Pod magmatizmom podrazumijevamo sveukupnost pojava povezanih s formiranjem, evolucijom sastava i kretanjem magme na površinu Zemlje. Magmatizam je jedan od najvažnijih dubinskih procesa u zemljinoj unutrašnjosti. Prema obliku očitovanja magmatizam se dijeli na intruzivni i efuzivni. Razlika među njima uvelike određuje mehanizme nastanka stijena.
Koncept magme
Magma je visokotemperaturna fluidno-silikatna talina koja nastaje u dubokim komorama, uglavnom u gornjem plaštu (astenosferi) i dijelom u donjim slojevima zemljine kore. Do stvaranja komore magme dolazi kada se kombiniraju određene vrijednosti tlaka i temperature. Takva primarna magma ima homogeni sastav, uključujući sljedeće komponente: tekućina (talina), u kojoj je otopljena plinovita ili hlapljiva faza (fluid). Ima ih i nekihčvrsta kristalna tvar. Kako se krećete prema površini, primarna magma se razvija ovisno o specifičnim uvjetima.
Evolucija magme uključuje nekoliko vrsta procesa. Prvo, ona doživljava različite vrste diferencijacije:
- segregacija, u kojoj se odvaja na tekuće komponente koje se ne miješaju;
- diferencijacija kristalizacije. Ovaj najvažniji proces povezan je s taloženjem (kristalizacijom) određenih spojeva iz amorfne taline pri različitim kombinacijama temperature i tlaka.
Drugo, magma mijenja svoj kemijski sastav kao rezultat interakcije sa stijenama domaćinima. Taj se fenomen naziva kontaminacija.
Procesi kristalizacije u magmi
Budući da je magma pokretna mješavina mnogih tvari i nalazi se u promjenjivim uvjetima, kristalizacija njezinih komponenti vrlo je složen proces. Obično se dijeli u tri glavne faze:
- Rana magmatska faza visoke temperature. U ovoj fazi, minerali visoke gustoće koji sadrže željezo i magnezij ispadaju iz magme. Talože se i akumuliraju u donjem dijelu komore magme.
- Srednjotemperaturna glavna magmatska faza, u kojoj se formiraju glavne komponente stijena, kao što su feldspati, kvarc, liskuni, pirokseni, amfiboli. Precipitira se kalcij, velika većina silicija i aluminija. Kristalizacija u ovoj fazi već je popraćena nedostatkom prostora u komori magme, pa su nastali minerali sitnije zrnati.
- Niskotemperaturni kasni magmat (pegmatit)faza. U ovoj fazi, pokretni takozvani ostatak pegmatitne magme, obogaćen hlapljivim komponentama, širi se kroz šupljine i pukotine koje ostaju u komori magme, pridonoseći rekristalizaciji stijena domaćina. Vene pegmatita karakteriziraju stvaranje velikih kristala koji mogu prerasti jedan u drugi. Ova faza graniči i usko je povezana s hidrotermalnom fazom stvaranja minerala.
Vulkanizam i plutonizam
Postoje takvi oblici ispoljavanja magmatizma kao što su intruzivni i efuzivni. Razlika između njih leži u uvjetima evolucije magme i mjestu njihova skrućivanja. Posljednji faktor igra posebno važnu ulogu.
Efuzivni magmatizam je proces tijekom kojeg magma dospijeva na površinu Zemlje kroz opskrbni kanal, diže se na vrh, tvoreći vulkane i smrzava se. Eruptirana magma naziva se lava. Kada dospije na površinu, intenzivno gubi svoju hlapljivu komponentu. Stvrdnjavanje se također događa brzo, neke vrste lava nemaju vremena za kristalizaciju i stvrdnjavanje u amorfnom stanju (vulkanske čaše).
Intruzivni magmatizam (plutonizam) razlikuje se po tome što magma ne dopire do površine. Udirući na ovaj ili onaj način u horizonte stijena koje se nalaze iznad njih, magma se skrućuje na dubini, tvoreći intruzivna (plutonska) tijela.
Klasifikacija upada
Odnosi ležišta stijena s produktima intruzivnog magmatizma i tipovima intruzivnih tijela razlikuju se prema mnogim kriterijima, posebice, kao što su:
- Dubina formacije. Postoje prodori blizu površine (subvulkanski), srednje duboki (hipabisalni) i duboki (abisalni).
- Lokacija u odnosu na stijenu domaćina. Prema ovom kriteriju, ugrađeni nizovi se dijele na suglasne (suglasne) i neskladne (diskordantne).
Također, priroda intruzivnog magmatizma i vrste intruzija klasificiraju se prema obilježjima kao što su omjer strukture plutonskog tijela i kontaktne površine (konformna i diskonformna), odnos prema tektonskim kretanjima, oblik, veličina masiva i tako dalje.
Kriteriji za identifikaciju različitih vrsta magmatskih intruzija usko su povezani. Na primjer, ovisno o strukturi sloja koji zatvara, dubini i mehanizmu formiranja magmatskog masiva i drugim manifestacijama intruzivnog magmatizma, oblici intruzija mogu jako varirati.
Mehanizmi za uvođenje magme u stijensku masu
Magma može prodrijeti u sloj domaćina na dva glavna načina: duž ravnina stratifikacije sedimentnog sloja ili duž postojećih pukotina u stijeni.
U prvom slučaju, pod pritiskom magme, slojevi krova se uzdižu - prekrivajuća područja debljine - ili, obrnuto, kao rezultat utjecaja mase magme koja prodire, slojevi ispod njih ugibati se. Ovako nastaju suglasnički upadi.
Ako magma prodire prema gore, ispunjavajući i šireći pukotine, probijajući slojeve i urušavajući krovne stijene, ona sama tvori šupljinu koju će zauzeti nametljivo tijelo. Na taj način se nesukladno događaplutonska tijela.
Oblici ugrađenih magmatskih masa
Ovisno o specifičnom putu kojim se odvija proces intruzivnog magmatizma, oblici intruzivnih tijela mogu biti vrlo raznoliki. Najčešći nesukladni magmatski masivi su:
- Dike je pločasto, strmo uranjajuće tijelo koje prelazi slojeve koji ga okružuju. Nasipi su mnogo duži nego debeli, a kontaktne površine su gotovo paralelne. Nasipi mogu biti različitih veličina - od desetaka metara do stotina kilometara duljine. Oblik nasipa također može biti kružni ili radijalni, ovisno o mjestu pukotina ispunjenih magmom.
- Vena je malo sekantno tijelo nepravilnog, razgranatog oblika.
- Stablo je tijelo u obliku stupa koje karakteriziraju okomite ili strmo uronjene kontaktne površine.
- Batholith je najveća raznolikost upada. Batoliti mogu biti dugi stotine ili čak tisuće kilometara.
Tijela koja se preklapaju također poprimaju različite oblike. Među njima se često nalaze:
- Prag je upadni sloj čije su kontaktne površine paralelne s ležajevima.
- Lopolith je lećasti niz, konveksan prema dolje.
- Laccolith je tijelo sličnog oblika, čija se konveksna strana nalazi na vrhu, poput klobuka gljive. Planina Ayu-Dag na Krimu primjer je gabroidnog lakolita.
- Phakolit je tijelo smješteno u pregibu korita stijene.
Prometna kontaktna zona
Formiranje plutonskih tijela popraćeno je složenim procesima interakcije na granici s slojem koji ga okružuje. Zone endokontakta i egzokontakta formiraju se duž kontaktne površine.
Endokontaktne promjene nastaju u intruzivu zbog prodiranja stijena domaćina u magmu. Kao rezultat toga, magma u blizini kontakta prolazi kroz kemijske promjene (kontaminaciju) koje utječu na stvaranje minerala.
Egzokontaktna zona nastaje u stijeni domaćinu kao rezultat toplinskih i kemijskih učinaka magme i karakteriziraju je aktivni procesi metamorfizma i metasomatizma. Dakle, hlapljive komponente magme mogu zamijeniti minerale u zoni egzokontakta unesenim spojevima, tvoreći takozvane metasomatske oreole.
Mineralni spojevi uneseni hlapljivim komponentama također mogu kristalizirati izravno u zoni kontakta. Ovaj proces igra značajnu ulogu u stvaranju npr. liskuna, a uz sudjelovanje vode i kvarca.
Intruzivni magmatizam i intruzivne stijene
Stjene nastale kao rezultat duboke kristalizacije magme nazivaju se intruzivnim ili plutonskim. Efuzijske (vulkanske) stijene nastaju kada magma eruptira na površini Zemlje (ili na dnu oceana).
Intruzivni i efuzivni magmatizam stvara niz stijena sličnog mineralnog sastava. Klasifikacija magmatskih stijena prema sastavu temelji se na sadržaju silicijevog dioksida SiO2. Prema ovom kriteriju pasminedijele se na ultrabazične, bazične, srednje i kisele. Sadržaj silicija u seriji raste od ultramafičnih (manje od 45%) do kiselih (više od 63%). Unutar svake klase stijene se razlikuju po alkalnosti. Glavne intruzivne stijene u skladu s ovom klasifikacijom čine sljedeći niz (vulkanski analog u zagradi):
- Ultrabasic: peridotiti, duniti (pikriti);
- Glavni: gabroidi, pirokseniti (baz alti);
- Medium: diorit (andeziti);
- Kiseli: granodiorit, graniti (daciti, rioliti).
Plutonske stijene razlikuju se od efuzivnih po uvjetima nastanka i kristalnoj strukturi minerala koji ih sastoje: potpuno su kristalne (ne sadrže amorfne strukture), bistrozrnate i nemaju pore. Što je dublji izvor nastanka stijena (abisalne intruzije), procesi hlađenja i kristalizacije magme su se odvijali sporije, uz zadržavanje velike količine hlapljive faze. Takve duboke stijene karakteriziraju veća kristalna zrna.
Unutarnja struktura nametljivih tijela
Struktura plutonskih masiva nastaje u sklopu kompleksa fenomena objedinjenih pod općim nazivom prototektonika. Razlikuje dva stupnja: prototektonika tekuće i čvrste faze.
U fazi tekuće faze postavljaju se primarne prugaste i linearne teksture rezultirajućeg tijela. Oni odražavaju smjer toka magme koja se prodire i dinamičke uvjete za orijentaciju kristalizirajućih minerala (na primjer, paralelni rasporedkristali liskuna, rogovine itd.). Teksture su također povezane s položajem fragmenata vanzemaljskog kamena koji je pao u komoru magme - ksenoliti - i izolirane mineralne akumulacije - schlieren.
Stadij intruzivne evolucije u čvrstoj fazi povezan je s hlađenjem novonastale stijene. U masivu se pojavljuju primarne pukotine čije mjesto i broj određuju rashladna okolina i strukture nastale u tekućoj fazi. Osim toga, sekundarne strukture se razvijaju u takvoj magmatskoj masi zbog fragmentacije njezinih presjeka i pomaka duž ruptura.
Proučavanje prototektonike važno je kako bi se razjasnili uvjeti za smještaj mineralnih naslaga unutar intruzija i u okolnim stijenama.
Magmatske intruzije i tektonika
Stjene intruzivnog porijekla rasprostranjene su u raznim područjima zemljine kore. Neke manifestacije intruzivnog magmatizma daju značajan doprinos regionalnim i globalnim tektonskim procesima.
Tijekom kontinentalnih sudara u tijeku povećanja debljine kore, zbog aktivnog granitnog magmatizma, nastaju veliki batoliti, na primjer batolit Gangdis u Trans-Himalajima. Također, stvaranje velikih batolita povezano je s aktivnim kontinentalnim rubovima (andski batolit). Općenito, prodori silicijeve magme igraju važnu ulogu u procesima izgradnje planina.
Kada se kora rastegne, često se formira niz paralelnih nasipa. Takve se serije promatraju u srednjeoceanskim grebenima.
Sillovi su jedan od karakterističnih oblika intrakontinentalnih magmatskih intruzija. Mogu imati i veliki opseg - do stotine kilometara. Često magma, prodirući između slojeva sedimentnih stijena, formira nekoliko slojeva pragova.
Duboka magmatska aktivnost i minerali
Zbog osobitosti kristalizacije u procesima intruzivnog magmatizma nastaju rudni minerali za krom, željezo, magnezij, nikal, kao i autohtone platinoide u ultrabazičnim stijenama. U tom slučaju teški metali (zlato, olovo, kositar, volfram, cink, itd.) tvore topive spojeve s hlapljivim komponentama magme (na primjer, voda) i koncentriraju se u gornjim dijelovima komore magme. To se događa u ranoj fazi kristalizacije. U kasnijoj fazi, pokretni ostatak pegmatita koji sadrži rijetke zemlje i rijetke elemente stvara naslage vena u intruzivnim prijelomima.
Tako su Khibiny na poluotoku Kola lakolit, izložen kao posljedica erozije ograđenog sloja. Ovo tijelo se sastoji od nefelinskih sienita, koji su ruda za aluminij. Drugi primjer su upadi pragova u Norilsku bogati bakrom i niklom.
Kontakt zone su također od velikog praktičnog interesa. Naslage zlata, srebra, kositra i drugih vrijednih metala povezuju se s metasomatskim i metamorfnim oreolima intruzivnih tijela kao što je Bushveld lopolith u Južnoj Africi, poznat po svojim zlatonosnim oreolima.
Dakle, nametljiva područjamagmatizam je najvažniji izvor mnogih vrijednih minerala.
