Skały magmowe - Igneous rock
|
Rozszerzona skórka
|
Skorupa oceaniczna :
0–20 lat
20–65 lat
>65 lat
|
Skały magmowe (pochodzące od łacińskiego słowa ignis oznaczającego ogień) lub skały magmowe , to jeden z trzech głównych rodzajów skał , pozostałe to skały osadowe i metamorficzne . Skały magmowe powstają w wyniku schłodzenia i zestalenia magmy lub lawy .
Magma może pochodzić z częściowej stopów istniejących skał albo planeta jest płaszczem lub skorupę . Zazwyczaj topienie jest spowodowane jednym lub kilkoma z trzech procesów: wzrostem temperatury, spadkiem ciśnienia lub zmianą składu. Zestalenie w skałę następuje albo pod powierzchnią jako skały natrętne, albo na powierzchni jako skały wyciskane . Skały magmowe mogą tworzyć się z krystalizacją, tworząc ziarniste, krystaliczne skały lub bez krystalizacji, tworząc naturalne szkła .
Skały magmowe występują w szerokim zakresie środowisk geologicznych: tarcze, platformy, orogeny, baseny, duże prowincje magmowe, rozszerzona skorupa i skorupa oceaniczna.
Znaczenie geologiczne
Skały magmowe i metamorficzne stanowią 90-95% górnych 16 kilometrów (9,9 mil) skorupy ziemskiej objętościowo. Skały magmowe stanowią około 15% obecnej powierzchni Ziemi. Większość skorupy oceanicznej Ziemi składa się ze skał magmowych.
Skały magmowe są również ważne pod względem geologicznym, ponieważ:
- ich minerały i globalna chemia dostarczają informacji o składzie dolnej skorupy lub górnego płaszcza, z którego wydobyto ich macierzystą magmę, a także o warunkach temperatury i ciśnienia, które umożliwiły tę ekstrakcję;
- ich wiek bezwzględny można uzyskać z różnych form datowania radiometrycznego i porównać z sąsiednimi warstwami geologicznymi , co umożliwia kalibrację skali czasu geologicznego ;
- ich cechy są zwykle charakterystyczne dla określonego środowiska tektonicznego, umożliwiając rekonstrukcje tektoniczne (patrz tektonika płyt );
- w pewnych szczególnych okolicznościach znajdują się na nich ważne złoża minerałów ( rudy ): na przykład wolfram , cyna i uran są powszechnie kojarzone z granitami i diorytami , podczas gdy rudy chromu i platyny są powszechnie kojarzone z gabrami .
Geologiczne położenie
Skały magmowe mogą być natrętne ( plutoniczne i hipabisalne) lub ekstruzyjne ( wulkaniczne ).
Natrętny
Intruzywne skały magmowe stanowią większość skał magmowych i są utworzone z magmy, która ochładza się i zestala w skorupie planety. Ciała natrętnej skały są znane jako intruzje i są otoczone wcześniej istniejącą skałą (zwaną country rock ). Skała wiejska jest doskonałym izolatorem termicznym , dzięki czemu magma stygnie powoli, a natrętne skały są gruboziarniste ( fanerytyczne ). Ziarna mineralne w takich skałach można ogólnie zidentyfikować gołym okiem. Intruzje można sklasyfikować według kształtu i wielkości natrętnej bryły oraz jej stosunku do podłoża skały wiejskiej, w którą się wtrąca. Typowe ciała natrętne są Batolit , zapasy , lakkolit , parapety i groble . Powszechnie występującymi natrętnymi skałami są granit , gabro lub dioryt .
Centralne rdzenie głównych pasm górskich składają się z natrętnych skał magmowych. Pod wpływem erozji rdzenie te (zwane batolitami ) mogą zajmować ogromne obszary powierzchni Ziemi.
Natrętne Skały wulkaniczne, które tworzą się na głębokości wewnątrz skorupy są określane plutoniczne (lub głębinowych ) skał i zwykle gruboziarnistą. Natrętne skał magmowych, że forma w pobliżu powierzchni są nazywane subvolcanic lub hipabisalnych skały i są zazwyczaj o wiele drobniejsza granulowane, często przypominające skały wulkanicznej. Skały hipobisalne są mniej powszechne niż skały plutoniczne lub wulkaniczne i często tworzą wały, progi, lakolity , lopolity lub fakolity .
Wytłaczany
Wytłaczana skała magmowa, znana również jako skała wulkaniczna, powstaje w wyniku chłodzenia roztopionej magmy na powierzchni ziemi. Magma, która jest wynoszona na powierzchnię przez szczeliny lub erupcje wulkaniczne , szybko zestala się. Stąd takie skały są drobnoziarniste ( afanity ) lub nawet szkliste. Bazalt jest najczęstszą ekstrudowaną skałą magmową i tworzy strumienie lawy, arkusze lawy i płaskowyże lawy. Niektóre rodzaje bazaltu zestalają się, tworząc długie wieloboczne kolumny . Przykładem jest Grobla Olbrzyma w Antrim w Irlandii Północnej.
Stopiona skała, która zazwyczaj zawiera zawieszone kryształy i rozpuszczone gazy, nazywana jest magmą . Wznosi się, ponieważ jest mniej gęsty niż skała, z której został wydobyty. Kiedy magma dociera na powierzchnię, nazywana jest lawą . Wybuchy wulkanów do powietrza są określane wynurzonym podłożu , natomiast te, występujące pod oceanem określane są jako łódź podwodna . Czarni palacze i bazalt ze środkowego grzbietu oceanu są przykładami podmorskiej aktywności wulkanicznej.
Objętość wylewnych skał wyrzucanych co roku przez wulkany zmienia się w zależności od ustawienia płyt tektonicznych. Skała ekstruzyjna produkowana jest w następujących proporcjach:
- rozbieżna granica : 73%
- granica zbieżna ( strefa subdukcji ): 15%
- hotspot : 12%.
Zachowanie lawy zależy od jej lepkości , którą określa temperatura, skład i zawartość kryształów. Magma wysokotemperaturowa, której większość jest bazaltowa w składzie, zachowuje się w sposób podobny do gęstego oleju, a podczas chłodzenia melasa . Powszechne są długie, cienkie spływy bazaltowe z powierzchniami pahoehoe . Magma o składzie pośrednim, taka jak andezyt , ma tendencję do tworzenia stożków żużlowych z wymieszanego popiołu , tufu i lawy, i może mieć lepkość podobną do gęstej, zimnej melasy lub nawet gumy podczas erupcji. Magma Felsic , taka jak ryolit , zwykle wybucha w niskiej temperaturze i jest do 10 000 razy bardziej lepka niż bazalt. Wulkany z ryolitową magmą zwykle wybuchają w sposób wybuchowy, a ryolitowe strumienie lawy są zazwyczaj ograniczone i mają strome brzegi, ponieważ magma jest tak lepka.
Magmy felsic i pośrednie, które wybuchają, często robią to gwałtownie, z eksplozjami napędzanymi przez uwolnienie rozpuszczonych gazów – zwykle pary wodnej, ale także dwutlenku węgla . Wybuchowy materiał piroklastyczny nazywa się tefra i zawiera tuf , aglomerat i ignimbryt . Drobny popiół wulkaniczny również wybucha i tworzy osady tufu popiołu, które często mogą pokrywać rozległe obszary.
Ponieważ skały wulkaniczne są w większości drobnoziarniste lub szkliste, znacznie trudniej jest odróżnić różne rodzaje ekstruzyjnych skał magmowych niż różne rodzaje natrętnych skał magmowych. Na ogół, składniki mineralne drobnoziarnistych extrusive magmowych można określić jedynie przez badania cienkich fragmentów skalnych pod mikroskopem , aby tylko klasyfikacji w przybliżeniu może być zwykle wykonane w dziedzinie . Chociaż IUGS preferuje klasyfikację według składu mineralnego , jest to często niepraktyczne i zamiast tego klasyfikację chemiczną przeprowadza się przy użyciu klasyfikacji TAS .
Klasyfikacja
Skały magmowe są klasyfikowane według sposobu występowania, tekstury, mineralogii, składu chemicznego i geometrii ciała magmowego.
Klasyfikacja wielu rodzajów skał magmowych może dostarczyć ważnych informacji o warunkach, w jakich powstały. Dwie ważne zmienne wykorzystywane do klasyfikacji skał magmowych to wielkość cząstek, która w dużej mierze zależy od historii chłodzenia, oraz skład mineralny skały. Skaleń , kwarc lub skalenie , oliwiny , pirokseny , amfibole i miki są ważnymi minerałami w tworzeniu prawie wszystkich skał magmowych i są podstawą klasyfikacji tych skał. Wszystkie inne obecne minerały są uważane za nieistotne w prawie wszystkich skałach magmowych i nazywane są minerałami pomocniczymi . Rodzaje skał magmowych z innymi niezbędnymi minerałami są bardzo rzadkie, ale obejmują węglany , które zawierają niezbędne węglany .
W uproszczonej klasyfikacji typy skał magmowych dzieli się na podstawie rodzaju występującego skalenia, obecności lub braku kwarcu , a w skałach bez skalenia lub kwarcu rodzaj występujących minerałów żelaza lub magnezu. Skały zawierające kwarc (w składzie krzemionka ) są przesycone krzemionką . Skały ze skaleniami są niedosycone krzemionką , ponieważ skalenie nie mogą współistnieć w stabilnym związku z kwarcem.
Skały magmowe, które mają kryształy wystarczająco duże, aby można je było zobaczyć gołym okiem, nazywane są fanerytycznymi ; te z kryształami zbyt małymi, by można je było zobaczyć, nazywane są afanitycznymi . Ogólnie rzecz biorąc, fanerytyzm oznacza natrętne pochodzenie; afanityczno-ekstruzyjny.
Skała magmowa z większymi, wyraźnie dostrzegalnymi kryształami osadzonymi w drobnoziarnistej matrycy nazywana jest porfirem . Tekstura porfirowa rozwija się, gdy niektóre kryształy urosną do znacznych rozmiarów, zanim główna masa magmy wykrystalizuje jako drobnoziarnisty, jednorodny materiał.
Skały magmowe są klasyfikowane na podstawie tekstury i składu. Tekstura odnosi się do wielkości, kształtu i ułożenia ziaren mineralnych lub kryształów, z których składa się skała.
Tekstura
Tekstura jest ważnym kryterium nazewnictwa skał wulkanicznych. Tekstury skał wulkanicznych, w tym wielkości, kształtu, orientacji i dystrybucji ziaren mineralnych oraz intergrain związkach, ustali, czy skała jest określany jako tuf , A piroklastyczny lawa lub prosty lawa . Jednak tekstura jest tylko podrzędną częścią klasyfikacji skał wulkanicznych, ponieważ najczęściej potrzebna jest informacja chemiczna zebrana ze skał o wyjątkowo drobnoziarnistej masie gruntowej lub z tufów opadowych, które mogą powstawać z popiołu wulkanicznego.
Kryteria tekstury są mniej istotne przy klasyfikowaniu natrętnych skał, w których większość minerałów będzie widoczna gołym okiem lub przynajmniej przy użyciu obiektywu ręcznego, lupy lub mikroskopu. Skały plutoniczne są również mniej zróżnicowane pod względem tekstury i mniej podatne na wykazywanie charakterystycznych struktur strukturalnych. Terminy tekstowe mogą być używane do rozróżnienia różnych faz inwazyjnych dużych plutonów, na przykład brzegi porfiru do dużych ciał inwazyjnych, zasobów porfiru i grobli podwulkanicznych . Do klasyfikacji skał plutonicznych najczęściej stosuje się klasyfikację mineralogiczną. Do klasyfikacji skał wulkanicznych preferowane są klasyfikacje chemiczne, z gatunkami fenokrystali jako przedrostkiem, np. „pikryt z oliwinem” lub „ryolit ortoklazowo-firowy”.
Klasyfikacja mineralogiczna
IUGS zaleca klasyfikacji magmowe skały ich skład mineralny w miarę możliwości. Jest to proste w przypadku gruboziarnistej natrętnej skały magmowej, ale może wymagać zbadania cienkich sekcji pod mikroskopem w przypadku drobnoziarnistej skały wulkanicznej i może być niemożliwe w przypadku szklistej skały wulkanicznej. Skała musi być następnie sklasyfikowana chemicznie.
Klasyfikacja mineralogiczna skały natrętnej rozpoczyna się od określenia, czy skała jest ultramaficzna, czy jest węglanem, czy lamprofirem . Skała ultramaficzna zawiera ponad 90% minerałów bogatych w żelazo i magnez, takich jak hornblenda, piroksen czy oliwin, a takie skały mają swój własny schemat klasyfikacji. Podobnie skały zawierające ponad 50% minerałów węglanowych są klasyfikowane jako węglany, a lamprofiry to rzadkie skały ultrapotasowe. Oba są dalej klasyfikowane na podstawie szczegółowej mineralogii.
W zdecydowanej większości skała ma bardziej typowy skład mineralny, ze znaczną ilością kwarcu, skaleni lub skaleni. Klasyfikacja opiera się na procentach kwarcu, skalenia alkalicznego, plagioklazu i skalenia w całkowitej frakcji skały złożonej z tych minerałów, pomijając wszystkie inne obecne minerały. Te wartości procentowe umieszczają skałę gdzieś na diagramie QAPF , co często od razu określa rodzaj skały. W nielicznych przypadkach, takich jak pole dioryt-gabro-anortytu, konieczne jest zastosowanie dodatkowych kryteriów mineralogicznych w celu ustalenia ostatecznej klasyfikacji.
Tam, gdzie można określić mineralogię skały wulkanicznej, klasyfikuje się ją przy użyciu tej samej procedury, ale ze zmodyfikowanym diagramem QAPF, którego pola odpowiadają typom skał wulkanicznych.
Klasyfikacja chemiczna i petrologia
Kiedy niepraktyczne jest sklasyfikowanie skały wulkanicznej za pomocą mineralogii, skała musi być sklasyfikowana chemicznie.
Istnieje stosunkowo niewiele minerałów, które są ważne w tworzeniu pospolitych skał magmowych, ponieważ magma, z której krystalizują minerały, jest bogata tylko w niektóre pierwiastki: krzem , tlen , glin, sód , potas , wapń , żelazo i magnez . Są to pierwiastki, które łączą się, tworząc minerały krzemianowe , które stanowią ponad dziewięćdziesiąt procent wszystkich skał magmowych. Chemia skał magmowych jest różnie wyrażana dla pierwiastków głównych i drugorzędnych oraz pierwiastków śladowych. Zawartość głównych i pomocniczych elementów są zazwyczaj wyraża się jako procent wagowy tlenków (na przykład, 51% SiO 2 , i 1,50% TiO 2 ). Obfitość pierwiastków śladowych jest konwencjonalnie wyrażana jako części wagowe na milion (np. 420 ppm Ni i 5,1 ppm Sm). Termin „pierwiastek śladowy” jest zwykle używany dla pierwiastków obecnych w większości skał w ilościach mniejszych niż 100 ppm lub więcej, ale niektóre pierwiastki śladowe mogą być obecne w niektórych skałach w ilościach przekraczających 1000 ppm. Różnorodność składów skalnych została zdefiniowana przez ogromną masę danych analitycznych — ponad 230 000 analiz skał można uzyskać w Internecie za pośrednictwem witryny sponsorowanej przez amerykańską Narodową Fundację Naukową (patrz zewnętrzny link do EarthChem).
Najważniejszym składnikiem jest krzemionka SiO 2 , zarówno występujące jak kwarc lub w połączeniu z innymi tlenkami jak skalenie i inne minerały. Zarówno skały natrętne, jak i wulkaniczne są pogrupowane chemicznie według całkowitej zawartości krzemionki w szerokie kategorie.
- Skały felsowe mają największą zawartość krzemionki i składają się głównie z minerałów felsowych, kwarcu i skalenia. Skały te (granit, ryolit) mają zazwyczaj jasny kolor i stosunkowo niską gęstość.
- Skały pośrednie mają umiarkowaną zawartość krzemionki i składają się głównie ze skaleni. Te skały (dioryt, andezyt) są zazwyczaj ciemniejsze niż skały felsowe i nieco bardziej gęste.
- Skały maficzne mają stosunkowo niską zawartość krzemionki i składają się głównie z piroksenów , oliwinów i plagioklazów wapniowych. Skały te (bazalt, gabro) są zwykle ciemne i mają większą gęstość niż skały felsic.
- Skała ultramaficzna ma bardzo niską zawartość krzemionki, z ponad 90% minerałami maficznymi ( komatyt , dunit ).
Klasyfikacja ta jest podsumowana w poniższej tabeli:
| Kompozycja | ||||
|---|---|---|---|---|
| Tryb występowania | Felsic (>63% SiO 2 ) |
Półprodukt (52% do 63% SiO 2 ) |
Maficzne (45% do 52% SiO 2 ) |
Ultramaficznych (<45% SiO 2 ) |
| Natrętny | Granit | Dioryt | Gabbro | Perydotyt |
| Wytłaczany | Ryolit | Andezyt | Bazalt | Komatycja |
Procentowa zawartość tlenków metali alkalicznych ( Na 2 O oraz K 2 O ) jest drugim z krzemionki w znaczeniu jego chemicznie klasyfikacji skały wulkanicznej. Procenty krzemionki i tlenku metalu alkalicznego są wykorzystywane do umieszczania skał wulkanicznych na diagramie TAS , co wystarcza do natychmiastowej klasyfikacji większości skał wulkanicznych. Skały na niektórych polach, takich jak pole trachyandezytu, są dalej klasyfikowane według stosunku potasu do sodu (tak, że trachyandezyty potasowe to latyty, a trachyandezyty sodowe to benmoreity). Niektóre z bardziej maficznych pól są dalej podzielone lub zdefiniowane przez normatywną mineralogię , w której wyidealizowany skład mineralny jest obliczany dla skały na podstawie jej składu chemicznego. Na przykład, bazanit różni się od tefryt poprzez wysoki normatywnej zawartości oliwin.
Inne udoskonalenia podstawowej klasyfikacji TAS obejmują:
- Ultrapotas – skały zawierające molowo K 2 O/Na 2 O >3.
- Peralkaline – skały zawierające molowy (K 2 O + Na 2 O)/Al 2 O 3 >1.
- Peraluminous – skały zawierające molowy (K 2 O + Na 2 O + CaO)/Al 2 O 3 <1.
W starszej terminologii przesycone krzemionką skały nazywano krzemowymi lub kwaśnymi, gdzie SiO 2 było większe niż 66%, a do najbardziej krzemowych stosowano termin rodzinny „ kwartolit” . Normatywna skaleń klasyfikuje skałę jako niedosyconą krzemionką; przykładem jest nefelinit .
Magmy są dalej podzielone na trzy serie:
- W tholeiitic serii - bazaltowa andezyty i andezyty .
- Seria wapniowo-alkaliczna – andezyty.
- Te zasadowe serii - podgrupy bazaltów alkalicznych i rzadko wysoki potasu łożyska (czyli shoshonitic ) lawy.
Szeregi alkaliczne różnią się od pozostałych dwóch na wykresie TAS, ponieważ zawierają więcej całkowitych tlenków alkalicznych dla danej zawartości krzemionki, ale szeregi toleityczne i wapniowo-alkaliczne zajmują w przybliżeniu tę samą część wykresu TAS. Wyróżnia się je porównując całkowite zasady z zawartością żelaza i magnezu.
Te trzy serie magmy występują w różnych ustawieniach tektonicznych płyt. Skały toleitycznej serii magmowej znajdują się na przykład w grzbietach śródoceanicznych, basenach łukowych , wyspach oceanicznych utworzonych przez gorące punkty, łuki wyspowe i duże kontynentalne prowincje magmowe .
Wszystkie trzy serie znajdują się stosunkowo blisko siebie w strefach subdukcji, gdzie ich rozkład jest związany z głębokością i wiekiem strefy subdukcji. Seria magmy toleitycznej jest dobrze reprezentowana powyżej młodych stref subdukcji utworzonych przez magmę ze stosunkowo płytkiej głębokości. Serie wapniowo-alkaliczne i alkaliczne są widoczne w dojrzałych strefach subdukcji i są związane z magmą o większych głębokościach. Andezyt i andezyt bazaltowy są najliczniejszymi skałami wulkanicznymi w łuku wyspy, co wskazuje na magmy wapniowo-alkaliczne. Niektóre łuki wyspowe mają rozproszone serie wulkaniczne, jak widać w japońskim systemie łuków wyspowych, w którym skały wulkaniczne zmieniają się z toleitu – wapniowo-alkalicznego – wraz ze wzrostem odległości od rowu.
Historia klasyfikacji
Niektóre nazwy skał magmowych pochodzą sprzed współczesnej ery geologii. Na przykład bazalt jako opis szczególnego składu skał pochodzących z lawy pochodzi od Georgiusa Agricoli w 1546 r. w jego dziele De Natura Fossilium . Słowo granit sięga co najmniej do 1640 i pochodzi albo z francuskiego granit lub włoskiego Granito , co oznacza po prostu „Kruszywo”. Termin ryolit został wprowadzony w 1860 roku przez niemieckiego podróżnika i geologa Ferdinanda von Richthofena . Nazewnictwo nowych typów skał przyspieszyło w XIX wieku i osiągnęło szczyt na początku XX wieku.
Wiele wczesnych klasyfikacji skał magmowych opierało się na wieku geologicznym i występowaniu skał. Jednak w 1902 roku amerykańscy petrolodzy Charles Whitman Cross , Joseph P. Iddings , Louis V. Pirsson i Henry Stephens Washington zaproponowali, aby wszystkie istniejące klasyfikacje skał magmowych zostały odrzucone i zastąpione klasyfikacją „ilościową” opartą na analizie chemicznej. Pokazali, jak niejasna i często nienaukowa jest znaczna część istniejącej terminologii i argumentowali, że ponieważ skład chemiczny skały magmowej jest jej najbardziej podstawową cechą, należy ją podnieść do pozycji pierwszorzędnej.
Występowanie geologiczne, budowa, budowa mineralogiczna – dotychczas przyjęte kryteria rozróżniania gatunków skalnych – zostały zepchnięte na dalszy plan. Zakończoną analizę skał należy najpierw zinterpretować pod kątem minerałów skałotwórczych, których można się spodziewać podczas krystalizacji magmy, np. skalenie kwarcowe, oliwin , akermannit, feldspatoidy , magnetyt , korund itd. skały są podzielone na grupy ściśle według względnego stosunku tych minerałów do siebie. Ten nowy schemat klasyfikacji wywołał sensację, ale został skrytykowany za brak użyteczności w badaniach terenowych, a schemat klasyfikacji został porzucony w latach sześćdziesiątych. Jednak koncepcja mineralogii normatywnej przetrwała, a prace Crossa i jego współśledczych zainspirowały lawinę nowych schematów klasyfikacji.
Wśród nich był schemat klasyfikacji MA Peacock, który dzielił skały magmowe na cztery serie: alkaliczną, alkaliczno-wapniową, wapniowo-alkaliczną i wapniową. Jego definicja szeregu zasad alkalicznych i termin wapń-alkalia są nadal używane jako część szeroko stosowanej klasyfikacji Irvine-Barager, wraz z serią toleiityczną WQ Kennedy'ego.
Do 1958 r. istniało około 12 odrębnych schematów klasyfikacji i co najmniej 1637 nazw rodzajów skał. W tym samym roku Albert Streckeisen napisał artykuł przeglądowy na temat klasyfikacji skał magmowych, który ostatecznie doprowadził do powstania Podkomisji Systematyki Skał Magmowych IUGG. Do 1989 r. uzgodniono jeden system klasyfikacji, który został następnie zrewidowany w 2005 r. Liczba zalecanych nazw skał została zmniejszona do 316. Obejmowały one szereg nowych nazw ogłoszonych przez Podkomisję.
Pochodzenie magm
Skorupa ziemska ma średnio około 35 kilometrów (22 mil) grubości pod kontynentami , ale średnio tylko około 7-10 kilometrów (4,3-6,2 mil) pod oceanami . Skorupa kontynentalna składa się głównie ze skał osadowych spoczywających na krystalicznym podłożu utworzonym z wielu różnych skał metamorficznych i magmowych, w tym granulitu i granitu. Skorupa oceaniczna składa się głównie z bazaltu i gabro . Zarówno skorupa kontynentalna jak i oceaniczna spoczywa na perydotycie płaszcza.
Skały mogą topić się w odpowiedzi na spadek ciśnienia, zmianę składu (np. dodanie wody), wzrost temperatury lub połączenie tych procesów.
Inne mechanizmy, takie jak topnienie w wyniku uderzenia meteorytu , są dziś mniej ważne, ale uderzenia podczas akrecji Ziemi doprowadziły do rozległego topnienia, a zewnętrzne kilkaset kilometrów naszej wczesnej Ziemi było prawdopodobnie oceanem magmy. Uderzenia dużych meteorytów w ciągu ostatnich kilkuset milionów lat zostały zaproponowane jako jeden z mechanizmów odpowiedzialnych za rozległy bazaltowy magmatyzm kilku dużych prowincji magmowych.
Dekompresja
Topienie dekompresyjne następuje z powodu spadku ciśnienia.
Temperatury solidusu większości skał (temperatury poniżej których są całkowicie stałe) wzrastają wraz ze wzrostem ciśnienia przy braku wody. Perydotyt na głębokości płaszcza Ziemi może być gorętszy niż jego temperatura solidusu na płytszym poziomie. Jeśli taka skała unosi się podczas konwekcji stałego płaszcza, ochładza się nieznacznie, gdy rozszerza się w procesie adiabatycznym , ale ochładzanie wynosi tylko około 0,3°C na kilometr. Badania eksperymentalne odpowiednich próbek perydotytu dowodzą, że temperatura solidusu wzrasta o 3°C do 4°C na kilometr. Jeśli skała uniesie się wystarczająco daleko, zacznie się topić. Kropelki stopu mogą zlewać się w większe objętości i wbijać się w górę. Ten proces topnienia z ruchu w górę stałego płaszcza ma kluczowe znaczenie dla ewolucji Ziemi.
Topnienie dekompresyjne tworzy skorupę oceaniczną na grzbietach śródoceanicznych . Powoduje również wulkanizm w regionach intraplate, takich jak Europa, Afryka i dno morskie Pacyfiku. Tam jest różnie przypisywana albo wzrostowi pióropuszy płaszcza ("hipoteza pióropusza"), albo wydłużeniu wewnątrzpłytkowemu ("hipoteza płytki").
Wpływ wody i dwutlenku węgla
Zmianą składu skał, która najbardziej odpowiada za powstawanie magmy, jest dodatek wody. Woda obniża temperaturę solidusu skał przy danym ciśnieniu. Na przykład na głębokości około 100 kilometrów perydotyt zaczyna topić się w pobliżu 800 °C w obecności nadmiaru wody, ale w pobliżu lub powyżej około 1500 °C w przypadku braku wody. Woda jest wypychana z litosfery oceanicznej w strefach subdukcji i powoduje topnienie w leżącym powyżej płaszczu. Magmy wodne składające się z bazaltu i andezytu powstają bezpośrednio i pośrednio w wyniku odwodnienia podczas procesu subdukcji. Takie magmy i te pochodzące od nich tworzą łuki wysp, takie jak te w Pacyficznym Pierścieniu Ognia . Te magmy tworzą skały serii wapniowo-alkalicznej , ważną część skorupy kontynentalnej .
Dodanie dwutlenku węgla jest stosunkowo mniej ważną przyczyną tworzenia magmy niż dodanie wody, ale genezę niektórych magm z niedosyconą krzemionką przypisuje się dominacji dwutlenku węgla nad wodą w ich regionach źródłowych płaszcza. W obecności dwutlenku węgla eksperymenty dowodzą, że temperatura solidusu perydotytu spada o około 200 °C w wąskim przedziale ciśnienia przy ciśnieniu odpowiadającym głębokości około 70 km. Na większych głębokościach dwutlenek węgla może mieć większy wpływ: na głębokości do około 200 km, temperatury początkowego topnienia kompozycji perydotytu gazowanego były o 450 °C do 600 °C niższe niż dla tej samej kompozycji bez dwutlenku węgla. Wśród tych, które mogą powstawać w wyniku napływu dwutlenku węgla do płaszcza na głębokościach większych niż około 70 km, znajdują się magmy skał, takich jak nefelinit , węglan i kimberlit .
Wzrost temperatury
Wzrost temperatury jest najbardziej typowym mechanizmem powstawania magmy w skorupie kontynentalnej. Taki wzrost temperatury może wystąpić z powodu wnikania magmy z płaszcza w górę. Temperatury mogą również przekroczyć solidus skały skorupy kontynentalnej pogrubionej przez ściskanie na granicy płyt . Granica płyt między indyjskimi i azjatyckimi masami kontynentów stanowi dobrze zbadany przykład, jako że na Wyżynie Tybetańskiej na północ od granicy skorupa ma około 80 kilometrów grubości, mniej więcej dwa razy więcej niż normalna skorupa kontynentalna. Badania rezystywności elektrycznej wydedukowanej z danych magnetotellurycznych wykryły warstwę, która wydaje się zawierać stopiony krzemian i która rozciąga się na co najmniej 1000 kilometrów w środkowej skorupie wzdłuż południowego obrzeża Wyżyny Tybetańskiej. Granit i ryolit to rodzaje skał magmowych powszechnie interpretowanych jako produkty topnienia skorupy kontynentalnej z powodu wzrostu temperatury. Wzrost temperatury może również przyczyniać się do topnienia litosfery ciągniętej w dół w strefie subdukcji.
Ewolucja magmy
Większość magm jest w pełni stopiona tylko dla niewielkich fragmentów ich historii. Bardziej typowo są to mieszanki stopu i kryształów, a czasem także pęcherzyków gazu. Topienie, kryształy i bąbelki zwykle mają różne gęstości, więc mogą się rozdzielać w miarę ewolucji magmy.
Gdy magma ochładza się, minerały zazwyczaj krystalizują ze stopu w różnych temperaturach ( krystalizacja frakcyjna ). W miarę krystalizacji minerałów skład pozostałego stopu zazwyczaj się zmienia. Jeśli kryształy oddzielą się od stopu, wówczas pozostały stop będzie różnił się składem od macierzystej magmy. Na przykład, magma o kompozycji gabroicznej może wytworzyć resztkowy stop kompozycji granitowej, jeśli wcześnie utworzone kryształy zostaną oddzielone od magmy. Gabbro może mieć temperaturę likwidusu zbliżoną do 1200 °C, a pochodny stop z kompozycji granitowej może mieć temperaturę likwidusu tak niską, jak około 700 °C. Niezgodne pierwiastki są skoncentrowane w ostatnich pozostałościach magmy podczas krystalizacji frakcyjnej oraz w pierwszych wytopach wytwarzanych podczas częściowego topienia: każdy proces może wytworzyć magmę, która krystalizuje do pegmatytu , rodzaju skały powszechnie wzbogaconej w niekompatybilne pierwiastki. Seria reakcji Bowena jest ważna dla zrozumienia wyidealizowanej sekwencji frakcyjnej krystalizacji magmy. Termobarometr klinopiroksenowy służy do określenia warunków temperaturowych i ciśnieniowych, w których zachodziło różnicowanie magmy dla określonych skał magmowych.
Skład magmy można określić za pomocą procesów innych niż częściowe topienie i krystalizacja frakcyjna. Na przykład magmy często wchodzą w interakcję ze skałami, w które wtrącają się, zarówno poprzez topienie tych skał, jak i reakcję z nimi. Magmy o różnych składach mogą się ze sobą mieszać. W rzadkich przypadkach wytopy mogą rozdzielić się na dwa niemieszające się wytopy o kontrastujących kompozycjach.
Etymologia
Słowo igneous pochodzi od łacińskiego ignis , co oznacza „ogień”. Skały wulkaniczne noszą nazwę Vulcan , rzymskiej nazwy boga ognia. Skały natrętne nazywane są również skałami „plutonicznymi”, nazwanymi na cześć Plutona , rzymskiego boga podziemi.
Galeria
Wulkan Kanaga na Wyspach Aleuckich z lawą z 1906 r. na pierwszym planie
Otwór „świetlika” o średnicy około 6 m (20 stóp) w zastygłej skorupie lawowej ujawnia stopioną lawę poniżej (płynącej w kierunku prawego górnego rogu) podczas erupcji Kīlauea na Hawajach
Devils Tower , zerodowany laccolith w Czarnych Wzgórzach Wyoming
Kaskada stopionej lawy wpływającej do krateru Aloi podczas erupcji wulkanu Kilauea w latach 1969-1971 Mauna Ulu
Łączenie kolumn w wąwozie Alcantara na Sycylii
Lacolit z granitu (jasny), który został wtrącony w starsze skały osadowe (ciemny) w Cuernos del Paine, Park Narodowy Torres del Paine , Chile
Intruzja magmowa przecięta wały pegmatytową , która z kolei jest przecięta wałem dolerytowym
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Zobacz też
- Lista rodzajów skał – Lista rodzajów skał uznanych przez geologów
- Skała metamorficzna – Skała poddana działaniu ciepła i ciśnienia
- Migmatyt – Mieszanina skał metamorficznych i skał magmowych
- Petrologia – dział geologii zajmujący się badaniem pochodzenia, składu, rozmieszczenia i struktury skał
- Skała osadowa – Skała utworzona przez osadzanie, a następnie cementowanie materiału
Uwagi
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Skały magmowe USGS
- Schemat blokowy klasyfikacji skał magmowych
- Igneous Rocks Tour, wprowadzenie do Igneous Rocks
- Systematyka IUGS skał magmowych
 |
Wikimedia Commons zawiera multimedia związane ze skałami magmowymi . |