магма

МАГМАТИЗМ
интрузивный
эффузивный
эксплозивный
Магма - это расплавленное вещество, которое образуется
при определенных значениях давления и температуры и
представляет собой флюидно-силикатный расплав
состоящий из нелетучих петрогенных окислов: SiO2, TiO2,
Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O по объему
составляющих 90-97% .
«магма»-пластичная, тестообразная, вязкая масса) Магмы по
химическому составу делятся на силикатные, карбонатные,
фосфатные, сульфидные



При затвердевании магматического расплава он
теряет летучие компоненты, поэтому горные породы
гораздо беднее последними, нежели магма.
Силикатные магматические расплавы состоят из
кремнекислородных тетраэдров, которые
полимеризованы в разной степени.
Если степень полимеризации низка, то тетраэдры,
как правило, изолированы; если высока, то они
сливаются в цепочки, кольца.
Условия способствующие плавлению горной породы,
превращению ее в магму и охлаждению магмы, с превращением
ее в горную породу



Летучие компоненты в магме
представлены СО2, Н2, Н2О, HF и
др. Оксид углерода, водород,
вода легко (раньше всего)
отделяются от расплава,
способствуя образованию “сухих”
магм. T магмы 600-1300°С.
“Сухие” расплавы - доменные
алюмосиликатные шлаки,
кристаллизуются при
температуре около 1500-1600° С.
Природные базальтовые
расплавы имеют температуру
кристал-лизации 1200-1300° С,
а более кремнекислые и еще
ниже.
Диаграмма плавкости для твердых растворов плагиоклазового
ряда (по Н.Боуэну)


Диаграмма плавкости для
твердых растворов
плагиоклазового ряда (по
Н.Боуэну). Давление Р = 1
атм. Состав выделившихся
из расплава кристаллов
определяется на оси. Точки
1, 2, 3, 4, 5 и 6 обозначают
разные стадии кристаллизации расплава.
линия, соединяющая точки,
где в расплаве появляются
первые кристаллы,
называется ликвидусом, а
линия, соединяющая точки,
где полностью исчезает
расплав - солидусом.
Свойства магмы



Самые низкие температуры зафиксированы для
натрокарбонатитовой магмы (~450°С),
самые высокие – для коматиитовых и меймечитовых
магм (1600-1650°С).
Вязкость магматических расплавов варьирует от 1 до
108 Па*с. Наименьшей вязкостью обладают
высокотемпературные магмы ультраосновного и
основного составов, наибольшая вязкость характерна
для риолитовых магм. Магма стремится подняться к
поверхности вследствие своей подвижности и
меньшей по сравнению с вмещающими породами
плотностью. При подъеме она может накапливаться
на различной глубине, формируя магматические
очаги.
Последовательность кристаллизации главных породообразующих
минералов из магмы определяется - ряд установленными Боуэна 1828 г.
Интрузивный магматизм.
Первичные магмы, образуясь на разных глубинах, имеют тенденцию
скапливаться в большие массы, которые продвигаются в верхние
горизонты земной коры, где литостатическое давление меньше.
При определенных тектонических условиях магма не достигает
поверхности Земли и застывает (кристаллизуется) на различной
глубине, образуя тела разной формы и размера - интрузивы.


Характер контактов в интрузивном массиве гранитов:
1 – собственно интрузивный массив гранитов, 2 – вмещающие
породы, 3 – зона экзоконтакта (изменение вмещающих пород),
4 – зона эндоконтакта (изменение гранитов), 5 – провесы
кровли

В зависимости от глубины формирования интрузивные массивы
подразделяются на
приповерхностные или субвулканические
(последнее слово означает, что магма почти подошла к
поверхности, но все таки не вышла на нее, т.е. образовался
“почти вулкан” или субвулкан) -от первых сотен метров до 1,01,5 км;
среднеглубинные или гипабиссальные , - до 1- 3,0 км и

глубинные, или абиссальные ,- глубже 3,0 км.



Глубинные породы, застывавшие медленно, обладают
полнокристаллической структурой, а приповерхностные, в
которых падение температуры было быстрым,- порфировой,
очень похожей на структуру вулканических пород.
По отношению к вмещающим породам интрузивы
подразделяются на конкордантные или согласные и
дискордантные – несогласные
Формы интрузивных тел: 1 – дайки, 2 – штоки,
3 – батолит, 4 – гарполит, 5- многоярусные силлы, 6- лополлит,
Триасовые силлы долеритов на р. Нижняя Тунгусска.
Восточная Сибирь (фото Н.В.Короновского)
Силлы или пластовые тела, развиты в платформенных областях,
где отложения залегают почти горизонтально.
(базальтовые силлы, по краям Тунгусской синеклизы на Сибирской
платформе образуют многоэтажные системы плоских линзовидных
интрузивных тел)
Лополлит (лопос - чаша, греч.) - чашеобразный согласный интрузив,
залегающий в синклинальных структурах, образующийся в условиях
тектонического растяжения, когда магма легко заполняет ослабленные
зоны, слобо деформируя вмещающие слои (Бушвельдский
в Южной Африке, площадью в 144 000 км).
Лакколиты в классическом виде представляют грибообразные тела. Магма
приподнимает вышележащие слои, «накачиваясь» в межслоевое
пространство. Обычно лакколиты относятся к малоглубинным интрузивам.
Они представляют собой каплевидные массивы, напоминающие «редьку
хвостом вниз». Только в верхней части таких «капель» - магматических
диапиров, слои залегают согласно с кровлей интрузива, а далее вниз
он их пересекает, т.е. становится несогласным по отношению к вмещающим
породам.






Штоки (schtoch - палка, нем.) - столбообразные интрузивы
изометричной формы с крутыми контактами, площадью
менее 100-150 км .
Факолит (факос.- чечевица, греч.) - линзовидные тела,
располагающиеся в сводах антиклинальных складок, согласно
с вмещающими породами.
Гарполит (гарпос - серп, греч.) - серпообразный интрузив, по
существу, разновидность факолита.
Хонолит - интрузив неправильной формы, образовавшийся в
наиболее ослабленной зоне вмещающих пород, как бы
заполняющий «пустоты» в толще.
Бисмалит - грибообразный интрузив, похожий на лакколит,
но осложненный цилиндрическим горстообразным поднятием,
как бы штампом в центральной части.
Батолиты - крупные гранитные интрузивы значительной
мощности и площадью во многие сотни и тысячи км (обладают
вертикальной мощностью в первые километры).
7 – лакколит, 8 – магматический диапир, 9 – факолит, 10 – бисмалит .
Образование силлов: 1 – при растяжении пластов между ними образуются
ослабленные зоны, куда и нагнетается магма, 2 – образование силлов на краю
синеклиз при опускании последней и растяжении пластов.
Лакколиты в классическом виде представляют грибообразные тела, что
свидетельствует о сильном гидростатическом давлении магмы,
превышающем литостатическое в момент ее внедрения. Магма
приподнимает вышележащие слои , «накачиваясь» в межслоевое
пространство. Обычно лакколиты относятся к малоглубинным
интрузивам.
Дайки

Несогласные
интрузивы, которые
пересекают, прорывают
пласты вмещающих
пород (дайк, дейк забор, шотл.), длина
которых во много раз
превышает их
мощность, а плоскости
контактов практически
параллельны.
ВУЛКАНИЗМ
Северный прорыв Толбачинского извержения на Камчатке.
Извержение происходит из второго шлакового конуса.
Строение вулкана
Если жидкий магматический расплав достигает земной
поверхности, происходит его извержение, характер которого
определяется составом расплава, его температурой, давлением,
концентрацией летучих компонентов и другими параметрами
(Лавы канатные – пахоэхоэ, гавайский термин)
Строение лавового потока среднего состава в продольном разрезе.
Черная стрелка – направление движения лавового потока.
Тонкие стрелки – обвал глыб с фронта потока. 1 – верхняя лавобрекчия –
«аа» лавы, 2 – нижняя лавобрекчия, 3 – столбчатая отдельность, 4 –
субстрат.









Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем «движителем», который
вызывает извержение.
Газы могут выделяться из магмы относительно спокойно, тогда
происходит излияние, эффузия лавовых потоков.
Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава и
магма разрывается расширяющимися газовыми пузырьками, вызывающими
мощное взрывное извержение – эксплозия.
Если магма вязкая и температура ее невысока, то расплав медленно
выжимается, выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы.
Способ и скорость отделения летучих определяют три главные формы
извержений: эффузивное, эксплозивное и экструзивное.
Вулканические продукты при извержениях бывают жидкими, твердыми и
газообразными.
Магма, поднимаясь вверх по каналу и, достигнув поверхности Земли,
изливается в виде лавы (лаваре - мыть, стирать, лат.), отличающейся
от магмы тем, что она уже потеряла значительное количество газов.
Термин лава вошел в геологическую литературу после того, как он стал
использоваться для излившейся магмы Везувия.
Главные свойства лавы - химический состав, температура, содержание
летучих, вязкость - определяют характер эффузивных извержений,
форму, структуру поверхности и протяженность лавовых потоков.
Андезитовый голоценовый лавовый поток на Кельском
плато (Большой Кавказ):
1 – моногенный лавовый купол,
2 – борт потока, застывший раньше других его частей,
3 – напорные валы на поверхности потока,
4 – фронт потока.
Столбчатая отдельность образуется благодаря трещинам, возникающим в
остывающем лавовом потоке. Столбчатая отдельность лучше всего
выражена в однородных базальтовых потоках в т.н. флуд-базальтах,
но встречается в андезитах, дацитах и риолитах. Идеальная форма
для столба в поперечном разрезе - это шестигранник, четырех-,
пятигранники.
Образование столбчатой отдельности:




1 – план.
Сначала «выживают»
центры охлаждения и к
ним направлено сжатие;
2 – разрез. По мере падения
температуры Т - термонапряжения превышает предел
прочности породы и возникает трещина величиной h.
Процесс продолжается
непрерывно, но скачками.
Образование лав «пиллоу».
Из лавовой «кишки» выдавливаются новые порции лавы и тут же
покрываются стекловатой корочкой.
В разрезе остывших «подушек» хорошо видна
раскристаллизованная внутренняя часть и стекловатая корочка
Типы вулканических бомб: 1 – веретеновидная, односторонняя,
2 – веретеновидная; 3 – типа хлебной корки, 4 – двухполюсная
веретенообразная, 5 – ленточная, 6 – типа «коровьей лепешки»
Подушечные лавы базальтов и связанные с ними пелагические
отложения (по Р.Грацианской):
1 - сфероид подушечной лавы с периферической вариолитовой зоной,
2 – гиалокластит, 3 – трещины в сфероиде, выполненные
гиалокластитом; 4 – радиоляриевые кремнистые сланцы,
5 – карбонатно-кремнистые отложения с обломками базальтов,
подушеч- ные лавы 2–й слой океанской коры, пелагические отложения –
1-й слой
1. Образец игнимбрита. Обращают на себя внимание фьямме
черного стекла и туфовая природа основной массы.
2. Ключевская группа вулканов на Камчатке. Хорошо видны
побочные шлаковые конусы – результат эксплозивных извержений
1
2
Схема строения стратовулкана:
1, 2, 3 – разные вулканические
толщи, образующие конус вулкана,
4 – молодой вулканический конус,
выросший после взрывного
извержения и
образования кальдеры,
5 – широкое жерло, образовавшееся
во время взрыва,
6 – край кальдеры,
7 – молодые лавовые потоки,
8 – близпроверхностный
магматический очаг,
9 – молодой вулканический канал,
заканчивающийся кратером.
Стадии изменения кратера Ключевского вулкана с 1936 по 1966 г.
(по Н.Т.Кирсанову и А.М.Рожкову)
Распространение вулканов
Образование вулканотектонической впадины (вне масштаба):
1 – вмещающие породы, 2 – магматический очаг, 3 – игнимбриты,
4 – подошшва игнимбритов, 5 - опущенные блоки
Формирование кальдеры Санторина:




1 – вулкан Стронгили до
извержения XV
в. до н.э.,
2 – извержение середины XV в.
до н.э. и образование пласта
пемзы до 50-100 м
мощностью (заштрихован),
3 – проседание части вулкана
и образование кальдеры
диаметром 16-18 км и глубиной
в 0,5 км,
4 – формирование нового
вулкана в центре
кальдеры, последние
извержения которого были в
1956 г.
Экструзивный купол миоценовых риолитов. Берегово, Закарпатье.
В риолитах хорошо выражена столбчатая отдельность,
а по краям купола – шлейф из обломков черных обсидианов
Вулканы — геологические образования на поверхности земной
коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность,
образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и
.
пирокластические потоки


Вулканы бывают трех типов
Площадные вулканы
Трещинные вулканы
(платобазальты или траппы)


Центральный тип
Газообразные - фумаролы и
софиони
Типы вулканических извержений.







Гавайский тип
извержения
Извержения покровных
базальтов или
трещинного типа
Стромболианский тип
извержения
Извержения Вулканского
типа
Пелейский тип
извержений
Плинианские
извержения
Газовые извержения
Эволюция вулкана Везувий (по
Аритману, с изменениями)
VIII в. до н. э.- 79 г. н.э.
Образование маара:
1 – вода, 2 – магма, 3 – взрыв вскипевшей воды, образование воронки
и раздробление пород, 4 – воронка, 5 – коренные породы
Грязевые котлы в кальдере Узон, Камчатка
Кальдера Узон на Камчатке. Кипящий грязевой котел
Гидрогеологическая и гидрохимическая модель
гидротермальной системы
кальдеры Узон:
Механизм действия гейзера.


Нагретая вода превращается в
пар на уровне 1.
Пар выталкивает вверх воду с
уровня 2 и, когда
гидростатическое давление на
уровне 2 уменьшается хотя бы
немного, вода вскипает при
меньшей Т и устремляется вверх
в виде столба пара и воды.
Геологическая позиция действующих вулканов и
понятие о магматических очагах
Расположение действующих вулканов на земном шаре. Черные кружки –
вулканы
Магматические очаги Камчатки по
сейсмическим данным
1 – вулкан Ключевской, 2 – вулкан Безымянный, 3 – вулканы
Южной Камчатки.
Слои земной коры: 1 – осадочный, 2 – гранито-метаморфический,
3 – гранулито- базитовый.
М – поверхность Мохо. Черным показана магма
Структурная модель вулкана Этна (Сицилия) по
сейсмическим данным.
Близповерхностный магматический очаг располагается непосредственно
под вулканом на контакте с субстратом
Схема, показывающая различия при извержении пеплового
потока (А) и обычного эксплозивного (пеплового) извержения
(Б) ( по А.Риттману):
магма, насыщенная или ненасыщенная газом, 2 – при понижении
давления магма становится насыщенной газом, 3 – зона
образования пузырьков, 4 – зона с обильным газом, образующим
самостоятельную фазу, УВ – уровень взрыва
Блок-диаграмма УзоноГейзерного района


Точками показаны озерные отложения, заполняющие Узоно-Гейзерную
вулкано-тектоническую депрессию.
1 —сопка Узон; 2 — экструзия
Озерная; 3— маар оз. Дальнего; 4—
экструзия Белая; 5 — пемзовый
купол сопки Открытой; экструзии: 6
— Тортик, 7—Останец, 8 —
Сестренка, 9 — Круглая, 10—
Гейзерная; 11— сопка Дуга; 12 —
плато Широкое; 13 — каньон р.
Шумной; экструзии: 14 — Гребень,
15—Горное плато, 16 — Рудича, 17
— Бортовая, 18—Первая; 19 —
сопка Безымянная, 20— экструзия
Желтая, 21—конус Савича
Рис.9.Схематическая геологическая
карта района Узон-Гейзерной
вулкано-тектонической депрессии
(составлена с использованием материалов 0.А. Брайцевой, Г.Е.
Богоявленской, Э.Н. Эрлиха и
А.Г.Цикунова)