Магматические породы

Магматизм является совокупностью процессов и явлений, которые связаны и зависят от деятельности магмы. В свою очередь, магма представляет собой огненно-жидкий природный, чаще всего, силикатный расплав, в котором много летучих компонентов (H2O, CO2, CO, H2S). Реже попадаются низкосиликатные и несиликатные магмы. В результате кристаллизации магмы формируются магматические (изверженные) горные породы. В этой статье мы узнаем, какая порода является магматической и какие бывают классы магматических пород.

Как образуются магматические горные породы?

Магматические породы формируются вследствие плавления локальных участков мантии или земной коры. Большая часть очагов плавления залегают на относительно небольшой глубине, примерно, 15 - 250 км.
Правление происходит по ряду причин. Прежде всего, это происходит из-за высокой скорости подъёма горячего пластичного глубинного вещества из области высокого в область более низкого давления. Понижение давления (в условиях отсутствия значительного изменения температуры) становится причиной зарождения процесса плавления. Кроме того, плавление происходит при повышении температуры (в условиях отсутствия изменения давления). К разогреву пород приводит внедрение в них горячих магм и сопровождающего потока флюидов. Также плавление может происходить в результате дегидратации минералов в глубоких зонах земной коры. Жидкость выделяется во время разложения минералов. Она резко (на десятки – сотни градусов) уменьшает температуру старта плавления пород. Следовательно, плавление начинается вследствие образования в системе свободной жидкости.
Три вышеперечисленных причины зарождения расплава часто сочетаются:

• подъём астеносферного вещества в регион низкого давления становится причиной его плавления
• сформированная магма, попадая в литосферную мантию и нижнюю кору, приводит к частичному плавлению слагающих их пород
• подъём расплавов в менее глубинные зоны коры, где залегают гидроксилсодержащие минералы, к примеру, слюды, амфиболы, является причиной плавления пород при выделении жидкости.

Перечисляя механизмы зарождения расплавов, стоит акцентировать внимание на том, что чаще всего наблюдается не полное, а только частичное плавление субстрата. Формирующийся очаг плавления – это твёрдая порода, пронизанная капиллярами с расплавом. Последующее развитие очага связано с выжиманием этого расплава, или с увеличением его объёма, что приводит к формированию «магматической каши», то есть магмы с тугоплавкими кристаллами. Когда достигается 30-40 объёмных % расплава, данная смесь становится жидкой и выжимается в район более низких давлений.
Уровень подвижности магмы определяет её вязкость, которая зависит от химического состава и температуры. Самый низкий уровень вязкости имеют глубинные мантийные магмы, у которых высокая температура, примерно, 1600-18000С в момент зарождения, и малое количество кремнезёма (SiO2) в составе. Самый высокий показатель вязкости присущ магмам, сформированным в результате плавления вещества верхней континентальной коры, за счет дегидратации минералов. Минералы образуются при температуре 700-6000С и имеют максимальное количество кремнезёма.
Расплав, который выжимается из межзерновых пор, проходит фильтрацию вверх со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких метров ежегодно. Когда большие объёмы магмы внедряются по трещинам и разломам скорость их подъёма намного выше. Ученые подсчитали, что скорость подъёма некоторых ультраосновных магм (с формированием редких эффузивных ультраосновных пород – коматиитов) составляет от 1 до 10 м/с.

Классификация магматических пород

На сегодняшний день нет единой классификации магматических пород, потому что они отличаются друг от друга условиями формирования (генезисом), а также минеральным и химическим составом. Породы магматического происхождения в зависимости от того, где застывает магма, делятся на:

• интрузивные (глубинные)
• эффузивные (излившиеся).

По глубине застывания магмы они делятся на:

• абиссальные (застывшие на большой глубине). Здесь создаются благоприятные условия для кристаллизации
• гипабиссальные (полуглубинные). Здесь на незначительной глубине в трещинах земной коры образуются жильные породы. Из излившейся магмы быстро улетучиваются газы, а температура и давление в ней внезапно снижаются, по этой причине большая часть эффузивных пород затвердевает в форме аморфной или стекловатой массы. Другая часть лавы успевает раскристаллизоваться. Таким образом, образуются микролиты. Периодически в лаве можно встретить крупные кристаллы-вкрапленники (порфиры), а также полости округлой формы, образующиеся во время процесса дегазации магмы и заполненные минеральным веществом другого состава (миндалины).

Эффузивные породы делят на:

• кайнотипные (молодые и незначительно измененные)
• палеотипные (преобразованные и разрушенные).

Если в магматической породе преобладают светлоокрашенные минералы, к примеру, ортоклаз, микроклин, кварц, то породу называют лейкократовой, а если темноокрашенные минералы, к примеру, роговая обманка, нефелин, оливин, лабрадор – меланократовой.
Основные магматические породы по химическому составу (объему кремнезема - SiО2), делят на 5 групп:

• кислые породы (SiO2 > 65%). Они содержат большое количество полевого шпата и кварца. В тоже время, темноцветных минералов (роговая обманка, черная слюдка) крайне незначительное количество. Это породы – гранит, липарит, кварцевый порфир, вулканический пепел
• средние породы (SiO2 = 52 - 65%). В этой группе очень низкое содержание кварца, он может и вовсе отсутствовать. Главным минералом является полевой шпат. Есть вкрапления нефелина, черной слюдки. Это породы – сиенит, диорит, трахит, андезит, порфирит, пемза, обсидиан, вулканический песок
• основные породы (SiO2 = 40-52%). Здесь кварца нет. Это породы - габбро, лабрадорит, базальт, диабаз
• ультраосновные породы (SiO2 = 35-40%). В этих породах нет кварца и полевого шпата. Главными минералами являются – оливин, пироксен. Это породы – перидотит, дунит, кимберлит
• щелочные породы. Они недонасыщены кремнеземом. В них присутствует нефелин, щелочные роговые обманки, щелочные полевые шпаты. Они имеют большое количество окислов щелочных и щелочноземельных металлов. Самая распространенная порода из этой группы - нефелиновый сиенит.

С разными типами магматических горных пород связаны и разные полезные ископаемые. К примеру, с кислыми магматическими породами — олово, вольфрам, золото; с основными — титаномагнетит, медь; с ультраосновными — хром, платина, никель; со щелочными — титан, фосфор, апатиты, цирконий, редкие земли.
Свойства магматических пород позволяют применять их в таких отраслях:

• строительная (артикские туфы, лабрадориты)
• абразивные материалы (пемза)
• теплоизоляционные материалы (пемза, перлит)
• сырьё для добычи ценных составляющих, к примеру, алюминия из нефелиновых сиенитов
• в качестве базы для гидротехнических и других сооружений.