Контакты

Что такое магма? Что такое магма и из чего она состоит? Где находится магма

Сколько раз я видел в кино ужасные сцены извержения вулкана: почерневшее небо, пепел, камнепады, потоки лавы. Но что становится причиной столь страшного явления? Оказывается, это магма, а что это такое, я расскажу ниже.

Что из себя представляет магма

Наша планета, как известно, не твердая целиком, а напоминает яйцо, где тонкая «скорлупа» - кора - покрывает вязкий слой мантии. Она очень горячая - до нескольких тысяч градусов, но температура на разных глубинах различается. У ядра она достигает максимума, а, по мере приближения к верхним слоям, уменьшается. По этой причине в веществе наблюдается постоянное перемешивание масс: холодные опускаются, а горячие устремляются вверх. Достигая нижней части «скорлупы» - одной из литосферных плит, массы некоторое время движутся горизонтально, увлекая за собой саму плиту. Сталкиваясь между собой, плиты наползают одна на другую, и кромка одной из них оказывается погруженной в мантию. Породы начинают плавиться, и тогда образуется густая масса - магма, которая содержит:

  • расплавленные породы;
  • газы;
  • воду.

Плотность ее гораздо меньше, поэтому она поднимается к поверхности, заполняя естественные резервуары коры - магматические очаги.


Такие места образуются вдоль линии соприкосновения плит, и по мере увеличения объема, вещество стремится вырваться через трещины. Когда магма находит слабое место, то прорывает его и вырывается на поверхность. Это явление называется извержением вулкана.

Почему извергается вулкан

Наука называет это процессом дегазации магмы. Например, если хорошенько взболтать бутылку газировки, то мощная струя может сорвать неплотно закрытую пробку. То же самое происходит с магмой, которая находится под огромным давлением и, попав на слабое место, просто «вышибает пробку» в вулкане.


Поднимаясь вверх по жерлу вулкана, она постепенно теряет воду и газы, превращаясь в лаву. Как только давление падает, извержение прекращается, а место выхода - жерло - закрывается застывшими остатками лавы. Со временем магма вновь накопится, и тогда процесс извержения повторится.

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

магма

магмы, ж. (греч. magma) (геол.). Расплавленная масса под твердой земной корой.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.

магма

Ы, ж. (спец.). Расплавленная масса в глубинах Земли.

прил. магматический, -ая, -ое и матовый, -ая, -ое. Магматические горные породы. Магмовые столбы (при извержении).

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

магма

ж. Расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

магма

МАГМА (от греч. magma - густая мазь) расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. При внедрении магмы в земную кору или при ее излиянии на поверхность Земли формируются магматические горные породы. Магма периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли. Главные типы магмы - ультраосновная, основная (базальтовая) и кислая (гранитная); в редких случаях магма имеет щелочно-карбонатный и (или) сульфидный состав.

Магма

(от греч. mágma ≈ густая мазь), расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Обычно М. представляет собой сложный взаимный раствор соединений большого числа химических элементов, среди которых преобладают кислород, Si, AI, Fe, Mg, Ca, Na и К. Иногда в М. растворено до нескольких процентов летучих компонентов, в основном воды, меньше ≈ окислов углерода, сероводорода, водорода, фтора, хлора и пр. Летучие компоненты при кристаллизации М. на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих). В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щёлочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного.

В вулканических областях М., достигая земной поверхности, изливается в виде лавы , образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается с газами в виде раздробленного материала. Последний в смеси с обломками боковых пород и осадочным материалом отлагается в виде разнообразных туфов.

Магматические массы, застывающие на глубине, образуют разнообразные по форме и размерам интрузивные тела ≈ от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов, с площадями в горизонтальном сечении до многих тысяч км2. При внедрении М. в земную кору или при излиянии её на поверхность Земли образуются магматические горные породы , которые и дают представление о её составе.

Типы магмы. Изучив распространение различных магматических пород на поверхности Земли и показав преимущественное распространение базальтов и гранитов, советский геолог Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предположил, что все известные магматические породы образовались за счёт двух родоначальных М.: основной (базальтовой), богатой Mg, Fe и Ca с содержанием SiO2 от 40 до 55 весовых % и кислой (гранитной), богатой щелочными металлами, содержащей от 65 до 78% SiO2. Английский геолог А. Холмс выдвинул гипотезу о наличии наряду с основной и кислой М. также ультраосновной (перидотитовой) М., исторгаемой непосредственно из подкоровых очагов, содержащей менее 40% SiO2 обогащенной Mg и Fe. Позднее, когда в конце 20-х годов 20 века было установлено, что вулканы изливают главным образом основную М. (лаву), а кислые породы встречаются только в виде интрузивных образований, американский петролог Н. Боуэн высказал гипотезу о существовании лишь одной родоначальной М. ≈ базальтовой, а образование гранитов объяснял как результат кристаллизационной дифференциации базальтовой М. в процессе её застывания. В конце 50-х годов Н. Боуэн доказал возможность существования гранитной М. В условиях высоких давлений, присутствия воды (2≈4%), при температуре около 600 ╟С.

Первоначально считалось, что М. образует сплошные оболочки в недрах Земли. С помощью геофизических исследований было доказано, что постоянных оболочек жидкой М. нет, что М. периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли.

В начале 70-х годов на основании результатов большого количества экспериментальных работ было сделано предположение, что гранитная М. образуется в земной коре и верхней мантии, а основная М., вероятно, в области астеносферы вследствие выделения относительно легкоплавкого материала. Кроме гранитной и базальтовой М., допускается существование и других, более редких, местных М., но природа их пока не ясна. Предполагают, что возникновению М. благоприятствует местный подъём температуры (разогрев недр); допускается привнос плавней (воды, щелочей и т.д.) и падение давления.

В СССР, США, Японии, Австралии ведутся интенсивные экспериментальные исследования по изучению условий образования расплавов, близких к М. Большое значение для выяснения природы М. имеют данные геофизических исследований о состоянии земной коры и верхней мантии (в частности, о температурах глубин Земли).

Магматические породы близкого возраста и химического состава, образованные из одного исходного магматического расплава (комагматические породы), часто распространяются в зонах протяжением в тысячи км. Причём магматические породы каждой такой зоны (или провинции) отличаются повышенным или пониженным содержанием какого-либо окисла (например, Na или К) и характерной металлогенией. На основании этого предполагалось существование магматических бассейнов огромных размеров на протяжении целых геологических эпох в течение десятков миллионов лет. По другим представлениям, причина такой однородности заключается в близости составов исходных пород, а также температур и давлений, при которых происходит выплавка М.

М. разного состава имеют различные физические свойства, которые зависят также от температуры и содержания летучих компонентов. М. базальтового состава отличается пониженной вязкостью, и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. М. кислого состава обычно более вязкая, особенно после потери летучих. В жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже ≈ потоки. Для кислой М., богатой летучими, характерны взрывные извержения с образованием мощных толщ игнимбритов (см. Игнимбрит). В интрузивных условиях, при сохранении летучих, кислая М. более подвижна и может образовывать тонкие дайки. Температура М. колеблется в широких пределах. Определение температуры лав в современных вулканах показало, что она изменяется от 900 ≈ до 1200 ╟С. По экспериментальным данным, гранитная (эвтектическая) М. сохраняется жидкой примерно до 600 ╟С.

Эволюция магмы. Попадая в иные условия, чем те, в которых она образовалась, М. может эволюционировать, меняя свой состав. Происходит дифференциация М., при которой за счёт одной М. возникает несколько частных М. Дифференциация М. может происходить до её кристаллизации (магматическая дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация). Магматическая дифференциация может быть результатом ликвации М., то есть распадения её на две несмешивающиеся жидкости, или результатом существования в пределах магматического бассейна разности температур или какого-либо другого физического параметра.

Кристаллизационная дифференциация связана с тем, что выделяющиеся в начальные стадии затвердевания М. минералы по удельному весу отличны от расплава. Это ведёт к всплыванию одной их части (например, кристаллы плагиоклаза в диабазах Кольского полуострова) и опусканию другой (например, оливина и авгита в базальтах Н. Шотландии). В результате в вертикальном разрезе магматические тела образуются породы различного состава. Возможно изменение состава М. при отжимании остаточной жидкости от выделившихся кристаллов и в результате взаимодействия М. с вмещающими породами.

Первоначально предполагалось, что магматическая дифференциация и взаимодействие с вмещающими породами (ассимиляция, контаминация) ведут к разнообразию М. Теперь этими процессами чаще объясняют детали строения отдельных массивов магматических пород, полосчатое строение интрузивных тел, различия в составе лав, одновременно изливающихся из вулкана на разных гипсометрических уровнях, и смену составов лав, изливающихся из вулкана.

Для определения хода эволюции М. важное значение имеет последовательность выделения минералов при кристаллизации М. Немецким петрографом К. Г. Розенбушем и американским петрографом Н. Боуэном была разработана схема, согласно которой при кристаллизации М. в первую очередь всегда выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально-железистые силикаты и основные плагиоклазы, далее следуют роговая обманка и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. В основных М. тот же закон определяет обычное выпадение в первую очередь оливина, позже пироксенов и лишь в конце ≈ амфиболов и слюды. Однако универсальной последовательности кристаллизации М. не существует. Это согласуется с представлениями о М. как сложном растворе, где выпадение твёрдых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов. Поэтому в М., богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов (в гранитах). В сильно пересыщенных кремнезёмом породах нередко первым выделяется кварц (кварцевые порфиры). Даже в М. одного состава порядок кристаллизации меняется в зависимости от содержания в них летучих компонентов.

Полезные ископаемые, связанные с магмой. М. является носителем многих полезных компонентов, которые в процессе её кристаллизации концентрируются в отдельных участках, создавая эндогенные месторождения. Некоторые рудные минералы (минералы Сг, Ti, Ni, Pt), а также апатит обосабливаются в процессе кристаллизации М. и образуют магматические месторождения в расслоённых комплексах. Полагают, что на последних стадиях формирования интрузивов (послемагматическая стадия) за счёт летучих компонентов, содержащихся в М., формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые и другие месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, а также некоторые месторождения железа.

Устанавливается связь главных концентраций руд редких щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, вольфрама и других редких элементов с производными гранитной М., руд халькофильных элементов ≈ с базальтовой магмой, а хрома, алмазов и пр. ≈ с ультраосновной М. См. Магматические месторождения.

Лит.: Заварицкий А. Н., Изверженные горные породы, М., 1955; Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Петрография, 5 изд., М. ≈ Л., 1940; Ритман А., Вулканы и их деятельность, пер. с нем., М., 1964; Йодер Г.-С., Тилли К.-Э., Происхождение базальтовых магм, перевод с английского, М., 1965; Менерт К., Магматиты и происхождение гранитов, [перевод с английского, ч. 1], М., 1971; Бейли Б., Введение в петрологию, перевод с английского, М., 1972.

Ф. К. Шипулин.

Википедия

Магма

Магма представляет собой при­родный, чаще всего силикатный, раскаленный, жидкий расплав, воз­никающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы . Излившаяся магма - это лава .

Магма (алгебра)

Магма (группоид ) в общей алгебре - алгебра , состоящая из множества с одной бинарной операцией. Помимо требования замкнутости множества относительно заданной на нём операции, других требований к операции и множеству не предъявляется.

Термин «магма » был предложен Бурбаки. Термин «группоид » старше, он предложен Ойстином Оре, однако этот термин также относится к другой общеалгебраической структуре - теоретико-категорному группоиду, и в более современной литературе чаще используется в этом смысле.

Магма (значения)

Ма́гма - многозначный термин, применяющийся в следующих значениях:

  • Магма - при­родный огненно-жидкий расплав
  • Магма - в общей алгебре: базовый тип алгебраической структуры, состоящий из множества М с одной бинарной операцией M × M → M; единственным требованием является замкнутость относительно заданной на нём операции
  • ГОСТ 28147-89 «Магма» - советский и российский стандарт симметричного шифрования

Примеры употребления слова магма в литературе.

Среди серых нагромождений застывшей неведомо когда магмы белели аккуратные купола вулканологической станции Чипо-Чипо.

Он видел посылаемые Колесом команды-образы, приказы Гостям с неба построить на Венере жуткое сооружение для выкачки магмы , а на Ганимеде вгрызаться глубже.

Здесь магма подошла так близко к поверхности, что ее газы бурно вырываясь на волю, выбрасывали в воздух мириады раскаленных кусочков шлака, скапливавшихся вокруг этих очагов недолгого извержения.

Известно несколько случаев, когда наружу выходили только газы, а сама лава, то есть магма , лишенная газов, так и оставалась на глубине.

Все эти мои действия, памятные с младенчества, для Гиты были внове, хотя она многое повидала: успела и на плоту переплыть Тихий океан, и слазить в гипоцентр землетрясения, на сто километров под земную кору, и поработать в ядре Солнца на сборке новой секции двигателя Времени, что было куда опаснее штормов и подвижек магмы .

В результате вздутия в склонах образовались широкие трещины, через которые магма вышла на поверхность, резко дегазировалась и, излив лаву, породила небольшой побочный конус - Китуро.

Поскольку первичная инвазия имела место в зоне посадки, откуда началось строительство тоннелей, сейсмические толчки, подвижка литосферных плит и изливание магмы время от времени неминуемо разрушали целостность подземных деформационных путей.

Последовало медленное вытеснение, вязкая магма поднималась и остывала, поднималась и остывала, пока плато с желобчатыми склонами и с относительно плоской вершиной не воздвиглось на сорок миль над поверхностью.

Хотя было ясно, что в ближайшие дни извержения ждать не следует - необходимо какое-то время, чтобы под землей могло скопиться достаточно пара, нагретого глубинной магмой до определенной температуры, - мы двигались настороже, навострив глаза и уши, улавливая чуть ли не кожей мельчайшие подозрительные признаки.

Он рассказал, что эруптивные жерла открылись вдоль трещины, пролегшей с севера на юг на высоте от 2500 до 2250 м, причем эта трещина прошла недалеко от инклинометра - прибора, который он сам, Виллари, установил здесь несколько лет назад для измерения вариаций уклона, то есть увеличения и уменьшения крутизны склона вулкана под действием перемещений подземной магмы .

Поверхности Марса, Луны и Меркурия сплошь покрыты кольцеобразными грядами гор и морями застывшей магмы .

Его взрослая жизнь внизу, под тонкой корой планеты, где конвективные потоки магмы дают достаточно энергии для металлоорганической формы жизни!

К моменту выхода на поверхность пузыри достигают нескольких метров и даже нескольких десятков метров в диаметре, хотя наряду с этим в магме содержатся также мириады микроскопических пузырьков Газ давит изнутри на стенки пузыря и разрывает их в клочья, которые вылетают из жерла вверх: это и есть вулканические бомбы, лапилли и пепел.

Кроме того, перекашивание разделяемых разломами блоков по мере нарастания глубины вызывает увеличение расстояния между стенками, в результате чего возникает пустота, по которой идет магма .

Я не буду описывать тонкие различия, существующие в петрологии между разными базальтами, которых великое множество, и то значение, которое они имеют для магмы : все это описано в специальной литературе.

Все обо всем. Том 5 Ликум Аркадий

Что такое магма?

Что такое магма?

Внутри Земля очень горячая. Жар расплавляет горные породы, и они находятся там в жидком состоянии. Этот жидкий камень заключен в огромный подземный пакет. Он называется магмой. Магма легче по весу, чем холодные горные породы. Поэтому она поднимается наверх под давлением окружающих ее горных пород.

Во многих местах магма никогда не вырывается наружу, а медленно остывает и затвердевает под Землей. Нужны тысячелетия, чтобы магма превратилась в горы. В некоторых местах холодные, твердые горные породы на поверхности Земли не могут противостоять давлению магмы изнутри. Они раскалываются, и магма вырывается наружу через разломы. Магма часто остается достаточно горячей, чтобы находиться в жидком состоянии, пока не достигает поверхности Земли. Она вырывается через трещины и растекается по земле. Магма, вышедшая на поверхность Земли, называется лавой. Магма обычно начинает остывать сразу же, как только прорывается наружу.

В то время как магма медленно поднимается наверх, некоторые вещества, входящие в нее, кристаллизуются быстрее других. Эти кристаллы плавают в магме. Когда магма достигает поверхности Земли, расплавленный камень затвердевает очень быстро. Большие кристаллы, застыв, образовывают горы лавы. И вся гора оказывается состоящей из многочисленных больших кристаллов, внедренных в такие горные породы, как базальт. Такая гора называется порфирной. Она служит источником камня, который очень красив, когда отшлифован, и применяется для строительства домов.

Из книги Психология любви и секса [Популярная энциклопедия] автора Щербатых Юрий Викторович

Из книги Все обо всем. Том 1 автора Ликум Аркадий

Что такое мел? Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классов на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела?А ты знаешь, что вначале мел был животным? В водах океанов существуют различные виды

Из книги Кто есть кто во всемирной истории автора Ситников Виталий Павлович

Что такое ООН? ООН, Организация Объединенных Наций – это уникальное международное сообщество, имеющее целью способствовать поддержанию и укреплению мира, экономическому и социальному прогрессу всех стран и народов.Уже во время второй мировой войны союзники несколько

автора

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

автора Ликум Аркадий

Что такое НЛО? Их обычное название - «летающие тарелки». НЛО значит «неопознанный летающий объект». Существуют ли они в действительности? О них написано много книг, и тысячи людей говорят, что видели их, некоторые даже утверждают, что сфотографировали их. И несмотря на то,

Из книги Все обо всем. Том 4 автора Ликум Аркадий

Что такое А.М. и Р.М.? Называя точное время, англичане добавляют к цифрам две буквы латинского алфавита: A.M. или P.M., - которыми они указывают, имеется ли в виду время до полудня или после полудня. Знаете ли вы, какие латинские слова скрываются за этими буквами и что они

автора Ликум Аркадий

Что такое магма? Внутри Земля очень горячая. Жар расплавляет горные породы, и они находятся там в жидком состоянии. Этот жидкий камень заключен в огромный подземный пакет. Он называется магмой. Магма легче по весу, чем холодные горные породы. Поэтому она поднимается наверх

Из книги Все обо всем. Том 5 автора Ликум Аркадий

Из книги Я познаю мир. Сокровища Земли автора Голицын М. С.

Если магма взорвалась, ищи алмазы Мир полезных ископаемых удивительно разнообразен. Это природный газ, вязкая нефть, твердые руды, сверкающие драгоценные камни, кипящие воды гейзеров, сыпучий песок, похожий на сметану сапропель и многое, многое другое.Разнообразие

Из книги Полная энциклопедия современных развивающих игр для детей. От рождения до 12 лет автора Вознюк Наталия Григорьевна

«Что такое?» В игре принимают участие 5–7 человек. Сначала выбирают ведущего. Оставшись один в комнате, он берет различные не очень мелкие предметы (их количество должно быть кратно количеству играющих), кладет их на стол и накрывает платком.После этого ведущий приглашает

Из книги Энциклопедия методов раннего развития автора Рапопорт Анна

Из книги Большая Советская Энциклопедия (МА) автора БСЭ

Из книги Энциклопедический словарь крылатых слов и выражений автора Серов Вадим Васильевич

Что такое хорошо и что такое плохо? Название стихотворения для детей (1925) Владимира Владимировича Маяковского (1893-1930): Крошка сын / к отцу пришел, и спросила кроха: - Что такое / хорошо и что такое /

Из книги 3333 каверзных вопроса и ответа автора Кондрашов Анатолий Павлович

Что такое год? Год – это интервал времени, за который наша планета полностью обходит свою орбиту вокруг Солнца. Продолжительность года различается в зависимости от того, берется за точку отсчета при его измерении бесконечно далекая звезда или Солнце. В первом случае

Из книги Бог не ангел. Афоризмы автора Душенко Константин Васильевич

Что такое Бог? Что такое бог? - Все, что видишь, и все, чего не видишь. Сенека (ок. 4 до н. э. - ок. 65 н. э.), философ - стоик Бога не видел никто никогда. Евангелие от Иоанна, 1, 18 Бог - это сфера, центр которой везде, а окружность - нигде. Приписывается философу - пифагорейцу

Компоненты и превращается в лаву , которая застывая формирует эффузивные горные породы . При застывании магмы на глубине образуются интрузивные горные породы , которые образуют разнообразные по форме и размерам интрузивные тела - от мелких даек , представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов, площадью во многие тысячи км 2 .

Классификации магм.

Магмы по химическому составу делятся на силикатные, карбонатные, фосфатные, сульфидные и т.д. Наиболее распространены в земных условиях силикатные магмы. Силикатные магмы состоят из соединений кислорода, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na,К, Ti, P и других элементов. При высоких давлениях в магмах может быть растворено значительное количество летучих компонентов, таких как вода, углекислый газ, фтор, хлор, соединения серы, углеводороды и др. Силикатные магмы по аналогии с магматическими горными породами подразделяются по содержанию SiO2 (масс.%) на ультраосновные (< 45%), основные (45-52%), средние (52-65%), кислые (>65%). По суммарному содержанию щелочей (Na2O и K2O) магмы подразделяются на магмы нормального ряда, субщелочные и щелочные. Среди этих групп преобладают магмы нормального ряда основного (базальтовые магмы) и кислого (риолитовые или гранитные магмы) состава.

Физические свойства магм.

Магма имеют различные физические свойства, которые зависят от их состава, температуры и содержания летучих компонентов. Температуры большинства магм в земной коре лежат в пределах 600-1300°С. 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.

Законы кристаллизации магм.

При подъеме к поверхности или в магматическом очаге магма постепенно остывает и начинает кристаллизоваться. Сначала кристаллизуются высокотемпературные минералы, затем постепенно они сменяются более низкотемпературными. Немецкий петрограф К. Г. Розенбуш на основе природных наблюдений и американский петролог Н. Боуэн на основе экспериментов предложили общую последовательность кристаллизации, известную как ряд Боуэна: вначале кристаллизуются магнезиально-железистые безводные силикаты (оливин, ортопироксен, клинопироксен) и основные плагиоклазы, далее следуют роговая обманка и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. Такая последовательность характерна для пород нормального ряда, кристаллизующихся при небольших давлениях и умеренных содержаниях летучих. В субщелочных и щелочных породах и при больших давлениях порядок кристаллизации может существенно отличаться от последовательности ряда Боуэна.

Магма может эволюционировать, меняя свой состав. Это приводит к образованию разных по минеральному составу г. п. Дифференциация магмы может происходить до её кристаллизации (докристаллизационная дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация), в промежуточном магматич. очаге (глубинная дифференциация) или на месте её застывания (внутрикамерная дифференциация). Среди факторов, обусловливающих дифференциацию магм, выделяют гравитацию, термодиффузию, ассимиляцию, ликвацию и др. Установление в расплавах гравитац. равновесия может привести к дифференциации их вещества по высоте. Общая тенденция такой дифференциации - обогащение SiO2, Al2O3, CaO и щелочами верх. частей поднимающейся магматич. колонны и накопление MgO и FeO в нижних её частях (гравитац. дифференциация).

Кристаллизационная дифференциация, экспериментально и теоретически обоснована Боуэном для базальтовой магмы B процессе дифференциации под влиянием разл. факторов (напр., гравитац. осаждение или всплывание выделившихся из расплава кристаллов, перемещение их конвекционными потоками) должно происходить и пространственное обособление возникающих минеральных фаз (фракционирование). B результате в вертикальном разрезе магматич. камеры образуются горные породы различного состава.

Магмы могут менять свой состав за счет взаимодействия с вмещающими породами. При фильтрации по тонким трещинам и каналам магма насыщается минералами вмещающих пород. Кроме этого, магма может разрушать стенки магматических очагов и каналов, захватывая ксенолиты вмещающих пород, которые растворяются в магме полностью или частично (ассимиляция, контаминация). Этими процессами часто объясняют детали строения отдельных массивов магматических пород.

В долгоживущих вулканических центрах приповерхностные магматические очаги периодически подпитываются порциями магм, которые обеспечивают активность вулкана в течение многих тысяч лет. При этом формируется магматическая питающая система, состоящая из области магмогенерации, области миграции магм и приповерхностных магматических очагов. Области магмогенерации существуют за счет факторов (например высокого теплового потока и/или потока летучих компонентов) создающих условия для постоянного или периодического плавления горных пород. Порции магм могут отличаться по составу как от магмы в приповерхностном очаге, так и друг от друга. Попадая в магматические очаги, магмы смешиваются друг с другом и формируют гибридные породы (см. Смешение магм).

Механизмы образования магм.

До середины XX века предполагали, что под земной корой существует океан магмы. Сейсмологические исследования внутреннего строения Земли доказали, что несмотря на постоянное повышение температуры с глубиной, подстилающая земную кору мантия является твердой. Ранние исследователи исходя из существования единого океана магмы предполагали наличие единой родоначальной магмы, из которой образуются все другие. В качестве родоначальной рассматривалась либо базальтовая, либо ультраосновная пикритовая магма. Российский петрограф Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предположил существование двух родоначальных магм: базальтовой и гранитной. Английский геолог А. Холмс предполагал существование трех родоначальных магм: базальтовой, гранитной и ультраосновной (перидотитовой). В настоящее время считается, что различные по составу магмы образуются за счет плавления пород мантии и земной коры в результате трех основных механизмов: привноса тепла и нагрева пород, уменьшения давления или привноса летучих компонентов, преимущественно воды. Их состав зависит от состава субстрата плавления и условий, в которых это плавление происходит. Причиной нагрева может быть поступление тепла из более глубоких слоев Земли, накопление радиогенного тепла и др. Генерация магмы за счет прогрева верхней мантии поднимающимися из нижней мантии плюмами характерна для магматизма океанических островов (горячие точки) и крупных магматических провинций. Плавление за счет уменьшения давления может происходить при подъеме отдельных крупных блоков мантии, которые при этом подъеме сохраняют тепло и высокие температуры. Такой механизм плавления реализуется под срединно-океаническими хребтами, с которыми связан интенсивный базальтовый вулканизм. Присутствие летучих компонентов, например водяного пара, существенно снижает температуру плавления горных пород. Образование магм за счет привноса летучих компонентов в мантию характерно для магматизма островных дуг. Этот магматизм вызван погружением океанической плиты в мантию (см. Субдукция). При погружении происходит прогрев океанической плиты, прогрессивный метаморфизм богатых водой пород плиты (спиллитов, серпентинитов и др.) и выделение огромного количества летучих, которые поступают в вышележащую мантию и вызывают ее частичное плавление.

Mагмы возникают при частичном плавлении ранее существовавших горных пород, при котором легкоплавкие жидкие фракции отделяются от нерасплавившегося твёрдого остатка (т.н. реститов). Степени плавления могут варьировать от первых процентов до 40-50% от объема первоначальной породы. Из земных магм наиболее высокие степени частичного плавления мантии зафиксированы для коматиитов, которые формировались преимущественно в архейскую эру (4.5-2.6 млрд. лет назад). Большая часть гранитных магм формируется за счет плавления пород земной коры, а базальтовые магмы преимущественно пород верхней мантии.

Условия образования магм, состав плавившихся пород, условия внедрения магм в земную кору, условия кристаллизации и фракционирования определяют набор компонентов, которые концентрируются при этих процессах и формируют месторождения полезных ископаемых. Рудные минералы (минералы Сr, Ti, Ni, Pt) обосабливаются в процессе кристаллизации базальтовых магм и образуют магматические месторождения в расслоённых комплексах (Норильск в России, Бушвельд в ЮАР, Садбери в Канаде). На последних стадиях формирования интрузивов (послемагматическая стадия) за счёт летучих компонентов, отделившихся от магм и теплового потока, поступающего от интрузивов во вмещающие породы формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, а также некоторые месторождения железа.

Магматические расплавы, которые при затвердевании превра­щаются в вулканические или интрузивные горные породы, зарож­даются в верхней мантии или континентальной земной коре, а за­тем перемещаются вверх и либо достигают поверхности Земли либо кристаллизуются на некоторой глубине. Поведение магм в процес­се зарождения, подъема и затвердевания в значительной мере оп­ределяется физическими свойствами расплавов, главными из кото­рых являются температура, плотность и вязкость.

Температура силикатных магм в момент зарождения варьиру­ет от 1800- 1600 до 600-500 °С в зависимости от глубины источни­ка и состава расплава. Наиболее высокие начальные температуры характерны для глубинных ультрамафических коматиитовых и пи-критовых магм, а самые низкие -- для кислых гранитных магм, об­разованных на меньшей глубине.

Температура, при которой магмы могут существовать в жид­ком состоянии, значительно понижается в тех случаях, когда сили­катные расплавы содержат растворенную в них воду, а также фтор, литий, бор. Растворимость воды в силикатных расплавах возраста­ет от долей мас. % при атмосферном давлении до десятков мас. % при давлениях, соответствующих глубинам свыше 30 км. Максимальные содержания воды в природных магмах, затвердевших в виде горных пород, достигают 5-10 мас.%, фтора 1 -2 мас.%, лития и бора - со­тых и десятых долей процента. Кроме воды, магмы могут содержать растворенную углекислоту. При низких давлениях растворимость С0 2 в магмах примерно на порядок ниже, чем Н 2 0, однако при высоких давлениях, существующих в мантии Земли, растворимость С0 2 значительно возрастает, и растворение углекислоты понижа­ет температуру мантийных магм. При подъеме расплавов, содержа­щих Н 2 0, С0 2 и другие летучие компоненты, растворимость кото­рых уменьшается по мере снижения давления, избыточная газовая фаза выделяется в виде пузырьков и удаляется из магмы.

О температуре магм судят по экспериментальным данным, пря­мым измерениям во время вулканических извержений, а также по результатам исследований с использованием геологических тер-


Часть III. Магматические горные породы (петрология)

мометров. Последними служат минералы и их ассоциации, состав которых является функцией температуры.

Плотность жидких магм равна 2.2-3.0 г/см 3 , что примерно на 10% меньше плотности твердых магматических пород такого же химического состава и того твердого корового или мантийного ве­щества, из которого выплавляются магмы. Разница плотностей обусловлена расширением вещества при плавлении.

Плотность минералов, которые выделяются из расплава при кристаллизации, может быть больше или меньше плотности жидкой фазы. В зависимости от соотношения плотностей кристаллы могут погружаться на дно или всплывать к кровле магматической камеры.

Сжимаемость магм под действием внешних сил мала, но все же больше, чем для кристаллических пород, поэтому положительный объемный эффект плавления уменьшается с ростом давления. Вы­сказано предположение, что на глубине 250-500 км плотность жид­кой магмы становится равной плотности оливина и пироксена - главных минералов, слагающих мантию Земли. В отношении оли­вина эта гипотеза подтверждена прямыми опытами К.Эджи и Д.Уо-кера (1993 г.), которые установили, что при давлении около 8 ГПа (глубина -250 км) плотность оливина становится равной плотнос­ти коматиитового расплава. Однако при этом давлении устойчив бо­лее плотный гранат, так что магматическая жидкость, вероятно, в целом все же легче твердого материала мантии Земли. Вместе с тем возможность флотации оливина на больших глубинах может иметь важное петрологическое значение.

Плотность магм зависит от их состава и увеличивается от кислых расплавов к основным и ультраосновным-ультрамафическим (табл. 3.1). Плотность кислых магм меньше, чем средняя плотность

Таблица 3.1. Плотность и вязкость магматических расплавов


3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов


вещества континентальной земной коры (-2.7 г/см 3), а ультрамафические магмы имеют более высокую плотность по сравнению с материалом земной коры. Плотность магм обычно определяют расчетным путем, суммируя парциаль­ные мольные объемы отдельных ком­понентов.

Вязкость - свойство, которое ха- Рис. 3.1. Распределение растеризует подвижность жидкости при скоростей в ламинарном

наличии градиента давления. Это свой- п отоке вязкой жидкости

Пояснения см. в тексте

ство обусловлено трением между стру-

ями жидкости, которые перемещаются

с разной скоростью. Если в ламинарном 1 потоке жидкости возника­ют градиенты скорости dV/dX под действием касательных напряже­ний dF/dS, вызванных внутренним трением (рис. 3.1), то во многих случаях сохраняется линейная зависимость, известная как уравне­ние Ньютона;

dF/dS = -η(dV/dX),

где η - коэффициент вязкости. Чем больше η, тем менее подвиж­на жидкая среда. Вязкость (η) измеряют в Па с или пуазах (г/см с = = дин с/см 2); Па с = 10 пуаз.

Магматические расплавы, не содержащие большого количест­ва кристаллов или газовых пузырьков, обладают свойствами нью­тоновской жидкости 2 . Вязкость силикатных магм меняется от 10 -1 -0° до 10 8 -10 12 Па с в зависимости от температуры и состава (см. табл. 3.1). Для сравнения заметим, что вязкость воды при комнат­ной температуре равна 10 -4 Па с, а эффективная 3 вязкость твердо­го вещества земной коры и верхней мантии - 10 18 -10 23 Па с. За­висимость вязкости (η ) от температуры (Т) описывается уравнением: 1nη = 1nη 0 + E/RT,

1 Ламинарным называется поток, в котором струи жидкости перемещаются па­
раллельно друг другу. Если направления и скорости отдельных струй меняются в про­
странстве и времени, то такой поток называют турбулентным.

2 При наличии большого количества кристаллов магма превращается в суспен­
зию, которая имеет предел текучести (жидкость Бингема). До тех пор, пока касатель­
ные напряжения не превысят этого предела, магматическая суспензия остается не­
подвижной.

з Перемещение (деформацию) твердого вещества можно описать уравнениями, которые используются для характеристики течения вязкой жидкости. Значения ко­эффициентов вязкости, которые входят в эти уравнения, называют эффективными.


Часть III. Магматические горные породы (петрология)

где η 0 = const, E- энергия активации вязкого течения, R - газовая

постоянная.

Вязкость силикатных магм возрастает от ультраосновных рас­плавов к кислым. Если базальтовый расплав при 1200 °С имеет вяз­кость 10 1 -10 2 Па с, то вязкость риолитового расплава при той же температуре возрастает до 10 5 Па с, а при 800 °С достигает 10 8 Па с. Рост вязкости вызван увеличением степени полимеризации рас­плава по мере возрастания содержания Si0 2 . Чем больше кремне-кислоты содержится в магме, тем выше доля прочных ковалентных (мостиковых) связей между катионами кремния и анионами кисло­рода и тем менее подвижен расплав.

Маловязкие базальтовые расплавы могут растекаться в виде ла­вовых потоков протяженностью в десятки и даже сотни километров, а более вязкие кислые магмы образуют короткие лавовые потоки или вообще не растекаются, выжимаясь на поверхность в виде экс­трузивных куполов.

Давление само по себе мало влияет на вязкость, однако если в обстановке высокого давления в расплаве растворяется значи­тельное количество воды, то его вязкость снижается. Например, водосодержащие кислые магмы имеют почти такую же вязкость, что и «сухие» базальтовые расплавы, нагретые до той же температуры (см. табл. 3.1).

Хотя вязкость безводных кислых магм очень велика, она при­мерно на десять порядков ниже эффективной вязкости твердых пород. Поэтому даже кислые магмы весьма подвижны по сравнению с твердым веществом земной коры.

Вязкость магм можно измерять непосредственно как в лабора­ториях, так и в природных лавовых потоках или озерах. Поскольку такие измерения сопряжены с техническими трудностями, вяз­кость обычно рассчитывают теоретически, учитывая состав и тем­пературу расплава. Результаты расчетов хорошо согласуются с экс­периментальными данными.

Понравилась статья? Поделитесь ей