Magmatismin alaisuudessa ymmärrät ilmiöt, jotka liittyvät magmien muodostumiseen, koostumuksen kehittymiseen ja liikkumiseen Maan pinnalle. Magmatismi on yksi tärkeimmistä syvällisistä prosesseista maan sisällä. Ilmentymismuodon mukaan magmatismi jaetaan tunkeutuvaan ja effusiiviseen. Niiden välinen ero määrää suurelta osin kiven muodostumismekanismit.
Magman käsite
Magma on korkean lämpötilan nestesilikaattisulate, joka muodostuu syvissä kammioissa, pääasiassa vaipan yläosassa (astenosfäärissä) ja osittain maankuoren alemmissa kerroksissa. Magmakammion muodostuminen tapahtuu, kun tietyt paineen ja lämpötilan arvot yhdistetään. Tällaisella primäärisellä magmalla on homogeeninen koostumus, joka sisältää seuraavat komponentit: neste (sula), johon kaasu tai haihtuva faasi (neste) on liuennut. On myös joitainkiinteä kiteinen aine. Kun liikut pintaa kohti, primäärimagma kehittyy erityisolosuhteiden mukaan.
Magman evoluutio sisältää useita erilaisia prosesseja. Ensinnäkin hän kokee erilaisia erilaistumista:
- erottelu, jossa se erottuu sekoittumattomiksi nestekomponenteiksi;
- kiteytymisen erilaistuminen. Tämä tärkein prosessi liittyy tiettyjen yhdisteiden saostumiseen (kiteytymiseen) amorfisesta sulatuksesta erilaisissa lämpötilan ja paineen yhdistelmissä.
Toiseksi magma muuttaa kemiallista koostumustaan vuorovaikutuksen seurauksena isäntäkivien kanssa. Tätä ilmiötä kutsutaan kontaminaatioksi.
Magman kiteytysprosessit
Koska magma on monien aineiden liikkuva seos ja se on muuttuvissa olosuhteissa, sen komponenttien kiteytyminen on erittäin monimutkainen prosessi. Se on yleensä jaettu kolmeen päävaiheeseen:
- Korkean lämpötilan varhainen magmaattinen vaihe. Tässä vaiheessa magmasta putoaa korkeatiheyksisiä rautaa ja magnesiumia sisältäviä mineraaleja. Ne asettuvat ja kerääntyvät magmakammion pohja-alueille.
- Keskilämpöinen päämagmaattinen vaihe, jossa muodostuvat kivien pääkomponentit, kuten maasälpät, kvartsi, kiillet, pyrokseenit, amfibolit. Kalsium saostuu, suurin osa piistä ja alumiinista. Tässä vaiheessa kiteytymiseen liittyy jo tilan puute magmakammiossa, joten tuloksena olevat mineraalit ovat hienojakoisempia.
- Matalan lämpötilan myöhäinen magmaattinen (pegmatiitti)vaihe. Tässä vaiheessa liikkuva ns. pegmatiittimagmajäännös, joka on rikastettu haihtuvilla ainesosilla, leviää magmakammioon jääneiden onteloiden ja halkeamien läpi edistäen isäntäkivien uudelleenkiteytymistä. Pegmatiittisuonille on ominaista suurten kiteiden muodostuminen, jotka voivat kasvaa toisiinsa. Tämä vaihe rajoittuu mineraalien muodostumisen hydrotermiseen vaiheeseen ja liittyy läheisesti siihen.
Vulkanismi ja plutonismi
Magmatismin ilmenemismuotoja on tunkeileva ja effusiivinen. Niiden välinen ero on magmien evoluution olosuhteissa ja niiden jähmettymispaikassa. Viimeisellä tekijällä on erityisen tärkeä rooli.
Effusiivinen magmatismi on prosessi, jossa magma saavuttaa syöttökanavan kautta Maan pinnan, nousee huipulle muodostaen tulivuoria ja jäätyy. Purkautunutta magmaa kutsutaan laavaksi. Kun se saavuttaa pinnan, se menettää intensiivisesti haihtuvan komponenttinsa. Kiinteytys tapahtuu myös nopeasti, tietyt laavat eivät ehdi kiteytyä ja jähmettyä amorfisessa tilassa (vulkaaniset lasit).
Intrusive magmatismi (plutonismi) eroaa siitä, että magma ei saavuta pintaa. Magma tunkeutuu tavalla tai toisella isäntäkivien yläpuolella oleviin horisontteihin, ja se jähmettyy syvyydessä muodostaen tunkeutuvia (plutonisia) kappaleita.
Työstöjen luokittelu
Isäntäkivien suhteet tunkeutuvan magmatismin tuotteisiin ja tunkeutuvien kappaleiden tyyppeihin erotetaan useiden kriteerien perusteella, erityisesti, kuten:
- Muotoilun syvyys. On olemassa pintaa lähellä olevia (subvulkaanisia), keskisyviä (hypabyssal) ja syviä (abyssal) tunkeutumisia.
- Sijainti suhteessa isäntärokkiin. Tämän kriteerin mukaan sulautetut taulukot jaetaan konsonantteihin (concordant) ja epäsopiviin (discordantteihin).
Lisäksi intrusiivisen magmatismin luonne ja tunkeutumistyypit luokitellaan sellaisten ominaisuuksien mukaan kuin plutonisen kappaleen rakenteen suhde kosketuspintaan (konformaalinen ja epäkonformaalinen), suhde tektonisiin liikkeisiin, muoto, koko massiivista ja niin edelleen.
Erityyppisten magmaattisten tunkeutumisten tunnistamiskriteerit liittyvät läheisesti toisiinsa. Esimerkiksi tunkeutumisen muodot voivat vaihdella suuresti ympäröivän kerroksen rakenteesta, magmaattisen massiivin syvyydestä ja muodostumismekanismista sekä muista tunkeutuvan magmatismin ilmenemismuodoista riippuen.
Mekanismit magman viemiseksi kalliomassaan
Magma voi tunkeutua isäntäkerrokseen kahdella päätavalla: pitkin sedimenttikerroksen kerrostumistasoja tai pitkin olemassa olevia kallion halkeamia.
Ensimmäisessä tapauksessa katon kerrokset nousevat magman paineen alaisena - paksuuden päällä olevat alueet - tai päinvastoin sisääntunkeutuvan magman massan vaikutuksesta alla olevat kerrokset painua. Näin muodostuu konsonanttien tunkeutumisia.
Jos magma tunkeutuu ylöspäin täyttäen ja laajentaen halkeamia, murtautuen kerrosten läpi ja romahtaen kattokiviä, se muodostaa itse ontelon, johon tunkeileva kappale täyttää. Tällä tavalla esiintyy epämuodollisestiplutoniset kappaleet.
Upotettujen vulkaanisten massojen muodot
Riippuen tietystä tiestä, jota pitkin tunkeutuvan magmatismin prosessi etenee, tunkeutuvien kappaleiden muodot voivat olla hyvin erilaisia. Yleisimmät epämuodostuneet vulkaaniset massamassiivit ovat:
- Dike on levymäinen jyrkästi upottava kappale, joka ylittää ympäröivät kerrokset. Padot ovat paljon pidempiä kuin paksuja, ja kosketuspinnat ovat lähes yhdensuuntaiset. Padot voivat olla erikokoisia - pituudeltaan kymmenistä metreistä satoihin kilometreihin. Patojen muoto voi olla myös pyöreä tai säteittäinen riippuen magmalla täytettyjen halkeamien sijainnista.
- Suoni on pieni, epäsäännöllisen, haarautuneen muotoinen leikkaava runko.
- Varsi on pilarin muotoinen runko, jolle on tunnusomaista pystysuorat tai jyrkästi uppoavat kosketuspinnat.
- Batholith on suurin tunkeutumisvaihtoehto. Batholiths voi olla satoja tai jopa tuhansia kilometrejä pitkiä.
Päällekkäiset kappaleet saavat myös erilaisia muotoja. Niistä löytyy usein:
- Kynnys on kerrostettu tunkeuma, jonka kosketuspinnat ovat yhdensuuntaiset isäntäpesien kanssa.
- Lopolith on linssimäinen taulukko, kupera alaspäin.
- Laccolith on samanmuotoinen runko, jonka kupera puoli sijaitsee ylhäällä, kuten sienilakko. Ayu-Dag-vuori Krimillä on esimerkki gabbroid-lakkoliitista.
- Fakoliitti on runko, joka sijaitsee kalliopohjan poimussa.
Intrusion Contact Zone
Plutonisten kappaleiden muodostumiseen liittyy monimutkaisia vuorovaikutusprosesseja ympäröivän kerroksen rajalla. Kontaktipintaa pitkin muodostuu endo- ja eksokosketuksen vyöhykkeitä.
Endokontaktin muutoksia tapahtuu intrusiivissa isäntäkivien tunkeutumisen vuoksi magmaan. Tämän seurauksena kontaktin lähellä oleva magma käy läpi kemiallisia muutoksia (kontaminaatiota), jotka vaikuttavat mineraalien muodostumiseen.
Eksokosketusvyöhyke esiintyy isäntäkivessä magman lämpö- ja kemiallisten vaikutusten seurauksena, ja sille on ominaista aktiiviset metamorfismi- ja metasomatismiprosessit. Näin ollen haihtuvat magman komponentit voivat korvata eksokontaktialueen mineraaleja lisätyillä yhdisteillä, jolloin muodostuu ns. metasomaattisia haloja.
Haihtuvien komponenttien tuottamat mineraaliyhdisteet voivat myös kiteytyä suoraan kosketusvyöhykkeellä. Tällä prosessilla on merkittävä rooli esimerkiksi kiilleen ja veden mukana kvartsin muodostumisessa.
Tukevaa magmatismia ja tunkeilevia kiviä
Syvän magman kiteytymisen seurauksena muodostuneita kiviä kutsutaan tunkeutuneiksi tai plutonisiksi. Effusiiviset (vulkaaniset) kivet muodostuvat, kun magmaa purkautui maan pinnalle (tai v altameren pohjalle).
Tukeva ja effusiivinen magmatismi synnyttää sarjan kiviä, jotka ovat samank altaisia mineraalikoostumukseltaan. Magmaisten kivien luokittelu koostumuksen mukaan perustuu piidioksidin SiO2 pitoisuuteen. Tämän rodun kriteerin mukaanjaettu ultraemäksiseen, emäksiseen, keskiraskaan ja happamaan. Sarjan piidioksidipitoisuus kasvaa ultramafisista (alle 45 %) kivestä happamaan (yli 63 %). Jokaisessa luokassa kivet eroavat emäksisyydestään. Tämän luokituksen mukaiset pääkivet muodostavat seuraavan sarjan (vulkaaninen analogi suluissa):
- Ultrabasic: peridotiitit, duniitit (pikriitit);
- Pääaine: gabroidit, pyrokseniitit (bas altit);
- Kesta: dioriitit (andesiitit);
- Hapan: granodioriitit, graniitit (dasiitit, ryoliitit).
Plutoniset kivet eroavat effusiivisista esiintymisolosuhteista ja niitä muodostavien mineraalien kiderakenteesta: ne ovat täyskiteisiä (ei sisällä amorfisia rakenteita), kirkasrakeisia ja niissä ei ole huokosia. Mitä syvemmälle kivimuodostuksen lähde (abyssal intruusiot) oli, sitä hitaammin magman jäähtymis- ja kiteytymisprosessit etenivät, samalla kun säilytettiin suuri määrä haihtuvaa faasia. Tällaisille syville kiville on ominaista suuremmat kiteiset rakeet.
Tukevien kehojen sisäinen rakenne
Plutonisten massiivien rakenne muodostuu ilmiökompleksin aikana, joka yhdistyy yleisnimen prototektoniikan alle. Se erottaa kaksi vaihetta: nestemäisen ja kiinteän faasin prototektoniikka.
Nestefaasivaiheessa syntyvän kappaleen ensisijaiset raidalliset ja lineaariset tekstuurit asetetaan. Ne heijastavat sisääntunkeutuvan magman virtaussuuntaa ja dynaamisia olosuhteita kiteytyvien mineraalien orientaatiolle (esim.kiillekiteet, sarvisekoitus jne.). Tekstuurit liittyvät myös magmakammioon putoaneiden vieraan kiven fragmenttien - ksenoliittien - ja yksittäisten mineraalikertymien - schlieren - sijaintiin.
Intrusiivisen evoluution kiinteän faasin vaihe liittyy vasta muodostuneen kiven jäähtymiseen. Massiiviin syntyy primäärisiä halkeamia, joiden sijainnin ja lukumäärän määrää jäähdytysympäristö ja nestefaasissa muodostuneet rakenteet. Lisäksi tällaisessa magmaattisessa massassa kehittyy toissijaisia rakenteita sen osien pirstoutumisen ja repeämien varrella siirtymien vuoksi.
Prototektoniikan tutkimus on tärkeää, jotta voidaan selvittää olosuhteet mineraaliesiintymien sijainnille tunkeutumisissa ja ympäröivissä kivissä.
Magmaattiset tunkeutumiset ja tektoniikka
Tukevaa alkuperää olevat kivet ovat laajalle levinneitä eri alueilla maankuoressa. Jotkut tunkeutuvan magmatismin ilmenemismuodot vaikuttavat merkittävästi sekä alueellisiin että maailmanlaajuisiin tektonisiin prosesseihin.
Mannerten törmäyksissä maankuoren paksuuden kasvaessa aktiivisen graniitin magmatismin seurauksena muodostuu suuria batoliitteja, esimerkiksi Gangdis-batoliitti Trans-Himalajalla. Myös suurten batoliittien muodostuminen liittyy aktiivisiin mantereen marginaaleihin (Andien batoliitti). Yleensä piimagman tunkeutumisilla on tärkeä rooli vuorenrakennusprosesseissa.
Kunkuoren venyessä muodostuu usein sarja yhdensuuntaisia patoja. Tällaisia sarjoja havaitaan v altameren keskiharjanteilla.
Kynnykset ovat yksi mannertensisäisten magmaattisten tunkeutumisten tyypillisistä muodoista. Niillä voi olla myös suuri laajuus - jopa satoja kilometrejä. Usein magma, joka tunkeutuu sedimenttikivikerrosten väliin, muodostaa useita kynnyskerroksia.
Syvä magmaattinen toiminta ja mineraalit
Intrusiivisen magmatismin prosesseissa tapahtuvan kiteytymisen erityispiirteiden vuoksi ultraemäksisiin kiviin muodostuu malmimineraaleja kromille, raudalle, magnesiumille, nikkelille sekä alkuperäisille platinoideille. Tässä tapauksessa raskasmetallit (kulta, lyijy, tina, volframi, sinkki jne.) muodostavat liukenevia yhdisteitä haihtuvien magmakomponenttien (esimerkiksi veden) kanssa ja keskittyvät magmakammion yläosaan. Tämä tapahtuu kiteytymisen alkuvaiheessa. Myöhemmässä vaiheessa harvinaisia maametallia ja harvinaisia alkuaineita sisältävä liikkuva pegmatiittijäännös muodostaa suonikerrostumia tunkeutuviin murtumiin.
Siksi Kuolan niemimaalla sijaitseva Hiipinä on lakkoliittia, joka paljastuu ympäröivän kerroksen eroosion seurauksena. Tämä runko koostuu nefeliinisyeniiteistä, jotka ovat alumiinin malmia. Toinen esimerkki on Norilskin kynnyksen tunkeuma, jossa on runsaasti kuparia ja nikkeliä.
Yhteysalueet ovat myös käytännönläheisiä. Kulta-, hopea-, tina- ja muiden arvometallien esiintymät liittyvät metasomaattisiin ja metamorfisiin tunkeilevien kappaleiden haloihin, kuten Etelä-Afrikan Bushveld-lopoliittiin, joka tunnetaan kultaa sisältävistä kehoistaan.
Näin ollen tunkeilevat alueetmagmatismi on monien arvokkaiden mineraalien tärkein lähde.
