2. Магма і утворення магматичних порід

Магма - вогненно-рідкий силікатний розплав, який утворюється у верхній мантії (переважно в астеносфері). Речовина астеносфери перебуває у стані термодинамічної рівноваги. Порушення цього стану, скажімо пов'язане з підвищенням температури внаслідок радіоактивного розігріву чи зменшення тиску, призводить до виникнення магматичних осередків (астенолітів), які можуть вторгатися в ослаблені зони літосфери. Такі ослаблені зони можуть створюватися проникненням до астеносфери глибинних розломів.

За хімічним складом магма — складний силікатний розплав, головну роль у якому відіграє кремнезем (SіО ), а також оксиди А1, Fе, Мg, Nа, К тощо.

Завдяки високому тиску в магмі у розчиненому стані містяться також леткі компоненти (газова фаза), представлені переважно водяною парою, сполуками сульфуру (SО , Н S, SО ), карбону (СН , СО, СО ), хлору (НСl), флуору (НF), бору тощо, їхній вміст може досягати 12%.

Під магматизмом розуміють сукупність усіх геологічних процесів, рушійною силою яких є магма та її похідні.

Магматизм поділяють на:

- інтрузивний;

- ефузивний.

У першому випадку магма застигає і кристалізується в надрах Землі, в другому - виливається на земну поверхню, звільнюється від газів і застигає без розкристалізації. Наслідком таких процесів є утворення магматичних порід – інтрузивних і ефузивних.

Базальтова (основна) магма має, очевидно істотне поширення, формується вона в астеносфері, є найлегшою фракцією речовини астеносфери. В цьому типі магми міститься до 50 % кремнезему, а також алюміній, кальцій, ферум, магній тощо. Базальтова магма вирізняється доброю текучістю.

Гранітна (кисла) магма містить 60-65 % кремнезему, в'язка, менш рухома. Осередки гранітної магми формуються у земній корі на глибині 10...30 км внаслідок переплавлення осадових і метаморфічних порід.

Температури магматичних розплавів у надрах земної кори за останніми даними становлять 700-1100°С. Внаслідок переміщення магми в оточуючі холодні гірські породи вона охолоджується і в ній починаються процеси магматичної диференціації — розділення на розплави: важкий, збагачений оксидами феруму, кальцію, магнію; і легкий, насичений оксидами силіцію та алюмінію.

Потім починається кристалізаційна диференціація, якій відповідає послідовна кристалізація мінералів від тугоплавких до легкоплавких. Першими кристалізуються безводні, високотемпературні мінерали: магнетит, хроміт, сульфіди, апатит, циркон; потім - залізо-магнезіальні мінерали, такі як олівін, рогова обманка, пізніше - польові шпати, мусковіт, кварц. Під час кристалізації важкі мінерали занурюються на дно розплаву і нагромаджуються там, утворюючи після застигання гірські породи ультраосновного складу (дуніти, перидотити).

Верхня частина розплаву послідовно збіднюється на залізо-магнезіальні сполуки і збагачується на кремнезем. Цей процес називають гравітаційним фракціонуванням. Як наслідок, у верхніх шарах розплаву формуються породи середнього і навіть кислого складу (діорити, сієніти, граніти).

При подальшому охолодженні магми починаються процеси утворення так званих пегматитів. Пегматитовий процес – це утворення мінералів із залишкового силікатного розплаву, збагаченого леткими компонентами. Основна маса феруму, магнію, частково кальцію витрачається на формування мінералів на попередній магматичній стадії - залишковий розплав збагачується на силіцій, алюміній, натрій, калій, і різко зростає концентрація розчинених газів. Через це розплав стає набагато рухомішим і проникає по тріщинах часто на значні відстані від інтрузії. Пегматитове мінералоутворення відбувається на глибині в десятки кілометрів від поверхні землі - при високих тисках і в інтервалі температур - 500-700°С. За таких умов утворюються великі кристали кварцу, польового шпату, слюди і багато рудних мінералів, дорогоцінних камінеів, ін. З пегматитами пов'язані родовища таких каменів, як смарагд, топаз, берил, димчастий кварц, гірський кришталь тощо.

Перегріті гази, які виділяють при зниженні зовнішнього тиску із магматичного розплаву, проникають по тріщинах у вмісні породи, взаємодіють з ними, утворюючи нові мінерали (молібденіт, каситерит). Це так званий пневматолітовий процес мінералоутворення, який відбувається в інтервалі температур 350-500 °С.

На кінцевій стадії диференціації магматичного розплаву важливу роль відіграють гарячі водні розчини (гідротерми), які, взаємодіючи з оточуючими породами на істотних відстанях від магматичного осередку, формують цілу низку нових мінералів.

Гідротермальний процес поступово замінює пневматолітовий і відбувається при температурах від 350-400°С аж до температур близьких до поверхневих. У такий спосіб виникають гідротермальні жили чи родовища золота, срібла, сфалериту, халькопіриту, кальциту тощо.

На шляху від поверхні магма взаємодіє із вмісними породами, поглинаючи їх, переплавляючи і змінюючи таким чином свій вихідний склад.

Цей процес називають асиміляцією. Внаслідок асиміляції магмою осадових та метаморфічних порід утворюються нові магматичні породи, які дуже відрізняються за складом від первинної магми. Так, основна базальтова магма, розплавляючи та поглинаючи кварцові пісковики, набуває більш кислого складу за рахунок збагачення кремнеземом.

Під час змішування магм різного складу, так званої гібридизації, утворюються породи гібридного характеру з невпорядкованим мінеральним складом.