Інтрузівній магматизм та його продукти

Реферат студентки ФПН-2 Францевої Анастасії

Інтрузівній магматизм

Польові спостереження показують, що більша частина магми (9/10 або більше) не виливається на поверхню у вигляді вулканічного матеріалу, а твердне під землею. Первинні магми, утворюючи на різних глибинах, мають тенденцію формуватися у великі маси, які просуваються у верхні горизонти земної кори, де літостатічній тиск менше.За певних геологічних і, в першу чергу, тектонічних умов магма не досягає поверхні Землі і застигає (кристалізується) на різній глибині. Тіла, утворені на глибині таким чином, наз. інтрузівамі, оскільки вони вторгаються (інтрудують) в інші породи. На поверхню інтрузії виступають після довготривалої ерозії і видалення перекріваючіх порід.

Будь-яке інтрузівне тіло оточене вміщууючімі породами або рамою і, взаємодіючи з ними, має дві контактові зони. Вплив високотемпературної, багатої на флюїди магми на оточуючі інтрузівне тіло породи призводить до їх змін, що виражаються по-різному - від слабкого ущільнення і дегідратації до повної переккрісталізації і заміщення первинних порід. Така зона шириною від перших сантиметрів до десятків кілометрів наз. зоною екзоконтакта, тобто зовнішнім контактом (мал.1). З іншого боку, сама магма, яка вторгається, особливо крайєві частини магматічного тіла, взаємодіють з вміщуючімі породами, швидше охолоджуюча, частково ассімілюючі породи рами, в результаті чого змінюється склад магми, її структура і текстура. Така зона змінених магматічніх порід в краєвій частині інтрузіву наз. зоною ендоконтакта, тобто внутрішньою зоною.

Становлення інтрузій може відбуватися на порівняно малих глибинах або у вигляді дуже глибоко залягаючих плутонічніх мас (Плутон - бог підземного світу). В залежності від глибини формування інтрузівні масиви поділяються на пріповерхневі, або субвулканічні (це означає, що магма майже підійшла до поверхні, але все-таки не вийшла з неї, тобто утворився 'майже вулкан' або субвулкан) - до перших сотень метрів; середньоглібінні, або гіпабіссальні, - до 1 - 1,5 км і глибинні, або абіссальні, - глибше 1 - 1,5 км. Подібний поділ не дуже строгий, але в цілому достатньо чіткий. Глибинним порід, які застигли повільно, властива повнокрісталічна структура, а приповерхневих, в яких падіння температури було швидким, - порфірова, дуже схожа на структуру вулканічних порід.

По відношенню до вміщуючих порід інтрузіві поділяються на згідні і незгідні. Незгідні інтрузівні тіла перетинають, прориваються шари вміщуючих порід, а згідні залягають між шарами гірських порід. Прикладами згідніх інтрузівніх тіл можуть бути сіли, лаколіті, лополіті і факоліті; незгідні інтрузії - це Дайна, некі, жили.

До найбільш розповсюджених незгідних тіл відносяться дайки (пріповерхневі або малоглібінні утвори), довжина яких у багато разів більше ширини, а площини ендоконтактів практично паралельні (мал. 2). Дайка властива довжина від десятків метрів до сотень кілометрів і ширина від перших десятків сантиметрів до 5 - 10 км, вони вторгаються по послаблення зонах кори - тріщинах і розломи. Важливу роль відіграє також процес гідравлічного розриву, пов'язаний з тиском піднімаючогося магматічного розплаву, оскільки явище тектонічного розтягу, що супроводжується утворенням тріщин відриву, може мати місце лише на глибинах до 1,5 - 3 км. Глибше, де як раз і зароджуються широко розповсюджені базальтові дайки, наявність пустот виключена, тому тільки гідророзрів може забезпечити розсування порід і вторгнення магми. Дайк можуть бути поодинокими або ж групуватися у кільцеві або радіальні (мал. 3) рої паралельних даєк. Радіальні і кільцеві дайки часто приурочені до інтрузівніх тіл і вулканів, коли дається взнаки розпіраючій тиск магми на вміщуючі породи і останні розтріскуються з утворенням кільцевих і радіальних тріщин. Кільцеві дайки можуть бути не тільки вертикальними, але й конічнімі, що ніби сходяться до магматічного резервуару на глибині. Комплекси паралельних даєк розвинуті у сучасних серединно-океанічних хребтах, в зонах спредінгу, тобто там, де активно відбувається тектонічний розтяг земної кори. Від даєк слід відрізняти магматічні жили (складені породами переважно основного складу), що мають неправильну форму і гілчасту значно менші розміри.

Ще одним представником незгідних інтрузівів є некі, тіла циліндричної форми, часто виповнені вулканогенно-уламковім матеріалом і застигло магми. Це власне канали, що зв'язують магматічні осередки з вулканами. Діаметр їх коливається від декількох метрів до 1-2 км.

Згіднім інтрузівам властива різноманітна форма. Найбільше у платформених регіонах розповсюджені серед них сіли, або пластові інтрузіві, залягаючі серед шарів паралельно їх нашарування. Широко розвинуті базальтові сіли у Тунгузькій сінеклізі Сібірськой платформи, де вони утворюють багатоповерхові системи плоских лінзовідніх інтрузівів, з'єднаних вузькими і тонкими підводящімі каналами. Потужність сілів коливається від перших десятків сантиметрів до сотень метрів. Сіли часто диференційовані, і тоді в їх підошві накопичуються більш тяжкі мінерали ранньої кристалізації. Сіли утворюються в умовах тектонічного розтягу, коли вторгається магма осносного складу вздовж площин нашарування осадових порід, і загальне збільшення потужності шарувато товщ за рахунок вторгнення в них пластових інтрузівів може досягати багатьох сотень метрів і навіть перших кілометрів. При цьому шари вміщуючих порід НЕ деформуються, а лише переміщуються по вертикалі.

Лополіт -- чашеподібній узгоджений інтрузів, що залягає в сінкліналях і мульда. Розміри лополітів в діаметрі можуть досягати десятків кілометрів, а потужність -- багатьох сотень метрів. Як правило, лополіті розвинуті в платформених структурах, побудовані породами основного складу і формуються в умовах тектонічного розтягу і опускання. Розподіл у часі подібних плутонів наведено нижче:        

Район розповсюдження         

Вік, млрд. років             

Комплекс Вічіта, Оклахома, США         

0,55             

Габбровській комплекс лополіту, Дулут         

1 - 1,1             

Лополіт Седбері, Канада         

1,4             

Плутон рапаківі, Балтійський щит         

1,65             

Рапаківі і гранофірові граніти, Україна         

1,8             

Бушвельдській комплекс норітів і   первинних гранітів, Африка         

2     

Лаколіті являють собою грібовідні тіла, що свідчить про сильний гідростатичний тиск магми, що перевищує літостатічній в момент її вторгнення. Зазвичай лаколіті відносяться до малоглібінніх інтрузівів. Багатьом інтрузівнім масивам, які описуються як лаколіті, наприклад, в районі Мінеральних Вод на Північному Кавказі, або на Південному узбережжі Криму - Аю - Даг, Кастель та ін., Властиві згідні контакти тільки у верхній, антіклінальній частині. Їх більш глибокі контактові зони вже рвані і в цілому форма їх тіла нагадує редьку хвостом донизу, тобто магматічній діапір, а не лаколіт.

Існують й інші менш розповсюджені форми інтрузівніх тіл. Факоліт - лінзовідні тіла, які розташовуються у склепіннях антіклінальніх складок, вібповідно до вміщуючих порід. Гарполіт - серпоподібній інтрузів, по суті, різновид факоліту. Хоноліт -- інтрузів неправильної форми, що утворився в найбільш послабленій зоні вміщуючих порід, ніби 'заповнюючи' пустоти у товщі. Бісмаліт - грібоподібній інтрузів, схожий на лакколіт, але ускладнений циліндричним жменеподібнім підняттям, ніби штампом у центральній частині. Всі ці інтрузіві, як правило, малоглібінні і розвинуті у складчастих областях.

Широкого розповсюдження набули штоки, стовпоподібні інтрузіві ізометрічної форми з крутими контактами, площею менше 100 - 150 кв. км.

Батоліті

Подібні до штоків, але більші за розмірами тіла наз. батолітамі. Батоліті - це найбільші глибинні (абіссальні інтрузіві, як і багато штоків), або плутонічні, гранітні масиви, площа яких перевищує 100 кв.км.Воні являють собою тіла крупнозернистих інтрузівніх магматічніх порід, які приурочені до ядер сучасних гір або уцілівшіх від розміву залишків древніх гірських систем. Щодо віку, то батоліті відомі від раннього докембрію (декілька мільярдів років тому) до міоцену ( приблизно від 25 до 13 млн. років тому), але можуть існувати й пізніші, як раз через свою молодість ще не розкриті ерозією.

Розміри. Батолітам властиві дуже великі розміри. Система батолітів безперервно простягається, наприклад, по всій довжині Анд від мису Горн до Панами на відстань близько 8000 км. З них три одиничних масива, один в Перу і два в Чілі, розкриваються на відрізках довжиною більше 1300 км кожний. Батоліт Берегового хребта Британської Колумбії має близько 2000 км у довжину і від 130 до 200 км в ширину. Батоліті центральних районів шт. Айдахо, С'єрра-Невади і Нижньої Каліфорнії досягають у довжину близько 700 км і в ширину 100 - 130 км кожний (мал.4). Всі вони утворились з багатого на кремнезем матеріалу, що надійшов по зонах субдукції вниз у верхню мантію, де він був Розплавлений і у вигляді магми знову піднявся вгору.

Форма. Гравіметрічні дані і дані про розповсюдження хвиль від землетрусів показують, що батоліті (наприклад, батоліт С'єрра-Невади) мають корені, що йдуть далеко вглиб; їх вертикальні розміри разом з великою площею виходів свідчать про величезні об'єми. Їх покрівля, або верхня поверхня, має форму широкого склепіння, хоча в деталях вона нерівна і хвіляста.Стінкі круто нахилені у зовнішній бік, але у багатьох випадках контакт між магматічнімі породами батолітів і вміщуючімі порода не різкий. Замість цього батоліті бувають облямовані зоною жив і щошаровіх включень магматічніх порід, які проникають у змінені вміщуючі породи. Від батолітів, яким властива неправильна форма, часто відходять апофізі - Мілкіші гілчасті інтрузіві, які використовують послаблені зони в рамі батолітів. Іноді в краєвіх частинах батолітів спостерігаються скупчення включень з матеріалу вміщуючих порід. Одні включення свіжі, мають кутчасту форму, тоді як інші переповнені новоутворених мінераламі, заокруглені в результаті оплавлення по краях або розм'якшення при високій температурі і витягнуті у напрямі руху магми ..

Структурні співвідношення. Видовжені батоліті в ядрах гірських систем мають тенденцію розташовуватися паралельно регіональним структурам цих систем, як це спостерігається, наприклад, у Береговому хребті Британської Колумбії в Андах. Проте батоліті можуть перетинати складки і розриви; в таких випадках очевидно, що вони занурилась вже після формування цих порушень під час основної складчатості.

Склад. Батоліті майже повністю складені грубозернистими, багатими на кремнезем породами, за хімічним складом дуже близькими до середнього складу осадових порід. Це наштовхує на думку, що хоча б частина їх виникла з матеріалу осадових порід. Крупні батоліті мають, як правило, складну будову - вони неоднорідні в різних своїх частинах. Внаслідок змін, що відбуваються в складі магми під час або після її вторгнення, останніми звичайно кристалізуються породи з найвищим вмістом кремнезему і лужних (K і Na) польових шпатів. Можливий й інший варіант, коли частина збагаченого кремнеземом і лугами матеріалу, раніше ніж приєднатися у вигляді нової порції до маси батоліту, вітіскається із земної мантії на глибині декількох десятків кілометрів.

Основний інтрузівній магматизм з'явився у верхньому докембрії і являє собою систематично повторювань особливість всіх більш молодих геологічних епох:        

Район розповсюдження         

Вік, млрд. років             

Основні інтрузії району Осло,   Балтійський щит         

0,23             

Основні інтрузії Хібін і Ловозеро,   Балтійський щит         

0,40             

Нефелінові сієсіті, Кішенгарх,   Індійський щит         

0,58             

інтрузії центрального типу, Асбарстах,   Гірське озеро, Алданській щит         

0,65             

Маріупольський масив нефеліновіх   сієнітів, Український щит         

1,75             

Масив Гремяхо - Вірмес, Балтійський щит         

1,85     

Утворення. Поки що ще до кінця не з'ясовано, яким чином звільняється простір для таких гігантських об'ємів магми. Одні геологи вважають, що при підйомі сильно нагрітої магми нею поглинаються і потім в ній розчиняються (ассімілюються) великі пропорції породи. При цьому процесі, названому магматічнім зруйнуванням, крупні блоки породи відчленовуються від покрівлі, яка дробитися і руйнується. Уламки падають у більш легкий магматічній розплав і там частково розчиняються або опускаються на глибину. За рахунок цього магматічній резервуар, природньо, розширюється, і магма просувається далі вверх в земну кору. Наявність частково ассімільованіх порід, у які відбувалося вторгнення, у значно віддалених від країв внутрішніх частинах батолітів доводить, що зруйнування дійсно відбувається; проте кількісна роль цього процесу лишається неясною.

Інші геологи вважають, що батоліті вторгаються подібно до ін'єкції, з силою. Це - підходяще пояснення для випадків згідного залягання батолітів в регіональній структурі. Велика маса магми просто втіскується у древніші породи, з силою розсуваючі їх у боки при своєму русі вгору. Якщо легка магма піднімається крізь важчі вміщуючі породи, сила вторгнення може бути зумовлена гравітацією. Взагалі будь-яка магма має меншу густину, ніж вівержені породи того ж складу. Отже, повинна існувати загальна тенденція, яка примушує утворені магматічні розплавах пересуватись вверх і займати вище розташування у полі сили тяжіння. Це особливо справедливо для кислих Магма (якою є магма батолітів), оскільки середня густина речовини виверження порід зменшується з підвищенням вмісту кремнезему. Оскільки більшість крупних батолітів пов'язана із зонами деформації земної кори, магматічне тіло може також віжіматіся під дією деформуючого сил.

Деякі геологи притримуються думки, що гранітні породи батолітів формуються на місці шляхом 'гранітізації', при якій глибоко занурені осадові породи, вулканічні туфі і лави спочатку підлягають перекрісталізації і потім, продовжуючи змінюватися під дією гарячих розчинів і мігруючих іонів, перетворюється, навіть без повного розплавленим, в гранульований (зернистість) масу, що має форму батоліта і гранітний склад. У м'якому, структурно поступлівому стані така маса може вести себе деякою мірою як магма. Смугасті породи біля країв батолітів з поступовим переходами від шару до шару, своєрідні структурні особливості і реліктові текстури свідчать на користь гіпотези гранітізації. Але спостережувані в інших випадках різкі січні контакти, ознаки зруйнування і механічного скучування, відносно масивний характер припустимо інтрузівного тіла, склад і послідовність кристалізації утворюючи його мінералів суперечать цій теорії.

Через суперечливість аргументів питання про відносне значення магми і гранітізації при утворенні батолітів продовжує широко обговорюватись. Якщо гранітна магма утворюється безпосередньо при частковому або повному плавленні порід за участі водяної пари під великим тиском, як у лабораторних експериментах, то відпадає проблема заміщення інших порід. Більше того, можливі обидва процеси - і гранітізація, і вторгнення магми. Граніти, залягаючі на місці генерації магми, з. автохтони, а граніти, пов'язані з переміщенням магми, - алохтонних. Склад автохтонних гранітів залежить від складу вміщуючих порід. Формування алохтонних гранітів відбувається у декілька етапів - фаз вторгнення. При цьому ранні вторгнення характеризуються більш основним складом.

Магматічні інтрузівні породи

Структури інтрузівніх порід визначаються умовами їх утворення (повільне охолодження і кристалізація магми при підвищених температурах і тисках) і найчастіше бувають рівномірнозерністімі і нерівномірнозерністімі. Серед останніх виділяють породи велікозерністі (розмір зерен мінералів від 1 до 0,3 см), середньозерністі ( 0,3 - 0,1 см), дрібнозерністі (0,1 - 0,05 см) і тонкозерністі (менше 0,05 см ). Найпоширенішими текстурами інтрузівніх порід є масивні і щільні, для яких характерне щільне прилягання мінералів один до одного без будь-якої орієнтації у їх розміщенні.

До складу магматічніх порід входять породоутворювальні мінерали і акцесорні. Основними мінераламі магматічніх і?? трузівів є біотіт, кварц, калієвій польовий шпат, Рогова обманка, Олівін, піроксені, амфіболі, слюди. Акцессорні: циркон, апатит, хроміт, магнетит, рудної мінерал.

Усі магматічні породи за вмістом кремнекислоти розділяються на кислі, середні, основні та ультраосновні.

Кислі породи характеризуються світлим забарвленням, внаслідок переважання у їх складі польових шпатів і кварцу. Найпоширенішими породами є граніт і його ефузівній аналог - ліпаріт.

Граніт -- інтрузівна порода із зернистих (рівномірнозерністою чи нерівномірнозерністою) структурою. Текстура щільна масивна. Основні мінерали - польовий шпат і кварц, у невеликій кількості - мусковіт. Біотіт, Рогова обманка становлять не більше 10% .. Акцесорні мінерали - гранат, апатит, циркон, магнетит тощо. Колір обумовлений забарвленням польових шпатів - може бути ясно-сірий, жовтувато, рожевий, червоний. Залягає у вигляді батолітів, штоків, лаколітів, рідше утворює дайки. Широко використовується як будівельний і облицювальний матеріал. Граніт - дуже поширена в земній корі порода. Великі поклади його відомі в межах Українського щита (на Житомирщині, Придніпров'ї, Приазов'ї) та на Кольському півострові. З покладами гранітів часто пов'язані цінні корисні копалини -- вольфраміт, молібденіт, рідкоземельні метали тощо.

Середні породи також характеризуються в основному ясним забарвленням. До цієї групи належать пари діоріт-андезит і сієніт-трахіт.

Діоріт -- інтрузівна порода зерністої структури, частіше - дрібнозерніста. Текстура масивна, рідше смугаста. Складений польовим шпатом, Рогова обманка, інколи наявний біотіт. У тому випадку, коли містить кварц (до 10%), наз. кварцових діорітом. Колір сірий, темно-сірий, інколи з зеленувато діорітом. Складає крайові зони багатьох гранітних масивів. У таких випадках утворюються перехідні до граніту різновідності - гранодіоріті. Залягає також у вигляді штоків, лаколітів, жив. Використовуються діоріті як облицювальний матеріал, бутовий камінь. Райони залягання: Приазов'я, Побужжя, Волинь, Поділля, Урал. З діорітамі часто пов'язані родовища золота, заліза, кольорових металів.

Сієніт -- інтрузівна порода із рівномірнозерністою або порфіровідною структурою. Текстура масивна, гнейсоподібна. Основний мінерал - польовий шпат. У невеликій кількості наявні Рогова обманка, Піроксен, біотіт. Відрізняється від граніту відсутністю або дуже малою кількістю (до 5%) кварцу. Колір рожевий, червоний, ясно-сірий. Залягає в крайових зонах гранітних масивів або у вигляді штоків. Використовується в основному як будівельний матеріал. Райони поширення: Приазов'я, Середнє Придніпров'я, Урал, Киргизстан.

Основні породи завдяки наявності в них значної кількості темноколірніх мінералів відрізняються темним забарвленням. Породи цієї групи: габро, базальт, лабрадорит.

Габро -- інтрузівна порода. Структура переважно середньо-і грубозернистими. Текстура масивна. Складена в основному з лабрадора, піроксену, олівіну. Рідко наявні Рогова обманка і біотіт. Колір від темно-зеленого до чорного. Залягає у вигляді дайок, штоків, лаколітів. Використовується як будівельний та облицювальний матеріал, для виготовлення пам'ятників, сходів тощо. Поширена в Приазов'ї, Нижньому Подніпров'ї, Криму, на Уралі, в Карелії.

Лабрадорит -- мономінеральна інтрузівна порода. Структура переважно середньо-та велікозерніста. Текстура масивна. Складений мінералом лабрадором. Колір темно-сірий, майже чорний з характерним синювато відлівах на площинах спайності (ірізація). Залягає у вигляді штоків. Застосовується як облицювальний, декоративний мінерал. Великі родовища лабрадорітів відомі в Житомирській області, а також у Черкаській та Кіровоградській областях.

Ультраосновні породи - це переважно інтрузівні відміни. Темнозабарвлені. Найпоширенішими серед них є перідоти і дуніт.

Перідот -- інтрузівна порода із дрібно-або середньозерністою структурою. Текстура масивна, щільна. Складений олівіном і піроксеном. З другорядних мінералів можуть бути наявні серпентини, біотіт, гранат, тітаномагнетіт. Колір чорний, темно-зелений, жовто-зелений. В'язкий. Складає штоки. Використовується для виготовлення щебеню, як облицювальний матеріал. Залягає в районах Побужжя, Приазов'я, Нижнього Придніпров'я. З перідотітамі часто пов'язані родовища платини, нікелю, кобальту.

Дуніт -- інтрузівна порода із зернистої структури. Текстура масивна, зливну. Складається в основному з олівіну. Акцесорні мінерали - хроміт, магнетит. Колір темно-зелений або жовтувато-зелений. Застосовується як цінна вогнетривки сировина. Райони залягання: Побужжя, Придніпров'я (Київська обл.). З дунітамі можуть бути пов'язані родовища нікелю, кобальту, платини.

Тепер розглянемо реакційний ряд утворення мінералів. Реакційний принцип, розроблений Боуен (1928 р.) Передбачає реакції між кристалами і рідкою Магма (мал.5). Залізомагнієві мінерали утворюють дискретний реакційний ряд, що починається з олівіну і закінчується біотітом. З магми, багатої на магній і залізо, спочатку кристалізується Олівін. Рідка магма, що залишилася, при вістіганні реагує з кристалами олівіну, утворюючи Піроксен, з піроксеном - утворюючи амфібол, з амфіболом - утворюючи біотіт. Якщо реакції не доходять до кінця, в ядрах більш пізніх кристалів зберігаються залишки олівіну, піроксену або амфіболу.

Мінерали, розташовані на мал. 5 на одному рівні, мають тенденцію крісталізуватіся приблизно одночасно, звідси ассоціація піроксену і лабрадора в базальті, амфіболів і андезіну в андезіті, біотіту і олігоклазу або альбіту (разом з ортоклаз) в граніті.

У 1962 р. Барт, відомий норвежській Петрологія, додав третій ряд, що включає калієві польові шпат, що взаємодіють із мінераламі плагіоклазного ряду.

Коли кристалізація мінералів цих реакційних рядів близька до завершення, може крісталізуватіся кварц. Залишкові водяна пара і гарячі водні розчини можуть продовжувати взаємодіяти з мінераламі, що веде до утворення таких мінералів, як хлорит, серпентини, пеоліті; крім того, ці розчини можуть викликати заміщення раніше утворених порід або проникати у тріщини і формувати пегматітові дайки, кварцеві жили і рудні тіла.

Список літератури

1. Куренівський Н.В., Якушова А.Ф. Основи геології

2. Аллісон А., Палмер Д. Геологія - наука про вічно мінливої Землі

3. Ферхуген Дж. та ін Земля. Введення в загальну геологію. Т.1

4. Войткевич Г.В, Бессонов О.А. Хімічна еволюція Землі

5. Свинка Й.М., Сивий М.Я. Геологія з основами палеонтології