Magmatisme er processen med forekomst i kappen og jordskorpen af magmatiske smeltninger , deres efterfølgende stigning og størkning i forskellige dybder eller udbrud på jordens overflade . Magmatisme er en af hovedfaktorerne i dannelsen af jordskorpen . Der skelnes mellem følgende hovedstadier: oprindelse, stigning og størkning.
Magmaer smeltes ud i dybden fra 15 til 250 km med delvis smeltning af jordskorpen og kappen. Samtidig ”... i naturlige magmakamre overstiger andelen af væskefasen normalt ikke 20-30 %, og i mange tilfælde er det kun nogle få procent eller mindre. ... Temperaturen af silikatmagmaer på oprindelsestidspunktet varierer fra 1800-1600 til 600-500 °C. De maksimale estimater refererer til de dybeste ultrabasiske smeltninger, der opstår under smeltningen af øvre kappeperidotitter , og minimumsestimaterne refererer til de mindst dybe sure magmaer dannet i jordskorpen og beriget med vand eller fluor, hvilket sænker smeltetemperaturen markant. [en]
Der er 3 hovedmekanismer for magmagenerering:
1. Opvarmning over smeltepunktet for dybt stof. Årsagerne til episodisk og lokal opvarmning kan være: radioaktivt henfald af U, Th, K og/eller frigivelse af varme fra friktion under plastiske deformationer.
2. Adiabatisk stigning af dybt stof til soliduslinjen og derover.
3. Dehydrering af hydroxylholdige mineraler af dybt stof. "Almindelige mineraler af denne art er f.eks. glimmer, som ved opvarmning frigiver op til 4 vægt% vand. Hvis der er vand i magmakilden, så falder silikatstoffets smeltepunkt med tiere og hundreder. af grader. [1]
I kernedannelsesregionerne presses smelten på grund af den lavere tæthed og viskositet ud af det sammenhængende system af intergranulære porer, svarende til hvordan vand presses ud af det løse sediment på bunden af havet. Ophobninger af en relativt let væske har et vist overtryk og begynder at bane sig vej opad og skubber væggene fra allerede eksisterende revner fra hinanden. Samtidig kan stigningshastigheden af ikke særlig tyktflydende magma nå op på kilometer og endda titusinder af kilometer i timen. Den dybde, hvortil smelten kan stige, bestemmes af dens samlede mængde, forholdet mellem tæthederne af smelten og værtsbjergarterne, samt forholdet mellem temperaturen og indholdet af opløst vand [1] .
Efterhånden som magmaet stiger, udvikler det sig mod berigelse af senere smelter i silica og litofile elementer og udtømning af mafiske komponenter ( MgO , FenOm ) og andre overvejende siderofile elementer. Udviklingen skyldes magmatisk differentiering af den oprindeligt homogene smelte, hvor der sker en opdeling i faser med forskellige sammensætning og egenskaber. Denne proces er kompliceret af en række fænomener, blandt hvilke måske den vigtigste "konkurrent" er assimileringen af sidesten af magma-puljer, vægge og tage af magmakamre af magma.
Differentieringsmekanismer1. krystallisationsdifferentiering - processen med adskillelse i faser af en initialt homogen smelte, på grund af den successive udfældning fra smelten af mineraler med aftagende bindingsenergi i krystalgitteret ( Bowen crystallization series ). "Sædvanligvis sker en sådan differentiering under fraktionering af to-fangst som et resultat af adskillelse af krystallinsk. brøker fra magmatic. smelte (fraktioneret krystallisation). Dette stopper interaktionen mellem k-lamy og smelten. Denne proces kan være ledsaget af konvektion og overførsel af mineraler til de kolde dele af magmatisk. kammer og deres sedimentering, nogle gange rytmisk, på dets bund (konvektionsdifferentiering). Fjernelse fra smelten til at elske ændrer dens kemikalie. sammensatte. På grund af den sekventielt diskrete dannelse af mineraler ændres sammensætningen af smelten diskret, og produkterne fra hvert efterfølgende trin af smeltekrystallisation vil som regel adskille sig markant i retning af dannelse af mere sure og lavtsmeltende masser. [2] ;
2. gravitationsdifferentiering - processen med adskillelse i faser af en oprindeligt homogen smelte i et gravitationsfelt. Nedsænkning af en tættere fase adskilt fra smelten eller omvendt en opstigning af en mindre tæt fase. Karakteristisk for ultrabasiske, basiske og alkaliske magmaer på grund af deres relativt lave viskositet på grund af den lave koncentration af SiO 2 ;
3. diffusionsdifferentiering - processen med adskillelse i faser af en oprindeligt homogen smelte på grund af diffusion af ioner eller molekyler i et gravitationsfelt eller under betingelser med en temperaturgradient;
4. emanationsdifferentiering - processen med adskillelse i faser af en oprindeligt homogen smelte på grund af emanation af lette elementer. Det er især karakteristisk i lodret forlængede magmatiske søjler i nærværelse af flygtige komponenter opløst i smelten, især vand;
5. segregationsdifferentiering - adskillelse af smelten i to ikke-blandbare væskefaser.
"Emission af gas. faser og flydende gas. bobler fører også til differentiering af magma, og hvis krystallisation er begyndt, kan denne proces ledsages af flotation af k-lov. [2]
Komplicerende fænomener1. magmatisk assimilering - "absorption og smeltning af klipperne på taget og reservoirets vægge af magma, som et resultat af hvilket magma er forurenet. M. a. forårsager betydelige lokale kemiske ændringer i magmaen." [2] For eksempel, når en granitsmeltning indføres i kalksten og deres assimilering, stiger calciumindholdet i smelten mærkbart. Under krystallisation vil der ikke dannes sur plagioklas , hvilket er typisk for normale granitter, men mere basisk. Assimilering af aluminiumholdige bjergarter (f.eks. glimmerskifer) med granitisk magma kan resultere i mineraler med højt aluminiumoxidindhold, såsom cordierit eller andalusit ; [3]
2. hybridisme - processen med at blande to smelter af forskellig sammensætning (synthex) eller assimilering ved en smeltning af en tidligere størknet magmatisk fase. En hybrid magma kan indeholde relikter af værtsbjergarter ( xenolitter ) eller deres individuelle, normalt ildfaste mineraler ( xenokrystaller ); [fire]
3. desilication - udvinding af silica fra smelten på grund af bindingen af dens Mg , Ca , Fe værtsbjergarter under indtrængen af magma rig på SiO 2 i bjergarter, der er fattige på denne komponent (f.eks. i kalksten eller ultramafiske bjergarter ). Dette fører til udtømning af smelten i silica og afbrydelse af den oprindeligt normale andel af SiO 2 og Al 2 O 3 . Alumina er i et forceret overskud, hvor der opstår mineraler beriget med Al , og mængden af kvarts falder, indtil den forsvinder helt. Hvis mængden af aluminiumoxid samtidig er særlig stor, kan den skille sig ud i fri form og danne korund . [3]
Når en magmatisk smelte størkner, sker der fuldstændig eller delvis krystallisering af stoffet, og der dannes faste legemer af magmatiske bjergarter . I tilfælde af udbrud nær overfladen (vulkanisme) er dannelsen af klipper med porfyritiske eller porfyritiske teksturer karakteristisk, hvilket skyldes manglende ligevægt i en sådan proces. Afkøling er ofte ledsaget af processer af autometamorfisme og autometasomatose , tektoniske fænomener (dannelsen af calderaer og ringstrukturer, på grund af sammentrækningen af store indtrængen osv.).
I spredningszoner stiger asthenosfærestoffet og smelter delvist . I dette tilfælde smeltes relativt let basaltisk magma ud, som derefter bryder ud i zonerne af midt-ocean-rygge og bagbuebassiner , og den relativt tunge resterende smeltning af peridotit synker tilbage. "Basaltisk magma, hvis forskellige former for krystallisation er givet af bjergarter i lag II og III af havskorpen , afslører fælles sammensætningstræk i alle spredningszoner, som tjente som grundlag for identifikation af en særlig geokemisk type basaltoider" - MSOR ( basalter fra midthavets højdedrag ) [5]
I dybhavsgravezonen subducerer den heterogene oceaniske skorpe, bestående af en blanding af vandfri mafisk , grønskifer , amfibolit og serpentinit , og gennemgår en række transformationer. Efterhånden som de synker , bliver grønskiferen til amfibolitter, og det frigivne vand reagerer med vandfri mafiske klipper og danner endnu flere amfibolitter. Ifølge A. Ringwoods model er den synkende oceaniske skorpe i sådanne P-T-forhold, at den isobariske overgang af amfibolit til eklogit sker under subsolidus- forhold ved ret lave temperaturer (<700°C). Det frigivne vand stiger ind i den overliggende kappekile , reducerer viskositeten og får kappediapirerne til at stige , hvilket igen forårsager deres delvise smeltning. På denne måde dannes vandige tholeiitiske magmaer, hvis differentiering fører til fremkomsten af tidlige tholeiitiske serier af øbuer . [6]
Ved dybder større end 100 km er havskorpen repræsenteret af eklogit + serpentin . Ved et tryk på omkring 50 kbar og en temperatur på omkring 500°C nedbrydes serpentin til DHMS + enstatit + vandfasen. Ved samme tryk og mere og temperaturer på 500...1600°C reagerer DHMS-fasen med enstatit og danner forsterit og vand. Dehydreringsreaktioner udføres gradvist og over en bred vifte af dybder, da tykkelsen af Qu -eclogite opvarmes ujævnt. I nærvær af vand undergår Qu -eclogite delvis smeltning for at danne rhyodacitisk magma. Når disse magmaer stiger op, reagerer de med kappekilens materiale og forårsager stigningen af diapirer bestående af Ol -pyroxenit. Som et resultat opstår basaltiske magmaer , som er forældre til den kalkalkaliske serie . Disse magmaer oplever fraktionering, når de stiger, hovedsageligt styret af granat , pyroxen og amfibol . [6]
De relativt sure magmaer, der dannes under alle disse processer, transporteres til overfladen og sammen med sedimentære bjergarter slutter sig til kontinentets rand og opbygger den kontinentale skorpe . Accretion som følge af indføringen af materiale, såvel som på grund af trængsel og deformation af sten under kompression over subduktionszoner eller i kollisionsområder, fører til en stigning i radiogen varme genereret in situ. Dette fører til opvarmning og som følge heraf til regional metamorfose og delvis smeltning med dannelse af sekundære granitiske magmaer. På dette tidspunkt er dannelsen af bjergkæder og højdedrag dateret. [6]
Der er 3 typer magmatisme afhængigt af stedet for dens manifestation:
I deres sammensætning skelnes forskellige, mere lokale undertyper. For eksempel: ø-bue magmatisme, rift , plume , hot spots og nogle andre.
I henhold til manifestationsdybden er magmatisme opdelt i 4 klasser:
Ifølge sammensætningen af magma i 6 typer, svarende til rækken af silica indhold af magmatiske bjergarter .
I den moderne geologiske æra er magmatisme især udviklet inden for Stillehavets mobile bælte, midthavsrygge , sprækkezoner i Afrika og Middelhavet osv. Dannelsen af et stort antal forskellige mineralforekomster er forbundet med magmatisme .