2.2. Магматизм интрузивный

В данном разделе будут освещены следующие важные моменты.

1. Наиболее важный эндогенный процесс — интрузивный магматизм, который включает в себя все явления, связанные с процессом образования горных пород из расплавленной огненно-жидкой магмы в процессе ее движения и остывания. Познакомимся с такими понятиями как магма, лава, эффузивный магматизм или вулканизм, магматическая и кристаллизационная дифференциации, трансмагматическими флюидными растворами, ассимиляцией и гибридными горными породами, пегматитовыми, пневматолитовыми и гидротермальными процессами.

2. Застывая на глубине, магма образует геологические тела, которые наз. интрузиями, или интрузивами. Каждый интрузив имеет следующие элементы строения: внешнюю зону взаимодействия с вмещающими породами называемой экзоконтактовой, и внутреннюю — эндоконтактовую.

3. Выделяют следующие типы интрузивов (интрузий): приповерхностные или субвулканические (до первых сотен метров), среднеглубинные или гипабиссальные (до 1–1,5 км), глубинные или абиссальные (глубже 1–1,5 км); согласные (силлы, траппы), несогласные (дайки, жилы, штоки); по форме выделяют — лакколиты, лополиты, штоки, батолиты, факолиты и др.; автохтонные и аллохтонные итрузивы.




Магматизм как учение включает все явления, связанные с процессом образования горных пород из расплавленной огненно-жидкой магмы в процессе ее движения и остывания.

Магма (От греч. magma — каша, пюре) — это расплавленное природное вещество, возникающее обычно в нижних частях земной коры или в верхней мантии. С химической точки зрения она представляет собой флюидно-силикатный расплав, т. е. содержит в своем составе соединения с кремнеземом (Si), кислородом (О) и летучими веществами. Последние присутствуют в виде газа (пузырьков), или растворены в расплаве. Другими словами, магма — это расплавленное вещество земной коры, имеющее силикатный состав и насыщенное различными газами и парами — летучими компонентами. Магма излившаяся на поверхность называется лавой.

Процессы преобразования магмы на глубине называются интрузивным или глубинным магматизмом. Явления, связанные с преобразованием (извержением и застыванием) лавы на поверхности Земли называются эффузивным магматизмом, или вулканизмом.

Понятие о магме. Магматический расплав, как это следует из определения, трехкомпонентная система, состоящая из жидкости, газа и твердых кристаллов, количественные соотношения которых зависят от температуры, давления, состава газов и т. п. В зависимости от изменения этих параметров происходит и эволюция магмы.

Главными или петрогенными компонентами магмы являются окислы: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O. По объему они составляют до 90–97%. На кристаллизацию тех или иных минералов из расплава большое влияние оказывают так называемые трансмагматические флюидные растворы, которые, проходя через магму, понижают или, наоборот, повышают температуру кристаллизации, изменяют вязкость и подвижность магмы (Н2 — водород, Н2О — вода, СО2, F2, B и др. летучие компоненты).

Первичная магма возникает в нижних частях земной коры и верхней мантии и имеет первоначальный однородный состав. По мере продвижения ее в верхние горизонты земной коры на фоне изменения внешних условий (падает или растет давление или температура или то и другое вместе) происходит эволюция магмы или магматическая дифференциация (разделение). Дифференциация магмы может происходить как в жидком состоянии (собственно магматическая или ликвационная) дифференциация), так и в процессе ее раскристаллизации (кристаллизационная дифференциация). Этот процесс сейчас достаточно хорошо изучен учеными теоретически и экспериментально (над этим вопросом работают целые институты, в Иркутске известны работы акад. Ф. А. Летникова).

Магматическая (ликвационная) дифференциация выражается в том, что еще в жидком состоянии более тяжелые соединения опускаются, вызывая этим расслоение магмы.

Однако более сложные и существенные изменения в составе магмы происходят в процессе ее кристаллизационной дифференциации, когда в результате постепенного остывания из нее выпадают минералы в виде кристаллов, которые внизу распределяются по плотности. При этом кристаллизация идет в определенной последовательности.

1) Вначале выделяются кристаллы более высокотемпературных минералов (т. е. имеющих более высокую температуру плавления). К таким минералам относятся минералы, содержащие Mg, Fe, (оливин), минералы из групп пироксенов и амфиболов и др. При этом меняется состав расплава и его строение. Из однородного он становится расслоенным.

2) затем кристаллизуются и выпадают на дно более низкотемпературные минералы, богатые кремнеземом — калиевый полевой шпат (КПШ), кварц.

3) В заключительные фазы кристаллизации магма в большей или меньшей степени обогащается низкотемпературными газово-жидкими компонентами (пары воды, металлы), становится очень подвижной и легко проникает по трещинам и разломам во вмещающие горные породы.

В нижней части магматической камеры таким образом будут скапливаться более тяжелые минералы и образовывать так называемые ультраосновные и основные магматические горные породы, а в верхней части будут накапливаться более легкие минералы (кварц, полевые шпаты) и образовывать более кислые, более обогащенные летучими горные породы — граниты, сиениты. В средней же части камеры будут формироваться и накапливаться минералы, формирующие горные породы среднего состава — габбро и диориты.

С последней стадией кристаллизационной дифференциации связано проявление пегматитового, пневматолитового и гидротермального процессов.

Пегматитовый процесс приводит к образованию крупнокристаллических горных пород (пегматитов) в виде жил, гнезд, линз, даек во вмещающих горных породах. Чаще всего пегматиты состоят из КПШ, кварца, слюды, амфиболов.

Пневматолитовый процесс (pneuma — дуновение, пар, газ) проявляется на контакте внедрившейся магмы с вмещающими породами и выражается в том, что летучие (газовые) компоненты, выделенные из магмы, либо кристаллизуются в контактовой зоне, либо вызывают метасоматоз — замещение привнесенными минеральными соединениями минералов контактовой зоны.

Гидротермальный процесс (древнегреч. hudor — вода) выражается в проникновении в трещины вмещающих пород горячих водных растворов и образовании в них минеральных отложений; возникновении так называемых гидротермальных жил.

На состав образующихся из магмы изверженных горных пород большое влияние оказывает процесс ассимиляции или магматического замещения, который представляет собой расплавление и усвоение поднимающейся магмой боковых или вмещающих пород. Как вы понимаете на больших глубинах, где зарождается магма, она может перемещаться только расплавляя или замещая те породы, которые там находятся. Этому процессу помогают и глубинные трансмагматические флюиды, которые реагируют с вмещающими породами, размягчая и растворяя их, и осуществляя привнос одних элементов и вынос других элементов, производя, таким образом, обмен с магмой. Породы получающиеся из такой насыщенной, загрязненной магмы называются гибридными.

Наиболее активно взаимодействуют с вмещающими породами магмы кислого и среднего состава, как наиболее насыщенные кремнекислотой. Вокруг этих пород (гранитов, диоритов, сиенитов) наиболее обширные ореолы измененных пород.

Застывая и кристаллизуясь на глубине, магма образует тела различной формы и размера — интрузивы или интрузии. Каждый интрузив имеет следующие элементы: внешнюю зону взаимодействия с вмещающими породами — зону экзоконтакта и внутреннюю — зону эндоконтакта.

В зависимости от глубины формирования или застывания интрузивные массивы подразделяются на приповерхностные или субвулканические (до первых сотен метров); среднеглубинные или гипабиссальные (до 1–1,5 км); глубинные или абиссальные (глубже 1–1,5 км).

Согласные формы интрузивных тел

Рис. 8.1. Согласные формы залегания интрузивных тел (по Пособие к лабораторным... 1988).

I - факолиты; II - лополит (а), силлы (б), лакколиты (в)

Глубинные породы чаще обладают хорошо раскристаллизованной, крупнокристаллической или, как говорят геологи, полнокристаллической структурой, а приповерхностные — мелкозернистой или порфировой, очень похожей на структуру излившихся или эффузивных пород.

По отношению к слоистой структуре вмещающих пород или по отношению к контактам ранее образованных пород различают: интрузивы согласные или конкордантные (рис. 8.1) и интрузивы несогласные или дискордантные (рис. 8.2).

Секущие интрузии

Рис. 8.2. Секущие или несогласные формы залегания интрузивных тел (по Пособие к лабораторным... 1988).

Субинтрузивные тела: гарполит (а), его апофиза (б), дайки (в), магматические диапиры (г), шток (д)


Яркими представителями несогласных интрузивов могут служить дайки (англ. dikes жилы) — плитообразные магматические тела, длина которых во много раз больше ширины, плоскости контактов практически параллельны. Дайки имеют длину от десятков метров до сотен километров (Великая дайка Родезии в Африке имеет длину 540 км и ширину до 11 км, дайка «Биннеринги» в Австралии простирается на 300 км и имеет мощность более 3 км).

Магматический материал в дайках обычно пассивно заполняет образуемые трещины и расколы хрупкой земной коры. Часто наблюдаются параллельные серии даек — что может указывать на значительные амплитуды растяжения земной коры. Например, на одном участке в Шотландии длиной 1,6 км было установлено 115 таких параллельных даек. Иногда наблюдаются серии параллельных полудаек, что может указывать на значительные амплитуды растяжения земной коры, раздвижение ее отдельных блоков в стороны как, например в срединно-океанических хребтах, где наблюдаются базальтовые серии параллельных даек.

Дайки могут быть кольцевыми, образуемые вокруг какого-то объекта (интрузивного массива, вулкана). Диаметр таких колец может достигать 5 км. Дайки могут быть и радиальными, расходящимися в разные стороны от какого-нибудь центра.

От даек необходимо отличать жилы, которые имеют ветвистую форму и гораздо меньшие размеры, силлы — пластовые или плоские интрузии (пластовые залежи) с контактами параллельными контактам вмещающих пород. Они характерны для платформенных спокойных отложений. Материал силлов как бы раздвигает слои горных пород? внедряясь по их контактовым поверхностям. Пример, траппы Сибирской платформы и силлы рудоносных интрузий Норильска (никель и медь).

Лакколиты (древнегреч. lakkos — цистерна, бассейн) — интрузии грибообразной формы. Диаметр лакколитов в пределах 5–6 км. Шляпка лакколитов растет за счет высокой вязкости магмы как правило среднего или кислого состава.

Лополиты (от греч. lopos чашка, плоское глиняное блюдце) — перевернутые лакколиты. Важнейшие источники хрома, платиноидов, никеля, меди. Наиболее известные лополиты — Бушвельд (ЮАР) и Сёдбери (Канада).

Факолит — линзовидные тела, располагающиеся в сводах или замках складок, согласно с вмещающими породами.

Штоки (нем. stock — палка, форма для шапок) — столбообразные интрузивы изометричной формы в плане, площадью менее 100–150 кв. км с крутыми контактами.

Крупные гранитные интрузивы площадью во многие сотни и тыс. кв. км называются батолитами1 . От них часто отходят апофизы — более мелкие червеобразные и ветвящиеся интрузивы.

Батолиты и штоки — это абиссальные интрузивы. Дайки являются приповерхностными структурами, т. к. выполняют хрупкие трещины, которые образуются в холодных близповерхностных условиях.

Проблема места для батолитов? Ассимиляция или раздвижение пород?

Граниты, залегающие на месте образования (кристаллизации и застывания) и преобразования магмы называют автохтонными2, а граниты и интрузивы, которые застыли далеко от места возникновения магмы их породившей называют аллохтонными3.

Состав (химический и минералогический) автохтонных гранитов имеет некоторую зависимость от вмещающих пород, т. к. магма вместила в себя, расплавив, большую их часть. Состав же аллохтонных гранитов совершенно чужд вмещающим породам.


Материалы этого раздела отражают современную научную модель геологии. Если вы желаете самостоятельно обдумать все предложенные в этом разделе понятия геологии, настоятельно рекомендую ознакомиться с альтернативной точкой зрения на геологию и все естествознание в целом В.М. Дуничева (см. приложение 4), где материал, касающийся темы этого раздела, можно найти в Интернете по этой гиперссылке [www.science.sakhalin.ru/Geography/DVM/2003/1-8.html].


Контрольные вопросы

1. Перечислите и охарактеризуйте формы глубинных интрузивных тел?
2. В чем заключается принципиальное отличие между интрузивным и эффузивным магматизмом?
3. Граниты, которые кристаллизуются вдали от места образования магмы, называются…
4. Каковы размеры Великой дайки Родезии?
5. В чем заключается принципиальное отличие между ликвационной и кристаллизационной дифференциацией магмы?
6. Дайте определение магмы.
7. В чем различие понятий магма и лава?



 
© 2008–2011,   С.Н. Коваленко, кафедра географии ВСГАО. Все права защищены.