxenem a amfibolem . [6]
Relativně kyselá magmata vzniklá při všech těchto procesech jsou transportována na povrch a spolu s usazenými horninami se připojují k okraji kontinentu a vytvářejí kontinentální kůru . Narůstání v důsledku vnášení materiálu, jakož i v důsledku shlukování a deformace hornin během stlačování nad subdukčními zónami nebo v kolizích, vede ke zvýšení radiogenního tepla generovaného in situ. To vede k zahřívání a v důsledku toho k regionální metamorfóze a částečnému tání se vznikem sekundárních žulových magmat. Do této doby je datován vznik horských pásem a hřbetů. [6]
Existují 3 typy magmatismu podle místa jeho projevu:
V jejich složení se rozlišují různé, lokálnější podtypy. Například: ostrovní obloukový magmatismus, trhlina , vlečka , horká místa a některé další.
Podle hloubky projevu se magmatismus dělí do 4 tříd:
Podle složení magmatu na 6 typů, odpovídajících řadě obsahu oxidu křemičitého ve vyvřelých horninách .
V moderní geologické éře se magmatismus rozvíjí zejména v pacifickém mobilním pásu, středooceánských hřbetech , riftových zónách Afriky a Středomoří atd. S magmatismem souvisí vznik velkého množství různých nerostných ložisek .