Интрузивный магматизм. 
Геология и месторождения полезных ископаемых

Формы магматических тел. Застывая в глубинах Земли, магма образует разнообразные по форме тела, называемые интрузивами или интрузиями. Позднее, в процессе развития денудации, эти тела обнажаются, выходя на поверхность Земли, и мы наблюдаем их форму. По соотношению магматических тел и вмещающих их осадочных пород интрузии подразделяют на согласные и несогласные (секущие) (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Формы интрузивных тел:

I — Согласные: 1 — лакколит, 2 — лополит, 3 — факолит, 4 — силл. II — Секущие: 5 — шток, 6 — батолит, 7 — дайка К согласным относятся сиплы, лакколиты, лополиты, факолиты.

Силлы — пластообразные плоские тела различной мощности и с достаточно большой площадью распространения. Такие тела образуют, как правило, породы основного состава.

Лакколиты — тела караваеобразной формы с выпуклой верхней поверхностью. Образуются они на небольших глубинах, на плане имеют округлую форму с диаметром от сотен метров до нескольких километров, толщина их порядка 100—200 м. Такие тела образуют чаще кислые породы.

Лополиты — чашеобразные тела, вогнутая форма которых вызвана прогибанием подстилающих слоев под тяжестью магмы. Такие интрузии образуют породы основного и ультраосновного состава, они представляют собой достаточно крупные тела площадью в несколько десятков тысяч квадратных метров.

Факолиты — небольшие линзообразные тела, залегающие в ядрах антиклинальных и синклинальных складок.

Несогласные интрузии образуются при заполнении магмой трещин или внедрении ее с ассимиляцией (поглощением) вмещающих пород. К ним относятся дайки, жилы, штоки и батолиты.

Дайки и жилы — наклонные и вертикально падающие плитообразные тела, размеры которых колеблются в очень широких пределах, но преобладают, как правило, тела мощностью в метры и десятки метров. Жилы отличаются от даек меньшими размерами и часто невыдержанной извилистой формой.

Штоки — тела неправильной, близкой к изометричной форме, столбообразно уходящие вниз в недра Земли. Площадь их поперечного сечения не превышает 100 км². Штоки слагают все разновидности магматических пород.

Батолиты — крупные, в сотни и тысячи квадратных километров, массивы неправильных очертаний, образовавшиеся глубоко в толще земной коры. Такие тела слагают, как правило, граниты.

Дифференциация магмы. Горные породы магматического происхождения по своему химическому составу близки к составу рождающих их магм. Однако в вещественном отношении магма отличается от горных пород тем, что в ней содержится много растворенных веществ — воды в виде пара (гидротермы), газов, кислот, галоидных элементов и других, которые называют летучими компонентами. Возникает вопрос, какого состава была исходная магма, которая остывая образовывала два-три типа горных пород — от кислых до основных. На этот счет существуют разные точки зрения. Одни петрологи говорят, что, сколько мы видим типов пород, столько и было типов магм. Другие считают, что в природе существует лишь одна магма основного состава, а из нее последовательно рождались разные по составу породы. Наконец, третья, большая часть геологов, предполагает, что существуют две исходные магмы — кислая и основная, и подтверждением этого служит то, что наиболее распространенными магматическими породами являются породы кислого ряда — граниты и основного — базальты. При этом считается, что в ходе своего развития магма постоянно испытывала физико-химические превращения, называемые процессами дифференциации.

Дифференциация — это совокупность физико-химических процессов, приводящих к образованию из единого магматического расплава пород различного состава. Дифференциация может происходить как в жидком исходном расплаве до начала кристаллизации магмы (магматическая дифференциация), так и в процессе кристаллизации магмы (кристаллизационная дифференциация). В первом случае магма как бы расслаивается на отдельные составляющие, и каждая из них дает свою породу. Во втором случае по мере остывания магмы из расплава последовательно выкристаллизовываются различные минералы. Эти минералы образуют новые породы. Считается, что кристаллизационная дифференциация преобладает в природе, является ведущим процессом эволюции магмы при образовании большинства интрузивных магматических пород. Рассмотрим, как это происходит, если считать, что в природе существует одна магма.

При остывании магмы, по мере достижения температур кристаллизации, первыми из расплава последовательно выпадают кристаллы наиболее тугоплавких минералов, таких как оливин, пироксен, амфибол (темные — фемические минералы) и одновременно с ними кальцевый и кальцево-натриевый плагиоклазы (светлые — салические минералы). Выделившись из расплава, эти минералы в силу своего высокого удельного веса опускаются в нижнюю часть магматического очага и образуют там основные и средние породы. Оставшийся расплав обогащается кремнеземом, щелочами и, как более легкий, кристаллизуется в верхней части магматического очага, образуя кислые, субщелочные и щелочные породы. Это так называемые собственно магматические породы. Обогащаясь летучими компонентами, расплав становится максимально подвижным и проникает в близрасположенные трещины и полости, образуя там своеобразные породы — пегматиты. После образования пегматитов от магмы остаются горячие растворы — гидротермы и газы, насыщенные рядом различных элементов, которые, проникая при своем движении в трещины и поры, остывая, дают начало многим минералам (сульфидам, оксидам, самородным элементам), образующим руды цветных, редких и радиоактивных элементов.

Такова общая модель эволюции магмы, связанная с кристаллизационной дифференциацией — эволюция, в результате которой происходит образование большого ряда интрузивных пород и связанных с ними руд. Однако нужно иметь в виду, что наиболее вероятно существуют очаги магмы основного, кислого или среднего состава. В этом случае дифференциация магмы приводит к образованию отдельных разновидностей указанных групп пород. Например, при кристаллизации магмы основного состава в интрузивном массиве образуются габбро, нориты, габбро-нориты и другие разновидности. Гранитный расплав при кристаллизации может дать граниты, гранодиориты, диориты.

Эффузивный магматизм (вулканизм)

Такой тип магматизма проявляется, когда магма по трещинам и разломам поднимается вверх и изливается на поверхность Земли. Магма, излившаяся на поверхность, называется лавой. По форме излияния лавы вулканизм подразделяется на два типа: центральный и трещинный.

Вулканизм центрального типа характеризуется тем, что извержение происходит из узкого канала — жерла, имеющего трубообразную форму. Лава, изливаясь на поверхность, образует вулкан конусообразной формы. В центральных вулканах извержение может проявляться в двух формах: эффузивной, когда лава изливается на поверхность, образуя эффузивные породы, и эксплозивной, когда происходит взрыв, и лава в жидком виде выбрасывается в воздух, и вместе с ней взрываются и выбрасываются часть вулканической постройки и глубинные породы. В последнем случае на поверхности вблизи вулкана образуются обломочные, так называемые пирокластические породы — туфы.

Часто извержения происходят по разломам — вулканизм трещинного типа. При трещинном вулканизме лава изливается вдоль протяженных тектонических разрывов, растекается на большой площади и, остывая, образует широкие покровы эффузивных пород.

Что собой представляет вулкан? Это конусообразная гора со склонами более 30 ° (рис. 2.3, А). Каждый вулкан обладает жерлом — каналом в толще пород, по которому поднимается магма. На вершине горы располагается чашеобразная впадина, называемая кратером. Иногда при взрывах почти вся вулканическая постройка уничтожается, остается лишь основание вулкана подковообразной формы и плоское дно. Такие образования получили название кальдеры. Кальдера — это обрушившаяся в магматическую камеру вулканическая постройка (рис. 2.3, Б). Часто образуются сложные кальдеры как результат обрушения нескольких сближенных вулканов.

Рис. 2.3. Геологическое строение вулканических сооружений:

А — стратовулкан; Б — кальдера, образовавшаяся в результате обрушения пород в магматическую камеру (по X. Расту).