Магматизм

Лекция 4. Процессы внутренней геодинамики

Понятие и классификация процессов

Определение геологического процесса – природное явление, приводящее к формированию и преобразованию объектов. Иными словами, все, что приводит к образованию новых геологических тел и форм рельефа, а также изменению вещественного состава, структуры и формы уже существующих тел, называется геологическим процессом. Примеры процессов от глобальных до микро.

Следует различать собственно процесс (суть и характеристика явления, предпосылки возникновения, условия протекания) и результат процесса (геологические тела, их форма и вещественный состав, формы рельефа земной поверхности и др.).

Два основных класса геологических процессов – процессы внутренней геодинамики (или эндогенные, внутри рожденные) и процессы внешней геодинамики (экзогенные, поверхностные, протекающие за счет воздействия внешних геосфер).

Эндогенные процессы – процессы, обусловленные глубинными факторами и протекающие за счет энергии внутренних геосфер (ядро, мантия и глубинные области земной коры). Чаще всего, они сопряжены с высокими температурами и высокими давлениями. Магматизм, метаморфизм, тектоника. Для З.К. это в основном процессы созидательные – наращивание коры за счет мантийного вещества, формирование резко расчлененного рельефа (горообразование, возникновение океанов с подстилающей их океанической корой, рифтогенные структуры и т.д.).

Экзогенные процессы – процессы, протекающие на поверхности и в приповерхностной части земной коры за счет влияния внешних сфер и сил гравитации. Эти процессы мы разберем на следующем занятии. Они в основе разрушительные – выравнивание рельефа по принципу энтропии.

А сегодня тема нашей лекции - Эндогенные процессы. Тектоника, магматизм, метаморфизм.

Если нагреваем вещество, что образуется? Сначала прогрев до температур плавления, потом Расплав. Где достигаются условия плавления? Источник расплава – глубинные области земли. Причина - Внутренняя тепловая энергия.

Итак: эндогенный процесс, связанный с глубинным плавлением вещества –

Магматизм.

Магматизм – сложный многостадийный процесс, объединяющий явления зарождения магмы, ее миграцию в З.К. и образование магматических тел и магматических пород. Зарождение и движение магмы – процесс, магматические тела и породы - результат.

Магма представляет собой высокотемпературный расплав, образующийся чаще всего в верхней мантии - астеносфере (реже в нижней части З.К. на границе с мантией) за счет частичного плавления вещества при температурах 1000 – 1500^о и более.

Предпосылки плавления – высокие температуры в мантии, что определяет состояние вещества как потенциально жидкое. Способствует плавлению снижение давлений и присутствие паров воды, что приводит к понижению температуры плавления. Исходно расплав в мантии рассредоточен (рассеян) среди твердого вещества. На определенном этапе рассеянные порции расплава собираются (концентрируются) в магматический очаг.

Движение магмы происходит за счет разуплотнения (инверсия плотности) – выдавливание к поверхности, всплывание. Движение происходит по ослабленным зонам и трещинам, а также посредством проплавления вышележащих пород.

Области проявления магматизма – подвижные пояса. Привязать к динамической модели.

В процессе подъема (по мере снижения температуры) магма остывает и кристаллизуется. В первую очередь выпадают из расплава наиболее тугоплавкие, тяжелые элементы и соединения. Они остаются в нижней части. В средней части остаются соединения с меньшей температурой плавления, а магма постепенно меняет свой состав. В последнию стадию кристаллизуется ее легкая, наименее тугоплавкая часть. Т.е. по мере движения к поверхности происходит дифференциация расплава. В общем случае, на глубине остаются тяжелые тугоплавкие железо-магнезиальные соединения (силикаты), в средней – среднеплавкие, а в приповерхностной – легкоплавкие и наименее плотные соединения, обогащенные кремневкой. Дифференциация и неоднократное плавление приводит к разнообразию магматических пород (по составу). Но об этом позже, на следующих лекциях.

Достигнув поверхности земли, магма теряет большую часть летучих компонентов (растворенных газов) и превращается в лаву, которая изливается на поверхность. Температура ее порядка 700 и выше (до 1200-1300).

Две формы (стадии) проявления по глубинности: плутонизм (глубинный, интрузивный, абиссальный магматизм) и вулканизм (поверхностный, эффузивный магматизм). Выделяется также промежуточные малоглубинные образования (субвулканические и гипабиссальные).

Интрузивный. Магма застывает на больших глубинах, не достигая поверхности. Образуются крупные глубинные магматические тела – интрузии. Наиболее крупные интрузии - батолиты. Площадь их – сотни и тысячи км². Тела относительно изометричные, куполовидные, чаще всего на платформах в затухающих складчатых (подвижных) поясах. Штоки – чаще всего ответвления от батолитов (сателлиты, апофизы), столбообразные тела с площадью сечения до 100-200 км².

Если процесс пошел дальше, то расплав достигает приповерхностной части З.К. Происходит внедрение (впрыскивание) магмы в ослабленные зоны (между слоями пород и в трещины). Формируются мелкие гипабиссальные и субвулканические тела – лакколит (грибообразный), лополит (чаша), силл (согласная межпластовая интрузия, или интрузивные залежи), некк, дайка, жила и другие. Характеристика магматических тел.

Вулканизм. Излияние лавы на поверхность или выдавливание в пластичном состоянии. Формирование тел - Покровы, потоки, купола. Характеристика тел.

Проявления вулканизма на поверхности земли крайне разнообразны. Наземный и подводный, Вулканы трещинного типа и центрального. Продукты извержения твердые, жидкие или совместно. Вторичные процессы – выбросы газа, горячие источники, гейзеры. Вязкость лавы – характер растекания. Вулканы взрывного типа или спокойные. Но суть одна – поверхностное проявление магматизма.

Сценарий: промеежуточный магматический очаг, продвижение лавы по подводящему каналу (жерло) или трещине, конус с кратером, иногда кольдера (просадка). Расплав в виде вязкой лавы изливается на поверхность или выброс твердого вещества.

В настоящее время около 400 действующих и 4 000 потухших вулканов. Основные области проявления вулканизма – подвижные пояса (спрединг и подводные трещинные излияния базальтов, субдукция и вторичная переплавка океанической коры с образованием вулканических островных дуг). Коллизия процесс в основном прекращает.

Продукты извержения – лавы, газы, твердое вещество. Лавы до 1200^о, на континентах обогощены кремневкой, в океанах – базальтовые. В газовой составляющей очень много паров воды. Твердое – выбитые пробки (пепел, бомбы и др). Поствулканические явления – термальные источники, гейзеры и др.

Формы залегания - покровы, потоки, купола (уже отмечал).

Субвулканиты и гипабиссальные тела. По глубинности – промежуточные между вулканитами и интрузиями. Относительно мелкие согласные и секущие тела, приуроченные к областям вулканизма (подвулканиты).

Демонстрационный материал к теме – папки 6а «Магматизм и магматические породы» и 6б «Вулканы и вулканизм».