Температура магм.

Температуры магм, полученные прямыми измерениями, главным образом в базальтовых лавовых потоках, в большинстве случаев колеблются от 900 до 1100º С. Минимальная температура андезитовой лавы, изверженной из вулкана Сантиагуита в Гватемале, равнялась С; наиболее высокие температуры - С были определены для базальтов гавайских вулканов. О температурах глубинных магм мы можем судить только по экспериментальным данным. Ультраосновные и основные магмы обладают более высокими температурами, чем средние и кислые. Они существуют и кристаллизуются в широком интервале температур, по-видимому, от С для ультраосновных расплавов до С до богатых летучими компонентами кислых магм. На температуры кристаллизации магм влияют давление и наличие в системе летучих компонентов. При увеличении давления у силикатных расплавов, содержащих летучие компоненты, температуры кристаллизации значительно снижаются, например, для гранитных расплавов с С до С.

Вязкость магм.

Этот параметр широко варьирует от пуаз (вязкость касторового масла) до пуаз (вязкость оконного стекла). Ультраосновные и основные расплавы обладают меньшей вязкостью, чем средние и кислые. Например, вязкость перидотитовых расплавов колеблется от 0,05 до 1,25 пуаз, очень низкой вязкостью обладают карбонатитовые и хромититовые расплавы ( пуаз).

Увеличение содержания летучих компонентов также влияет на вязкость магматических расплавов, снижая эту величину, поскольку они разрывают связи между цепочками кремнекислородных тетраэдров. В результате одни и те же риолитовые или трахитовые лавы могут образовывать купола и пики, если они были вязкими, но с меньшем содержанием флюидов, но могут дать потоки и покровы, если они были жидкими с высоким содержанием летучих компонентов. Вязкость магм оказывает сильное влияние на скорость их подъёма из зон магмаобразования к поверхности. Жидкие ультраосновные кимберлитовые магмы поднимаются с глубин земли со скоростью курьерского поезда.

Плотность магм.

Плотность магм пропорциональна в них содержанию SiО₂ и равномерно уменьшается от основных пород к кислым.

Процесс кристаллизации и выплавления магм.

Ход кристаллизации рассмотрим на примере простейшей двухкомпонентной системы, состоящей из двух минералов А и В.

На диаграмме типа состав-свойство на оси абсцисс изображены составы расплавов, состоящие из минералов А и В. На оси ординат отложены температуры и кристаллизации минералов А и В в чистом виде, - температура кристаллизации наиболее низкоплавкой эвтектической смеси. Расплав состава 1 начнет кристаллизоваться в точке а, и при температуре , когда температура расплава достигнет кривой ликвидуса, разделяющей жидкость (L) и жидкость + твердое вещество А (L+A). По мере охлаждения расплава его состав изменяется по кривой ликвидуса. В точке d, при температуре , расплав обедняется минералом А, обогащается минералом В и имеет состав, соответствующий точке b. Отношение количеств кристаллов А и расплава в точке d равно отношению отрезков db : dc. По мере дальнейшего охлаждения состав расплава достигнет точки Е, где в месте с минералом А будет кристаллизоваться минерал В до тех пор, пока не исчезнет последняя капля расплава. Температура и соотношение минералов А и В в эвтектической точке кристаллизации сохраняются постоянными.

В итоге в процессе кристаллизации магмы различают три периода:

1 Докристаллизационный. Обычно магмы не могут быть сильно перегреты по сравнению с температурами их выплавления, т. к. они возникают при плавлении твердых горных пород, но иногда возможен процесс их перегрева.

2 Кристаллизационный ( ).

3 Посткристаллизационный ( ).

Все горные породы представляют собой близкие к эвтектикам смеси породообразующих минералов. Процесс анатексиса – выплавления магм из твердых горных пород - обратен процессу кристаллизации.

Магматическая дистилляция.

Магматическая дистилляция представляет собой процесс разделения первичного магматического расплава. Процесс магматической дистилляции протекает в ходе процесса кристаллизационной дифференциации.

Кристаллизационная дифференциация.

Изменение состава расплава в ходе кристаллизации в результате выделения чистой фазы одного из минералов ведет к обеднению расплава этим минералом, ведет к изменению его состава, т.е. процессу дифференциации. Среди механизмов дифференциации, механизм кристаллизационной дифференциации самый мощный. За исключением тех расплавов, состав которого первично соответствует точки эвтектики. Это ведущий процесс дифференциации в процессе образования магматических горных пород.

, где К_к – коэффициент концентрации; С – концентрация

Если коэффициент концентрации элементов примесей в кристаллизирующемся минерале >1, то в процессе кристаллизации магма будет обедняться этими компонентами, а если этот коэффициент будет <1, то эти элементы примесей будут накапливаться в расплаве и естественно, остаточные расплавы будут обогащены данными элементами примесями. Флюидная фаза равновесная с остаточным расплавом также будет насыщаться данным компонентом.

Пегматитовые расплавы – “живая” иллюстрация остаточных систем при кристаллизации, как гранитовых пегматитов, так и любых других.

Ликвационная дифференциация (процесс ликвации).

Этот процесс разделения одной жидкой фазы (магматической расплава) на две или три другие жидкие фазы (магматические расплавы).

L→ L₁+L₂

Геологические обстановки, при которых проявляется ликвация:

1. Отделение сульфидной магмы от ультраосновного, или основного расплава;

2. Отделение хромитового расплава от дунитового или перидотитового;

3. Карбонатитовый расплав отделяется от расплава нефелиновых сиенитов.

Гравитационная дифференциация.

С мысл этого типа дифференциации заключается в том, что минералы, имеющие больший удельный вес погружается, а те, который имеют меньший удельный вес, всплывают на поверхность магмы. Процесс всплывания и погружения естественно лучше происходит в жидких магматических расплавах, но и ему, по всей видимости, препятствует процесс течения магмы, т.к. магма вряд ли находится в спокойном состоянии.

Рис.2

Диффузионная дифференциация.

Заключается в том, что перемещение отдельных химических элементов, в объеме магмы связывают с процессами диффузии. Коэффициент диффузии разных элементов – несколько см в десятки лет.

Газовая диффузия (эманационная диффузия).

Данный процесс связан с миграцией газовой фазы (летучих компонентов).

Фильтрпрессинг (механизм виноградного пресса).

В результате давления на магматическую камеру, под воздействием тектонических подвижек, остаточная магма “выдавливается” в магмаотводящие каналы, в результате чего состав “выжатой” магмы меняется.

Рис. 3

Процесс ассимиляции и гибридизма.

Ассимиляция – процесс взаимодействия магмы с вмещающей средой. Это есть процесс полного (не полного) поглощения и усвоения магмой др. магм (смешение магм), поглощение и усвоение стенок магматических камер, поглощение газов магмами (т.е. газообразной фазы).

Процесс ассимиляции (слияние) - этот процесс противоположен процессу дифференциации (разделения). Это отражается в поведении энтропии магмы, которая уменьшается в процессе дифференциации и растет в процессе ассимиляции.

Контаминация (от лат. – загрязнение магм) – ассимиляция осадочных пород.

Следы процессов ассимиляции наблюдаются в контактовых зонах массива, наблюдаются в контактовых зонах массива, наблюдаются включения в виде блоков или обломков (ксенолиты вмещающих пород).

Рис.4