MAGMATYZM

Głęboko pod powierzchnią na skutek oddziaływania temperatury możne dochodzić do miejscowego stopnienia skał. Powstaje ciekły stop zwany magmą. Średnia temperatura magmy wynoki 700^oC-900^oC, zwykle nie przekracza 1150^oC.

Częściej od całkowitego stopnienia skał następuje częściowe topnienie, gdyż skały składają się z minerałów o różnej temperaturze topnienia.

Ogniska magmowe powstają w astenosferze:

- w strefie subdukcji

- w miejscach rozrastania się dna morskiego

- w goracych punktach

Powstawanie ognisk magmowych związane jest z ruchami płyt litosfery.

Z ognisk powstających w astenosferze mogma przedostaje się do skorupy ziemskiej i może wydobywać sie na powierzchnię.

Magma- gorąca, ruchliwa materia, której podstawowym składnikiem jest stop krzemionkowy, z rozpuszczonymi w nim gazami i przegrzanymi roztworami wody.

Magma składa się przede wszystkim z krzemionki (SiO₂) oraz tlenków gliny (Al₂O₃), żalaza (Fe₂O₃ i FeO), magnezu, wapnia, sodu i potasu. Inne związki chemiczne występują w miejszych ilościach.

Magmy dzieli sie pod względem chemicznym na kwaśne, obojętne, zasadowe i ultrazasadowe. Przyjmuje się jednak, że pierwotna jest magma bazaltowa.

Skład magmy po stopieniu ulega zróżnicowaniu- dyferencjacji.

- dyferencjacja grawitacyjna- ma miejsce w magmie całkowicie upłynnionej. Cząstki cięższe przemieszczają się ku dołowi, lżejsze ku górze.

- frakcyjna krystalizacja- gdy magma już rozpoczęła krystalizację, kryształy które powstały są cięższe od magmy i powoli opadają, jest wynkkiem krystalizacji różnych minerałów w różnych temperaturach. To bardzo ważny proces zróżnicowania.

Frakcyjna krystalizacja:

• Etap wczesneij krystalizacji- powstają oliwiny, pirokseny, plagioklazy (skały: perydotyt, gabro, bazalt)

• Główne stadium krystalizacji- nadal krystalizują pirokseny i plagioklazy, a także amfibole i biotyt (skały: gabro, bazalt, dioryt, andezyt)

• Końcowe stadium krystalizacji magdy- przeważa ortoklaz, muskowit i kwarcyt, z minerałów ciemnych biotyt (skały: granity)

Likwacja (odmieszanie)- przy obniżeniu temperatury magma może rozdzielić się na lżejszą i cięższą. W jednym zbiorniku może powstać magma bazaltowa i granitowa.

Konwekcja- przemieszczające się ku górze zbiornika gazy prowadzą do zróżnicowaniu składu stygnącej magmy.

Asymilacja- zróżnicowaniu składu może przez wtapianie do magmy skał otaczających zbiornik.

INTRUZJE MAGMOWE

Magma wdziera się w skorupę ziemską w postaci intruzji, które przybierają różne formy przestrzanne w pozostają w zróżnicowanym stosunku do skał otaczających.

Intruzje zgodne układają się zgodnie z powierzchniami strukturalnymi skał otaczających:

• Sille- żyły pokładowe, magma wnika między warstwy skalne

• Lakkolity- przypominają bochenek lub grzyb

• Lopolity- lakkolit odwrócony

Intruzje niezgodne przecinają powierzchnie strukturalne:

• Dajki- przecinają warstwy w poprzek, mogą osiągać długość kilkuset km a szerokość kilku km (podobne do dajek żyły granitowe- harpolity)

• Żyły kominowe- pnie w kształcie walca o niewielkiej średnicy

Najrozleglejsze intruzje to batolity tworzące wielkie masywy skał magmowych, najczęściej granitolidy. Górna powierzchnia przecina skały niezgodne. Natomiast dolna nie jest odsłonięta. W Polsce największe batolity- krystalinik tatrzański i karkonowski.

Złoża surowców towarzyszące intruzjom- w szczytowych partiach batolitów i w żyłach od nich odchodzących, gromadzą się często użyteczne minerały różnych pierwiastków, które tworzą złoża pochodzenia magmowego.

Złoża niklu, chromu, platyny i tytanu występują tylko w skałach zasadowych.

Złoża miedzi i żelaza spotyka się najczęściej w skałach kwaśnych.

Złoża złota, ołowiu, cuynku i cyny towarzyszą wyłącznie kwaśnym skałom.

Rodzaje złoż surowców mineralnych:

• Złoża magmowe- minerały użyteczne znajdują się w obrębie intruzji

• Złoża pegmatytowe- występują w pegmatytach (szczytowych partiach intruzji)

• Złoża hydrotermalne- minerały użyteczne znajdują się w żyłach odchodzących od intruzji, a ich krystalizacja nastapiła z gorących par, wód i gazów, będących pozostałością po krystalizacji magmy

SKAŁY MAGMOWE

Plutonizm- procesy związane z zastyganiem magmy w skorupie ziemskiej

Wulkanizm- procesy związane z wydobywaniem się magmy na powierzchnię.

Procesy plutoniczne prowadzą do powstania skał plutonicznych- magmowych: głębinowych i żyłowych. W procesach wulkanicznych powstają skały wulkaniczne- wylewne.

Struktura skał głębinowych- charakterystyczną cechą skał głębinowych jest ich krystalizacja- ziarnista struktura. Wielkość ziaren może być bardzo mała (niewodoczna gołym okiem) lub większa, nawet do kilku cm.

Główne minerały skał magmowych- kwarc, skalenie alkaliczne, plagioklazy, oliwin, biotyt, muskowit, pirokseny, amfibole.

Klasyfikacja skał magmowych- w zależności od składu chemicznego skały magmowe mają różny skład mineralny i zmieniają się przeważające w nich minerały. Skały kwaśne zawierają dużo krzemionki, a dominującym minerałem jest kwarc, skalenie alkaliczne i plagioklazy.

KLASA	GRABITU	SJENITU	DIORYTU	GABRA	PERYDOTYTU
SKAŁY GŁĘBIONOWE	-GRANITY	-SJENTIY	-DIORYT	-GABRO	-PERYDOTYT -PIROKSENTY
SKAŁY WYLEWNE	-PROFIR KWARCOWY (RYOLIT)	-PORFIR BEZKW. -TRACHIT	-ANDEZYT	-BAZALT -MELAFIR
SKAŁY ŻYŁOWE	-PEGMATYT			-DIABAZ
SKŁAD MINERALNY	-KWARC -ORTOKLAZ -PLAGIOKLAZ KWAŚNY -BIOTYT -MUSKOWIT	PLAGIOKLAZ KWAŚNY -ORTOKLAZ -AMFIBOLE -BIOTYT -(KWARC)	PLAGIOKLAZ OBOJĘTNY -AMFIBOLE -PIROKSENY -BIOTYT	PLAGIOKLAZ ZASADOWY -PIROKSENY -OLIWINY -AMFIBOLE -BIOTYT	-OLIWINY -PIROKSENY -AMFIBOLE -(BIOTYT)
CHEMIZM	KWAŚNE	OBOJĘTNE	OBOJĘTNE	OBOJĘTNE ZASADOWE	ULTRAZASA- DOWE

SKAŁY	KWAŚNE	OBOJĘTNE	ZASADOWE	SKRAJNIE ZASADOWE
Głębinowe	Granit	Dioryt	Gabro	Perydotyt
Wulkaniczne	Riolit	Andezyt	Bazalt

↑ Uproszczona klasyfikazja

← 70% zawartość krzemionki, skały coraz jaśniejsze 40% ←

← zawartość sodu i potasu ←

→ zawartość żelaza, magnezu i wapnia →

→ 700^oC temperatura topnienia skał 1200^oC →

SKAŁY MAGMOWE W POLSCE

Granitoidy dolnośląskie- związane głównie z orogenezą warysysyjką, występują w kilku masywach:

• Regionu Strzelina-Żulowa- granity, granodioryty, tonality, jasnoszare drobnokrystaliczne.

• Strzegom-Sobótka- granity i granodioryty mikowe (biotytowe), różnoziarniste, przecięte przez żyły pegmatytów

• Karkonoski- różowawe granity (zawierają skalenie potasowe) różnoziarniste

• Łużycki- graniodioryty, granity, ciemnoszare lub różowo-zielone

• Kudowski- od granitu do tonalitu, najczęściej ciemnoczerwone

Skały magmowe i żyłowe w Polsce- granitoidy występują na powierzchni na Dolnym Śląsku oraz w Tatrach. Pod przykryciem skał osadowych zalegają również w północno-wschodniej Polsce, co stwierdzono za pomocą wierceń. Natomiast kwaśne skały żyłowe zwykle przecinają masywy granitoidów.

Granitoidy Tatrzańskie- występują w trzonie krystalicznym Tatr Wysokich. Zwykle są szare z zielonkawym odcieniem, średnio lub drobno krystaliczne, są to granodioryty lub tonality.

Głazy narzutowe- z granitoidów jest zbudowanych wiele głazów narzutowych, przetransportowanych ze Skandynawii do Polski przez lądolód. Do najważniejszych zaliczamy granoidy „rapakiwi” pochodzące z wysp Alandzkich i południowo zachodniej Finlandii, oraz granity sztokholmskie.

WULKANIZM

Przyczyny wędrówki magmy- wydobywające się z magmy para wodna i gazy rozpuszczone tworzą z nią mieszaninę (wybuchową). Przy zachwianiu równowagi między ciśnieniem a temperaturą dochodzi do wypływu lub wybuchu magmy.

Lawa- jest to magma, która wydostała się na powierzchnię Ziemi. Lawa ma podobny skład jak magma, ale jest uboższa w składniki lotne.

Erupcja- wyrzucenie przez wulkan na powierzchnię Ziemi materiału wulkanicznego (lawa, materiał piroklastyczny, substancje lotne)

Rodzaje erupcji:

• centralne- lawa wydobywa się z krateru. Krater jest połączony z ogniskiem magmowym.

• linijne (linearne, szczelinowe)- lawa wydobywa się szczelinami. Erupcje te są obecnie rzadkie, ale w czasach historycznych występowały częściej. Erupcje te znane są z Islandii, gdzie od kilkudziesięciu mln lat wylewają się lawy bazaltowe, pokrywając dużą powierzchnię.

• arealne- lawa wydobywa się na rozległej powierzchni. Jeśli magma batolitu podnosi się może przetopić skały sklepienia lub przedrzeć się na powierzchnię na dużym obszarze. Ten tym erupcji obecnie nie występuje.

Pokrywy lawowe- w wyniku erupcji linijnych powstały wielkie mezozoiczne i paleogeńskie pokrywy lawowe (trapy) Dekanu, pd. i wsch. Afryki, Syberii.

Produkty erupcji- produktami erupcji są lawy i materiały piroklastyczne.

Lawy (temp 800-1000^oC) w zależności od zawartości krzemionki mają różne cechy:

• kwaśne- mają dużą lepkość, są gęste, tworzą krótkie potoki, przepną blisko miejsca erupcji

• zasadowe- mają małą lepkość, są rzadkie, ruchliwe, płynne, poruszają się szybko i rozlewają się szeroko wokół miejsca erupcji

• obojętne- mają cechy pośrednie

Lawa- prędkość przemieszczania. Prędkość spływu lawy uwarunkowana jest jej lepkością i wynosi od 3-4km/h (np. Wezuwiusz, Etna) do 40km/h (Mauna Kea, Kilauea).

Ilość lawy

ilość lawy wydostającej się w trakcie erupcji jest zróżnicowana- najczęściej nie przekracza 1km³. w czasie wybuchu wulkanu Laki na Islandii w roku 1783 wydobyło się 12.5km³ lawy. Lawa może być wyrzucana na dużą wysokość. Islandzki wulkan Aksja w 1961 roku wyrzucał fontanny lawy na wysokość 500m. Wysokość fontann lawowych zależy od prężności par i gazów zawartych w lawie.

Lawa blokowa- aa

W zależności od lepkości, zawartości gazów i prędkości stygnięcia lawa przybiera różne formy. Lawa blokowa, na Hawajach zwana Lawą AA jest przesycona gazami, ma powierzchnię szorstką i żużlową, a wnętrze potoku lawowego jest porowate; w trakcie krzepnięcia lawa taka łamie się, kruszy i dzieli się na bloki wielkości około 1m.

Lawa trzewiowa- pahoehoe

Jeżeli gazów jest mało, lawa tworzy formy kopulaste, nerkowate i sznurowate o gładkiej, lśniącej powierzchni. Jest to lawa trzewiowa. Często używa się nazwy zapożyczonej z Hawajów- lawa pahoehoe.

Cios termiczny- stygnąca lawa zmniejsza objętość, powstają w niej naprężenia rozciągające, tworzą się spękania (cios termiczny). Cios termiczny, zwany też oddzielnością słupową tworzy się w późnym stadium krzepnięcia lawy. Najczęściej powierzchnie pęknięć przecinają się pod kątek 120^o, dlatego powstają sześcioboczne słupy.

Utwory piroklastyczne- powstają przez rozdrobnienie lawy wyrzuconej w powietrze, a czasem materiału budującego stożek. Utwory te dzielimy w zależności od wielkości. Największe to bomby i szlaki, najmniejsze to piaski i popioły wulkaniczne. Scementowane piaski i popioły wulkaniczne to tufy.

Bomby i szlaki- bomba wulkaniczna składnik produktów piroklastycznych, określany umownie jako fragment o średnicy powyżej 6,4cm. Najczęściej średnica ta wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu cm, ale może przekraczać 1m. Bomby mogą być fragmentami skał stożka wulkanicznego, rozerwanego w trakcie erupcji. Fragmenty szklistej, nieco pęcherzykowatej lawy o średnicy około 10cm noszą nazwę szlaki.

Lapille (wł. małe kamyki)- fragmenty wielkości grochu lub orzecha włoskiego powstałe z rozdrobnienia lawy lub z pokruszenia wcześniej powstałych law. Średnice: 2-64cm.

Scoria (wł. piana)- 1. ciemna, gąbczasta skorupa na powierzchni lawy 2. fragmenty gąbczastej lawy wielkości orzecha włoskiego wyrzucone przez wulkan i krzepnące w powietrzu.

Popioły wulkaniczne- najdrobniejsze materiały piroklastyczne o średnicy fragmentów poniżej 2mm. Popioły wulkaniczne osadzone na lądzie noszą nazwę tufów, osadzone w środowisku wodnym, cechujące się wyraźny warstwowaniem- tufitów.

Pumeks- tworzy się z wyrzuconych w powietrze fragmentów gorącej lawy bogatej w gazy, które wydobywają się z niej w trakcie stygnięcia w powietrzu. Pumeks jest przepełniony drobnymi pęcherzykami; ma mniejszą gęstość objętościową niż woda.

Gorące chmur- w trakcji erupcji tworzą się czasem gorące chmury (chmury gorejące), które są mieszaniną gazów i pyłów. Staczają się one po stoku wulkanu z dużą szybkością i stanowią ogromne zagrożenie. Często jest to huragan miotający popiołem i kawałkami pumeksu w temp 800^oC lub większej.

Lahary- to potoki błotne złożone z materiałów piroklastycznych przesyconych wodą. Woda pochodzi z: lodowców i pokryw śnieżnych, intensywnych opadów atmosferycznych, jezior kraterów. Lahary powodują ogromne szkody (duża siła transportowa, duża prędkość).

Lawy poduszkowe- wybuchy wulkanów występują również pod wodą. Wybuchy podmorskie mają głównie miejsce w grzbietach śródoceanicznych. Lawa w zetknięciu z wodą szybko stygnie i rozpada się na bochenkowe twory spłaszczone pod wpływem ciśnienia wody- lawy poduszkowe.

Skały wulkaniczne- z lawy, w zależności od jej składu mineralnego i chemicznego powstają skały wylewne:

• kwaśne- porfiry kwarcowe- riolity, występują w okolicach Krakowa i w Sudetach. Z rolitu zbudowany jest lakkolit Chełmca koło Wałbrzycha.

• obojętne- porfiry bezkwarcowe: 1.andezyty (ciemnoszare, zawierające kryształy afiboli i piroksenów)- Pieniny: Jarmuta, Wżar, Bryjarka, 2.bazalt (ciemne, prawie czarne, bez widocznych kryształów)- Dolny Śląsk: np. góra św. Anny, 3.melafiry- odmiana bazaltu o teksturze migdałowcowej- koło Krakowa

• zasadowe- bardzo ciemne, w Polsce występują sporadyczne bazanit na Dolnym Śląsku

Budowa wulkanu:

• stożek wulkaniczny- jego kształt zależy od ilości i rodzaju materiałów

• ognisko (komora magmowa)- zbiornik magmy, który jest źródłem erupcji

• krater- tworzy lejkowate zagłębienie powstałe przez rozkruszenie i wyrzucenie skał podczas erupcji

• komin wulkaniczny- kanał, którym na powierzchnię ziemi dostarczane są produkty erupcji

Kaldera- w szczytowej części stożka tworzy się czasem kaldera. Jest to zbliżone do koła zagłębienie, stosunkowo płytkie, ze stromymi ścianami, o większej średnicy niż krater. Powstanie kaldery związane jest z wysadzenie szczytowej części stożka podczas erupcji lub zapadania terenu nad częściowo opróżniony ogniskiem. Ngorongoro w Tanzanii jest największą kalderą na świecie.

Typy wulkanów- w zależności od rodzaju produktów erupcji można wyróżnić wulkany:

• lawowe- wydobywa się tylko lawa

• eksplozywne- wyrzucane są tylko materiały piroklastyczne (rzadki

• mieszane (stratowulkany)- wydobywają się na przemian materiały piroklastyczne i lawa

Wulkany lawowe (tarczowe)- powstają z lawy zasadowej i obojętnej. Tworzą wzniesienia o łagodnych stokach. Charakterystyczne na obszarach oceanicznych. Mauna Loa (Hawaje) jest największym na świecie wulkanem tarczowym.

Stratowulkany- większość wulkanów. Stożek zbudowany jest z naprzemianległych warstw lawy i popiołów. Typowe dla nich są kaldery. Wybuchają gwałtownie i tworzą wysokie, smukłe stożki. Przykłady: Etna, Wezuwiusz, Krakatau, Fudżijama.

Podział wulkanów ze względu na rodzaj erupcji:

• Islandzki- wylew bardzo płynnej lawy ze szczeliny

• Hawajski- wybucha często, ale spokojnie; lawy zasadowe; wulkan ma kształt tarczy (Mauna Loa, Mauna Kea)

• Stromboli- wybuch aczęsto, rytmicznie, lecz niezbyt gwałtownie, wylewa niewielkie ilości law obojętnych, niskiej lepkości, wyrzuca też mat. pirokl.

• Pliniusza- wybucha krótko z gwałtowną siłą, produkty to głównie popioły (Wezuwiusz)

• Peleański- wybucha z niezwykłą gwałtownością, gdyż lawa jest lepka, a prężność gazów ogromna. Tworzą się chmury gazowo-popiołowe.

Zjawiska powulkaniczne- wyziewy par i gazów (ekshalacje).

- fumarole- temp 200-800^oC, wyziewy pary wodnej i gazów: CO₂, Cl₂, H₂, N₂, H₂S

- solfatary- wyziewy o temp 100-200^oC pary wodnej i H₂S, CO₂

- mofety- chłodne wyziewy < 100^oC, głównie CO₂

Schemat działania gejzeru- wybuch gejzeru powoduje gwałtowne zagotowanie się wody w kanale lub gwałtowne wyrzucenie słupa wody przez parę wodną zgromadzoną nad odnogą kanału. Najwięcej gejzerów występuje w Parku Narodowym Yellowstone, na Kamczatce i na Islandii. Woda wyrzucana przez gejzer to woda podziemna, ogrzana przez ciepło wulkaniczne do temp parowania. Wokół gejzeru wytrącają się osady martwice krzemionkowe i martwice wapienne.

---