Магматизм. Дифференциация магмы. Магматическое минералообразование

Магматизм — процесс возникновения в мантии и земной коре магматических расплавов, последующего их подъёма и затвердевания на разных глубинах или извержения на поверхности Земли. Магматизм является одним из главных факторов формирования земной коры. Выделяются следующие основные его этапы: зарождение, подъем и затвердевание.

Магматическим очагом называется жидкий расплав вещества мантии, занимающий некоторый объем в теле Земли. Считается, что исходная магма имеет химический состав, аналогичный веществу мантии – основной или даже ультраосновной. Главным критерием определения химического состава магмы, как и магматических горных пород, является содержание SiO2 – кремнезема: 1) кислой считается магма, содержащая более 65 % SiO2; 2) средняя магма содержит от 65 до 53 % SiO2; 3) основная магма содержит от 53 до 45 % SiO2; 4) ультраосновная магма бедна кремнеземом – менее 45 % SiO2.

Из приведенного становится понятным, что для образования расплавов, отличных от первичных (основных и ультраосновных), требуется преобразование магмы. Такое разделения исходной (основной) магмы на расплавы разного состава называется дифференциацией магмы.

Дифференциация магмы происходит разными путями, из которых, возможно, главное значение принадлежит следующим.

1. Кристаллизационно-гравитационная дифференциация заключается в том, что кристаллизация минералов при остывании расплава идет в строгой последовательности: первыми кристаллизуются самые тугоплавкие (тяжелые) минералы, а затем все менее тугоплавкие, и, соответственно, легкие. Образующиеся кристаллы минералов могут вступать в реакцию с оставшимся магматическим расплавом и последовательно замещаться все менее тугоплавкими минералами. Если реакция окончательно не завершается, то внутри позднее возникших кристаллов сохраняются остатки предшествующих. Данная последовательность, по имени выявившего ее канадского петрографа названная реакционным рядом Боуэна, выглядит примерно следующим образом: оливин – пироксен – плагиоклаз – роговая обманка – биотит – ортоклаз – мусковит – кварц. Оставшиеся после образования кварца магматические пары и растворы также могут реагировать с минералами, в результате чего образуются хлорит, серпентин или другие минералы. Названные растворы, проникая в трещины, формируют рудоносные пегматитовые дайки и жилы. Если кристаллизация происходит быстро, то образующиеся первыми тяжелые минералы оседают на дно магматической камеры, формируя основные породы (габбро). Оставшаяся магма окажется более кислой, и богатой подвижными компонентами, следовательно, поверх основных пород начнут возникать средние (диориты, сиениты), а затем и кислые магматические породы (граниты).

2. Процесс фильтрации и отжимания остаточной магмы под влиянием давления происходит в результате того, что объем расплава примерно на 10 % больше, чем объем образующихся из него магматических пород. Следовательно, оставшаяся жидкой часть расплава, будучи гидростатически более легкой, станет отжиматься вверх по трещинам под давлением окружающих пород.

3. Ликвация – разделение магмы на два несмешивающихся расплава. При этом насыщенная кремнеземом, а значит более легкая жидкость, скапливается в верхней части камеры, а более тяжелая – в нижней. Возможно, ликвация также принимает участие в образовании пегматитов.

4. Ассимиляция заключается в том, что, по мере подъема магма растворяет (расплавляет) окружающие горные породы, обогащается продуктами растворения, и, следовательно, изменяет свой химический состав. О процессе ассимиляции свидетельствуют ксенолиты – «впаянные» в интрузив обломки вмещающих пород.

5. Гибридизация проявляется в смешении разных расплавов, что ведет к образованию магматических пород неупорядоченного химического и минералогического состава.

По мере остывания интрузивных тел, от них отделяются и поднимаются по трещинам перегретые водные растворы и летучие компоненты, создавая пневматолитовые месторождения минералов, содержащих олово, вольфрам и другие металлы. На значительном расстоянии от интрузива летучие компоненты исчезают, температура растворов падает, идет формирование гидротермальных месторождений галенита, сфалерита, халькопирита, кварца, кальцита и других минералов.

Магма представляет собой огненно-жидкий силикатный расплав, образующийся в глубинных зонах Земли. Часть ее изливается через жерла вулканов или трещины на земную поверхность и быстро застывает в виде потоков или покровов стекловатых (частично раскристаллизованных) лав — эффузивов, другая часть не доходит до поверхности и медленно застывает па глубинах 1 км и более, образуя интрузивные полнокристаллические породы. Именно при кристаллизации магмы возникла большая часть минералов, слагающих земную кору. Когда говорят о магматическом происхождении минералов, то обычно указывают, с какими по составу породами они связаны: кислыми, средними, основными, ультраосновными. Разнообразие магматических горных пород объясняется процессами дифференциации магмы при ее кристаллизации и ассимиляции ею вмещающих пород.

К числу минералов, образующихся путем непосредственной кристаллизации магматических расплавов, относятся, в основном, различные силикаты. Таким же путем образуются сульфиды железа, никеля, меди, а также хромит, апатит, алмаз и целый ряд других.