Защита от перемещения страницы
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Геологические провинции мира ( USGS )

Магматическая порода (происходит от латинского слова ignis, означающее огонь), или магматическая порода , является одним из трех основных типов горных пород , остальные являются осадочными и метаморфическими . Магматическая порода образуется в результате охлаждения и затвердевания магмы или лавы .

Магма может быть получена из частичных расплавов существующих пород либо планеты «s мантии или коры . Обычно плавление вызывается одним или несколькими из трех процессов: повышением температуры, понижением давления или изменением состава. Затвердевание в породу происходит либо под поверхностью в виде интрузивных пород, либо на поверхности в виде экструзионных пород. Магматические породы могут образовываться при кристаллизации с образованием гранулированных кристаллических пород или без кристаллизации с образованием природных стекол .

Магматические породы встречаются в широком диапазоне геологических условий: щиты, платформы, орогены, бассейны, крупные вулканические провинции, протяженная кора и океаническая кора.

Вулканические извержения лавы - главные источники магматических пород. ( Вулкан Майон на Филиппинах, извержение в 2009 году)
Естественные колонны вулканической породы, отделенные друг от друга столбчатыми швами , на Мадейре

Геологическое значение

Магматические и метаморфические породы составляют 90–95% от верхних 16 километров (9,9 миль) земной коры по объему. [1] Магматические породы составляют около 15% современной поверхности суши Земли. [примечание 1] Большая часть океанической коры Земли состоит из вулканических пород.

Магматические породы также имеют геологическое значение, потому что:

  • их минералы и глобальный химический состав дают информацию о составе нижней коры или верхней мантии, из которых была извлечена их материнская магма, а также о температуре и давлении, которые позволили эту добычу; [3]
  • их абсолютный возраст может быть получен из различных форм радиометрического датирования и может быть сравнен с соседними геологическими пластами , что позволяет калибровать геологическую шкалу времени ; [4]
  • их особенности обычно характерны для конкретной тектонической среды, что позволяет проводить тектонические реконструкции (см. тектоника плит );
  • в некоторых особых случаях они принимают важные минеральные отложения ( руд ): например, вольфрама , олова , [5] и урана [6] , как правило , связаны с граниты и диориты , тогда как руды хрома и платины обычно связаны с габбро . [7]

Геологическая обстановка

Формирование магматической породы

Магматические породы могут быть как интрузивными ( плутонические и гипабиссальные), так и экструзивными ( вулканическими ).

Навязчивый

Основная статья: Навязчивый рок
Основные типы интрузий:
1. Лакколит
2. Малая дайка
3. Батолит
4. Дайка
5. Порог
6. Вулканическое горлышко , труба
7. Лополит

Интрузивные магматические породы составляют большинство магматических пород и образованы из магмы, которая охлаждается и затвердевает в коре планеты. Тела интрузивных пород известны как интрузии и окружены ранее существовавшими породами (так называемыми кантри-камнями ). Вмещающая порода - отличный теплоизолятор , поэтому магма остывает медленно, а интрузивные породы крупнозернистые ( фанеритовые ). Минеральные зерна в таких породах обычно можно идентифицировать невооруженным глазом. Интрузии можно классифицировать в соответствии с формой и размером интрузивного тела и его отношением к залеганию вмещающих пород, в которые оно внедряется. Типичные интрузивные тела - батолиты., штоки , лакколиты , пороги и дайки . Обычные интрузивные породы - гранит , габбро или диорит .

Центральные ядра основных горных хребтов состоят из интрузивных магматических пород. Под воздействием эрозии эти ядра (так называемые батолиты ) могут занимать огромные площади поверхности Земли.

Интрузивные магматические породы, образующиеся на глубине земной коры, называются плутоническими (или абиссальными ) породами и обычно являются крупнозернистыми. Интрузивные магматические породы, которые образуются у поверхности, называются субвулканическими или гипабиссальными породами, и они обычно намного более мелкозернистые, часто напоминающие вулканические породы. [8] Гипабиссальные породы реже, чем плутонические или вулканические породы, и часто образуют дайки, силлы, лакколиты, лополиты или факолиты .

Экструзионный

Основная статья: Экструзивная порода
Экструзионная магматическая порода состоит из лавы, выбрасываемой вулканами.
Образец базальта (экструзивная магматическая порода), найденный в Массачусетсе.

Экструзионная магматическая порода, также известная как вулканическая порода, образуется в результате охлаждения расплавленной магмы на поверхности земли. Магма, которая выходит на поверхность через трещины или извержения вулканов , быстро затвердевает. Следовательно, такие породы мелкозернистые ( афанитовые ) или даже стеклообразные. Базальт - наиболее распространенная экструзионная магматическая порода [9], образующая лавовые потоки, лавовые листы и лавовые плато. Некоторые виды базальта затвердевают, образуя длинные многоугольные колонны . Мост гигантов в Антриме, Северная Ирландия, является примером.

Расплавленная порода, которая обычно содержит взвешенные кристаллы и растворенные газы, называется магмой . [10] Он поднимается, потому что он менее плотный, чем камень, из которого он был извлечен. [11] Когда магма достигает поверхности, она называется лавой . [12] Извержения вулканов в воздух называют субаэральными , а те, что происходят под океаном, называют подводными . Черные курильщики и базальт срединно-океанических хребтов являются примерами подводной вулканической активности. [13]

Объем экструзивных пород, ежегодно извергаемых вулканами, меняется в зависимости от тектонической обстановки плит. Экструзионная порода производится в следующих пропорциях: [14]

  • расходящаяся граница : 73%
  • конвергентная граница ( зона субдукции ): 15%
  • точка доступа : 12%.

Поведение лавы зависит от ее вязкости , которая определяется температурой, составом и содержанием кристаллов. Высокотемпературная магма, большая часть которой имеет базальтовый состав, ведет себя так же, как густая нефть, а при остывании - патока . Обычны длинные и тонкие потоки базальта с поверхностью пахое . Магма с промежуточным составом, такая как андезит , имеет тенденцию образовывать шлаковые конусы смешанного пепла , туфа и лавы и может иметь вязкость, подобную густой холодной патоке или даже резине при извержении. Фельзическая магма, такая как риолит, обычно извергается при низкой температуре и в 10 000 раз более вязкий, чем базальт. Вулканы с риолитовой магмой обычно извергаются взрывным образом, а потоки риолитовой лавы обычно имеют ограниченную протяженность и крутые края, потому что магма очень вязкая. [15]

Углеводородные и промежуточные магмы, которые извергаются часто с большой силой, с взрывами, вызванными выделением растворенных газов - обычно водяного пара, но также и двуокиси углерода . Взрыво-изверженный пирокластический материал называется тефрой и включает туф , агломерат и игнимбрит . Мелкий вулканический пепел также извергается и образует отложения пеплового туфа, которые часто могут покрывать обширные территории. [16]

Поскольку вулканические породы в основном мелкозернистые или стекловидные, гораздо труднее различать разные типы экструзивных магматических пород, чем разные типы интрузивных магматических пород. Как правило, минеральные составляющие мелкозернистых экструзионных магматических горных пород можно определить только путем изучения тонких срезов горных пород под микроскопом , поэтому в полевых условиях можно произвести лишь приблизительную классификацию . Хотя IUGS отдает предпочтение классификации по минеральному составу , это часто непрактично, и вместо этого проводится химическая классификация с использованием классификации TAS . [17]

Классификация

Дополнительная информация: Список типов горных пород.
Крупный план гранита (интрузивной вулканической породы), обнаженного в Ченнаи , Индия

Магматические породы классифицируются по способу возникновения, текстуре, минералогии, химическому составу и геометрии магматического тела.

Классификация многих типов магматических пород может дать важную информацию об условиях, в которых они образовались. Двумя важными переменными, используемыми для классификации магматических пород, являются размер частиц, который во многом зависит от истории остывания, и минеральный состав породы. Полевые шпаты , кварц или фельдшпатоиды , оливины , пироксены , амфиболы и слюды являются важными минералами в образовании почти всех магматических пород, и они лежат в основе классификации этих пород. Все остальные присутствующие минералы считаются несущественными почти во всех магматических породах и называются акцессорными минералами.. Типы магматических пород с другими важными минералами очень редки, но включают карбонатиты , которые содержат основные карбонаты . [17]

В упрощенной классификации типы магматических пород разделяются на основе типа присутствующего полевого шпата, наличия или отсутствия кварца , а в породах без полевого шпата или кварца - типа присутствующих минералов железа или магния. Породы, содержащие кварц (по составу кремнезем), пересыщены кремнеземом . Камни с фельдшпатоидами являются диоксидом кремния-недосыщено , потому что фельдшпатоиды не могут сосуществовать в стабильной ассоциации с кварцем.

Магматические породы с кристаллами, достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, называются фанеритовыми ; кристаллы со слишком маленькими кристаллами, чтобы их было видно, называются афанитами . Вообще говоря, фанеритика подразумевает интрузивное происхождение; афанитовый экструзионный.

Магматическая порода с более крупными, четко различимыми кристаллами, встроенными в более мелкозернистую матрицу, называется порфиром . Порфировая текстура развивается, когда некоторые кристаллы вырастают до значительных размеров до того, как основная масса магмы кристаллизуется в виде более мелкозернистого однородного материала.

Магматические породы классифицируются по текстуре и составу. Текстура относится к размеру, форме и расположению минеральных зерен или кристаллов, из которых состоит горная порода.

Текстура

Образец габбро с фанеритовой текстурой из каньона Рок-Крик, восточная Сьерра-Невада , Калифорния.
Основная статья: Микроструктура горных пород

Текстура - важный критерий названия вулканических пород. Текстуры вулканических пород, в том числе размера, формы, ориентации и распределения минеральных зерен и межзеренных отношений, будут определять , является ли порода называется туфом , A пирокластическая лавы или простая лава . Однако текстура является лишь второстепенной частью классификации вулканических пород, так как чаще всего требуется химическая информация, полученная из пород с чрезвычайно мелкозернистой основной массой или из туфов, падающих с воздуха, которые могут быть образованы из вулканического пепла.

Текстурные критерии менее важны при классификации интрузивных горных пород, где большая часть минералов будет видна невооруженным глазом или, по крайней мере, с использованием ручной линзы, увеличительного стекла или микроскопа. Плутонические породы также менее разнообразны по текстуре и менее склонны к проявлению характерных структурных структур. Текстурные термины могут использоваться для различения различных интрузивных фаз крупных плутонов, например, от порфировых окраин до крупных интрузивных тел, штоков порфиров и субвулканических даек . Минералогическая классификация чаще всего используется для классификации плутонических пород. Для классификации вулканических пород предпочтительны химические классификации, в которых в качестве префикса используются виды вкрапленников, например «пикрит, содержащий оливин» или «ортоклаз-фировый риолит».

См. Также: Список текстур горных пород и текстур магматических пород.
Базовая схема классификации магматических пород по их минеральному составу. Если приблизительные объемные доли минералов в породе известны, название породы и содержание кремнезема можно прочитать на диаграмме. Это не точный метод, потому что классификация магматических пород также зависит от других компонентов, но в большинстве случаев это хорошее первое предположение.

Минералогическая классификация

IUGS рекомендует классификации изверженных пород по минеральному составу , когда это возможно. Это просто для крупнозернистых интрузивных магматических пород, но может потребоваться изучение тонких срезов под микроскопом для мелкозернистых вулканических пород и может быть невозможно для стеклообразных вулканических пород. Затем породу необходимо классифицировать химически. [18]

Минералогическая классификация интрузивных пород начинается с определения того, является ли порода ультраосновной, карбонатитовой или лампрофирной . Ультрабазитовая порода содержит более 90% минералов, богатых железом и магнием, таких как роговая обманка, пироксен или оливин, и такие породы имеют свою собственную схему классификации. Точно так же породы, содержащие более 50% карбонатных минералов, классифицируются как карбонатиты, а лампрофиры - редкие ультракалиевые породы. Оба далее классифицируются на основе детальной минералогии. [19]

В подавляющем большинстве случаев порода имеет более типичный минеральный состав со значительным содержанием кварца, полевых шпатов или полевых шпатов. Классификация основана на процентном содержании кварца, щелочного полевого шпата, плагиоклаза и полевого шпата в общей фракции породы, состоящей из этих минералов, без учета всех других присутствующих минералов. Эти проценты помещают породу где-нибудь на диаграмме QAPF , которая часто сразу определяет тип породы. В некоторых случаях, таких как месторождение диорит-габбро-анортит, для определения окончательной классификации необходимо применять дополнительные минералогические критерии. [19]

Если минералогия вулканической породы может быть определена, она классифицируется с использованием той же процедуры, но с измененной диаграммой QAPF, поля которой соответствуют типам вулканических пород. [19]

Химическая классификация и петрология

Схема классификации общего содержания щелочей и кремнезема (TAS), предложенная в работе Ле Мэтра 2002 «Магматические породы - Классификация и глоссарий терминов» [20] Синяя область - это примерно то место, где появляются щелочные породы; желтая область - участок субщелочных пород.

Если нецелесообразно классифицировать вулканическую породу по минералогии, ее необходимо классифицировать химически.

Существует относительно немного минералов, которые важны для образования обычных магматических пород, потому что магма, из которой кристаллизуются минералы, богата только определенными элементами: кремнием , кислородом , алюминием, натрием , калием , кальцием , железом и магнием . Эти элементы объединяются, чтобы сформировать силикатные минералы , которые составляют более девяноста процентов всех магматических пород. Химический состав магматических пород выражается по-разному для основных и второстепенных элементов, а также для микроэлементов. Содержание основных и второстепенных элементов обычно выражается в массовых процентах оксидов (например, 51% SiO 2 и 1,50% TiO 2). Содержание микроэлементов обычно выражается в массовых частях на миллион (например, 420 ppm Ni и 5,1 ppm Sm). Термин «микроэлемент» обычно используется для элементов, присутствующих в большинстве горных пород в количествах менее 100 частей на миллион или около того, но некоторые микроэлементы могут присутствовать в некоторых породах в количествах, превышающих 1000 частей на миллион. Разнообразие составов горных пород было определено огромным объемом аналитических данных - более 230 000 анализов горных пород можно найти в Интернете через сайт, спонсируемый Национальным научным фондом США (см. Внешнюю ссылку на EarthChem).

Единственным наиболее важным компонентом является кремнезем SiO 2 , встречающийся в виде кварца или в сочетании с другими оксидами, такими как полевой шпат или другие минералы. Как интрузивные, так и вулканические породы по общему содержанию кремнезема сгруппированы по химическому составу в широкие категории.

  • Фельзитовые породы имеют самое высокое содержание кремнезема и преимущественно состоят из кислых минералов кварца и полевого шпата. Эти породы (гранит, риолит) обычно имеют светлый цвет и относительно низкую плотность.
  • Промежуточные породы имеют умеренное содержание кремнезема и преимущественно состоят из полевых шпатов. Эти породы (диорит, андезит) обычно более темного цвета, чем кислые породы, и несколько более плотные.
  • Основные породы имеют относительно низкое содержание кремнезема и состоят в основном из пироксенов , оливинов и кальциевого плагиоклаза . Эти породы (базальт, габбро) обычно темного цвета и имеют более высокую плотность, чем кислые породы.
  • Ультрабазитовая порода имеет очень низкое содержание кремнезема, более 90% основных минералов (коматиит, дунит ).

Эта классификация представлена ​​в следующей таблице:

Сочинение
Способ возникновенияФельзик
(> 63% SiO 2 )		Промежуточный
(от 52% до 63% SiO 2 )		Основной
(от 45% до 52% SiO 2 )		Ультрабазит
(<45% SiO 2 )
НавязчивыйГранитДиоритГабброПеридотит
ЭкструзионныйРиолитАндезитБазальтКоматиите

По процентному содержанию оксидов щелочных металлов ( Na 2 O плюс K 2 O ) уступает только кремнезему по важности для химической классификации вулканических пород. Процентное содержание оксида кремния и оксида щелочного металла используется для размещения вулканической породы на диаграмме TAS , что достаточно для немедленной классификации большинства вулканических пород. Породы на некоторых месторождениях, таких как месторождение трахиандезитов, дополнительно классифицируются по соотношению калия к натрию (так что трахиандезиты калия являются латитами, а трахиандезиты натриевых - бенмореитами). Некоторые из наиболее основных месторождений далее подразделяются или определяются нормативными минералогическими данными., в котором идеализированный минеральный состав рассчитывается для породы на основе ее химического состава. Например, базанит отличается от тефрита высоким нормативным содержанием оливина.

Другие уточнения базовой классификации TAS включают:

  • Ультракалиевые - породы с молярным содержанием K 2 O / Na 2 O> 3.
  • Щелочная - породы, содержащие молярный (K 2 O + Na 2 O) / Al 2 O 3 > 1. [21]
  • Глиноземистые - породы, содержащие молярные (K 2 O + Na 2 O + CaO) / Al 2 O 3 <1. [21]

В старой терминологии, пересыщенные кремнеземом породы назывались кремнистыми или кислыми, где содержание SiO 2 превышало 66%, а семейный термин кварцолит применялся к наиболее кремнистым. Нормативный фельдшпатоид классифицирует породу как недонасыщенную кремнеземом; пример - нефелинит .

Трехкомпонентная диаграмма AFM, показывающая относительные пропорции Na 2 O + K 2 O (A для щелочноземельных металлов ), FeO + Fe 2 O 3 (F) и MgO (M) со стрелками, показывающими путь химического изменения в толеитовой и известковой магмы щелочной серии

Магмы делятся на три серии:

  • В толеитовые серии - андезитобазальты и андезиты .
  • Известково-щелочной серии - андезиты.
  • Эти щелочные серии - подгруппы щелочных базальтов и редкий, очень высокий калий-подшипник (т.е. шошонитовые ) лавы.

Щелочная серия отличается от двух других на диаграмме TAS, имея большее количество оксидов щелочных металлов для данного содержания кремнезема, но толеитовая и известково-щелочная серии занимают примерно одну и ту же часть диаграммы TAS. Их различают путем сравнения общей щелочи с содержанием железа и магния. [22]

Эти три магматические серии встречаются в различных тектонических условиях. Породы толеитовой магматической серии встречаются, например, в срединно-океанических хребтах, задуговых бассейнах , океанических островах, образованных горячими точками, островными дугами и крупными континентальными магматическими провинциями . [23]

Все три серии находятся в относительно близкой близости друг к другу в зонах субдукции, где их распределение связано с глубиной и возрастом зоны субдукции. Толеитовая серия магм хорошо представлена ​​над молодыми зонами субдукции, сформированными магмой с относительно небольшой глубины. Известково-щелочная и щелочная серии видны в зрелых зонах субдукции и связаны с магмой больших глубин. Андезиты и андезибазальты - самые распространенные вулканические породы в островной дуге, что свидетельствует о известково-щелочных магмах. Некоторые островные дуги имеют распределенные вулканические серии, что можно увидеть в системе японской островной дуги, где вулканические породы меняются от толеитовых - известково-щелочных до щелочных по мере удаления от желоба. [24] [25]

История классификации

Некоторые названия вулканических пород относятся к эпохе, предшествовавшей современной геологии. Например, базальт как описание особого состава лавовых пород датируется Георгием Агриколой в 1546 году в его работе De Natura Fossilium . [26] Слово гранит восходит по крайней мере к 1640 году и происходит либо от французского гранита или итальянского GRANITO , что означает просто «гранулят рок». [27] Термин риолит был введен в 1860 году немецким путешественником и геологом Фердинандом фон Рихтгофеном [28] [29] [30]Наименование новых типов пород ускорилось в 19 веке и достигло своего пика в начале 20 века. [31]

Большая часть ранней классификации магматических пород была основана на геологическом возрасте и распространенности пород. Однако в 1902 году американские петрологи Чарльз Уитмен Кросс , Джозеф П. Иддингс , Луи В. Пирссон и Генри Стивенс Вашингтон предложили отказаться от всех существующих классификаций магматических пород и заменить их «количественной» классификацией, основанной на химическом анализе. Они показали, насколько расплывчатой ​​и часто ненаучной была большая часть существующей терминологии, и утверждали, что, поскольку химический состав вулканической породы является ее наиболее фундаментальной характеристикой, ее следует повысить до первоочередного значения. [32] [33]

Геологическое происхождение, структура, минералогический состав - до сих пор принятые критерии для различения пород - отошли на второй план. Завершенный анализ горных пород в первую очередь следует интерпретировать с точки зрения породообразующих минералов, которые, как можно было ожидать, образоваться при кристаллизации магмы, например кварцевых полевых шпатов, оливина , акерманита, фельдшпатоидов , магнетита , корунда и т. Д., А также горные породы делятся на группы строго в соответствии с относительным соотношением этих минералов друг к другу. [32]Эта новая схема классификации произвела фурор, но ее критиковали за отсутствие полезности в полевых исследованиях, и к 1960-м годам от нее отказались. Тем не менее, концепция нормативной минералогии сохранилась, и работа Кросса и его соисследователей вызвала шквал новых классификационных схем. [34]

Среди них была классификационная схема М. А. Пикока, которая разделила магматические породы на четыре группы: щелочную, щелочно-известковую, известково-щелочную и известковую. [35] Его определение щелочного ряда и термин «известково-щелочной» продолжает использоваться как часть широко используемой [36] классификации Ирвина-Барагера [37] вместе с толеитовой серией В.К. Кеннеди. [38]

К 1958 году существовало около 12 отдельных классификационных схем и по крайней мере 1637 наименований типов горных пород. В том же году Альберт Стрекайзен написал обзорную статью о классификации магматических пород, которая в конечном итоге привела к созданию Подкомиссии IUGG по систематике магматических пород. К 1989 году была согласована единая система классификации, которая была дополнительно пересмотрена в 2005 году. Количество рекомендованных названий горных пород было сокращено до 316. Они включали ряд новых названий, обнародованных Подкомиссией. [31]

Происхождение магм

Толщина земной коры под континентами в среднем составляет около 35 километров (22 мили) , но в среднем только около 7–10 километров (4,3–6,2 мили) под океанами . Континентальная кора состоит в основном из осадочных пород, покоящихся на кристаллическом основании, образованном большим разнообразием метаморфических и магматических пород, включая гранулиты и граниты. Океаническая кора состоит в основном из базальта и габбро . И континентальная, и океаническая кора опираются на перидотит мантии.

Камни могут таять в ответ на снижение давления, изменение состава (например, добавление воды), повышение температуры или сочетание этих процессов.

Другие механизмы, такие как таяние от удара метеорита , сегодня менее важны, но столкновения во время аккреции Земли привели к обширному таянию, и внешние несколько сотен километров нашей ранней Земли, вероятно, были океаном магмы. Удары крупных метеоритов за последние несколько сотен миллионов лет были предложены как один из механизмов, ответственных за обширный базальтовый магматизм нескольких крупных магматических провинций.

Декомпрессия

Декомпрессионное плавление происходит из-за снижения давления. [39]

Температуры солидуса большинства горных пород (температуры, ниже которых они полностью твердые) повышаются с увеличением давления в отсутствие воды. Перидотит на глубине мантии Земли может быть горячее, чем его температура солидуса на некотором более мелком уровне. Если такая порода поднимается во время конвекции твердой мантии, она немного охлаждается, поскольку расширяется в адиабатическом процессе , но охлаждение составляет всего около 0,3 ° C на километр. Экспериментальные исследования соответствующего перидотитаобразцы показывают, что температура солидуса увеличивается на 3–4 ° C на километр. Если камень поднимется достаточно высоко, он начнет таять. Капли расплава могут сливаться в большие объемы и подниматься вверх. Этот процесс таяния из-за восходящего движения твердой мантии имеет решающее значение в эволюции Земли.

Декомпрессионное таяние создает океаническую кору на срединных океанских хребтах . Он также вызывает вулканизм во внутриплитных регионах, таких как Европа, Африка и дно Тихого океана. Там это по-разному объясняется либо подъемом мантийных плюмов («гипотеза плюма»), либо внутриплитным расширением («гипотеза плит»). [40]

Воздействие воды и углекислого газа

Изменение состава горных пород, наиболее ответственное за создание магмы, - это добавление воды. Вода понижает температуру солидуса горных пород при заданном давлении. Например, на глубине около 100 километров перидотит начинает плавиться при температуре около 800 ° C в присутствии избытка воды, но около 1500 ° C в отсутствие воды или выше. [41] Вода вытесняется из океанической литосферы в зонах субдукции и вызывает таяние в вышележащей мантии. Водные магмы, состоящие из базальта и андезита, образуются прямо или косвенно в результате дегидратации в процессе субдукции. Такие магмы и магмы, полученные из них, образуют островные дуги, например, в Тихоокеанском огненном кольце.. Эти магмы образуют породы известково-щелочной серии, которые составляют важную часть континентальной коры .

Добавление углекислого газа является относительно гораздо менее важной причиной образования магмы, чем добавление воды, но возникновение некоторых недонасыщенных кремнеземом магм объясняется преобладанием углекислого газа над водой в областях их источников мантии. В присутствии диоксида углерода эксперименты подтверждают, что температура солидуса перидотита снижается примерно на 200 ° C в узком интервале давлений при давлениях, соответствующих глубине около 70 км. На больших глубинах углекислый газ может иметь больший эффект: на глубинах примерно до 200 км температуры начального плавления карбонизированного перидотитового состава были определены на 450-600 ° С ниже, чем для того же состава без диоксида углерода. [42] Магмы горных пород, таких какнефелинит , карбонатит и кимберлит относятся к числу тех, которые могут образовываться в результате притока углекислого газа в мантию на глубинах более 70 км.

Повышение температуры

Повышение температуры - наиболее типичный механизм образования магмы в континентальной коре. Такое повышение температуры может происходить из-за восходящего вторжения магмы из мантии. Температуры также могут превышать значение солидуса коры в континентальной коре, утолщенной за счет сжатия на границе плиты . Граница плит между индийскими и азиатскими континентальными массивами представляет собой хорошо изученный пример, поскольку Тибетское плато к северу от границы имеет толщину коры около 80 километров, что примерно вдвое превышает толщину нормальной континентальной коры. Исследования электрического сопротивления , выведенные из магнитотеллурических данных обнаружили слой , который , как представляется , содержит силикаттает, и это простирается по крайней мере на 1000 километров в пределах средней коры вдоль южной окраины Тибетского плато. [43] Гранит и риолит - это типы вулканической породы, которые обычно интерпретируются как продукты плавления континентальной коры из-за повышения температуры. Повышение температуры также может способствовать таянию литосферы, затянутой в зону субдукции.

Эволюция магмы

Схематические диаграммы, показывающие принципы фракционной кристаллизации в магме . При охлаждении состав магмы изменяется, поскольку из расплава кристаллизуются различные минералы. 1 : оливин кристаллизуется; 2 : кристаллизуются оливин и пироксен ; 3 : кристаллизуются пироксен и плагиоклаз ; 4 : плагиоклаз кристаллизуется. На дне магматического резервуара образуется кумулятивная порода .
Основная статья: Магматическая дифференциация

Большинство магм полностью расплавляются только на небольшом отрезке своей истории. Чаще это смеси расплава и кристаллов, а иногда и пузырьки газа. Расплав, кристаллы и пузырьки обычно имеют разную плотность, поэтому они могут разделяться по мере развития магмы.

По мере охлаждения магмы минералы обычно кристаллизуются из расплава при разных температурах ( фракционная кристаллизация ). По мере кристаллизации минералов состав остаточного расплава обычно изменяется. Если кристаллы отделяются от расплава, то остаточный расплав будет отличаться по составу от материнской магмы. Например, магма габброидного состава может образовывать остаточный расплав гранитного состава, если от магмы отделяются ранее образовавшиеся кристаллы. Габбро может иметь температуру ликвидуса около 1200 ° C, а производный расплав гранитной композиции может иметь температуру ликвидуса примерно до 700 ° C. Несовместимые элементыконцентрируются в последних остатках магмы во время фракционной кристаллизации и в первых расплавах, образующихся во время частичного плавления: любой процесс может образовывать магму, которая кристаллизуется в пегматит , тип породы, обычно обогащенный несовместимыми элементами. Серия реакций Боуэна важна для понимания идеализированной последовательности фракционной кристаллизации магмы.

Состав магмы может быть определен другими процессами, кроме частичного плавления и фракционной кристаллизации. Например, магмы обычно взаимодействуют с породами, в которые они проникают, как за счет плавления этих пород, так и за счет реакции с ними. Магмы разного состава могут смешиваться друг с другом. В редких случаях расплавы могут разделяться на два несмешивающихся расплава контрастного состава.

Этимология

Слово « огненный » происходит от латинского ignis , что означает «огонь». Вулканические породы названы в честь Вулкана , римского имени бога огня. Интрузивные скалы также называют «плутоническими» скалами в честь Плутона , римского бога подземного мира.

Галерея

  • Вулкан Канага на Алеутских островах с потоком лавы 1906 года на переднем плане

  • Отверстие "светового люка" диаметром около 6 м (20 футов) в затвердевшей коре лавы открывает расплавленную лаву внизу (текущую вверх справа) в извержении вулкана Килауэа на Гавайях.

  • Башня Дьявола , разрушенный лакколит в Черных холмах Вайоминга.

  • Каскад расплавленной лавы, текущей в кратер Алои во время извержения вулкана Килауэа на Мауна-Улу в 1969-1971 гг.

  • Стыковка колонн в ущелье Алькантара, Сицилия

  • Лакколит из гранита (светлого цвета), который внедрился в более старые осадочные породы (темный цвет) в Куэрнос-дель-Пайне, национальный парк Торрес-дель-Пайне , Чили

  • Магматическая интрузия, прорванная дайкой пегматитов , которая, в свою очередь, прорвана дайкой долеритов.

Смотрите также

  • Список типов горных пород  - список типов горных пород, признанных геологами.
  • Метаморфическая порода  - порода , подвергшаяся воздействию тепла и давления.
  • Мигматит  - смесь метаморфических и магматических пород.
  • Петрология  - раздел геологии, изучающий происхождение, состав, распространение и структуру горных пород.
  • Осадочная порода  - порода, образованная отложением и последующей цементацией материала.

Примечания

  1. ^ 15% - это арифметическая сумма площади интрузивных плутонических пород (7%) плюс площадь экструзионных вулканических пород (8%). [2]

Рекомендации

  1. ^ Протеро, Дональд Р .; Шваб, Фред (2004). Осадочная геология: введение в осадочные породы и стратиграфию (2-е изд.). Нью-Йорк: Фриман. п. 12. ISBN 978-0-7167-3905-0.
  2. ^ Уилкинсон, Брюс Х .; МакЭлрой, Брэндон Дж .; Кеслер, Стивен Э .; Peters, Shanan E .; Ротман, Эдвард Д. (2008). «Глобальные геологические карты - это тектонические спидометры - скорость смены горных пород в зависимости от частот области и возраста» . Бюллетень Геологического общества Америки . 121 (5–6): 760–779. Bibcode : 2009GSAB..121..760W . DOI : 10.1130 / B26457.1 .
  3. ^ Филпоттс, Энтони Р .; Агу, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 356–361. ISBN 9780521880060.
  4. ^ Philpott & Ague 2009 , стр. 295.
  5. ↑ Генрих, Кристоф А. (1 мая 1990 г.). «Химия гидротермального отложения олово (-вольфрамовых) руд». Экономическая геология . 85 (3): 457–481. DOI : 10.2113 / gsecongeo.85.3.457 .
  6. ^ Завод, JA; Сондерс, AD (1999). «Месторождения урановых руд». Уран: минералогия, геохимия и окружающая среда . 38 . С. 272–319 . Проверено 13 февраля 2021 года .
  7. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 96, 387-388.
  8. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 139.
  9. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 52-59.
  10. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 19-26.
  11. ^ Филпоттс & Ague 2009 , стр. 28-35.
  12. ^ Шминке, Ханс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Springer. п. 295. DOI : 10.1007 / 978-3-642-18952-4 . ISBN 9783540436508. S2CID  220886233 .
  13. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 365-374.
  14. ^ Фишер, Ричард V .; Шминке, Х.-У. (1984). Пирокластические породы . Берлин: Springer-Verlag. п. 5. ISBN 3540127569.
  15. ^ Филпоттс & Ague 2009 , стр. 23-26, 59-73.
  16. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 73-77.
  17. ^ a b Philpotts & Ague 2009 , стр. 139-143.
  18. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). «Систематика IUGS магматических пород». Журнал геологического общества . 148 (5): 825–833. Bibcode : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . DOI : 10.1144 / gsjgs.148.5.0825 . S2CID 28548230 .  
  19. ^ а б в Le Bas & Streckeisen 1991 .
  20. ^ Шанкс III, WC Pat; Koski, Randolph A .; Mosier, Dan L .; Schulz, Klaus J .; Морган, Лиза А .; Slack, Джон Ф .; Ридли, У. Ян; Дюзель-Бэкон, Синтия; Печать II, Роберт Р .; Пятак, Надин М. (2012). Шанкс, WC Pat; Терстон, Роланд (ред.). «Модель проявления вулканогенных массивных сульфидов: Глава C в моделях месторождений полезных ископаемых для оценки ресурсов» . Отчет о научных исследованиях Геологической службы США . Отчет о научных исследованиях. 2010-5070-С: 237. DOI : 10,3133 / sir20105070C .
  21. ^ а б Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 185. ISBN 0-7167-2438-3.
  22. ^ Филпоттс & Ague 2009 , стр. 143-146.
  23. ^ "Основные типы магмы" (PDF) . Вашингтонский университет . Дата обращения 2 декабря 2020 .
  24. Перейти ↑ Gill, JB (1982). «Андезиты: андезиты орогенного происхождения и родственные им породы». Geochimica et Cosmochimica Acta . 46 (12): 2688. DOI : 10,1016 / 0016-7037 (82) 90392-1 . ISSN 0016-7037 . 
  25. ^ Пирс, Дж; Пит, Д. (1995). «Тектонические последствия состава вулканических магм ARC». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 23 (1): 251–285. Bibcode : 1995AREPS..23..251P . DOI : 10.1146 / annurev.ea.23.050195.001343 .
  26. ^ Тиц, Олаф; Бюхнер, Йорг (2018). «Происхождение термина« базальт » » (PDF) . Журнал наук о Земле . 63 (4): 295–298. DOI : 10,3190 / jgeosci.273 . Дата обращения 19 августа 2020 .
  27. ^ Biek. «Гранит» . Интернет-словарь этимологии . Дуглас Харпер . Дата обращения 2 декабря 2020 .
  28. ^ Рихтгофен, Фердинанд Фрайхерн фон (1860). «Studien aus den ungarisch-siebenbürgischen Trachytgebirgen» [Исследования трахитовых гор Венгерской Трансильвании]. Jahrbuch der Kaiserlich-Königlichen Geologischen Reichsanstalt (Wein) [Летопись Императорско-Королевского геологического института Вены] (на немецком языке). 11 : 153–273.
  29. ^ Симпсон, Джон А .; Weiner, Edmund SC, ред. (1989). Оксфордский словарь английского языка . 13 (2-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета . п. 873.
  30. ^ Янг, Дэвис А. (2003). Разум над магмой: история магматической петрологии . Издательство Принстонского университета . п. 117. ISBN 0-691-10279-1.
  31. ^ а б Ле Мэтр, RW; Streckeisen, A .; Zanettin, B .; Ле Бас, MJ; Bonin, B .; Бейтман, П. (2005). Магматические породы: классификация и глоссарий терминов . Издательство Кембриджского университета. С. 46–48. ISBN 978-0521662154.
  32. ^ a b  Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии :  Flett, John Smith (1911). « Петрология ». В Чисхолме, Хью (ред.). Encyclopdia Britannica . 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 330.
  33. ^ Кросс, CW; Iddings, JP; Пирссон, Л.В.; Вашингтон, HS (1903). Количественная классификация магматических пород . Чикаго: Издательство Чикагского университета.
  34. ^ Олдройд, Дэвид; Янг, Дэвис (1 января 2012 г.). «Американской количественной классификации магматических пород: Часть 5». История наук о Земле . 31 (1): 1–41. DOI : 10.17704 / eshi.31.1.17660412784m64r4 .
  35. Перейти ↑ Peacock, MA (1 января 1931 г.). «Классификация серий магматических пород». Журнал геологии . 39 (1): 54–67. Bibcode : 1931JG ..... 39 ... 54P . DOI : 10.1086 / 623788 . S2CID 140563237 . 
  36. ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 143.
  37. ^ Ирвин, Теннесси; Барагар, WRA (6 февраля 2011 г.). "Руководство по химической классификации обычных вулканических пород". Канадский журнал наук о Земле . 8 (5): 523–548. DOI : 10.1139 / e71-055 .
  38. ^ Кеннеди, WQ (1 марта 1933). «Тенденции дифференциации базальтовых магм». Американский журнал науки . s5-25 (147): 239–256. Bibcode : 1933AmJS ... 25..239K . DOI : 10.2475 / ajs.s5-25.147.239 .
  39. ^ Джефф С. Браун; CJ Hawkesworth; RCL Wilson (1992). Понимание Земли (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 93. ISBN 0-521-42740-1.
  40. ^ Foulger, GR (2010). Пластины против плюмов: геологический спор . Вили-Блэквелл. ISBN 978-1-4051-6148-0.
  41. ^ Grove, TL; Chatterjee, N .; Парман, SW; Медард, Э. (2006). «Влияние H 2 O на плавление мантийного клина». Письма о Земле и планетологии . 249 (1–2): 74–89. Bibcode : 2006E и PSL.249 ... 74G . DOI : 10.1016 / j.epsl.2006.06.043 .
  42. ^ Dasgupta, R .; Хиршманн, ММ (2007). «Влияние переменной концентрации карбонатов на солидус мантийного перидотита». Американский минералог . 92 (2–3): 370–379. Bibcode : 2007AmMin..92..370D . DOI : 10,2138 / am.2007.2201 . S2CID 95932394 . 
  43. ^ Ансуорт, MJ; и другие. (2005). «Реология земной коры Гималаев и Южного Тибета на основе магнитотеллурических данных». Природа . 438 (7064): 78–81. Bibcode : 2005Natur.438 ... 78U . DOI : 10,1038 / природа04154 . PMID 16267552 . S2CID 4359642 .  

внешняя ссылка

  • Магматические породы USGS
  • Блок-схема классификации магматических пород
  • Тур по вулканическим камням, знакомство с магматическими камнями
  • Систематика IUGS магматических пород