Unter Magmatismus versteht man die Gesamtheit der Phänomene, die mit der Entstehung, Entwicklung der Zusammensetzung und Bewegung von Magmen an die Erdoberfläche verbunden sind. Magmatismus ist einer der wichtigsten tiefen Prozesse im Erdinneren. Je nach Erscheinungsform wird Magmatismus in aufdringlich und überschwänglich eingeteilt. Der Unterschied zwischen ihnen bestimmt weitgehend die Mechanismen der Gesteinsbildung.
Das Konzept des Magmas
Magma ist eine Hochtemperatur-Fluid-Silikat-Schmelze, die sich in tiefen Kammern bildet, hauptsächlich im oberen Mantel (Asthenosphäre) und teilweise in den unteren Schichten der Erdkruste. Die Bildung einer Magmakammer tritt auf, wenn bestimmte Druck- und Temperaturwerte kombiniert werden. Ein solches Primärmagma hat eine homogene Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen: Flüssigkeit (Schmelze), in der die Gas- oder flüchtige Phase (Fluid) gelöst ist. Es gibt auch welchefeste kristalline Substanz. Wenn Sie sich der Oberfläche nähern, entwickelt sich abhängig von den spezifischen Bedingungen das primäre Magma.
Die Entwicklung von Magma umfasst mehrere Arten von Prozessen. Zuerst erlebt sie verschiedene Arten der Differenzierung:
- Segregation, bei der es sich in nicht mischbare flüssige Bestandteile auftrennt;
- Kristallisationsdifferenzierung. Dieser wichtigste Prozess ist mit der Ausfällung (Kristallisation) bestimmter Verbindungen aus einer amorphen Schmelze bei verschiedenen Kombinationen von Temperatur und Druck verbunden.
Zweitens verändert Magma seine chemische Zusammensetzung durch die Wechselwirkung mit Wirtsgesteinen. Dieses Phänomen wird Kontamination genannt.
Kristallisationsprozesse in Magma
Da Magma ein bewegliches Gemisch aus vielen Stoffen ist und sich in wechselnden Zuständen befindet, ist die Kristallisation seiner Bestandteile ein sehr komplexer Vorgang. Es wird normalerweise in drei Hauptphasen unterteilt:
- Frühe magmatische Hochtemperaturphase. In diesem Stadium fallen eisen- und magnesiumh altige Mineralien mit hoher Dichte aus dem Magma. Sie setzen sich ab und sammeln sich in den unteren Bereichen der Magmakammer an.
- Magmatische Hauptphase mittlerer Temperatur, in der die Hauptbestandteile von Gesteinen gebildet werden, wie Feldspat, Quarz, Glimmer, Pyroxene, Amphibole. Calcium fällt aus, die überwiegende Mehrheit von Silizium und Aluminium. Die Kristallisation in dieser Phase geht bereits mit Platzmangel in der Magmakammer einher, sodass die entstehenden Mineralien feinkörniger sind.
- Tieftemperatur-Spätmagmatik (Pegmatit)Phase. In diesem Stadium breitet sich der bewegliche, mit flüchtigen Bestandteilen angereicherte sogenannte Pegmatit-Magmarest durch die in der Magmakammer verbliebenen Hohlräume und Risse aus und trägt zur Rekristallisation von Wirtsgesteinen bei. Pegmatit-Adern zeichnen sich durch die Bildung großer Kristalle aus, die ineinander wachsen können. Dieses Stadium grenzt an die hydrothermale Phase der Mineralbildung und ist eng mit ihr verbunden.
Vulkanismus und Plutonismus
Es gibt solche Erscheinungsformen von Magmatismus wie aufdringlich und überschwänglich. Der Unterschied zwischen ihnen liegt in den Entwicklungsbedingungen der Magmen und dem Ort ihrer Verfestigung. Der letzte Faktor spielt eine besonders wichtige Rolle.
Effusiver Magmatismus ist ein Prozess, bei dem Magma durch einen Versorgungskanal die Erdoberfläche erreicht, nach oben steigt, Vulkane bildet und gefriert. Das ausgebrochene Magma wird Lava genannt. Wenn es die Oberfläche erreicht, verliert es intensiv seine flüchtige Komponente. Die Verfestigung erfolgt auch schnell, einige Arten von Laven haben keine Zeit zu kristallisieren und in einem amorphen Zustand zu verfestigen (vulkanische Gläser).
Intrusiver Magmatismus (Plutonismus) unterscheidet sich darin, dass das Magma die Oberfläche nicht erreicht. Magma dringt auf die eine oder andere Weise in die darüber liegenden Horizonte des Wirtsgesteins ein, verfestigt sich in der Tiefe und bildet intrusive (plutonische) Körper.
Klassifizierung von Einbrüchen
Beziehungen von Wirtsgesteinen zu Produkten des intrusiven Magmatismus und Arten von Intrusivkörpern werden nach vielen Kriterien unterschieden, insbesondere wie:
- Formationstiefe. Es gibt oberflächennahe (subvulkanische), mitteltiefe (hypabyssale) und tiefe (abyssale) Intrusionen.
- Lage relativ zum Wirtsgestein. Nach diesem Kriterium werden eingebettete Arrays in konsonant (concordant) und diskordant (discordant) unterteilt.
Auch die Art des intrusiven Magmatismus und die Arten von Intrusionen werden nach Merkmalen wie dem Verhältnis der Struktur des plutonischen Körpers zur Kontaktfläche (konform und diskonform), der Beziehung zu tektonischen Bewegungen, der Form und der Größe klassifiziert des Massivs und so weiter.
Die Kriterien zur Identifizierung verschiedener Arten magmatischer Intrusionen sind eng miteinander verbunden. Abhängig von der Struktur der umgebenden Schicht, der Tiefe und dem Bildungsmechanismus des magmatischen Massivs und anderen Erscheinungsformen des intrusiven Magmatismus können die Formen der Intrusionen beispielsweise stark variieren.
Mechanismen zum Einbringen von Magma in das Gestein
Magma kann hauptsächlich auf zwei Wegen in die Wirtsschicht eindringen: entlang der Schichtungsebenen der Sedimentschicht oder entlang bestehender Risse im Gestein.
Im ersten Fall heben sich unter dem Druck des Magmas die Schichten des Daches - die darüber liegenden Bereiche der Mächtigkeit - oder umgekehrt infolge des Einflusses der Masse des eindringenden Magmas die darunter liegenden Schichten durchhängen. So werden Konsonanteneinbrüche gebildet.
Wenn Magma nach oben dringt, Risse füllt und erweitert, Schichten durchbricht und Dachfelsen einstürzt, bildet es selbst einen Hohlraum, der von einem eindringenden Körper besetzt wird. Auf diese Weise tritt nicht konform aufplutonische Körper.
Formen eingebetteter magmatischer Massen
Abhängig von dem spezifischen Weg, auf dem der Prozess des intrusiven Magmatismus fortschreitet, können die Formen von intrusiven Körpern sehr unterschiedlich sein. Die häufigsten diskordant vorkommenden magmatischen Massive sind:
- Dike ist ein plattenartiger, steil abfallender Körper, der die umschließenden Schichten durchquert. Die Gänge sind viel länger als dick, und die Kontaktflächen sind fast parallel. Deiche können unterschiedlich groß sein - von mehreren zehn Metern bis zu mehreren hundert Kilometern Länge. Die Form von Gängen kann auch kreisförmig oder radial sein, abhängig von der Lage der mit Magma gefüllten Risse.
- Eine Ader ist ein kleiner Sekantenkörper von unregelmäßiger, verzweigter Form.
- Stängel ist ein säulenförmiger Körper, der durch vertikale oder steil abfallende Kontaktflächen gekennzeichnet ist.
- Batholith ist die größte Vielf alt an Eindringlingen. Batholithe können hunderte oder sogar tausende Kilometer lang sein.
Überlappende Körper nehmen auch verschiedene Formen an. Darunter findet man oft:
- Sill ist eine gebettete Intrusion, deren Kontaktflächen parallel zu Wirtsbetten sind.
- Lopolith ist eine linsenförmige Anordnung, konvex nach unten gerichtet.
- Laccolith ist ein Körper von ähnlicher Form, dessen konvexe Seite sich wie eine Pilzkappe oben befindet. Der Berg Ayu-Dag auf der Krim ist ein Beispiel für Gabbroid-Laccolith.
- Phacolite ist ein Körper, der sich in der F alte des Wirtsgesteins befindet.
Einbruchkontaktzone
Die Bildung plutonischer Körper wird von komplexen Interaktionsprozessen an der Grenze zur umgebenden Schicht begleitet. Entlang der Kontaktfläche bilden sich Endokontakt- und Exokontaktzonen.
Endokontakt-Änderungen treten im Intrusiv aufgrund des Eindringens von Wirtsgestein in das Magma auf. Infolgedessen erfährt Magma in der Nähe des Kontakts chemische Veränderungen (Kontamination), die die Mineralbildung beeinflussen.
Die Exokontaktzone entsteht im Wirtsgestein durch die thermische und chemische Wirkung von Magma und ist durch aktive Prozesse der Metamorphose und Metasomatose gekennzeichnet. So können flüchtige Magmabestandteile Mineralien in der Exokontaktzone durch eingebrachte Verbindungen ersetzen und so die sogenannten metasomatischen Halos bilden.
Durch flüchtige Bestandteile ausgetragene mineralische Verbindungen können auch direkt in der Kontaktzone auskristallisieren. Dieser Prozess spielt beispielsweise bei der Bildung von Glimmer und unter Beteiligung von Wasser von Quarz eine bedeutende Rolle.
Aufdringlicher Magmatismus und aufdringliche Felsen
Gesteine, die durch tiefe Magmakristallisation entstanden sind, werden intrusiv oder plutonisch genannt. Effusive (vulkanische) Gesteine entstehen, wenn Magma auf der Erdoberfläche (oder auf dem Meeresboden) ausbricht.
Intrusiver und effusiver Magmatismus führt zu einer Reihe von Gesteinen mit ähnlicher mineralischer Zusammensetzung. Die Klassifizierung von Eruptivgestein nach Zusammensetzung basiert auf dem Geh alt an Kieselsäure SiO2. Nach diesem Rassekriteriumunterteilt in ultrabasisch, basisch, mittel und sauer. Der Kieselsäuregeh alt in der Reihe steigt von ultramafischem Gestein (weniger als 45 %) zu saurem Gestein (mehr als 63 %). Innerhalb jeder Klasse unterscheiden sich Gesteine in der Alkalität. Die wichtigsten Intrusionsgesteine gemäß dieser Klassifizierung bilden die folgende Reihe (vulkanisches Analogon in Klammern):
- Ultrabasisch: Peridotite, Dunite (Pikrite);
- Main: Gabbroide, Pyroxenite (Bas alte);
- Medium: Diorite (Andesite);
- Sauer: Granodiorite, Granite (Dazite, Rhyolithe).
Plutongesteine unterscheiden sich von Ergussgesteinen durch die Vorkommensbedingungen und die Kristallstruktur der Mineralien, aus denen sie bestehen: Sie sind vollkristallin (enth alten keine amorphen Strukturen), klarkörnig und haben keine Poren. Je tiefer die Quelle der Gesteinsbildung (abgrundtiefe Intrusionen) liegt, desto langsamer verliefen die Prozesse der Abkühlung und Kristallisation des Magmas, während eine große Menge der flüchtigen Phase erh alten blieb. Solche tiefen Gesteine zeichnen sich durch größere kristalline Körner aus.
Interne Struktur intrusiver Körper
Die Struktur plutonischer Massive entsteht im Laufe eines Komplexes von Phänomenen, die unter dem allgemeinen Namen Prototektonik zusammengefasst sind. Es unterscheidet zwei Stufen: Prototektonik der flüssigen und festen Phase.
Im Flüssigphasenstadium werden die primären gestreiften und linearen Texturen des resultierenden Körpers gelegt. Sie spiegeln die Fließrichtung des einströmenden Magmas und die dynamischen Bedingungen für die Orientierung kristallisierender Minerale (z. B. die parallele Anordnung) widerGlimmerkristalle, Hornblende etc.). Texturen werden auch mit der Position von Fremdgesteinsfragmenten in Verbindung gebracht, die in die Magmakammer gefallen sind – Xenolithen – und isolierten Mineralansammlungen – Schlieren.
Das Festphasenstadium der intrusiven Evolution ist mit der Abkühlung des neu gebildeten Gesteins verbunden. Im Massiv treten primäre Risse auf, deren Lage und Anzahl durch die Abkühlungsumgebung und die in der flüssigen Phase gebildeten Strukturen bestimmt werden. Darüber hinaus entwickeln sich in einer solchen magmatischen Masse Sekundärstrukturen aufgrund von Fragmentierung ihrer Abschnitte und Verschiebungen entlang von Brüchen.
Das Studium der Prototektonik ist wichtig, um die Bedingungen für die Lokalisierung von Mineralvorkommen innerhalb von Intrusionen und im umgebenden Gestein zu klären.
Magmatische Intrusionen und Tektonik
Gesteine intrusiven Ursprungs sind in verschiedenen Bereichen der Erdkruste weit verbreitet. Einige Erscheinungsformen des intrusiven Magmatismus leisten einen bedeutenden Beitrag sowohl zu regionalen als auch zu globalen tektonischen Prozessen.
Bei Kontinentalkollisionen entstehen im Zuge der Dickenzunahme der Erdkruste durch aktiven granitischen Magmatismus große Batholithe, zB der Gangdis-Batholith im Transhimalaya. Auch die Bildung großer Batholithe ist mit aktiven Kontinenträndern verbunden (Anden-Batholith). Im Allgemeinen spielen siliziumh altige Magma-Intrusionen eine wichtige Rolle bei Gebirgsbildungsprozessen.
Wenn die Kruste gedehnt wird, bilden sich oft Reihen von parallelen Gängen. Solche Serien werden in mittelozeanischen Rücken beobachtet.
Sills sind eine der charakteristischen Formen intrakontinentaler magmatischer Intrusionen. Sie können auch eine große Ausdehnung haben - bis zu Hunderten von Kilometern. Oft bildet Magma, das zwischen Schichten von Sedimentgesteinen eindringt, mehrere Schichten von Schwellen.
Tiefe magmatische Aktivität und Mineralien
Aufgrund der Besonderheiten der Kristallisation in den Prozessen des intrusiven Magmatismus werden Erzminerale für Chrom, Eisen, Magnesium, Nickel sowie native Platinoide in ultrabasischen Gesteinen gebildet. Dabei bilden Schwermetalle (Gold, Blei, Zinn, Wolfram, Zink etc.) mit flüchtigen Magmabestandteilen (z. B. Wasser) lösliche Verbindungen und reichern sich in den oberen Bereichen der Magmakammer an. Dies geschieht in der frühen Phase der Kristallisation. In einem späteren Stadium bildet ein mobiler Pegmatit-Rückstand, der seltene Erden und seltene Elemente enthält, Aderablagerungen in Intrusionsfrakturen.
Daher sind die Khibiny auf der Kola-Halbinsel ein Lakkolith, der als Ergebnis der Erosion der umgebenden Schicht freigelegt wurde. Dieser Körper besteht aus Nephelin-Syeniten, die ein Erz für Aluminium sind. Ein weiteres Beispiel sind die kupfer- und nickelreichen Schwellenintrusionen in Norilsk.
Kontaktzonen sind auch von großem praktischem Interesse. Ablagerungen von Gold, Silber, Zinn und anderen wertvollen Metallen sind mit metasomatischen und metamorphen Halos von intrusiven Körpern wie dem Bushveld-Lopolithen in Südafrika verbunden, der für seine goldh altigen Halos bekannt ist.
Also, aufdringliche BereicheMagmatismus sind die wichtigste Quelle vieler wertvoller Mineralien.
