Причины многообразия магматических пород

Признание существования ограниченного числа первичных магм несколько противоречит огромному разнообразию магматических пород, встречающемуся в природе. Причина этого кажущегося противоречия кроется в тех физико-химических процессах, которые нарушают однородность первичного магматического расплава и обусловливают образование различных по составу пород. К таким процессам относятся дифференциация, ассимиляция и гибридизация.

Дифференциация магмы — это процесс разделения однородного первичного расплава на различные по химическому составу фракции, из которых образуются горные породы разного минерального состава. Дифференциация может происходить в жидкой фазе до появления первых кристаллов — ликвация, или в процессе выделения кристаллов из расплава — кристаллизационная дифференциация. В процессе ликвации магма расслаивается на две различные по плотности и несмешивающиеся жидкие фазы. Существующие к настоящему времени петрографические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что процессы ликвации не играют существенной роли в формировании основной массы магматических пород.

Главной причиной разнообразия магматических пород является кристаллизационная дифференциация. Отделение кристаллов от расплава обусловливается действием главным образом тектонических сил и силы тяжести (гравитационное фракционирование). Процесс гравитационного фракционирования является основным. Он заключается в последовательной кристаллизации силикатов, начиная от наиболее тугоплавких и тяжелых железо-магнезиальные силикаты и основные плагиоклазы) и кончая легкоплавкими и легкими (калиевые полевые шпаты и кварц). В процессе кристаллизации тяжелые минералы погружаются в нижние слои расплава, а остаточный расплав верхних частей последовательно обедняется железо-магнезиальными соединениями и обогащается кремнеземом. В результате гравитационного фракционирования в процессе кристаллизации основной магмы в нижних слоях расплава могут образовываться ультраосновные породы; при этом в верхних слоях расплав может при­обрести такой состав, что из него начнут формироваться диориты, сиениты и даже граниты.

Процесс дифференциации может происходить как на больших, глубинах, в магматическом очаге так и в верхних частях земной коры, в магматической камере. В результате дифференциации в магматическом очаге в верхние горизонты коры внедряются уже готовые дифференциаты первичной магмы, при застывании которых образуются породы различного состава, залегающие в виде самостоятельных массивов. Процесс дифференциации в магматической камере приводит к формированию расслоенных массивов горных пород, основность которых уменьшается снизу вверх. При излиянии магмы на поверхность кристаллизационная дифференциация практически не имеет места, так как обычно магма, затвердевает довольно быстро, не успев раскристаллизоваться.

Ассимиляция — процесс полной переработки вмещающих пород, контактирующих с магмой или попадающих в нее в виде обломков — ксенолитов. Расплавляя и растворяя вмещающие породы, магма тем самым изменяет свой состав. Особенно резко изменяется состав первичной магмы, если она ассимилирует осадочные или метаморфические породы, существенно отличающиеся от нее по химическому составу. В таких случаях образуются новые разновидности магматических пород, мало сходные по составу с первичными магмами.

Гибридизация — процесс неполной переработки магмой вмещающих пород. В ходе этого процесса внутри магматиче­ской камеры сохраняются непереплавленные ксенолиты, а на окружающих их участках магма «загрязняется» чужеродными компонентами. При застывании таких участке образуются гибридные породы с нарушенным, нетипичным для магматических пород соотношением главных оксидов, содержащие нехарактерные для магматических пород минералы. По своему составу участки гибридных пород резко отличаются от пород главной части массива.

Интрузивный магматизм Формы проявления магматизма зависят от геологической обстановки образования и внедрения магмы и тесно связаны с тектоническими движениями земной коры. Если поднимающаяся магма не достигает поверхности Земли, а застывает внутри коры, обра­зуются глубинные магматические тела — интрузии. 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 магмыво вмещающую толщу. Магма может проникать по плоскостям напластования осадочных пород или по трещинам, пересекающим вмещающую толщу. В первом случае она может поднимать пласты кровли или, наоборот, вызывать прогибание подстилающих пластов, воздействуя своей массой.

При внедрении крупных масс расплава он прокладывает себе дорогу вверх путем обрушения пород кровли, которые тонут в нем и ассимилируются с ним, В последнем случае магма сама формирует пространство, которое она занимает. От механизма внедрения магмы зависит не только форма, но и контакт интрузивных тел с вмещающими осадочными породами; физические свойства магмы, главным образом ее вязкость, также влияют на форму тел.

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