תחת מאגמטיזם הבינו את מכלול התופעות הקשורות להיווצרות, אבולוציה של הרכב ותנועה של מאגמות אל פני כדור הארץ. מאגמטיזם הוא אחד התהליכים העמוקים החשובים ביותר בפנים כדור הארץ. על פי צורת הביטוי, מאגמטיזם מתחלק לפולשני ופולש. ההבדל ביניהם קובע במידה רבה את מנגנוני היווצרות הסלע.
המושג של מאגמה
מאגמה היא נמס נוזלי-סיליקט בטמפרטורה גבוהה שנוצרת בחדרים עמוקים, בעיקר במעטפת העליונה (אסתנוספרה) ובחלקה בשכבות התחתונות של קרום כדור הארץ. היווצרות תא מאגמה מתרחשת כאשר משולבים ערכים מסוימים של לחץ וטמפרטורה. למאגמה ראשונית כזו יש הרכב הומוגני, הכולל את המרכיבים הבאים: נוזל (המסה), שבו מומס הגז או השלב הנדיף (נוזל). יש גם כמהחומר גבישי מוצק. כאשר אתה נע לעבר פני השטח, המאגמה הראשונית מתפתחת בהתאם לתנאים הספציפיים.
התפתחות המאגמה כוללת כמה סוגים של תהליכים. ראשית, היא חווה סוגים שונים של בידול:
- הפרדה, שבה היא נפרדת לרכיבים נוזליים בלתי ניתנים לערבב;
- התגבשות בידול. התהליך החשוב ביותר הזה קשור למשקעים (התגבשות) של תרכובות מסוימות מהמסה אמורפית בשילובים שונים של טמפרטורה ולחץ.
שנית, מאגמה משנה את ההרכב הכימי שלה כתוצאה מאינטראקציה עם סלעים מארח. תופעה זו נקראת זיהום.
תהליכי התגבשות במאגמה
מכיוון שמאגמה היא תערובת ניידת של חומרים רבים ונמצאת בתנאים משתנים, התגבשות מרכיביה היא תהליך מורכב מאוד. בדרך כלל הוא מחולק לשלושה שלבים עיקריים:
- שלב מגמטי מוקדם בטמפרטורה גבוהה. בשלב זה נושרים מהמאגמה מינרלים המכילים ברזל ומגנזיום בצפיפות גבוהה. הם מתיישבים ומצטברים באזורים התחתונים של תא המאגמה.
- שלב מגמטי עיקרי של אמצע טמפרטורה, שבו נוצרים המרכיבים העיקריים של סלעים, כגון ספירי פלד, קוורץ, נציצים, פירוקסנים, אמפיבולים. משקעי סידן, רובם המכריע של סיליקון ואלומיניום. ההתגבשות בשלב זה כבר מלווה במחסור במקום בתא המאגמה, ולכן המינרלים המתקבלים הם עדינים יותר.
- מגמטי מאוחר בטמפרטורה נמוכה (פגמטיט)שלב. בשלב זה, שארית המאגמה הניידת המכונה פגמטיט, המועשרת ברכיבים נדיפים, מתפשטת דרך החללים והסדקים שנותרו בתא המאגמה, ותורמת להתגבשותם מחדש של סלעים מארח. ורידי פגמטיט מאופיינים ביצירת גבישים גדולים שיכולים לצמוח זה לתוך זה. שלב זה גובל וקשור קשר הדוק לשלב ההידרותרמי של היווצרות המינרלים.
וולקניזם ופלוטוניזם
יש צורות של ביטוי של מאגמטיזם כמו חודרניות ושופפות. ההבדל ביניהם טמון בתנאי האבולוציה של מאגמות ובמקום התמצקותן. הגורם האחרון ממלא תפקיד חשוב במיוחד.
מגמטיות שפוכה היא תהליך שבמהלכו מאגמה מגיעה לפני השטח של כדור הארץ דרך תעלת אספקה, עולה למעלה, יוצרת הרי געש וקופאת. המאגמה המתפרצת נקראת לבה. כאשר הוא מגיע לפני השטח, הוא מאבד באופן אינטנסיבי את המרכיב הנדיף שלו. גם התמצקות מתרחשת מהר, לחלק מהסוגים של לבות אין זמן להתגבש ולהתמצק במצב אמורפי (כוסות געשיות).
מגמטיזם חודרני (פלוטוניזם) שונה בכך שהמאגמה לא מגיעה לפני השטח. מאגמה חודרת בדרך זו או אחרת אל האופקים הסמוכים של סלעים מארח, ומאגמה מתמצקת בעומק, ויוצרת גופים חודרניים (פלוטוניים).
סיווג של חדירות
היחסים של סלעים מארחים עם תוצרים של מאגמטיזם חודרני וסוגים של גופים חודרניים מובחנים על פי קריטריונים רבים, בפרט, כגון:
- עומק היווצרות. ישנן חדירות קרוב לפני השטח (תת-וולקני), בינוני-עמוק (היפאביסלי) ועומק (תהום).
- מיקום ביחס לרוק המארח. על פי קריטריון זה, מערכים משובצים מחולקים לעיצורים (קונקורדנטיים) ולסתירים (דיסקורדנטיים).
כמו כן, האופי של מאגמטיזם חודרני וסוגי חדירות מסווגים לפי מאפיינים כמו היחס בין מבנה הגוף הפלוטוני למשטח המגע (קונפורמי ולא קונפורמי), קשר לתנועות טקטוניות, צורה, גודל של הגוש, וכן הלאה.
הקריטריונים לזיהוי סוגים שונים של חדירות מגמטיות קשורים קשר הדוק. לדוגמה, בהתאם למבנה השכבה הסוגרת, לעומק ומנגנון היווצרותו של המאסף המגמטי ושאר ביטויים של מאגמטיזם חודרני, צורות החדירה עשויות להשתנות מאוד.
מנגנונים להחדרת מאגמה למסת הסלע
מגמה יכולה לחדור לתוך השכבה המארחת בשתי דרכים עיקריות: לאורך מישורי הריבוד של שכבת המשקעים או לאורך סדקים קיימים בסלע.
במקרה הראשון, בלחץ מאגמה, עולות שכבות הגג - האזורים הסמוכים לעובי - או להיפך, כתוצאה מהשפעת מסת המאגמה החודרת, השכבות התחתונות לִשְׁקוֹעַ. כך נוצרות חדירות עיצורים.
אם מאגמה חודרת כלפי מעלה, ממלאת ומתרחבת סדקים, פורצת שכבות וסלעי גג קורסים, היא בעצמה יוצרת חלל שייתפוס על ידי גוף חודרני. בדרך זו, מתרחש בצורה בלתי מותאמתגופים פלוטוניים.
צורות של מסות בטן מוטבעות
בהתאם לנתיב הספציפי שלאורכו מתקדם תהליך המגמטיזם החודרני, הצורות של גופים חודרניים יכולות להיות מגוונות מאוד. המסיבים המעתיים הנפוצים ביותר המתרחשים בצורה בלתי מותאמת הם:
- דייק הוא גוף טבילה תלולה דמוי צלחת שחוצה את השכבות התוחמות. הסוללים ארוכים בהרבה מעבים, ומשטחי המגע כמעט מקבילים. סוללות יכולים להיות בגדלים שונים - באורך של עשרות מטרים ועד מאות קילומטרים. צורת הסוללים יכולה להיות גם מעגלית או רדיאלית, תלוי במיקום הסדקים המלאים במאגמה.
- ווריד הוא גוף דק קטן בעל צורה לא סדירה ומסועפת.
- גזע הוא גוף בצורת עמודה המאופיין במשטחי מגע אנכיים או בעלי טבילה תלולה.
- Batholith הוא המגוון הגדול ביותר של חדירות. אורכם של הבתולים יכול להיות מאות או אפילו אלפי קילומטרים.
גופים חופפים לובשים גם צורות שונות. ביניהם נמצאים לעתים קרובות:
- סיל הוא חדירת מיטה שמשטחי המגע שלו מקבילים למיטות המארחות.
- לופולית' הוא מערך עדשים, קמור כלפי מטה.
- לקולית הוא גוף בעל צורה דומה, שצדו הקמור ממוקם בחלק העליון, כמו כובע פטרייה. הר איו-דאג בחצי האי קרים הוא דוגמה לגבברואיד לקוליט.
- Phacolite הוא גוף הממוקם בקפל של שוקת הסלע המארח.
אזור יצירת קשר עם חדירה
היווצרותם של גופים פלוטוניים מלווה בתהליכים מורכבים של אינטראקציה בגבול עם השכבה הסוגרת. אזורים של אנדו-מגע ו-exocontact נוצרים לאורך משטח המגע.
שינויים במגע אנדו מתרחשים בחודרני עקב חדירת סלעים מארח לתוך המאגמה. כתוצאה מכך, מאגמה ליד המגע עוברת שינויים כימיים (זיהום) המשפיעים על היווצרות מינרלים.
אזור המגע האקסו מתרחש בסלע המארח כתוצאה מהשפעות תרמיות וכימיות של מאגמה ומאופיין בתהליכים פעילים של מטמורפיזם וגרורות. לפיכך, רכיבי מאגמה נדיפים יכולים להחליף מינרלים באזור המגע האקסו בתרכובות שהוכנסו, וליצור מה שנקרא ההילות המטסומטיות.
תרכובות מינרלים המבוצעות על ידי רכיבים נדיפים יכולים גם להתגבש ישירות באזור המגע. לתהליך זה תפקיד משמעותי ביצירת, למשל, נציץ, ובשיתוף מים, קוורץ.
מגמטיות חודרנית וסלעים חודרניים
סלעים שנוצרו כתוצאה מהתגבשות מאגמה עמוקה נקראים חודרניים, או פלוטוניים. סלעים נשפכים (וולקניים) נוצרים כאשר מאגמה מתפרצת על פני כדור הארץ (או על קרקעית האוקיינוס).
מגמטיות חודרנית ונשפכת מולידה סדרות של סלעים דומים בהרכב המינרלים. הסיווג של סלעי בטן לפי הרכב מבוסס על תכולת הסיליקה SiO2. לפי קריטריון גזע זהמחולק לאולטרה-בסיסי, בסיסי, בינוני וחומצי. תכולת הסיליקה בסדרה עולה מסלעים אולטרה-מאפיים (פחות מ-45%) לחומציות (יותר מ-63%). בתוך כל מחלקה, סלעים שונים בבסיסיות. הסלעים החודרניים העיקריים בהתאם לסיווג זה יוצרים את הסדרה הבאה (אנלוגי וולקני בסוגריים):
- Ultrabasic: peridotites, dunites (picrites);
- עיקרי: גבברואידים, פירוקסניטים (בזלת);
- בינוני: דיוריטים (אנדזיטים);
- חומצי: גרנודיוריטים, גרניטים (דציטים, ריוליטים).
סלעים פלוטוניים נבדלים מסלעים נשפכים בתנאי ההתרחשות ובמבנה הגבישי של המינרלים המרכיבים אותם: הם גבישיים מלאים (אינם מכילים מבנים אמורפיים), צלולים וחסרי נקבוביות. ככל שמקור היווצרות הסלע (חדירת תהום) עמוק יותר, כך התנהלו תהליכי הקירור והתגבשות המאגמה איטיים יותר, תוך שמירה על כמות גדולה מהפאזה הנדיפה. סלעים עמוקים כאלה מאופיינים בגרגרים גבישיים גדולים יותר.
מבנה פנימי של גופים פולשניים
מבנה של מסיבים פלוטוניים נוצר במהלך מכלול של תופעות המאוחדות תחת השם הכללי של פרוטוטקטוניקה. הוא מבחין בין שני שלבים: פרוטוטקטוניקה של השלב הנוזלי והמוצק.
בשלב הנוזל, המרקמים הפסים והלינארים העיקריים של הגוף שנוצר מונחים. הם משקפים את כיוון הזרימה של המאגמה החודרת ואת התנאים הדינמיים להתמצאות של מינרלים מתגבשים (לדוגמה, הסידור המקבילגבישי נציץ, הורנבלנדה וכו'). מרקמים קשורים גם למיקומם של שברי סלע זר שנפל לתוך תא המאגמה - קסנוליטים - והצטברויות מינרלים מבודדות - schlieren.
שלב השלב המוצק של האבולוציה החודרנית קשור להתקררות הסלע החדש שנוצר. במסיף מופיעים סדקים ראשוניים, מיקומם ומספרם נקבעים על פי סביבת הקירור והמבנים הנוצרים בשלב הנוזל. בנוסף, מבנים משניים מתפתחים במסה מגמטית כזו עקב פיצול הקטעים שלה ותזוזות לאורך קרעים.
חקר הפרוטוטקטוניקה חשוב כדי להבהיר את התנאים למיקומם של מרבצי מינרלים בתוך חדירות ובסלעים שמסביב.
פריצות מאגמטיות וטקטוניקה
סלעים שמקורם חודרני נפוצים באזורים שונים בקרום כדור הארץ. כמה ביטויים של מאגמטיזם חודרני תורמים תרומה משמעותית לתהליכים טקטוניים אזוריים וגלובליים כאחד.
במהלך התנגשויות יבשתיות במהלך הגדלת עובי הקרום, עקב מאגמטיות גרניטית פעילה, נוצרים באטוליטים גדולים, למשל, ה-Gangdis batholit בהרי ההימלאיה. כמו כן, היווצרות של באטוליתים גדולים קשורה לשוליים יבשתיים פעילים (באטולית האנדים). באופן כללי, חדירות מאגמה סיליקית ממלאות תפקיד חשוב בתהליכי בניית הרים.
כאשר הקרום נמתח, נוצרות לעתים קרובות סדרות של דיקים מקבילים. סדרות כאלה נצפו ברכסים באמצע האוקיינוס.
אדנים הם אחת הצורות האופייניות של חדירות מאגמטיות תוך יבשתיות. יכול להיות להם גם היקף גדול - עד מאות קילומטרים. לעתים קרובות מאגמה, החודרת בין שכבות של סלעי משקע, יוצרת כמה שכבות של אדן.
פעילות מאגמטית עמוקה ומינרלים
בשל המוזרויות של התגבשות בתהליכים של מאגמטיזם חודרני, נוצרים מינרלים של עפרות לכרום, ברזל, מגנזיום, ניקל, וכן פלטינואידים מקומיים בסלעים אולטרה-בסיסיים. במקרה זה, מתכות כבדות (זהב, עופרת, פח, טונגסטן, אבץ וכו') יוצרות תרכובות מסיסות עם רכיבי מאגמה נדיפים (למשל מים) ומתרכזות באזורים העליונים של תא המאגמה. זה מתרחש בשלב המוקדם של התגבשות. בשלב מאוחר יותר, שארית פגמטיט ניידת המכילה אדמה נדירה ויסודות נדירים יוצרת משקעי ורידים בשברים חודרניים.
לכן, ה-Khibiny בחצי האי קולה הם לקוליט, שנחשף כתוצאה משחיקת השכבה התוחמת. גוף זה מורכב מ-nephline syenites, שהם עפרה לאלומיניום. דוגמה נוספת היא חדירות אדן נורילסק עשירות בנחושת וניקל.
אזורי מגע הם גם בעלי עניין מעשי רב. מרבצים של זהב, כסף, בדיל ומתכות יקרות ערך אחרות קשורים להילות גרורות ומטמורפיות של גופים חודרניים כמו הלופוליט Bushveld בדרום אפריקה, הידוע בהילות הנושאות זהב שלו.
לכן, אזורים פולשנייםמאגמטיזם הם המקור החשוב ביותר למינרלים יקרי ערך רבים.
