در ماگماتیسم کلیت پدیده های مرتبط با شکل گیری، تکامل ترکیب و حرکت ماگماها به سطح زمین را درک کنید. ماگماتیسم یکی از مهمترین فرآیندهای عمیق در درون زمین است. با توجه به شکل تجلی، ماگماتیسم به نفوذی و افیوژن تقسیم می شود. تفاوت بین آنها تا حد زیادی مکانیسم های تشکیل سنگ را تعیین می کند.
مفهوم ماگما
ماگما یک مذاب سیلیکات با دمای بالا است که در محفظه های عمیق، عمدتاً در گوشته بالایی (آستنوسفر) و تا حدودی در لایه های پایینی پوسته زمین تشکیل می شود. تشکیل یک محفظه ماگما زمانی اتفاق می افتد که مقادیر خاصی از فشار و دما با هم ترکیب شوند. چنین ماگمای اولیه دارای ترکیبی همگن است که شامل اجزای زیر می شود: مایع (مذاب) که در آن گاز یا فاز فرار (مایع) حل می شود. برخی نیز وجود داردماده کریستالی جامد همانطور که به سمت سطح حرکت می کنید، ماگمای اولیه بسته به شرایط خاص تکامل می یابد.
تکامل ماگما شامل چندین نوع فرآیند است. اول، او انواع مختلفی از تمایز را تجربه می کند:
- تفکیک، که در آن به اجزای مایع غیرقابل اختلاط جدا می شود؛
- تمایز کریستالیزاسیون. این مهم ترین فرآیند با رسوب (بلور شدن) ترکیبات خاص از مذاب آمورف در ترکیبات مختلف دما و فشار همراه است.
ثانیاً، ماگما در نتیجه برهمکنش با سنگهای میزبان، ترکیب شیمیایی خود را تغییر می دهد. این پدیده آلودگی نامیده می شود.
فرایندهای تبلور در ماگما
از آنجایی که ماگما مخلوطی متحرک از بسیاری از مواد است و در شرایط متغیر قرار دارد، تبلور اجزای آن فرآیند بسیار پیچیده ای است. معمولاً به سه مرحله اصلی تقسیم می شود:
فاز ماگمایی اولیه
آتش فشان و پلوتونیسم
اشکالی از تجلی ماگماتیسم به عنوان نفوذی و افیوژن وجود دارد. تفاوت آنها در شرایط تکامل ماگماها و محل انجماد آنها است. آخرین عامل نقش مهمی دارد.
ماگماتیسم پراکنده فرآیندی است که در طی آن ماگما از طریق یک کانال عرضه به سطح زمین می رسد، به سمت بالا بالا می رود و آتشفشان ها را تشکیل می دهد و یخ می زند. ماگمای فوران شده گدازه نامیده می شود. هنگامی که به سطح می رسد، به شدت جزء فرار خود را از دست می دهد. انجماد نیز به سرعت اتفاق می افتد، برخی از انواع گدازه ها زمان بلور شدن و جامد شدن در حالت آمورف (شیشه های آتشفشانی) را ندارند.
ماگماتیسم نفوذی (پلوتونیسم) از این جهت متفاوت است که ماگما به سطح نمی رسد. ماگما با نفوذ به افق های پوشاننده سنگ های میزبان، در عمق جامد می شود و اجسام نفوذی (پلوتونیکی) را تشکیل می دهد.
طبقه‌بندی نفوذها
روابط سنگهای میزبان با محصولات ماگماتیسم نفوذی و انواع توده‌های نفوذی بر اساس معیارهای زیادی از جمله:
متمایز می‌شوند.
- عمق تشکیل. نفوذهای نزدیک به سطح (زیر آتشفشانی)، متوسط تا عمق (hypabyssal) و عمیق (ابیسال) وجود دارد.
- مکان نسبت به سنگ میزبان. با توجه به این معیار، آرایه های تعبیه شده به همخوان (همخوان) و ناسازگار (ناسازگار) تقسیم می شوند.
همچنین ماهیت ماگماتیسم نفوذی و انواع نفوذها با توجه به ویژگی هایی مانند نسبت ساختار جسم پلوتونیک به سطح تماس (همنوع و ناسازگار)، ارتباط با حرکات تکتونیکی، شکل، اندازه طبقه بندی می شوند. توده، و غیره.
معیارهای شناسایی انواع مختلف نفوذهای ماگمایی ارتباط نزدیکی با هم دارند. برای مثال، بسته به ساختار لایه محصور، عمق و مکانیسم تشکیل توده ماگمایی و سایر تظاهرات ماگماتیسم نفوذی، شکل نفوذها می تواند بسیار متفاوت باشد.
مکانیسم های ورود ماگما به توده سنگ
ماگما می تواند به دو طریق اصلی به لایه میزبان نفوذ کند: در امتداد سطوح لایه بندی لایه رسوبی یا در امتداد شکاف های موجود در سنگ.
در حالت اول، تحت فشار ماگما، لایه‌های سقف - نواحی پوشاننده ضخامت - یا برعکس، در نتیجه تأثیر جرم ماگمای نفوذی، لایه‌های زیرین بالا می‌روند. افتادگی اینگونه است که نفوذهای همخوان تشکیل می شوند.
اگر ماگما به سمت بالا نفوذ کند، شکاف ها را پر و گسترش دهد، لایه ها را بشکند و سنگ های سقف را فرو بریزد، خود حفره ای را تشکیل می دهد که توسط یک جسم نفوذی اشغال می شود. به این ترتیب، ناسازگار رخ می دهداجرام پلوتونیک.
اشکال توده های آذرین تعبیه شده
بسته به مسیر خاصی که فرآیند ماگماتیسم نفوذی طی می شود، اشکال اجسام نفوذی می توانند بسیار متنوع باشند. متداول ترین توده های آذرین ناسازگار عبارتند از:
- دایک یک بدنه بشقاب مانند است که به شدت فرو می رود که از لایه های محصور عبور می کند. دایک ها بسیار طولانی تر از ضخامت هستند و سطوح تماس تقریباً موازی هستند. دایک ها می توانند اندازه های مختلفی داشته باشند - از ده ها متر تا صدها کیلومتر طول. شکل دایک ها نیز می تواند دایره ای یا شعاعی باشد، بسته به محل شکاف های پر از ماگما.
- ورید یک جسم متقاطع کوچک به شکل نامنظم و منشعب است.
- ساقه بدنه ای ستونی شکل است که با سطوح تماس عمودی یا شیب دار مشخص می شود.
- Batholith بزرگترین نوع نفوذ است. حمام‌ها می‌توانند صدها یا حتی هزاران کیلومتر طول داشته باشند.
همپوشانی اجسام نیز اشکال مختلفی به خود می گیرند. در میان آنها اغلب یافت می شود:
- Sill یک نفوذ بستر است که سطوح تماس آن موازی با تخت میزبان است.
- Lopolith یک آرایه عدسی شکل، محدب رو به پایین است.
- لاکولیت بدنه ای به شکل مشابه است که سمت محدب آن مانند کلاهک قارچی در بالا قرار دارد. کوه ایو داگ در کریمه نمونه ای از لاکولیت گابروید است.
- فاکولیت جسمی است که در چین فرورفتگی سنگ میزبان قرار دارد.
منطقه تماس نفوذ
تشکیل اجسام پلوتونیک با فرآیندهای پیچیده برهمکنش در مرز با لایه محصور همراه است. مناطق تماس درونی و برون تماسی در امتداد سطح تماس تشکیل می شوند.
تغییرات درون تماسی در نفوذی به دلیل نفوذ سنگ های میزبان به داخل ماگما رخ می دهد. در نتیجه، ماگمای نزدیک محل تماس دچار تغییرات شیمیایی (آلودگی) می شود که بر تشکیل مواد معدنی تأثیر می گذارد.
ناحیه برون تماسی در سنگ میزبان در نتیجه اثرات حرارتی و شیمیایی ماگما رخ می دهد و با فرآیندهای فعال دگرگونی و متاسوماتیسم مشخص می شود. بنابراین، اجزای ماگمای فرار می توانند مواد معدنی موجود در ناحیه تماس خارج از محیط را با ترکیبات معرفی شده جایگزین کرده و هاله های متاسوماتیک را تشکیل دهند.
ترکیبات معدنی حاصل از اجزای فرار نیز می توانند مستقیماً در ناحیه تماس متبلور شوند. این فرآیند نقش مهمی در تشکیل مثلا میکا و با مشارکت آب کوارتز دارد.
ماگماتیسم نفوذی و سنگهای نفوذی
سنگ هایی که در نتیجه تبلور عمیق ماگمایی تشکیل شده اند، نفوذی یا پلوتونیک نامیده می شوند. سنگ های پرتاب کننده (آتشفشانی) زمانی تشکیل می شوند که ماگما در سطح زمین (یا در کف اقیانوس) فوران می کند.
ماگماتیسم نفوذی و نفوذی باعث ایجاد مجموعه‌ای از سنگهای مشابه از نظر ترکیب معدنی می‌شود. طبقه‌بندی سنگهای آذرین بر اساس محتوای سیلیس SiO2 است. با توجه به این معیار نژادبه اولترابازیک، بازی، متوسط و اسیدی تقسیم می شود. محتوای سیلیس در این سری از سنگ های اولترامافیک (کمتر از 45٪) به اسیدی (بیش از 63٪) افزایش می یابد. در هر طبقه، سنگ ها از نظر قلیایی متفاوت هستند. سنگهای نفوذی اصلی مطابق با این طبقه بندی سری زیر را تشکیل می دهند (آنالوگ آتشفشانی در براکت):
- اولترابازیک: پریدوتیت، دونیت (پیکریت)؛
- اصلی: گابرویدها، پیروکسنیت ها (بازالت)؛
- متوسط: دیوریت ها (آندزیت)؛
- اسیدی: گرانودیوریت ها، گرانیت ها (داسیت ها، ریولیت ها).
سنگ های پلوتونیک از نظر شرایط پیدایش و ساختار بلوری مواد معدنی تشکیل دهنده آنها با سنگ های افیوژن متفاوت هستند: آنها کاملا کریستالی هستند (دارای ساختارهای آمورف نیستند)، دانه های شفاف و بدون منافذ هستند. هر چه منبع تشکیل سنگ عمیق‌تر باشد (نفوذهای ابیسال)، فرآیندهای خنک‌سازی و تبلور ماگما کندتر پیش می‌رود، در حالی که مقدار زیادی از فاز فرار حفظ می‌شود. چنین سنگهای عمیقی با دانه های کریستالی بزرگتر مشخص می شوند.
ساختار داخلی اجسام نفوذی
ساختار توده‌های پلوتونیک در جریان مجموعه‌ای از پدیده‌هایی که تحت نام عمومی پروتکتتونیک متحد شده‌اند شکل می‌گیرد. این دو مرحله را متمایز می کند: پروتکتتونیک فاز مایع و جامد.
در مرحله فاز مایع، بافت های راه راه و خطی اولیه بدنه به دست آمده قرار می گیرند. آنها جهت جریان ماگمای نفوذی و شرایط دینامیکی جهت گیری کانی های متبلور را منعکس می کنند (به عنوان مثال، آرایش موازیکریستال های میکا، هورنبلند و غیره). بافت ها همچنین با محل قطعات سنگ های بیگانه که در اتاقک ماگما سقوط کرده اند - xenoliths - و تجمعات معدنی جدا شده - Schlieren مرتبط است.
مرحله فاز جامد تکامل نفوذی با سرد شدن سنگ تازه تشکیل شده مرتبط است. ترک های اولیه در توده ظاهر می شوند که محل و تعداد آنها توسط محیط خنک کننده و ساختارهای تشکیل شده در فاز مایع تعیین می شود. علاوه بر این، ساختارهای ثانویه در چنین توده ماگمایی به دلیل تکه تکه شدن بخش‌های آن و جابجایی‌های آن در امتداد گسیختگی‌ها ایجاد می‌شوند.
مطالعه پروتاکتونیک برای روشن کردن شرایط مکان یابی ذخایر معدنی در داخل نفوذها و در سنگهای اطراف مهم است.
نفوذهای ماگمایی و تکتونیک
سنگهای با منشاء نفوذی در نواحی مختلف پوسته زمین گسترده هستند. برخی از مظاهر ماگماتیسم نفوذی سهم قابل توجهی در فرآیندهای زمین ساختی منطقه ای و جهانی دارند.
در طول برخوردهای قاره ای در مسیر افزایش ضخامت پوسته، به دلیل ماگماتیسم گرانیتی فعال، باتولیت های بزرگ تشکیل می شوند، به عنوان مثال، باتولیت گانگدیس در ماوراء هیمالیا. همچنین تشکیل باتولیت های بزرگ با حاشیه های فعال قاره ای (باتولیت آند) همراه است. به طور کلی، نفوذ ماگمای سیلیسی نقش مهمی در فرآیندهای ساخت کوه بازی می کند.
وقتی پوسته کشیده می شود، اغلب دایک های موازی تشکیل می شوند. چنین سری‌هایی در پشته‌های میان اقیانوسی مشاهده می‌شوند.
صفحه ها یکی از اشکال مشخصه نفوذ ماگمایی درون قاره ای هستند. آنها همچنین می توانند وسعت زیادی داشته باشند - تا صدها کیلومتر. اغلب ماگما، با نفوذ در بین لایه‌های سنگهای رسوبی، چندین لایه آستانه را تشکیل می‌دهد.
فعالیت عمیق ماگمایی و مواد معدنی
به دلیل ویژگی‌های کریستالیزاسیون در فرآیندهای ماگماتیسم نفوذی، کانی‌های معدنی برای کروم، آهن، منیزیم، نیکل و همچنین پلاتینوئیدهای بومی در سنگهای اولترابازیک تشکیل می‌شوند. در این حالت، فلزات سنگین (طلا، سرب، قلع، تنگستن، روی و غیره) با اجزای فرار ماگمایی (مثلاً آب) ترکیبات محلول تشکیل می دهند و در نواحی بالایی محفظه ماگما متمرکز می شوند. این در مرحله اولیه کریستالیزاسیون رخ می دهد. در مرحله بعد، یک بقایای پگماتیت متحرک حاوی خاک کمیاب و عناصر کمیاب، رسوبات رگه‌ای را در شکستگی‌های نفوذی تشکیل می‌دهد.
بنابراین، Khibiny در شبه جزیره کولا یک سنگ سنگی است که در نتیجه فرسایش لایه محصور در معرض دید قرار گرفته است. این بدنه از نفلین سینیت ها تشکیل شده است که سنگ معدن آلومینیوم است. مثال دیگر، نفوذهای آستانه نوریلسک غنی از مس و نیکل است.
مناطق تماس نیز مورد توجه عملی زیادی هستند. رسوبات طلا، نقره، قلع و سایر فلزات با ارزش با هاله های متاسوماتیک و دگرگونی اجسام نفوذی مانند لوپولیت بوشولد در آفریقای جنوبی، که به خاطر هاله های دارای طلا شناخته می شود، مرتبط است.
بنابراین، مناطق نفوذیماگماتیسم مهمترین منبع بسیاری از مواد معدنی ارزشمند است.
