Магматизм

1. Магматизм

2.

• Магма - это расплавленное вещество земной
коры или мантии (от греч. "магма"- пластичная,
тестообразная, вязкая масса).
• С химической точки зрения представляет собой
флюидно-силикатный расплав, т.е. содержит в
своем составе соединения с кремнием (Si) и
кислородом (О) и летучие вещества,
присутствующие в виде газа (пузырьков), либо
растворенные в расплаве.
• В результате кристаллизации магмы образуются
магматические горные породы

3.

4.

• Магма по мере охлаждения кристаллизуется
примерно также как образуется лед из воды.
• Сначала в расплаве образуются мелкие
кристаллы, они постепенно увеличиваются и
появляются новые. В конце концов весь
расплав замерзает, образуется горная порода.
• В отличие от льда, при кристаллизации магмы
образуются несколько минералов,
температура кристаллизации которых разная.
Следовательно магма кристаллизуется в
некотором интервале температур.

5.

Например, температура снижается.
первые кристаллы появляются при этой
температуре

6.

Температура еще понизилась. Самые ранние кристаллы
выросли до относительно больших размеров.
Начал кристаллизоваться новый минерал (зеленый)

7.

Потом появляется третий минерал – белый, и при 956 весь расплав становится твердым. Таким образом, в
данном случае интервал кристаллизации примерно 100 градусов.

8.

Размер зерен в магматических породах (структура) зависит от
скорости кристаллизации магмы.
А структура является важным критерием классификации

9.

10.

11.

Порфировые структуры формируются, когда
кристаллизация начинается на глубине, а
завершается на поверхности

12.

13.

14.

• Почему магма поднимается.
• Плотность расплава обычно меньше
плотности окружающих пород, поэтому он
направляется вверх, расширяя трещины в
вышележащей породе или частично
расплавляя их.

15.

Когда магма прокладывает себе путь, фрагменты вмещающих
пород могут погружаться в магму. Часто они расплавляются,
однако нередко магма успевает раскристаллизоваться до того,
как эти фрагменты оказываются расплавленными.

16.

Магма, после образования, мигрирует вверх. На пути к поверхности малые
порции расплава обычно объединяются в крупных резервуарах – магматических
камерах. Периодически магма из такой камеры может изливаться на поверхность
в виде вулканических извержений

17.

Продвигаясь в верхние этажи земной коры, где
термодинамические условия иные, магмы изменяют свой
состав, превращаясь во вторичные, образуя разные
магматические серии. Подобный процесс называется
магматической дифференциацией

18.

• Любой магматический расплав – это по
существу трехкомпонентная система,
состоящая из жидкости, газа и твердых
кристаллов.
• В зависимости от изменения температуры,
давления, состава газов меняются расплав
и образовавшиеся в нем ранее кристаллы
минералов – одни растворяются, другие
возникают вновь, и весь объем магмы
непрерывно эволюционирует.

19.

• Кристаллы, образующиеся в магме, всегда
отличаются от нее по составу. Поэтому по
мере кристаллизации непрерывно
происходят реакции между
зарождающимися кристаллами и
расплавом, в результате непрерывно
меняется состав как расплава, так и
минерала. И только при полной
раскристаллизации химический состав
полученного минерального агрегата будет
соответствовать составу исходного
расплава.

20.

Когда минералы кристаллизуются состав расплава
меняется

21.

Обычно в таком расплаве одним из первых кристаллизуется
оливин (1800o С). Состав расплава при этом меняется.
(Здесь взято 100 г расплава и 10 г оливина)

22.

Диаграмма плавкости для твердых растворов плагиоклазового
ряда
Заштриховано поле сосуществования кристаллов и расплава.
Состав выделившихся из расплава кристаллов определяется на оси
абсцисс.

23.

• Допустим, что мы имеем расплав состава 1.
• С падением температуры в точке 1 появляется кристалл,
который сосуществует с жидкостью. Эта точка располагается на
линии, примыкающей к жидкому расплаву,- линии ликвидуса.
• Состав этого кристалла виден по точке 2, которая находится на
линии солидуса (при температуре Т1). Он значительно более
основной, чем исходный расплав. Соответственно, расплав
становится более кислым.
• Дальнейшее падение температуры будет приводить к
кристаллизации новых минералов, находящихся в окружении
остаточного расплава и реагирующих с ним.
• В точке 3, соответствующей более низкой температуре, будут
выделяться кристаллы, состав которых также виден по линии
солидуса. Они уже более кислые, чем в точке 1, но опять более
основные, чем расплав.

24.

• Другой результат получится, если новообразованные
минералы окажутся изолированными от расплава,
например, если они плотной массой осядут на дно
камеры. Такой процесс имеет место, так как кристаллы,
образующиеся в магме, всегда отличаются от нее и по
плотности.
• В магмах основного состава кристаллы оливина,
несколько позже кальциевого плагиоклаза и пироксена
(которые кристаллизуются первыми) могут
скапливаться в нижних горизонтах магматической
камеры. Нижняя часть при этом приобретает
ультраосновной состав – более высокая – базальтовый,
а оставшийся расплав будет иметь более кислый
состав, вплоть до гранитного.
• Так образуются расслоенные интрузивные тела.

25.

Такой остаточный расплав может покинуть
магматическую камеру, и сформировать гранитные
интрузии в вышележащих горизонтах коры. Из
остаточного расплава кристаллизуется Naплагиоклаз, К- полевой шпат, мусковит, кварц.

26.

• Не меньшую роль играет и взаимодействие
магмы с флюидами. По объему летучие
компоненты в магме составляют от 3 до 10 %. Это
СO2, H2, H2O, F2, В и др.
• От расплава раньше всего отделяются СO2, H2,
H2O, способствуя образованию "сухих" магм. Фтор
и другие летучие компоненты при этом
накапливаются.
• "Сухие" расплавы кристаллизуются при высокой
температуре – около 1500-1600o С. В то же время
природные базальтовые расплавы имеют
температуру кристаллизации 1200-1300o С, а
более кислые и еще ниже.

27.

• Очень важным фактором, способствующим понижение
температуры кристаллизации является флюидное
давление. Чем оно выше, тем температура
кристаллизации ниже.
• Повышенное содержание летучих компонентов
способствует сохранению расплавов в жидком
состоянии до сравнительно низких температур.
• Таким образом, флюидные компоненты, обладающие
высокой растворимостью в расплавах, т.е. трудно
отделяемые от него, резко понижают температуру
кристаллизации расплава (давление высокое).
• Компоненты труднорастворимые, наоборот, повышают
температуру кристаллизации (они уходят и давление
понижается).

28.

• Отделение летучих компонентов от магмы
происходит обычно в верхних горизонтах
земной коры, где давление ниже.
Обогащение отдельных участков расплава
флюидными компонентами приводит к
тому, что эти участки дольше сохраняют
жидкое состояние, способствуя появлению
полосчатых текстур и приводя к
образованию несмешивающихся
расплавов, т.е. к ликвации.

29.

• Важным фактором эволюции и дифференциации
магматических расплавов является их
взаимодействие с вмещающими породами.
• На больших глубинах перемещение магмы может
происходить только при явлении магматического
замещения, когда глубинные трансмагматические
флюиды реагируют с вмещающими породами,
растворяя их.
• При этом осуществляется привнос и вынос различных
элементов.

30.

• Как правило, магма представляет собой наиболее
легкоплавкий состав – эвтектику, поэтому и вынос из
магматического расплава происходит за счет
избыточных компонентов именно по отношению к
эвтектике.
• В то же время магма усваивает такие компоненты
окружающих пород, которые способствуют
достижению эвтектического состава.
• Эвтектика – точка на диаграмме плавления,
отвечающая наиболее легкоплавкой смеси двух или
более компонентов. В этой точке расплав насыщен
обоими компонентами, которые кристаллизуются
вместе. Эта точка всегда ниже точки плавления чистых
компонентов.

31.

• Так будет продолжаться до тех пор, пока весь
расплав не будет израсходован. Более
кислый расплав будет реагировать с более
основными кристаллами, пока линии
ликвидуса и солидуса не сойдуться. Тогда
минерал будет иметь состав исходного
расплава.