12.12.2012
12 grudnia 2012
15:05
Plutonizm
Zazwyczaj obecność fazy gazowej w magmie jest zaznaczona w postaci pęcherzyków, których
obecność ma wpływ na porowatość magmy.
Im większa obecność fazy gazowej, tym większa eksplozywność magmy.
Ze względu na genezę magmy dzieli się na:
- Pierwotne (prymitywne)
- Macierzyste
- Pochodne
Skały, z których powstaje magma nazwane są substratem, pozostałość substratu (to, co nie wytopiło
się do końca) to restyt.
Restytowymi są najczęściej minerały ciemne.
Magmy pierwotne (prymitywne) to te magmy, które powstają w wyniku wytopienia tych partii
płaszcza Ziemi, które nie były wcześniej nadtapiane. Magmy te zazwyczaj nie wydostają się na
powierzchniÄ™ Ziemi.
Magmy macierzyste - to te magmy, które gromadzą się w komorze magmowej (częściowo magmy
pierwotne (prymitywne) lub magmy powstałe w wyniku wytopienia magm już wcześniej
nadtapianych.
Magmy pochodne - produkty dyferencjacji magm macierzystych
Pod względem składu chemicznego 99% magm to magmy krzemianowe.
Drugi podstawowy składnik magm to glinka Al O ok. 20%
2 3-
MgO 20 - 0,1%
CaO 14 - 0%
FeO 10 - 1%
Fe O 9 - 1%
2 3
Trochę niedocenianym składnikiem obecnym w magmie jest woda, obecna w minerałach
uwodnionych.
Im wyższe ciśnienie, tym niższa temperatura krystalizacji. To tłumaczy fakt, że granitoidy (skały
gÅ‚Ä™binowe) krystalizujÄ… w temp. Ok. 600°C. Na powierzchni Ziemi temperatura krzepniÄ™cia stopu
zależy wyłącznie od składu chemicznego stopu (ciśnienie jest porównywalne - nie gra roli) Skały
bazaltowe najczęściej krzepnÄ… w temperaturze 1000 - 1100°C
Różne jest tępo stygnięcia stopu, co w dużej mierze zależy od objętości. Batolit o objętości 10 000m3
zastyga na przestrzeni ok 10 mln lat.
Temperatura, powyżej której żadna faza stała nie jest trwała nosi nazwę liquidus (likwidus).
Temperatura, poniżej której zanika faza ciekłwa nosi nazwę solidus.
Czynniki prowadzące do upłynnienia skał:
- Spadek ciśnienia (spowodowany rozłamami tektonicznymi.
- Obecność diapiru astenosfery (pióropusza płaszcza)
- Obecność składników lotnych (szczególnie pary wodnej, której najwięcej można spotkać w
strefach subdukcji)
Zjawisko injekcji magmy w obręb skał już istniejących nazywamy intruzją. W zależności od geometrii
intruzji, jak i jej położenia względem skał tzw. osłony sa wyróżniane:
- Intruzje zgodne (równoległe do płaszczyzn warstw osłony)
- Intruzje niezgodne (przecinają płaszczyzny strukturalne skał osłony)
Geo fiz - wykłady Strona 1
Przykłady intruzji zgodnych:
a) Sill ( w jego obrębie magma może ulegać procesom dyferencjacji grawitacyjnej)
" Sille Karoo w Afryce
b) Lakkolit (wraz z kanałem doprowadzającym)
" Chełmiec (Góry Wałbrzyskie) - przykład ryolitowego lakkolitu
c) Lopolit (odwrócony lakkolit) - kształt odwróconego lejka
d) Fakolity (gr. Fakos - soczewka) występują najczęściej w przegubach fałdów - poszczególne
ławice mogą zostać odspojeniu, pomiędzy nie może wcisnąć się magma
e) Dajki
Intruzje są zazwyczaj odnogami (przejawami) obecności jakiejś komory magmowej w niższych
warstwach skał. Apofizy - przejawy, odmiany obecności komory magmowej .
Przykłady intruzji niezgodnych:
a) Dajki (jeśli jest ich kilka, przecinających się to mamy do czynienia z rojem dajek)
b) Etmolit (przypomina lopolit) - forma lejkowa
" Masyw Adamello
Wielka, zakrzepła komora magmowa to Jeśli ma skład granitoidowy, to mamy do czynienia z
batolitem.
Zależnością spękań obecnych w obrębie batolitu karkonoskiego w stosunku do licznych smug
ciemnych minerałów w tym batolicie (tzw. szlirów) zajmował się w latach 20. XX wieku niemiecki
geolog Hans Cloos.
Obecność spękań wraz z procesami wietrzenia sprzyja powstaniu tak spękanych skał jak Karkonosze i
Tatry Wysokie.
Według Cloosa spękania miały powstać przez nacisk niżejległych magm na już zastygłe fragmenty.
Obecnie uważa się, że spękania potwstały wskutek różnicy ciśnień magmy wywołanej stygnięciem.
Nazwa takiej formy to cios.
RÓŻNICOWANIE MAGMY
Pierwotna magma jest w znacznym stopniu jednorodna. Przy spadku temperatury rozpoczyna siÄ™
proces krystalizacji poszczególnych minerałów, które mogą podlegać różnicowaniu grawitacyjnemu,
określanego inaczej mianem dyferencjacji.
Stopień zróżnicowania zależy przede wszystkim od tempa stygnięcia, które zależy od:
- składu chemicznego stopu (zawartości fazy gazowej)
- Objętości
Im stygnięcie przebiega wolniej, tym większe może nastąpić różnicowanie magmy pierwotnej.
Najważniejsze procesy wpływające na róznicowanie pierwotnego stopu to:
- Szeroko rozumiana krystalizacja
- Asymilacja
- Konwekcja
- Likwacja
Efektem badań laboratoryjnych są diagramy fazowe, obrazujące kolejność krystalizacji
poszczególnych minerałów w warunkach określonej temp. (t), określonego ciśnienia (p), przy danym
składzie chemicznym. Pierwsze tego typu prace powstły dzięki eksperymentom Normana Bowena
oraz Franka Schairera. Ekperymenty ich były dosyć banalne.
Szkliwo to efekt procesu bardzo szybkiego zamrożenia lawy, nie dając minerałom czasu na
wykrystalizowanie.
Odmierzali oni pewną ilość minerałów, podgrzali i ochłodzili w wodzie.
Najpierw do powiedzmy temp. 1600*C (po ochłodzeniu pozostało samo szkliwo), potem 1400*C itd.
Geo fiz - wykłady Strona 2
Najpierw do powiedzmy temp. 1600*C (po ochłodzeniu pozostało samo szkliwo), potem 1400*C itd.
aż do momentu, gdy szkliwo zanika a pozostają same kryształy.
http://www.tulane.edu/~sanelson/eens211/2compphasdiag.html
Wyróżniane są dwa podstawowe rodzaje krystalizacji:
- Równowagowa
- frakcyjna
Równowagowa - ?????
Przy spadku temperatury powstałe wcześniej kryształy reagują ponownie ze stopem zmieniają swój
skład chemiczny. Ostateczny produkt stygnięcia w postaci skały. Ma skład identyuczny jak magma, z
króej ta skał powstała. Zjawisko to ilustruje diagram opisujący krystalizację dwuskładnikowego
stopu o składize piroksen - anortyt.
Punkt eutektyczny - punkt, w którym krzywa solidusu styka się z krzywą liquisusu. Jest to jedyny
punkt, w którym stop i faza stała znajdują się w równowadze.
Obecność jakiegokolwiek zanieczyszczenia obniża temperaturę topnienia.
Po obniżeniu temepratury do temperatury eutektycznej temperatura nie spadnie ani o pół stopnia
dopóki nie wykrystalizują wszystkie minerały. Powstaje wtedy ksenomorficzne tło dla minerałów
automorficznych, które wykrystalizowały wcześniej jako automorficzne.
Gdy temepratura większa od T , mamy tylko stop,
G
W zakresie T T mamy stop + piroksen
G- E-
W temp T mamy stop + piroksen + skaleń (anortyt)
E
Gdy temperatura mniejsza od T , mamy piroksen + skaleń, ale bez stopu, są krystaliczne
E
Kolejność krystalizacji minerałów zależy od składu stopu w stosunku do wartości hipotetycznego
składu w punkcie eutektycznym.
Jako pierwszy krystalizuje ten minerał, który w stosunku do punktu eutektycznego obecny jest w
nadmiarze.
Temperatura eutektyczna to najniższa temperatura, w której może istnieć faza ciekła.
KRYSTALIZACJA FRAKCYJNA
Podczas niej powstałe przy spadku temperatury kryształy zostają oddzielone od stopu pod wpływem
różnic gęstości (część opada, część unosi się ku górze), wówczas stop pozbawiony pierwiastków
związanych w powstałych kryształach zmienia swój skład chemiczny. W ten sposób powstają kolejne
Geo fiz - wykłady Strona 3
związanych w powstałych kryształach zmienia swój skład chemiczny. W ten sposób powstają kolejne
frakcje gęstościowe magm o odmiennym składzie chemicznym i mineralnym. Ostatecznie każda z
nich po zakrzepnięciu stanie się odmienną skałą, o odrębnym składzie chemicznym i mineralnym.
Skład każdej z tych frakcji (w przeciwieństwie do krystalizacji równowagowej) jest odmienny w
stosunku do składu stopu wyjściowego.
Magma jest jak mleko zsiadłe.
Geo fiz - wykłady Strona 4