SKAŁY MAGMOWE

Podstawową bazą dla środowisk jeśli chodzi o stop jest płaszcz ziemski - tam rozpoczynają się procesy stapiania skał ultramaficznych (cpx+opx+ol)

Temperatura eutektyczna - wszystkie fazy krystalizują jednocześnie

Dunit - skała składająca się wyłącznie z oliwinu, restyt po wytopieniu; pozostaje w postaci ksenolitu

MORB - stop maficzny (bez asymilacji), produkowany w górnym płaszczu, powstaje bazalt; wysoki stosunek Nd do niskiego stosunku Sr

OIB - stop maficzny (z asymilacją), produkowany w dolnym płaszczu; suchy i gorący, hot spots - wzbogacenie w Nb i Ta

IA - stara płyta, topi się zmodyfikowany płaszcz, modyfikują go fluidy z dehydratyzowanej płyty+6sedymenty+woda morska, stop mokry, pośredni, andezyt, adakit (zmieszanie stopionego płaszcza i płyty); duże anomalie Nb i Ta

ACM - płyta kontynentalna zawiera skały sialiczne a oceaniczna mniej lub bardziej składa się ze skał maficznych

Skały magmowe: (nasycenie krzemionką)

• Ultramaficzne (płaszcz)

• Maficzne - (MORB, ACM, OIB)

• Pośrednie - (ACM, IA) 50-60 % SiO2

• Kwaśne - (ryft kontynentalny) >60%

Chondryt - jego skład przypomina najbardziej niezmieniony płaszcz ziemi

Diagramy pajęcze (pierwiastki niedopasowane i ich zawartość), diagramy izotopowe (Nd143/Nd144 do Sr87/Sr86), diagramy dyskryminacyjne (możemy używać pierwiastków i izotopów)

Do określenia środowisk geotektonicznych związanych z płytą kontynentalną używa się dodatkowo izotopów ołowiu

ε Nd (epsilon neodymu) - relacja pomiędzy składem niezmienionego płaszcza a stopem, który się bada, obydwa muszą mieć odniesienie do tego samego wieku; w dolnym płaszczu wynosi 0, w górnym +12, skorupa kontynentalna -15

PM frakcyjne wytapianie

EM równowagowe wytapianie

FC frakcyjna krystalizacja

EC równowagowa krystalizacja

Entalpia wytapiania - jak jest za dużo kryształów stop przestaje asymilować

Procesy reakcji pomiędzy fazą krystaliczną a stopem magmowym nie zmieniają frakcjonowania izotop strontu; jego zawartość zmienia się poprzez asymilację

Płaszcz ziemski:

• Górny (zubożony) - prymitywny bo składem przypomina pierwotny płaszcz

• Dolny (wzbogacony)

Płaszcz metasomatyczny - tworzą go wydzielające się fluidy, bogaty w LILE (litofilne elementy o dużej zawartości wody) - K, W2O, Ba, Pb, Th

Najbardziej górna część płaszcza jest podobna do dolnej części płyty oceanicznej zbudowanej z perydotytu

Płaszcz litosferyczny - sejsmicznie nie odróżnialny od płyty, ciało elastyczne, coś jak poduszka po której mogą przemieszczać się płyty

Pirolit - teoretyczny skład płaszcza; dunit + ¼ stopu bazaltowego - przetopione

Therzalit - ol, cpx, opx; po wytopieniu zostaje dunit

KWARC KRYSTALIZUJE TYLKO Z OLIWINEM Fe (FAJALITEM)

W płaszczu górnym oliwin jest stabilny, dlatego płaszcz ewoluuje w stronę oliwinów

ze wzrostem głębokości wzrasta gęstość upakowania struktur minerałów

Woda i CO2 obniżają temperaturę wytapiania

Zmiany struktur oliwinu:

• w górnej części płaszcza ma strukturę krzemianu

• niżej - strukturę spineli (większe upakowanie)

• jeszcze niżej - struktura perowskitu

Zubożony płaszcz DM - intensywne wytapianie, wysokie stosunki izotopowe Sr i Pb

Stera Fozo FZ - tu wytapianie bardzo rzadko, płaszcz wzbogacony, wysokie stosunki izotopowe; ognisko plam gorąca

W strefie subdukcji wzbogacony płaszcz EM; wciśnięcie sedymentów:

• węglanowych - niski Pb wysoki Sr

• klastycznych - Pb i Sr wysokie

Formy występowania skał ultramaficznych:

1. komatyty - lawy perydotytowe, związane z wczesną ewolucją litosfery, tekstura spinifex (trawiasta)

2. emlawy ???

3. skały ultramaficzne typu alpejskiego - odłupany kawał, stektonizowany; serpentynizacja i tekstura zmiażdżona

Termometr geologiczny - co najmniej dwa minerały, które dzielą w sposób prawidłowy jakiś składnik stopu; ten rozdział musi być wrażliwy na zmiany temperatury;

Bazaltoidy - wszystkie skały blisko spokrewnione stopowi maficznemu

Bazalty:

1. alkaliczny - niedosycony SiO2, hot spots, niewielki stopień wytopienia z astenosfery w ryfcie kontynentalnym

2. toleit oliwinowy - nienasycony i nieprzesycony SiO2 - MORB, wytopiony z płaszcza zubożonego

3. toleit - przesycony SiO2, ryft oceaniczny

stopień wytopienia decyduje o składzie stopu maficznego

Skały pod względem zawartośći alkaliów dzielą się na:

• alkaliczne - suma alkaliów> sumy CaO

• alkaliczno wapniowe - suma alkaliów=sumie CaO (ACM, IA)

• toleitowe (wapniowe) - suma alkaliów<sumy CaO (MORB)

Alkalia są bardzo mobilne, łatwo uciekają ze stopu; TAS - suma alkaliów; K2O do SiO2 -> seria szaszanitowa, alkaliczna, alkaliczno wapniowa, niskopotasowa

Te serie można spotkać przy pojedynczej serii wulkanicznej

Odpowiednikiem głębinowym bazaltów są gabroidy

Ofiolit - zespół skał; część skorupy oceanicznej generowana w obszarze grzbietów ocenicznych

• skały osadowe

• pillow lava

• dajki bazaltowe

• gabro niewarstwowane

• skały maficzne

• kumulatu ultramaficzne

• ultramafity typu alpejskiego (zmiażdżony perydotyt)

Maficzne intruzje stratyfikowane - magmatyzm anorogeniczny; jeżeli bazaltom nie uda się wydostać na powierzchnię to powstają z nich warstwowane intruzje; ryfty kontynentalne; gorący stop, niska lepkość, wolne studzenie

Cała masa warstwowań w intruzji:

• modalne (każda warstwa ma inny skład mineralny)

• rytmiczne (gradacja wielkości kryształów: drobne, grube, drobne, grube

• nierytmiczne gradacyjne

• przerywane gradacyjne

• niegradacyjne

Teorie tłumaczące powstawanie intruzji:

1. krystalizacja frakcyjna rozpoczynająca się od jednej fazy i progresywnie zubożająca stop w składniki przez coraz to nowe pojawiające się składniki

2. systematycznie pojawiające się nowe impulsy magmy (replenishment)

Może się zdarzyć krystalizacja od dołu do góry, od góry do dołu, od brzegów do środka

Wzbogacenie w Na kosztem Ca, Fe kosztem Mg

W resztce stopowej najniższa zawartość Cr i Ni a najwyższa zawartość Zr (pierwiastek niedopasowany)

Magmatyzm anorogeniczny -

• nie wymaga aktywnej interakcji płyt

• związany z ryftem kontynentalnym

• daje skały od silnie niedosyconych krzemionką (nefelinity - skalenie, skaleniowce, karbonatyty - węglany magmowe, kimberlity) do ryolitów

• powiązany z bazaltami kontynentalnymi

• powiązany z masywami anortozytów i gabr stratyfikowanych

Klasyfikacja skał magmowych pod względem nasycenia glinem:

• peraluminowe Al2O3 > CaO + alk, muskowit; protolit osadowy; stop skorupowy

• metaluminowe Al2O3 < CaO + alk, biotyt; protolit mieszany, stop skorupowy z domieszką płaszczową

• peralkaliczne Al2O3 < alk, tytanit; protolit zasadowy, magmowy, stop płaszczowy

tam gdzie krystalizuje topaz, nie krystalizuje turmalin

apogeum krystalizacji plagioklazy uzyskują w skałach maficznych i pośrednich;

Patchyzonit - jeżeli pasy w minerale przechodzą w sposób nieciągły; przykład oddziaływania dwóch różnych stopów; strefa subdukcji, skały pośrednie

Szybkość zarodkowania, szybkość wzrostu

Łyszczyki uwodnione krystalizują TYLKO !!! w granitach

Obsydian - stop silnie nasycony gazami

TYPY GRANITÓW:

1. typ „S” - stop krustalny, topione są skały osadowe, stop peraluminowy; granity białe muskowitowe; wyższy stosunek izotopu Sr i wysoka zawartość Rb, Th, U; stosunek LILE do ciężkich ziem rzadkich zróżicowany

2. typ „I” - stop magmowy, topione są skały magmowe, stop peralkaliczny; niższy stosunek izotopu Sr i niższa zawartość Rb, Th, U; wysoki stosunek LILE (Ba, Cs, Th, La, Cr, Nd) do ciężkich ziem rzadkich

3. typ „A” - granity anorogeniczne, nie pasują ani do S ani do I; bardzo wysoka zawartość cyrkonu i ziem rzadkich

Miejsca geotektoniczne tworzenia się granitów:

1. kolizja dwóch płyt kontynentalnych - stop peraluminowy, granity jasne typu „S”

2. pokolizyjny etap - dochodzi do tensji; jednocześnie wytapiają się skały osadowe i magmowe na granicy skorupy i płaszcza; dwa stopy mieszają się ze sobą, stopy mataluminowe, wapniowo alkaliczne, bogate w K; częste duże prakryształy skaleni alkalicznych

3. strefa aktywnej subdukcji - bardzo duża ilość dajek i enklaw, skład podobny jak w b)

4. subdukcja skorupy oceanicznej pod oceaniczną (łuki wysp) - dużo mniej krzemionki, coraz więcej plagioklazów; ciemne granity, dioryty, tonality, granodioryty

5. ryft oceaniczny - plagiogranity (prawie wyłącznie plagioklaz; dostępne w sekwencjach ofiolitowych

6. ryft kontynentalny - najpierw ścienienie skorupy kontynentalnej; granitoidy alkaliczne, powstają ze stopu płaszczowego

Pochodzenie stopu granitowego krustalnego:

• parcjalne wytapianie

• reakcja dehydratyzacji

• stop silnie peraluminowy

wytapianie kończy się gdy zczerpią się minerały uwodnione

• segregacja stopu i krystalizacja

• w wyższych T i p, głęboko z takiego stopu jak powyżej mogą wykrystalizować RYOLIOTY z dużymi kryształami kordierytu i dużymi prakryształami biotytu

plagioklaz musi być wytapiany w obecności wody, skalenia alkalicznego i kwarcu; usuwany jest wtedy z jego struktury albit i pozostaje restyt bogaty w anortyt

Najpopularniejsza klasyfikacja skał magmowych JUGS - opiera się na objętościowej zawartości poszczególnych minerałów w skale

Szeregi magmowe:

• komatytowy - wysoka zawartość Mg, Ca, Na; takie lawy w archaiku w ryftach

• toleitowy - wzbogacone w Fe, wysoka zawartość Ca, bazalty w MORB

• alkaliczno - wapniowy - brak Fe, subdukcja, skały pośrednie: andezyty, dioryty, ryolity

• alkaliczny - przewaga alkaliów, niedosycone SiO2; OIB, ryft kontynentalny

Magma - ruchliwy materiał skalny, trójfazowe ciało: gorący stop, zawiesina ciał stałych i rozpuszczona w stopie faza gazowa; pochodzi ona z dolnej części skorupy i płaszcza,

PM - stop może być zarówno przesycony jak i niedosycony krzemionką

EM - brak nowych minerałów, zawsze krystalizują cpx+opx+ol

Ciśnienie wpływa silnie na proces wytapiania

Woda

• pomaga przy tworzeniu stopów

• dodatkowe źródło ciśnienia parcjalnego

• depolimeryzuje stop; jest przez to mniej lepki

• stabilizuje oliwin

• daje stopy maficzne wzbogacone w SiO2

• faworyzuje bazalty toleitowe

CO2

• działa odwrotnie jak woda

• polimeryzuje stop, zagęszcza go

• zawęża pole stabilności oliwinu

• faworyzuje stopy alkaliczne, niedosycone SiO2

• powtarzające się epizody powstawania stopu wzbogacając go w pierwiastki niedopasowane

Twórcy sieci - czworościany, które mają w sobie Al lub Si

Modyfikatory sieci - powodują utworzenie odpowiedniej struktury stopu: alkalia, Ca, Mg

Stopy pierwotne, płaszczowe:

• możliwy szeroki zakres składu

• generowany z perydotytu, kumulat podobny do składu płaszcza; nic nie asymiluje

Stop pochodny - zmieniony w trakcie wędrówki po oddzieleniu się restytu; wyprodukowany ze stopu pierwotnego

W stopach granitowych najbardziej popularna parageneza: skaleń potasowy + tlenki Fe, Ti + mika + kwarc

MASH - w strefie subdukcji, które kształtują wytapianie i ewolucję stopu

• melting (wytapianie)

• asymilacja

• storage (nagromadzenie)

• homogenizacja

protolit granitów: skały mikowe i amfibolitow - muszą być minerały uwodnione

ŻADEN STOP GRANITOWY NIE POCHODZI Z PŁASZCZA; SĄ TO STOPY KRUSTALNE

Stop może zmieniać skład na skutek:

1. separacja przez płynięcie (w mikroskali)

2. dyfuzja, wypełnia luki w otoczeniu (w mikroskali)

3. frakcjonowanie gaz - stop: szczególnie na etapie pegmatytowym; regularna zmienność koncentracji pierwiastka względem indeksu dyferencjacji

4. frakcyjna krystalizacja (w makroskali); żeby sprawdzi czy zaistniała stosuje się diagramy Harkera (pierwiastek lub tlenek do indeksu krystalizacji); mieszanie stopu - wykres prosty

mieszanie się stopu zachodzi najczęściej w środ. subdukcji

Sjenity krystalizują w następujący sposób: najpierw oliwin, pirokseny, magnetyt apatyt a na końcu skaleń alkaliczny; najczęściej powstają z resztki stopowej po wykrystalizowaniu jakiejś skały

Sjenity leucytowe powstają tylko przy zastopowaniu krystalizacji i natychmiastowym wypchnięciu stopu na powierzchnię

Sjenity nefelinowe

Magma karbonatytowa nie miesza się z magmą krzemianową - między nimi LUKA MIESZALNOŚCI

Skały bogate w potas - stop pochodzi w płaszcza metasomatycznego, flogopit

Węglany w kimberlitach powstają z magmy kimberlitowej bogatej w H2O i CO2, który jest często asymilowany ze skał otaczających; wiek od pE do K; diamenty powstają już w fazie magmowej i zachowują się tylko dlatego, że stop szybko przemieszcza się na powierzchnię; przy powolnym wynoszeniu diament zamienia się w grafit; zawierają LAPILLE AKRECYJNE

Karbonatyty - stowarzyszone ze skałami niedosyconymi krzemionką, lamproitami; idealna do ich badania jest katodoluminescencja bo węglany zawierają dużo aktywatorów Mn i Fe; w katodzie widać bardzo ładnie proces narastania węglanów - cos jak budowa pasowa

Ziemie rzadkie normalizowane są najczęściej dla chondrytu

W bazaltach ryftowych ilość ziem rzadkich jest 10*większa niż w płaszczu

5

---