Вулканическая порода - Igneous rock

Геологические провинции мира (USGS )

Вулканическая порода (получено из латинский слово игнис означает огонь), или магматическая порода, является одним из трех основных типы горных пород, остальные осадочный и метаморфический. Магматическая порода образуется в результате охлаждения и затвердевания магма или же лава.

Магма может быть получена из частичные плавления существующих горных пород в планета с мантия или же корка. Обычно плавление вызывается одним или несколькими из трех процессов: повышением температуры, уменьшением давление, или изменение состава. Затвердевание в породу происходит либо под поверхностью, как интрузивные породы или на поверхности как экструзионный горные породы. Магматическая порода может образовываться с кристаллизация с образованием гранулированных кристаллических пород или без кристаллизации с образованием натуральные очки. Магматические породы встречаются в широком диапазоне геологических условий: щиты, платформы, орогены, бассейны, крупные вулканические провинции, протяженная кора и океаническая кора.

Извержения вулканов лавы являются основными источниками магматических пород. (Mayon вулкан на Филиппинах, извергнувшийся в 2009 году)
Естественные колонны вулканической породы, отделенные друг от друга столбчатые соединения, в Мадейра

Геологическое значение

Магматические и метаморфические породы составляют 90–95% от верхних 16 километров (9,9 миль) земной коры по объему.[1] Магматические породы составляют около 15% современной поверхности суши Земли.[примечание 1] Большинство земных океаническая кора сделан из вулканической породы.

Магматические породы также имеют геологическое значение, потому что:

Геологическая обстановка

Формирование магматической породы

Магматические породы могут быть как навязчивый (плутонический и гипабиссал) или экструзионный (вулканический ).

Навязчивый

Основная статья: Навязчивый рок
Основные типы вторжений:
1. Лакколит
2. Маленький дамба
3. Батолит
4. Дике
5. Подоконник
6. Вулканическая шея, трубка
7. Лополит

Интрузивные магматические породы составляют большинство магматических пород и образованы из магмы, которая охлаждается и затвердевает в коре планеты. Тела интрузивных пород известны как вторжения и окружены ранее существовавшей скалой (называемой кантри-рок ). Кантри-рок отличный теплоизолятор, поэтому магма остывает медленно, а интрузивные породы крупнозернистые (фанеритический ). Минерал зерна в таких породах вообще можно определить невооруженным глазом. Вторжения можно классифицировать по форме и размеру интрузивного тела и его соотношению с постельные принадлежности кантри-рока, в который он вторгается. Типичные интрузивные тела: батолиты, акции, лакколиты, подоконники и дамбы. Обычные интрузивные породы гранит, габбро, или же диорит.

Центральные ядра основных горных хребтов состоят из интрузивных магматических пород. При эрозии эти ядра (называемые батолиты ) может занимать огромные площади земной поверхности.

Интрузивные магматические породы, образующиеся на глубине земной коры, называются плутоническими (или бездонный) породы и обычно крупнозернистые. Интрузивные магматические породы, образующиеся у поверхности, называются субвулканический или же гипабиссал скалы, и они обычно более мелкозернистые, часто напоминающие вулканические породы.[3] Гипабиссальные породы встречаются реже, чем плутонические или вулканические породы и часто образуют дайки, силлы, лакколиты, лополиты, или же факолиты.

Экструзионный

Основная статья: Экструзионная порода
Экструзионная магматическая порода состоит из лавы, выбрасываемой вулканами.
Образец базальта (экструзивная магматическая порода), найденный в Массачусетс

Экструзивная магматическая порода, также известная как вулканическая порода, образуется в результате охлаждения расплавленной магмы на поверхности земли. Магма, выносимая на поверхность через трещины или извержения вулканов, быстро затвердевает. Следовательно, такие породы мелкозернистые (афанитический ) или даже стеклянный. Базальт самая распространенная экструзионная магматическая порода[4] и образует лавовые потоки, лавовые листы и лавовые плато. Некоторые виды базальта затвердевают, образуя длинные многоугольные столбцы. В Дорога гигантов в Антриме, Северная Ирландия, является примером.

Расплавленная порода, которая обычно содержит взвешенные кристаллы и растворенные газы, называется магма.[5] Он поднимается, потому что он менее плотный, чем порода, из которой он был извлечен.[6] Когда магма достигает поверхности, ее называют лава.[7] Извержения вулканы в воздух называются субаэральный, а те, что происходят под океаном, называются подводная лодка. Черные курильщики и Срединно-океанический хребет базальты являются примерами подводной вулканической активности.[8]

Объем экструзивных пород, ежегодно извергаемых вулканами, меняется в зависимости от тектонической обстановки плит. Экструзионный камень выпускается в следующих пропорциях:[9]

Поведение лавы зависит от ее вязкость, который определяется температурой, составом и содержанием кристаллов. Высокотемпературная магма, большая часть которой имеет базальтовый состав, ведет себя так же, как толстая нефть, и, охлаждая ее, патока. Длинные и тонкие базальтовые потоки с Pahoehoe поверхности обычные. Магма среднего состава, такая как андезит, имеет тенденцию образовывать шлаковые конусы перемешанных пепел, туф и лава, и может иметь вязкость, подобную густой, холодной патока или даже резину при извержении. Felsic магма, такая как риолит, обычно извергается при низкой температуре и в 10 000 раз более вязкий, чем базальт. Вулканы с риолитовой магмой обычно извергаются взрывным образом, а потоки риолитовой лавы обычно имеют ограниченную протяженность и крутые края, потому что магма очень вязкая.[10]

Углеводородные и промежуточные магмы, которые извергаются часто с большой силой, со взрывами, вызванными выделением растворенных газов - обычно водяного пара, но также углекислый газ. Взрывно извергнутый пирокластический материал называется тефра и включает туф, агломерат и игнимбрит. Мелкодисперсный вулканический пепел также извергается и образует отложения пеплового туфа, которые часто могут покрывать обширные территории.[11]

Поскольку вулканические породы в основном мелкозернистые или стекловидные, гораздо труднее различать разные типы экструзивных магматических пород, чем разные типы интрузивных магматических пород. Как правило, минеральные составляющие мелкозернистых экструзионных магматических пород могут быть определены только путем исследования шлифы скалы под микроскоп, поэтому обычно можно произвести только приблизительную классификацию поле. Хотя классификация по минеральному составу предпочтительнее IUGS, это часто непрактично, и вместо этого выполняется химическая классификация с использованием Классификация ТАС.[12]

Классификация

Дальнейшая информация: Список типов горных пород
Крупный план гранита (интрузивная магматическая порода), обнаженного в Ченнаи, Индия

Магматические породы классифицируются по способу возникновения, текстуре, минералогии, химическому составу и геометрии магматического тела.

Классификация многих типов магматических пород может дать важную информацию об условиях, в которых они образовались. Двумя важными переменными, используемыми для классификации магматических пород, являются размер частиц, который во многом зависит от истории остывания, и минеральный состав породы. Полевые шпаты, кварц или же фельдшпатоиды, оливины, пироксены, амфиболы, и слюды являются важными минералами в образовании почти всех магматических пород, и они лежат в основе классификации этих пород. Все другие присутствующие минералы считаются несущественными почти во всех магматических породах и называются акцессорные минералы. Типы магматических пород с другими важными минералами очень редки, но включают карбонатиты, которые содержат важные карбонаты.[12]

В упрощенной классификации типы магматических пород разделяются на основе типа присутствующего полевого шпата, наличия или отсутствия кварц, а в породах без полевого шпата или кварца - тип минералов железа или магния. Породы, содержащие кварц (по составу кремнезем): перенасыщенный кремнеземом. Скалы с фельдшпатоиды находятся недонасыщенный кремнеземом, потому что фельдшпатоиды не могут сосуществовать в устойчивой ассоциации с кварцем.

Магматические породы с кристаллами, достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, называются фанеритический; кристаллы со слишком маленькими кристаллами называются афанитический. Вообще говоря, фанеритика подразумевает интрузивное происхождение; афанитовый экструзионный.

Магматическая порода с более крупными, четко различимыми кристаллами, встроенными в более мелкозернистую матрицу, называется порфир. Порфировая текстура развивается, когда некоторые кристаллы вырастают до значительных размеров до того, как основная масса магмы кристаллизуется в виде более мелкозернистого однородного материала.

Магматические породы классифицируются по текстуре и составу. Текстура относится к размеру, форме и расположению минеральных зерен или кристаллов, из которых состоит горная порода.

Текстура

Габбро образец, показывающий фанеритический текстура, из каньона Рок-Крик, восточная Сьерра-Невада, Калифорния
Основная статья: Микроструктура горных пород

Текстура - важный критерий названия вулканических пород. В текстура вулканических пород, включая размер, форму, ориентацию и распределение минеральных зерен, а также межзерновые отношения, будет определять, будет ли порода называться туф, а пирокластический лава или простой лава. Однако текстура является лишь второстепенной частью классификации вулканических пород, поскольку чаще всего требуется химическая информация, полученная из пород с чрезвычайно мелкозернистой структурой. основная масса или из туфов, падающих с воздуха, которые могут быть образованы из вулканического пепла.

Текстурные критерии менее важны при классификации интрузивных горных пород, где большая часть минералов будет видна невооруженным глазом или, по крайней мере, с использованием ручной линзы, увеличительного стекла или микроскопа. Плутонические породы также менее разнообразны по текстуре и менее склонны к проявлению характерных структурных структур. Текстурные термины могут использоваться для различения различных интрузивных фаз крупных плутонов, например порфировидный окраины крупных интрузивных тел, порфир акции и субвулканический дамбы. Минералогическая классификация чаще всего используется для классификации плутонических пород. Химические классификации предпочтительны для классификации вулканических пород с видами вкрапленников, используемых в качестве префикса, например «оливинсодержащий пикрит» или «ортоклазо-фировый риолит».

Смотрите также: Список каменных текстур и Магматические текстуры
Базовая схема классификации магматических пород по их минеральному составу. Если приблизительные объемные доли минералов в породе известны, название породы и содержание кремнезема можно прочитать на диаграмме. Это не точный метод, потому что классификация магматических пород также зависит от других компонентов, но в большинстве случаев это хорошее первое предположение.

Минералогическая классификация

В IUGS рекомендует по возможности классифицировать магматические породы по их минеральному составу. Это просто для крупнозернистых интрузивных магматических пород, но может потребоваться изучение тонких срезов под микроскопом для мелкозернистых вулканических пород и может быть невозможно для стеклообразных вулканических пород. Затем породу необходимо классифицировать химически.[13]

Минералогическая классификация интрузивных пород начинается с определения того, является ли порода ультраосновной, карбонатитовой или лампрофир. Ультрабазитовая порода содержит более 90% минералов, богатых железом и магнием, таких как роговая обманка, пироксен или оливин, и такие породы имеют свою собственную схему классификации. Точно так же породы, содержащие более 50% карбонатных минералов, классифицируются как карбонатиты, а лампрофиры - редкие ультракалиевые породы. Оба далее классифицируются на основе детальной минералогии.[14]

В подавляющем большинстве случаев порода имеет более типичный минеральный состав со значительным содержанием кварца, полевых шпатов или полевых шпатов. Классификация основана на процентном содержании кварца, щелочного полевого шпата, плагиоклаза и полевого шпата в общей фракции породы, состоящей из этих минералов, без учета всех других присутствующих минералов. Эти проценты помещают камень где-нибудь на Диаграмма QAPF, который часто сразу определяет тип породы. В некоторых случаях, таких как месторождение диорит-габбро-анортит, для определения окончательной классификации необходимо применять дополнительные минералогические критерии.[14]

Если минералогия вулканической породы может быть определена, она классифицируется с использованием той же процедуры, но с измененной диаграммой QAPF, поля которой соответствуют типам вулканических пород.[14]

Химическая классификация и петрология

Схема классификации общего содержания щелочей и кремнезема (TAS), предложенная в работе Le Maitre 2002 Igneous Rocks - Классификация и глоссарий терминов[15] Синяя область - это примерно то место, где появляются щелочные породы; желтая область - участок субщелочных пород.

Когда нецелесообразно классифицировать вулканическую породу по минералогии, ее необходимо классифицировать химически.

Существует относительно немного минералов, которые важны для образования обычных магматических пород, потому что магма, из которой кристаллизуются минералы, богата только определенными элементами: кремний, кислород, алюминий, натрий, калий, кальций, железо и магний. Это элементы, которые вместе образуют силикатные минералы, которые составляют более девяноста процентов всех вулканических пород. Химический состав магматических пород выражается по-разному для основных и второстепенных элементов, а также для микроэлементов. Содержание основных и второстепенных элементов обычно выражается в массовых процентах оксидов (например, 51% SiO2, и 1,50% TiO2). Содержание микроэлементов обычно выражается в массовых частях на миллион (например, 420 ppm Ni и 5,1 ppm Sm). Термин «микроэлемент» обычно используется для элементов, присутствующих в большинстве пород в количествах менее 100 частей на миллион или около того, но некоторые микроэлементы могут присутствовать в некоторых породах в количествах, превышающих 1000 частей на миллион. Разнообразие составов горных пород было определено огромным объемом аналитических данных - более 230 000 анализов горных пород можно найти в Интернете через сайт, спонсируемый Национальным научным фондом США (см. Внешнюю ссылку на EarthChem).

Единственным наиболее важным компонентом является кремнезем SiO2, встречающийся в виде кварца или в сочетании с другими оксидами, такими как полевой шпат или другие минералы. Как интрузивные, так и вулканические породы по общему содержанию кремнезема сгруппированы по химическому составу в широкие категории.

  • Felsic породы имеют самое высокое содержание кремнезема и преимущественно состоят из кислые минералы кварц и полевой шпат. Эти породы (гранит, риолит) обычно имеют светлый цвет и относительно низкую плотность.
  • Средний породы имеют умеренное содержание кремнезема и преимущественно состоят из полевых шпатов. Эти породы (диорит, андезит) обычно более темного цвета, чем кислые породы, и несколько более плотные.
  • Мафик породы имеют относительно низкое содержание кремнезема и состоят в основном из пироксены, оливины и кальциевый плагиоклаз. Эти породы (базальт, габбро) обычно темного цвета и имеют более высокую плотность, чем кислые породы.
  • Ультрабазит порода с очень низким содержанием кремнезема, более 90% основных минералов (коматиит, дунит ).

Эта классификация представлена ​​в следующей таблице:

Сочинение
Способ возникновенияFelsic
(> 63% SiO2)		Средний
(От 52% до 63% SiO2)		Мафик
(От 45% до 52% SiO2)		Ультрабазит
(<45% SiO2)
НавязчивыйГранитДиоритГабброПеридотит
ЭкструзионныйРиолитАндезитБазальтКоматиите

Процент оксиды щелочных металлов (Na2О плюс K2О ) по важности для химической классификации вулканических пород уступает только кремнезему. Процентное содержание оксида кремния и оксида щелочного металла используется для размещения вулканической породы на Диаграмма ТАС, что достаточно для непосредственной классификации большинства вулканических пород. Породы некоторых месторождений, таких как месторождение трахиандезитов, дополнительно классифицируются по соотношению калия к натрию (так, что трахиандезиты калия являются латитами, а трахиандезиты натриевых - бенмореитами). Некоторые из наиболее основных полей далее подразделяются или определяются по нормативная минералогия, в котором идеализированный минеральный состав рассчитывается для породы на основе ее химического состава. Например, базанит отличается от тефрит за счет высокого нормативного содержания оливина.

Другие уточнения базовой классификации TAS включают:

В более старой терминологии перенасыщенные кремнеземом породы назывались кремний или же кислый где SiO2 было больше 66%, а семейный срок кварцолит наносился на самый кремнистый. Нормативный фельдшпатоид классифицирует породу как недонасыщенную кремнеземом; пример нефелинит.

AFM троичная диаграмма показывая относительные пропорции Na2O + K2O (A для Щелочноземельные металлы ), FeO + Fe2О3 (F) и MgO (M) со стрелками, показывающими путь химического изменения в магмах толеитовой и известково-щелочной серий.

Магмы делятся на три серии:

Щелочная серия отличается от двух других на диаграмме TAS, имея большее количество оксидов щелочных металлов для данного содержания кремнезема, но толеитовая и известково-щелочная серии занимают примерно одну и ту же часть диаграммы TAS. Их различают путем сравнения общей щелочи с содержанием железа и магния.[17]

Эти три магматические серии встречаются в различных тектонических условиях. Породы толеитовой магматической серии встречаются, например, на срединно-океанических хребтах, задуговые бассейны, океанические острова, образованные горячими точками, островными дугами и континентальными большие вулканические провинции.[18]

Все три серии находятся в относительно близкой близости друг к другу в зонах субдукции, где их распределение связано с глубиной и возрастом зоны субдукции. Толеитовая серия магм хорошо представлена ​​над молодыми зонами субдукции, сформированными магмой с относительно небольшой глубины. Известково-щелочная и щелочная серии видны в зрелых зонах субдукции и связаны с магмой больших глубин. Андезиты и андезибазальты - самые распространенные вулканические породы в островной дуге, что свидетельствует о известково-щелочных магмах. Немного островные дуги имеют распределенные вулканические серии, как это видно в системе японской островной дуги, где вулканические породы меняются от толеитовых - известково-щелочных до щелочных по мере удаления от желоба.[19][20]

История классификации

Некоторые названия вулканических пород относятся к эпохе, предшествовавшей современной геологии. Например, базальт как описание особого состава вулканических пород датируется Георгиус Агрикола в 1546 г. в своем творчестве Ископаемое De Natura.[21] Слово гранит восходит как минимум к 1640-м годам и происходит от французского гранит или итальянский гранито, что означает просто «гранулированный камень».[22] Период, термин риолит был введен в 1860 году немецким путешественником и геологом. Фердинанд фон Рихтгофен[23][24][25] Наименование новых типов горных пород ускорилось в 19 веке и достигло пика в начале 20 века.[26]

Большая часть ранней классификации магматических пород была основана на геологическом возрасте и распространении пород. Однако в 1902 г. американские петрологи Чарльз Уитмен Кросс, Джозеф П. Иддингс, Луи В. Пирссон и Генри Стивенс Вашингтон предложил отказаться от всех существующих классификаций магматических пород и заменить их «количественной» классификацией, основанной на химическом анализе. Они показали, насколько расплывчатой ​​и часто ненаучной была большая часть существующей терминологии, и утверждали, что, поскольку химический состав вулканической породы является ее наиболее фундаментальной характеристикой, ее следует повысить до первоочередного значения.[27][28]

Геологическое происхождение, структура, минералогический состав - до сих пор принятые критерии для различения пород - отошли на второй план. Завершенный анализ горных пород должен сначала интерпретироваться с точки зрения породообразующих минералов, которые, как можно ожидать, могут образоваться при кристаллизации магмы, например, кварцевых полевых шпатов, оливин, акерманит, Фельдшпатоиды, магнетит, корунд и т. д., а породы делятся на группы строго в соответствии с относительным соотношением этих минералов друг к другу.[27] Эта новая схема классификации произвела фурор, но ее критиковали за отсутствие полезности в полевых исследованиях, и к 1960-м годам от нее отказались. Тем не менее, концепция нормативной минералогии сохранилась, и работа Кросса и его соисследователей вызвала шквал новых классификационных схем.[29]

Среди них была классификационная схема М.А.Пикока, которая разделила магматические породы на четыре группы: щелочные, щелочно-кальциевые, известково-щелочные и кальциевые.[30] Его определение щелочного ряда и термин «известково-щелочной» до сих пор используются как часть широко используемых[31] Классификация Ирвина-Барагера,[32] вместе с W.Q. Кеннеди толеитовый ряд.[33]

К 1958 году существовало около 12 отдельных классификационных схем и по крайней мере 1637 наименований типов горных пород. В том году Альберт Штрекайзен написал обзорную статью о классификации магматических пород, которая в конечном итоге привела к формированию Подкомиссии IUGG по систематике магматических пород. К 1989 году была согласована единая система классификации, которая была дополнительно пересмотрена в 2005 году. Количество рекомендованных названий горных пород было сокращено до 316. Они включали ряд новых названий, обнародованных Подкомиссией.[26]

Происхождение магм

Средняя толщина земной коры составляет около 35 километров (22 мили) под слоем континенты, но в среднем только на 7–10 километров (4,3–6,2 мили) ниже океаны. Континентальная кора состоит в основном из осадочных пород, покоящихся на кристаллической решетке. подвал образованы большим разнообразием метаморфических и магматических пород, в том числе гранулит и гранит. Океаническая кора состоит в основном из базальта и габбро. И континентальная, и океаническая кора опираются на перидотит мантии.

Породы могут таять в ответ на снижение давления, изменение состава (например, добавление воды), повышение температуры или сочетание этих процессов.

Другие механизмы, такие как плавление из удар метеорита, сегодня менее важны, но воздействия во время нарастание Земли привело к обширному таянию, и внешние несколько сотен километров нашей ранней Земли, вероятно, были океаном магмы. Удары крупных метеоритов за последние несколько сотен миллионов лет были предложены как один из механизмов, ответственных за обширный базальтовый магматизм нескольких крупных магматических провинций.

Декомпрессия

Декомпрессионное плавление происходит из-за снижения давления.[34]

В солидус Температура большинства горных пород (температуры, ниже которых они полностью твердые) повышаются с увеличением давления в отсутствие воды. Перидотит в глубине Мантия земли может быть выше температуры солидуса на более мелком уровне. Если такая скала поднимается во время конвекция твердой мантии, она немного остынет, когда расширится в адиабатический процесс, но охлаждение составляет всего около 0,3 ° C на километр. Экспериментальные исследования соответствующих перидотит образцы показывают, что температура солидуса увеличивается на 3–4 ° C на километр. Если камень поднимется достаточно высоко, он начнет таять. Капли расплава могут сливаться в большие объемы и подниматься вверх. Этот процесс таяния из-за восходящего движения твердой мантии имеет решающее значение в эволюции Земли.

Декомпрессионное таяние создает корку океана на срединно-океанические хребты. Это также вызывает вулканизм во внутриплитных регионах, таких как Европа, Африка и дно Тихого океана. Там это по-разному объясняется либо ростом мантийные перья («гипотеза плюма») или внутриплитного расширения («гипотеза плиты»).[35]

Воздействие воды и углекислого газа

Изменение состава горных пород, наиболее ответственное за создание магмы, - это добавление воды. Вода понижает температуру солидуса горных пород при заданном давлении. Например, на глубине около 100 км перидотит начинает плавиться около 800 ° C в присутствии избытка воды, но около 1500 ° C или выше в отсутствие воды.[36] Вода вытесняется из океана литосфера в зоны субдукции, и это вызывает плавление в вышележащей мантии. Водные магмы, состоящие из базальта и андезита, образуются прямо или косвенно в результате дегидратации в процессе субдукции. Такие магмы и магмы, полученные из них, накапливаются островные дуги такие как в Тихоокеанское огненное кольцо. Эти магмы образуют скалы известково-щелочной серия, важная часть Континентальный разлом.

Добавление углекислый газ является относительно менее важной причиной образования магмы, чем добавление воды, но возникновение некоторых недонасыщенный кремнеземом Магмы приписывают преобладанию углекислого газа над водой в областях их мантийных источников. Эксперименты подтверждают, что в присутствии диоксида углерода температура солидуса перидотита снижается примерно на 200 ° C в узком интервале давлений при давлениях, соответствующих глубине около 70 км. На больших глубинах углекислый газ может иметь больший эффект: на глубинах примерно до 200 км температуры начального плавления карбонизированного перидотитового состава были определены на 450-600 ° С ниже, чем для того же состава без диоксида углерода.[37] Магмы горных пород, таких как нефелинит, карбонатит, и кимберлит относятся к числу тех, которые могут образовываться в результате притока углекислого газа в мантию на глубинах более 70 км.

Повышение температуры

Повышение температуры - наиболее типичный механизм образования магмы в континентальной коре. Такое повышение температуры может происходить из-за восходящего вторжения магмы из мантии. Температуры также могут превышать значение солидуса коры в континентальной коре, утолщенной за счет сжатия на граница плиты. Граница плит между индийскими и азиатскими континентальными массивами представляет собой хорошо изученный пример, поскольку Тибетское плато к северу от границы имеет толщину коры около 80 км, что примерно вдвое превышает толщину нормальной континентальной коры. Исследования электрических удельное сопротивление выведено из магнитотеллурические данные обнаружили слой, который, кажется, содержит силикат тает, и это простирается по крайней мере на 1000 километров в пределах средней коры вдоль южной окраины Тибетского плато.[38] Гранит и риолит - это типы магматических пород, которые обычно интерпретируются как продукты плавления континентальной коры из-за повышения температуры. Повышение температуры также может способствовать плавлению литосфера затянут в зону субдукции.

Эволюция магмы

Схематические диаграммы, показывающие принципы, лежащие в основе фракционная кристаллизация в магма. При охлаждении состав магмы изменяется, поскольку из расплава кристаллизуются различные минералы. 1: оливин кристаллизуется; 2: оливин и пироксен кристаллизоваться; 3: пироксен и плагиоклаз кристаллизоваться; 4: плагиоклаз кристаллизуется. На дне резервуара магмы находится кумулировать рок формы.
Основная статья: Магматическая дифференциация

Наиболее магмы полностью переплавляются лишь для небольших частей своей истории. Чаще это смеси расплава и кристаллов, а иногда и пузырьки газа. Расплав, кристаллы и пузырьки обычно имеют разную плотность, поэтому они могут разделяться по мере развития магмы.

По мере охлаждения магмы минералы обычно кристаллизоваться из расплава при разных температурах (фракционная кристаллизация ). По мере кристаллизации минералов состав остаточного расплава обычно изменяется. Если кристаллы отделяются от расплава, то остаточный расплав будет отличаться по составу от материнской магмы. Например, магма габброидного состава может образовывать остаточный расплав гранитный состав, если от магмы отделяются ранние кристаллы. Габбро может иметь ликвидус температура около 1200 ° C, а расплав производного гранитного состава может иметь температуру ликвидуса всего около 700 ° C. Несовместимые элементы концентрируются в последних остатках магмы во время фракционной кристаллизации и в первых расплавах, образовавшихся во время частичного плавления: любой процесс может образовывать магму, которая кристаллизуется до пегматит, тип горных пород, обычно обогащенный несовместимыми элементами. Серия реакций Боуэна важен для понимания идеализированной последовательности фракционной кристаллизации магмы.

Состав магмы может быть определен другими процессами, кроме частичного плавления и фракционной кристаллизации. Например, магмы обычно взаимодействуют с породами, в которые они проникают, как за счет плавления этих пород, так и за счет реакции с ними. Магмы разного состава могут смешиваться друг с другом. В редких случаях расплавы могут разделяться на два несмешивающихся расплава контрастного состава.

Этимология

Слово "огненный "происходит от латинский игнис, что означает «огня». Вулканические породы названы в честь Вулкан, то Римский имя бога огня. Интрузивные породы еще называют «плутоническими» породами. Плутон, римский бог подземного мира.

Галерея

  • Канага вулкан в Алеутские острова с потоком лавы 1906 года на переднем плане

  • Отверстие "светового люка" диаметром около 6 м (20 футов) в затвердевшей коре лавы показывает расплавленную лаву внизу (текущую вверх справа) в результате извержения Килауэа на Гавайях

  • Башня Дьявола, размытый лакколит в Черных холмах штата Вайоминг

  • Каскад расплавленной лавы, текущей в кратер Алои в 1969-1971 гг. Мауна Улу извержение вулкана Килауэа

  • Столбчатое соединение в ущелье Алькантара, Сицилия

  • Лакколит из гранита (светлого цвета), который был внедрен в более старые осадочные породы (темный цвет) в Куэрнос-дель-Пайне, Национальный парк Торрес-дель-Пайне, Чили

  • Огненное вторжение, прорезанное пегматит дамба, которая в свою очередь прорезана долерит дамба

Смотрите также

Примечания

  1. ^ 15% - это арифметическая сумма площади интрузивных плутонических пород (7%) плюс площадь экструзионных вулканических пород (8%).[2]

Рекомендации

  1. ^ Протеро, Дональд Р .; Шваб, Фред (2004). Осадочная геология: введение в осадочные породы и стратиграфию (2-е изд.). Нью-Йорк: Фриман. п. 12. ISBN  978-0-7167-3905-0.
  2. ^ Уилкинсон, Брюс Х .; МакЭлрой, Брэндон Дж .; Кеслер, Стивен Э .; Peters, Shanan E .; Ротман, Эдвард Д. (2008). «Глобальные геологические карты - это тектонические спидометры - скорость смены горных пород в зависимости от частот области и возраста». Бюллетень Геологического общества Америки. 121 (5–6): 760–779. Bibcode:2009GSAB..121..760Вт. Дои:10.1130 / B26457.1.
  3. ^ Philpotts, Anthony R .; Агу, Джей Дж. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 139. ISBN  9780521880060.
  4. ^ Philpotts & Ague 2009 С. 52-59.
  5. ^ Philpotts & Ague 2009, стр. 19-26.
  6. ^ Philpotts & Ague 2009 С. 28-35.
  7. ^ Шминке, Ганс-Ульрих (2003). Вулканизм. Берлин: Springer. п. 295. Дои:10.1007/978-3-642-18952-4. ISBN  9783540436508. S2CID  220886233.
  8. ^ Philpotts & Ague 2009 С. 365-374.
  9. ^ Фишер, Ричард V .; Шминке, Х.-У. (1984). Пирокластические породы. Берлин: Springer-Verlag. п. 5. ISBN  3540127569.
  10. ^ Philpotts & Ague 2009, стр. 23-26, 59-73.
  11. ^ Philpotts & Ague 2009 С. 73-77.
  12. ^ а б Philpotts & Ague 2009, стр. 139-143.
  13. ^ Le Bas, M. J .; Streckeisen, A. L. (1991). «Систематика IUGS магматических пород». Журнал геологического общества. 148 (5): 825–833. Bibcode:1991JGSoc.148..825L. CiteSeerX  10.1.1.692.4446. Дои:10.1144 / gsjgs.148.5.0825. S2CID  28548230.
  14. ^ а б c Le Bas & Streckeisen 1991.
  15. ^ Шанкс III, W.C. Пэт; Koski, Randolph A .; Mosier, Dan L .; Schulz, Klaus J .; Морган, Лиза А .; Slack, Джон Ф .; Ридли, У. Ян; Дюзель-Бэкон, Синтия; Печать II, Роберт Р .; Пятак, Надин М. (2012). Шанкс, W.C. Пэт; Терстон, Роланд (ред.). «Модель проявления вулканогенных массивных сульфидов: Глава C в моделях месторождений полезных ископаемых для оценки ресурсов». Отчет о научных исследованиях Геологической службы США. Отчет о научных исследованиях. 2010-5070-C: 237. Дои:10.3133 / sir20105070C.
  16. ^ а б Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические. (2-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. п. 185. ISBN  0-7167-2438-3.
  17. ^ Philpotts & Ague 2009 С. 143-146.
  18. ^ «Основные типы магм» (PDF). Вашингтонский университет. Получено 2 декабря 2020.
  19. ^ Джилл Дж. Б. (1982). «Андезиты: андезиты орогенного происхождения и родственные им породы». Geochimica et Cosmochimica Acta. 46 (12): 2688. Дои:10.1016/0016-7037(82)90392-1. ISSN  0016-7037.
  20. ^ Пирс, Дж; Пит, Д. (1995). «Тектонические последствия состава вулканических магм ARC». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 23 (1): 251–285. Bibcode:1995AREPS..23..251P. Дои:10.1146 / annurev.ea.23.050195.001343.
  21. ^ Тиц, Олаф; Бюхнер, Йорг (2018). «Происхождение термина« базальт »'" (PDF). Журнал наук о Земле. 63 (4): 295–298. Дои:10.3190 / jgeosci.273. Получено 19 августа 2020.
  22. ^ Биек. «Гранит». Интернет-словарь этимологии. Дуглас Харпер. Получено 2 декабря 2020.
  23. ^ Рихтгофен, Фердинанд Фрайхерн фон (1860). "Studien aus den ungarisch-siebenbürgischen Trachytgebirgen" [Исследования трахит горы Венгерской Трансильвании. Jahrbuch der Kaiserlich-Königlichen Geologischen Reichsanstalt (Wein) [Анналы Императорско-Королевского геологического института Вены] (на немецком). 11: 153–273.
  24. ^ Симпсон, Джон А .; Вайнер, Эдмунд С. С., ред. (1989). Оксфордский словарь английского языка. 13 (2-е изд.). Оксфорд: Oxford University Press. п. 873.
  25. ^ Янг, Дэвис А. (2003). Разум важнее магмы: история магматической петрологии. Princeton University Press. п. 117. ISBN  0-691-10279-1.
  26. ^ а б Le Maitre, R.W .; Streckeisen, A .; Zanettin, B .; Le Bas, M.J .; Bonin, B .; Бейтман, П. (2005). Магматические породы: классификация и глоссарий терминов. Издательство Кембриджского университета. С. 46–48. ISBN  978-0521662154.
  27. ^ а б Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Флетт, Джон Смит (1911). "Петрология ". В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия. 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 330.
  28. ^ Cross, C.W .; Iddings, J.P .; Pirsson, L.V .; Вашингтон, H.S. (1903). Количественная классификация магматических пород.. Чикаго: Издательство Чикагского университета.
  29. ^ Олдройд, Дэвид; Янг, Дэвис (1 января 2012 г.). «Американской количественной классификации магматических пород: Часть 5». История наук о Земле. 31 (1): 1–41. Дои:10.17704 / eshi.31.1.17660412784m64r4.
  30. ^ Пикок М.А. (1 января 1931 г.). «Классификация серий магматических пород». Журнал геологии. 39 (1): 54–67. Bibcode:1931JG ..... 39 ... 54P. Дои:10.1086/623788. S2CID  140563237.
  31. ^ Philpotts & Ague 2009, п. 143.
  32. ^ Irvine, T. N .; Барагар, В. Р. А. (6 февраля 2011 г.). "Руководство по химической классификации обычных вулканических пород". Канадский журнал наук о Земле. 8 (5): 523–548. Дои:10.1139 / e71-055.
  33. ^ Кеннеди, У.К. (1 марта 1933 г.). «Тенденции дифференциации базальтовых магм». Американский журнал науки. s5-25 (147): 239–256. Bibcode:1933AmJS ... 25..239K. Дои:10.2475 / ajs.s5-25.147.239.
  34. ^ Джефф С. Браун; К. Дж. Хоксворт; Р. К. Л. Уилсон (1992). Понимание Земли (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 93. ISBN  0-521-42740-1.
  35. ^ Foulger, G.R. (2010). Пластины против плюмов: геологический спор. Вили-Блэквелл. ISBN  978-1-4051-6148-0.
  36. ^ Grove, T. L .; Chatterjee, N .; Parman, S.W .; Медард, Э. (2006). "Влияние H2О плавлении мантийного клина ". Письма по науке о Земле и планетах. 249 (1–2): 74–89. Bibcode:2006E и PSL.249 ... 74G. Дои:10.1016 / j.epsl.2006.06.043.
  37. ^ Dasgupta, R .; Хиршманн, М. М. (2007). «Влияние переменной концентрации карбонатов на солидус мантийного перидотита». Американский минералог. 92 (2–3): 370–379. Bibcode:2007AmMin..92..370D. Дои:10.2138 / am.2007.2201. S2CID  95932394.
  38. ^ Ансуорт, М. Дж .; и другие. (2005). «Реология земной коры Гималаев и Южного Тибета, выведенная из магнитотеллурических данных». Природа. 438 (7064): 78–81. Bibcode:2005Натура 438 ... 78U. Дои:10.1038 / природа04154. PMID  16267552. S2CID  4359642.

внешняя ссылка