251

Powstawanie magm oraz mechanizm intruzji i wylewów

Zbiorniki magmowe występują pod oceanicznymi wulkanami na głębokości 60—150 km, a w rejonach kontynentalnych na głębokości 150-—250 km (Rast, 1970). Na Alasce w rejonie Katmai stwierdzono występowanie dziesięciu przypuszczalnych zbiorników magmy (ryc. 7.1). Najpłytszy z nich (8—10 km od powierzchni Ziemi) ma wymiary 5x2x2 km, a najgłębszy (50 km od powierzchni Ziemi) — 50 x 20 x kilka km. Pod wulkanami hawajskimi zbiorniki magmowe położone są na głębokości 1—23 km. Zbiorniki magmowe mają kształty eliptyczne, cylindryczne lub płytowe. Poziome zbiorniki magmowe pod bazaltowymi wulkanami powstały przypuszczalnie z magm doprowadzonych ze znacznie większych i głębiej położonych zbiorników magmowych. Znacznych rozmiarów ciała magmowe stref orogenicznych stanowiły przypuszczalnie niegdyś zbiorniki magmowe.

sw

NE

0

| 10 20

o

O 30

jO

co o9 I

i

o

oCp-2

Ryc. 7.1. Rozmieszczenie zbiorników magmowych i przypuszczalnych kanałów doprowadzających magmę (linia przerywana) pod pasmem wulkanicznym Katmai na półwyspie Alaska (Yoder, 1976)

1 - wulkany, 2 - zbiorniki magmowe. Dwa najgłębsze zbiorniki (kropkowane) mogą być złożone z wielu mniejszych skupień magmy

W zbiornikach magmowych skorupy ziemskiej mogła zachodzić dyferencjacja magmy. Dyferencjacja magmy w górnym płaszczu wydaje się mało prawdopodobna z uwagi na panującą tam wysoką temperaturę. Nie należy także sądzić, aby duże batolity granitowe mogły być efektami procesów zachodzących bezpośrednio w płaszczu. To byłoby możliwe, gdyby górny płaszcz rejonów orogenicznych charakteryzował się silnie obniżoną temperaturą. Mało prawdopodobna jest również wydatna dyferencjacja w płytkich zbiornikach magmowych. Dyferencjacja znamienna jest raczej dla zbiorników położonych głębiej. Jest rzeczą mało prawdopodobną, aby duże batolity mogły powstać z materiałów bezpośrednio wywodzących się z płaszcza, nawet gdyby przyjąć występowanie kompleksu wzajemnie powiązanych zbiorników magmowych. Jeśliby batolity granitowe powstawały z magm zdyferencjowanych, to główne zbiorniki magmowe w płaszczu, w których mogły zachodzić procesy dyferencjacji winny mieć olbrzymie rozmiary, wielokrotnie przewyższające wielkości batolitów granitowych. Występowanie stref o anomalnie niskiej prędkości fal sejsmicznych pod niektórymi pasmami orogenicznymi może być związane z istnieniem olbrzymich zbiorników roztopionych lub częściowo roztopionych materiałów bazaltowych. Jednak brak powierzchni Moho w tych regionach wskazuje na roztopioną strefę dolnej skorupy ziemskiej. Stąd wnosi się o anatektycznej naturze znacznej części magm granitowych w batolitach.

7.1. Powstawanie magm bazaltowych

Magmy bazaltowe mogą powstawać w płaszczu w wyniku konwekcyjnego wznoszenia się fragmentów płaszcza, wskutek redukcji ciśnienia lub degazacji płaszcza. Magmy te są efektem częściowego wytapiania materiałów górnego płaszcza. Skład chemiczny pierwotnego i nie zróżnicowanego górnego płaszcza jest według Ringwooda pośredni między perydotytem alpejskim i bazaltem. Odpowiada on składowi mieszaniny złożonej z trzech części perydotytu i jednej części bazaltu. Jest to hipotetyczna skała pirokseno-wo-oliwinowa, którą nazwano pirolitem (Green i Ringwood, 1967). Natomiast Ito i Kennedy (1968) uważają, że ma on skład pikrytu złożonego z równych ilości perydotytu i toleitu oliwinowego. Odmiany petrograficzne pirolitów i ich przestrzenne rozmieszczenie zostały omówione w rozdziale 5.1.3. O składzie górnego płaszcza można wnosić na podstawie ksenolitów spotykanych w kim-berlitach i skałach wulkanicznych. Ksenolity, rozważane jako materiał wywodzący się z płaszcza, mają skład lherzolitów granatowych lub spinelowych, względnie piroksenitów granatowych.

Do powstania magmy w płaszczu niezbędne jest doprowadzenie do pewnej strefy dużej ilości energii cieplnej (powyżej 419 J na gram magmy). Procesy fizyczne mogące doprowadzić do takiego nagromadzenia się energii cieplnej zachodzą w stosunkowo długim okresie. Powstanie magmy w płaszczu jest prawie zawsze związane z częściowym wytapianiem. Całkowite stopnienie należy do zjawisk wyjątkowych. W strefach, gdzie zachodzi wydatne częściowe wytapianie w dużej masie, nagromadzająca się magma będzie zmierzać do oddzielenia się od restytu i utworzenia samodzielnego ciała magmowego, które będzie się już rozwijało niezależnie od opornej na topienie pozostałości. Stopień częściowego wytapiania, niezbędny do oddzielenia się nowo powstałej