Magmatismi all mõistetakse nähtuste kogumit, mis on seotud magmade tekke, koostise arengu ja liikumisega Maa pinnale. Magmatism on üks olulisemaid süvaprotsesse maakera sisemuses. Ilmumisvormi järgi jaguneb magmatism pealetükkivaks ja effusiivseks. Nende erinevus määrab suuresti kivimite tekkemehhanismid.
Magma mõiste
Magma on kõrgtemperatuuriline vedelik-silikaatsulam, mis moodustub sügavates kambrites, peamiselt ülemises vahevöös (astenosfääris) ja osaliselt maakoore alumistes kihtides. Magmakambri moodustumine toimub teatud rõhu ja temperatuuri väärtuste kombineerimisel. Sellisel primaarsel magmal on homogeenne koostis, mis sisaldab järgmisi komponente: vedelik (sula), milles gaas või lenduv faas (vedelik) on lahustunud. On ka mõnedtahke kristalne aine. Pinna poole liikudes areneb esmane magma sõltuv alt konkreetsetest tingimustest.
Magma evolutsioon hõlmab mitut tüüpi protsesse. Esiteks kogeb ta erinevat eristumist:
- eraldamine, mille käigus see eraldub segunematuteks vedelateks komponentideks;
- kristalliseerumise eristamine. Seda kõige olulisemat protsessi seostatakse teatud ühendite sadestumisega (kristalliseerumisega) amorfsest sulamist erinevatel temperatuuri ja rõhu kombinatsioonidel.
Teiseks muudab magma oma keemilist koostist koosmõjul peremeeskivimitega. Seda nähtust nimetatakse saastumiseks.
Magma kristallisatsiooniprotsessid
Kuna magma on paljude ainete liikuv segu ja see on muutuvates tingimustes, on selle komponentide kristalliseerumine väga keeruline protsess. Tavaliselt jaguneb see kolmeks põhifaasiks:
- Kõrge temperatuuriga varane magmaatiline faas. Selles etapis langevad magmast välja suure tihedusega rauda ja magneesiumi sisaldavad mineraalid. Need settivad ja kogunevad magmakambri põhjapiirkondadesse.
- Kesktemperatuuriline magmaatiline põhifaas, milles tekivad kivimite põhikomponendid, nagu päevakivid, kvarts, vilgukivid, pürokseenid, amfiboolid. K altsium sadestub, valdav enamus räni ja alumiiniumi. Kristalliseerumisega selles faasis kaasneb juba ruumipuudus magmakambris, mistõttu on saadud mineraalid peeneteralised.
- Madala temperatuuriga hiline magmaatiline (pegmatiit)faasis. Selles etapis levib lenduvate komponentidega rikastatud liikuv nn pegmatiidi magma jääk magmakambrisse jäänud õõnsuste ja pragude kaudu, aidates kaasa peremeeskivimite ümberkristalliseerumisele. Pegmatiidi veenidele on iseloomulik suurte kristallide moodustumine, mis võivad üksteiseks kasvada. See etapp piirneb mineraalide moodustumise hüdrotermilise faasiga ja on sellega tihed alt seotud.
Vulkanism ja plutonism
On olemas selliseid magmatismi avaldumisvorme nagu pealetükkiv ja effusiivne. Nende erinevus seisneb magmade evolutsiooni tingimustes ja nende tahkestumise kohas. Viimane tegur mängib eriti olulist rolli.
Efuusiivne magmatism on protsess, mille käigus magma jõuab toitekanali kaudu Maa pinnale, tõuseb tippu, moodustades vulkaane ja külmub. Purskanud magmat nimetatakse laavaks. Pinnale jõudes kaotab see intensiivselt lenduva komponendi. Tahkumine toimub samuti kiiresti, teatud tüüpi laavadel ei ole aega kristalliseeruda ja amorfses olekus tahkuda (vulkaanilised klaasid).
Sissetungiv magmatism (plutonism) erineb selle poolest, et magma ei jõua pinnale. Tungides ühel või teisel viisil kivimite katvatesse horisontidesse, magma tahkub sügavuses, moodustades pealetungivad (plutoonilised) kehad.
Sissetungimiste klassifikatsioon
Peremeeskivimite seoseid pealetungiva magmatismi saadustega ja sissetungivate kehade tüüpidega eristatakse paljude kriteeriumide alusel, eelkõige näiteks:
- Moodustamise sügavus. Esineb maapinnalähedasi (subvulkaaniline), keskmise sügavusega (hüpabyssaalne) ja sügav (sügav) sissetungi.
- Asukoht hostroki suhtes. Selle kriteeriumi järgi jagunevad manustatud massiivid kaashäälikuteks (konkordantsete) ja lahkarvamuste (diskordantsete) vahel.
Samuti klassifitseeritakse pealetungiva magmatismi olemus ja intrusioonide tüübid selliste tunnuste järgi nagu plutoonse keha struktuuri ja kontaktpinna suhe (konformne ja ebakonformaalne), seos tektooniliste liikumistega, kuju, suurus massiivist ja nii edasi.
Eri tüüpi magmaatiliste intrusioonide tuvastamise kriteeriumid on omavahel tihed alt seotud. Näiteks olenev alt ümbritseva kihi struktuurist, magmaatilise massiivi tekke sügavusest ja tekkemehhanismist ning muudest pealetükkiva magmatismi ilmingutest võivad intrusioonide kujundid olla väga erinevad.
Mehhanismid magma kivimassi viimiseks
Magma võib tungida vastuvõtvasse kihti kahel põhilisel viisil: mööda settekihi kihistustasandeid või piki olemasolevaid kivimipragusid.
Esimesel juhul tõusevad magma survel katuse kihid - paksuse peal olevad alad - või vastupidi, sissetungiva magma massi mõjul selle all olevad kihid vajuma. Nii moodustuvad kaashäälikute sissetungid.
Kui magma tungib ülespoole, täites ja laiendades pragusid, murdes läbi kihtide ja varisedes katusekivid, moodustab see ise õõnsuse, mille hõivab pealetükkiv keha. Sel viisil ebaühtlane esinemineplutoonilised kehad.
Varjatud tardmasside kujundid
Sõltuv alt konkreetsest rajast, mida mööda tungiva magmatismi protsess kulgeb, võivad pealetungivate kehade vormid olla väga erinevad. Kõige levinumad ebaühtlaselt esinevad tardmassiivid on:
- Dike on plaaditaoline järsult sukeldunud keha, mis ületab ümbritsevaid kihte. Vallid on palju pikemad kui paksud ja kontaktpinnad on peaaegu paralleelsed. Tammid võivad olla erineva suurusega – kümnetest meetritest kuni sadade kilomeetriteni. Vallide kuju võib olla ka ümmargune või radiaalne, olenev alt magmaga täidetud pragude asukohast.
- Soon on ebakorrapärase hargnenud kujuga väike sekantne keha.
- Vars on sambakujuline korpus, mida iseloomustavad vertikaalsed või järsult vajunud kontaktpinnad.
- Batholith on suurim sissetungide valik. Batholiidid võivad olla sadade või isegi tuhandete kilomeetrite pikkused.
Kattuvad kehad võtavad samuti erinevaid vorme. Nende hulgas leidub sageli:
- Akvistik on kihiline sissetung, mille kontaktpinnad on paralleelsed põhipeenardega.
- Lopolith on läätsekujuline massiiv, kumer allapoole.
- Laccolith on sarnase kujuga keha, mille kumer pool asub üleval, nagu seenekübar. Ayu-Dagi mägi Krimmis on näide gabbroid-lakkoliidist.
- Fakoliit on keha, mis asub kivimiõõnsuse murdes.
Sissetungimise kontakttsoon
Plutooniliste kehade tekkega kaasnevad keerulised vastasmõju protsessid piiril ümbritseva kihiga. Endokontakti ja eksokontakti tsoonid moodustuvad piki kontaktpinda.
Endokontakti muutused tekivad intrusiivis peremeeskivimite magmasse tungimise tõttu. Selle tulemusena toimuvad kontakti lähedal olevas magmas keemilised muutused (saastumine), mis mõjutavad mineraalide moodustumist.
Eksokontaktvöönd tekib peremeeskivimis magma termiliste ja keemiliste mõjude tulemusena ning seda iseloomustavad aktiivsed metamorfismi ja metasomatismi protsessid. Seega võivad lenduvad magma komponendid asendada mineraalid eksokontakttsoonis sissetoodud ühenditega, moodustades nn metasomaatsed halod.
Lenduvate komponentide poolt tekitatud mineraalsed ühendid võivad samuti kristalliseeruda otse kontakttsoonis. See protsess mängib olulist rolli näiteks vilgukivide ja vee osalusel kvartsi moodustumisel.
Tungiv magmatism ja pealetükkivad kivid
Magma süvakristalliseerumise tulemusena tekkinud kivimeid nimetatakse intrusiivseteks ehk plutoonilisteks. Efusiivsed (vulkaanilised) kivimid tekivad magma purskamisel Maa pinnal (või ookeani põhjas).
Sissetungiv ja effusiivne magmatism tekitab mineraalse koostiselt sarnase kivimite hulga. Tardkivimite liigitamine koostise järgi põhineb ränidioksiidi SiO2 sisaldusel. Selle tõu kriteeriumi järgijagunevad ülialuseliseks, aluseliseks, keskmiseks ja happeliseks. Seeria ränidioksiidi sisaldus suureneb ultramafilistest (alla 45%) kivimitest happelisteks (üle 63%). Igas klassis erinevad kivimid leeliselisuse poolest. Selle klassifikatsiooni kohaselt moodustavad peamised tungivad kivimid järgmise seeria (sulgudes vulkaaniline analoog):
- Ülipõhi: peridotiidid, duniidid (pikriidid);
- Peamine: gabroidid, pürokseeniidid (bas altid);
- Keskmine: dioriidid (andesiidid);
- Happeline: granodioriidid, graniidid (datsiidid, rüoliidid).
Plutoonilised kivimid erinevad efusioonilistest kivimite tekketingimuste ja neid moodustavate mineraalide kristallstruktuuri poolest: need on täiskristallilised (ei sisalda amorfseid struktuure), selgeteralised ja neil puuduvad poorid. Mida sügavamal on kivimite tekke allikas (sügavuse sissetungid), seda aeglasem alt kulgesid magma jahtumise ja kristalliseerumise protsessid, säilitades samal ajal suures koguses lenduvat faasi. Selliseid sügavaid kivimeid iseloomustavad suuremad kristalsed terad.
Sissetungivate kehade sisemine struktuur
Plutooniliste massiivide struktuur kujuneb prototektoonika üldnimetuse alla koondatud nähtuste kompleksi käigus. See eristab kahte etappi: vedela ja tahke faasi prototektoonika.
Vedelfaasi etapis kantakse saadud kehale esmased triibulised ja lineaarsed tekstuurid. Need peegeldavad sissetungiva magma voolu suunda ja kristalliseeruvate mineraalide orientatsiooni dünaamilisi tingimusi (näiteks paralleelset paigutustvilgukivi kristallid, sarvest jne). Tekstuure seostatakse ka magmakambrisse kukkunud võõraste kivimite fragmentide – ksenoliitide – ja isoleeritud mineraalide kogumitega – schlieren.
Sissetungiva evolutsiooni tahkefaasilist etappi seostatakse äsja moodustunud kivimi jahtumisega. Massiivis tekivad esmased praod, mille asukoha ja arvu määrab jahutuskeskkond ning vedelfaasis tekkinud struktuurid. Lisaks tekivad sellises magmaatilises massis sekundaarsed struktuurid selle sektsioonide killustumise ja rebenemiste nihkumise tõttu.
Prototektoonika uurimine on oluline, et selgitada sissetungides ja ümbritsevates kivimites asuvate maavarade maardlate paiknemise tingimusi.
Magmaatilised sissetungid ja tektoonika
Sissetungiva päritoluga kivimid on maakoore erinevates piirkondades lai alt levinud. Mõned pealetükkiva magmatismi ilmingud annavad olulise panuse nii piirkondlikesse kui ka globaalsetesse tektoonilistesse protsessidesse.
Mandrite kokkupõrgete käigus maakoore paksuse suurenemise käigus tekivad aktiivse graniitmagmatismi toimel suured batoliitid, näiteks Gangdise batoliit Trans-Himaalajas. Samuti seostatakse suurte batoliitide teket aktiivsete mandriäärtega (Andide batoliit). Üldiselt mängivad ränimagma sissetungid mägede ehitamise protsessides olulist rolli.
Kooriku venitamisel moodustuvad sageli paralleelsed tammid. Selliseid seeriaid täheldatakse ookeani keskahelikul.
Künnised on üks mandrisisese magmaatiliste intrusioonide iseloomulikke vorme. Neil võib olla ka suur ulatus – kuni sadu kilomeetreid. Sageli moodustab settekivimite kihtide vahele tungiv magma mitu künnikihti.
Sügav magmaatiline tegevus ja mineraalid
Tulenev alt kristalliseerumise iseärasustest sissetungiva magmatismi protsessides tekivad maagi mineraalid kroomi, raua, magneesiumi, nikli, aga ka natiivsete platinoidide jaoks ülialuselistes kivimites. Sel juhul moodustavad raskmetallid (kuld, plii, tina, volfram, tsink jne) lahustuvaid ühendeid koos lenduvate magmakomponentidega (näiteks vesi) ja koonduvad magmakambri ülemistesse piirkondadesse. See toimub kristalliseerumise varases faasis. Hilisemas etapis moodustab haruldaste muldmetallide ja haruldasi elemente sisaldav liikuv pegmatiidi jääk sissetungivates luumurdudes veeniladestused.
Seega on Koola poolsaarel Hiibiinid lakkoliit, mis paljandub ümbritseva kihi erosiooni tagajärjel. See keha koosneb nefeliinsüeniitidest, mis on alumiiniumi maak. Veel üks näide on vase- ja niklirikkad Norilski künnised.
Kontakttsoonid pakuvad samuti suurt praktilist huvi. Kulla, hõbeda, tina ja muude väärtuslike metallide lademeid seostatakse metasomaatiliste ja moondekujuliste halodega sissetungivates kehades, nagu näiteks Bushveldi lopoliit Lõuna-Aafrikas, mis on tuntud oma kulda sisaldavate halode poolest.
Seega, pealetükkivad aladmagmatism on paljude väärtuslike mineraalide kõige olulisem allikas.
