Магматизм и формирование пород

    Туфы  по величине обломков подразделяются на пелитовые и псаммитовые, а  но составу - на туфы кислых, средних и основных пород. Часто можно встретить смешанную туфолавовую породу, образующуюся в том случае, когда на еще не остывшую лаву падал туфовый материал, смешивавшийся с лавой. Своеобразны отложения горячих лавин кислого (липаритового) состава - игнимбриты (греч. «игнос» - огонь, «имбер» - ливень) [12].

1.1.2.Газообразные продукты извержений

    Газы  и пары воды выделяются в течение  всей стадии извержения и во всех типах  вулканов. Основная их масса вырывается в начальный период извержения из центрального жерла и трещин, из паразитических вулканов, а затем из лавовых потоков. Часто их поверхность долгое время дымятся и бывает покрыта многочисленными газовыми струями. После главной фазы извержения на склоне вулканического конуса газы в виде фумарол еще долго выходят из трещин. Заключительная стадия вулканического процесса, растянутая на десятки и сотни лет, названа фумарольной.

    Количество  газов бывает необычайно велико. Так, при извержении вулкана Парикутин  в Мексике выделялось свыше 3000 т. газов в сутки.

    Состав  вулканических газов разнообразен: например, газ из свежей лавы кратера  вулкана Килауэа содержал двуокись углерода, азот, двуокись серы, трехокись  серы, окись углерода, водород, хлор, аргон и водяной пар. Кроме  того, в небольшом количестве содержатся хлористый и фтористый водород, сероводород.

    Соотношение газов и паров воды вызывает споры. Раньше считали, что в кратерных  извержениях пары воды составляют более 90%, но работы Г. Тазиева показали, что, например, в выделениях Этны содержится равное количество  паров  воды  и   газов. Парнкутин (Мексика)[14].

    Таким образом, процессы вулканизма играют двоякую роль в жизни людей: с одной стороны, они причины бедствий, а с другой - вулканический пепел способствует созданию плодородных почв, из вулканов выноситься большой количество полезных ископаемых, используется тепловая энергия вулканов. 

1.2.Интрузивный магматизм

      Интрузивными (термин «интрузия» означает «внедрение») называют все процессы, связанные с внедрением магмы в земную кору. Сущность интрузивных процессов сводится: 1) к внедрению магмы в земную кору или образованию в земной коре или в подкоровых участках Земли каких-либо очагов, 2) к расщеплению (дифференциации) магматического расплава и образованию из него горных пород[8].

    Форма интрузивных тел может быть очень разнообразной и, в свою очередь, определяется характером дробления вмещающих  пород  и физическими свойствами  магмы.

    Существуют  два основных механизма внедрения  магмы во вмещающую толщу. Магма  может проникать по плоскостям напластования  осадочных пород или по трещинам, пересекающим - вмещающую толщу. В первом случае она может приподнимать пласты кровли или, напротив, вызывать прогибание подстилающих пластов,  воздействуя  своей массой.

    При внедрениях крупных масс расплава магма  прокладывает себе дорогу вверх путем  обрушения пород кровли, которые  тонут в магме и ассимилируются ею. В последнем случае магма сама формирует пространство, которое  она занимает. От механизма внедрения  магмы зависят не только форма, но и контакт интрузивных тел  с вмещающими осадочными породами.

    В зависимости от соотношения с  вмещающей осадочной толщей (классификация Р. Дэли) интрузивные тела подразделяются на согласные и несогласные. Согласные интрузивные тела образуются, как правило, в результате внедрения магмы по плоскостям напластования осадочных пород. К этому классу интрузий относятся силлы, лакколиты, лополиты и факолиты (рис. 2).

    Рис. 2. Схематическое изображение интрузивных  тел: 1 - Лакколит;

 2 - Лополит; 3 - Силл; 4 - Факолит 

    Силл - пластообразное интрузивное тело, размеры которого могут варьировать в широких пределах, но мощность всегда меньше занимаемой им площади. Силлы являются широко распространенной формой залегания основных магматических пород, поскольку подвижные основные магмы легко проникают по плоскостям напластования. Как правило, силлы залегают группами и встречаются в толщах недислоцированных или слабодислоцированных осадочных пород (рис. 2, 3).

    Лакколит  - тело, имеющее плоское основание и куполообразный свод (рис. 2, 1). Лакколиты, как правило, образуются при внедрении кислой магмы, которая в силу большой вязкости с трудом проникает по плоскостям наслоения, скапливается на одном участке и приподнимает породы кровли. Форма лакколитов в плане округлая, они имеют от сотни метров до нескольких километров   в   диаметре.

    Лополит - чашеобразное тело, вогнутая форма которого обусловлена прогибанием подстилающих пластов под тяжестью магмы (рис. 2, 2). Лополиты чаще всего сложены породами основного или ультраосновного состава и являются очень крупными интрузивными телами, площадь которых достигает десятков тысяч квадратных километров.

    Факолит - линзообразное тело, залегающее в ядре антиклинальной или синклинальной складки (рис. 2, 4). Факолиты имеют небольшие размеры, встречаются редко и только в складчатых областях. Образуются они одновременно с образованием складок [1].

    Несогласные интрузивные тела образуются при, заполнении магмой  трещин  во  вмещающей  толще  и  при  внедрении  магмы  путем обрушения пород кровли. К этому классу относятся дайки, жилы, штоки и батолиты.

      Дайка - плитообразное тело, мощность которого несоизмеримо меньше протяженности по падению и простиранию. Дайки образуются при заполнении трещин и ориентированы в земной коре вертикально или наклонно. Размеры даек колеблются в очень широких пределах. Самая крупная из известных даек - «Большая дайка». Различают особую разновидность даек - кольцевые дайки, которые образуются при заполнении магмой трещин, возникающих при опускании цилиндрических блоков горных пород. Как правило, дайки сложены породами основного состава и встречаются группами.

      Жила - отличается от дайки меньшими размерами и невыдержанной извилистой формой. 

    Шток  - тело неправильной, приближающейся к цилиндрической, формы с крутопадающими или вертикальными контактовыми поверхностями. В плане очертания его неправильные, изометричные (рис. 3). Корни штоков уходят на большие глубины, площадь поперечного сечения не превышает 100 км². Штоки являются широко распространенной формой залегания магматических пород различного состава.

Рис. 3. Схематическое  изображение батолита и штока 

    Батолит - самое крупное интрузивное тело. Площадь, занимаемая батолитами, измеряется десятками и сотнями тысяч квадратных километров. Один из крупнейших батолитов, обнаруженный в Североамериканских Кордильерах, имеет длину около 2000 км и ширину около 200 км. Форма батолитов в плане несколько вытянута и параллельна осям складчатых структур, контактовые поверхности крутые, кровля куполообразная с выступами и впадинами (рис. 3). В виде батолитов залегают граниты и породы близкого к ним состава. Относительно условий образования батолитов не существует единого мнения. В результате исследований батолитов, проведенных в Советском Союзе В. С. Коптевым - Дворниковым, Н. А. Елисеевым и другими, доказано, что большинство тел этого типа сформировалось в результате многократного повторного внедрения магм и является полихронными   образованиями [9].

    Таким образом, интрузивные породы широко применяются в строительстве. Так же это основной источник руд многих металлов. Большой количество драгоценных камней так же являются следствием действия интрузивного магматизма. 

    2. Формирование пород 

2.1. Происхождение магмы и магматических горных пород

    Два главных направления намечаются при решении вопроса о происхождении магмы и магматических горных пород: первое направление вытекает из общих представлений, основанных на воззрениях Канта и Лапласа о первоначально огненно - жидком состоянии Земли и последующем ее охлаждении; второе направление основывает свои взгляды на представлениях о первоначально холодном состоянии Земли (В. И. Вернадский).

    Первое  направление приводило к метафизическим представлениям о «вечности» и «первозданности» магмы. Широко распространенные представления о «родоначальных» магмах и острая дискуссия о количестве «родоначальиых» магм, прошедшая в начале этого столетия, были порождены этими же метафизическими представлениями. Несомненно, что подобные представления о магме являлись определенным этапом в развитии воззрений о происхождении магм и магматических горных пород, тем более что метафизика на определенном этапе своего развития «еще заключала в себе положительное, земное содержание (вспомним Декарта, Лейбница и др.). Она делала открытия в математике, физике и других точных пауках, которые казались неразрывно связанными с нею».

    Для объяснения происхождения магматических  горных пород были выдвинуты следующие  положения:

1) каждая порода происходит из особой магмы;

2) причиной разнообразия пород являются процессы дифференциации (расщепления) одной или нескольких родоначальных магм;

3) причина  кроется в ассимиляции (поглощении) боковых пород; 

4) причиной  является смешение магм в различных  отношениях.

      Наибольшее значение получило представление о различных видах дифференциации магмы. Ф. Ю. Левинсон - Лессинг выдвинул представление о магматической дифференциации, согласно которому застывающая магма разделяется на две или несколько магм различного состава, например гранитного и базальтового. Разделение магм могло происходить в результате их различных удельных весов. Такой тип дифференциации был назван ликвацией.

    Американский  ученый Боуэн высказал предположение  о наличии «единой родоначальной  базальтовой магмы». Многообразие пород, по Боуэну, получается в результате так называемой кристаллизационной дифференциации, сводящейся к тому, что кристаллы, в первую очередь застывающие в магме, являясь более тяжелыми, чем магма, опускаются вниз и там вновь расплавляются, изменяя этим общий облик «родоначальной» магмы. На основе кристаллизационной дифференциации Боуэном намечены пути изменения минералов в расплавах и переход минералов в новых условиях в новые минералы.

    Дополнением к этому явилось высказанное  американским ученым Дели утверждение  об образовании так называемых гибридных (смешанных) пород за счет ассимиляции, поглощения единой «родоначальной» магмой боковых пород, вмещающих магматический очаг.

    На  основе учений о дифференциации магмы  сложились представления о последующих (постмагматических) стадиях застывания магматического очага и о процессах  пегматитовом, пневматолитовом и  гидротермальном.

    Пегматитовый  процесс, по мнению А. Е. Ферсмана, есть процесс кристаллизации особой, остаточной магмы, внедряющейся по трещинам застывания магматического очага. Такая магма, по А. Е. Ферсману и др., представляет силикатный расплав, в котором содержится большое количество летучих компонентов - газов, позволяющих магме не только проникать по трещинам, но и активно воздействовать на окружающие породы. В результате остывания пегматитовой магмы образуются пегматиты - породы, отличающиеся от «материнских» крупностью кристаллов и содержанием в них разнообразных редких минералов, в том числе рудных.

    В вопросе о происхождении пегматитов в настоящее время в науке  наметилось два направления. А. Е. Ферсман  и многие иностранные ученые - П. Ниггли, Г. Шнёйдерхен, Бстман - считали, что пегматиты формируются из особой магмы, богатой летучими газами. А. Н. Заварицкий говорит о метаморфическом происхождении некоторых пегматитов (перекристаллизация «материнских» пород). Перекристаллизация происходила, например, при образовании гранитных пегматитов под влиянием остаточных постмагматических растворов, несущих, натрий, обеспечивающих альбитизацию полевых шпатов.

    А. Н. Заварицкий намечает связь пегматитов с температурными зонами. Упрощенно такой температурный ряд можно представить в следующем виде (от высокотемпературных до низкотемпературных): 1) пегматиты, 2) альбититы, 3) слюдяные породы, 4) серицитизированные породы, вторичные кварциты, хлоритовые породы.