Магматизм и магматические горные породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт недропользования, кафедра прикладной геологии

Контрольная работа по дисциплине: «Геология и литология»

Тема: «Магматизм и магматические горные породы»

1.18.00.ПЗ

Выполнил студент группы НДБ-16-4 Афанасьев Д.Д.

Нормоконтроль: Е.Е. Кононов

Иркутск 2016

Содержание

Введение

1. Магма-эволюция и типы

2. Интрузивный магматизм

3. Основные типы магматических пород

Заключение

Список литературы

Введение

Эндогенные процессы - геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах твёрдой Земли. К эндогенным процессам относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм горных пород, сейсмическая активность.

Магматизм как природное явление сводится к плавлению твердого вещества, залегающего на глубине десятков и сотен километров от дневной поверхности Земли. Возникающие при этом расплавы, или магмы (от греческого magma - густая мазь, тесто), поднимаются вверх в область меньшего давления, достигая в пределе поверхности суши или морского дна при вулканических извержениях. Затвердевшие расплавы образуют магматические горные породы. Геологи различают вулканические породы, затвердевшие на дневной поверхности или дне водоемов, и интрузивные (внедренные) породы, которые кристаллизовались на той или иной глубине в виде тел различной формы. В дальнейшем эти тела могут быть подняты, размыты и становятся доступными для наблюдения. Вулканические породы составляют лишь около 10% всей массы магматических расплавов, а интрузивные - 90%.

Магматизм как учение о магме и лаве включает все явления, связанные с процессом образования горных пород из расплавленной огненно - жидкой магмы путем ее остывания. Неясность вопроса о происхождении самой магмы не позволяет дать более четкого определения этому понятию. Наукой доказано, что имеются горные породы, внешне сходные с магматическими, но происшедшие не за счет остывания магматического расплава, а в результате изменения (метаморфизма) некоторых осадочных и ранее сформировавшихся магматических горных пород. В процессе метаморфизма возникают разнообразные метаморфические горные породы; в некоторых случаях конечной стадией метаморфизма является образование магматического расплава. Некоторые метаморфические горные породы неотличимы от магматических.

Поверхностные проявления магматизма называются вулканизмом, или эффузивным процессом. Вулканизм -- это процесс излияния на поверхность лавы; излияния, как правило, сопровождаются периодическими или внезапными выбросами газа, пепла и бомб.

Интрузивные процессы, идущие ниже поверхности Земли, включают все явления, начиная с образования магматического расплава до его остывания. Таким образом, магматизм - это процесс выплавления магмы, ее дальнейшего развития, перемещения, взаимодействия с твердыми горными породами и застывания.

1. Магма-эволюция и типы

Магма - один из процессов динамики Земли, представляет собой природный высокотемпературный расплав, образующийся в виде отдельных очагов в литосфере -- коре и верхней мантии (главным образом в астеносфере).

Продукты глубиной кристаллизации магмы называются интрузивными горными породами. Магмы, изливающиеся на поверхность Земли( в подводных или наземных условиях), дают начало эффузивным (вулканическим) горным породам. Основа силикатных расплавов состоит из кремнекислородных тетраэдров, различная степень полимеризации которых обусловливает характер их связи. При низкой степени полимеризации в расплавах преобладают изолированные тетраэдры, при высокой-тетраэдры сливаются в каркасы, ленты, цепочки, т.д., образующие каркасные, ленточные, цепочные силикаты и др.

Большое разнообразие типов магматических пород натолкнуло исследователей на идеи существования нескольких родоначльных (первичных) магм.

Еще в 20-е гг. 20 в. советским ученым Левинсоном- Лессингом было выдвинута гипотеза о существовании двух первичных магм: базальтовой (основной) и гранитной (кислой). Теперь принято выделять первичные и вторичные магмы. Зарождается первичная магма на разных глубинах земной коры и верхней мантии и, как правило, поначалу имеет однородный состав. При подъеме она попадает в иные термодинамические условия, что вызывает различные изменения в составе магматического расплава, в результате чего однородная первичная магма превращается в производные магмы иного состава, дающие начало закономерным магматическим сериям. Эволюции магматического расплава происходит путем нескольких последовательных в определенной степени процессов: ликвации; кристаллизационно-гравитационной дифференциации при ассимиляции и магматическом замещении.

Ликвация - разделения магмы при определенных физико-химических условиях на два несмешивающихся расплава, вследствие резких различий в их плотностях и удельных объемах, один из которых, сульфидный, более тяжелый опускается на дно магматической камеры, а другой, силикатный, насыщенный летучими, как более легкий, поднимается в ее верхнюю часть.

Кристаллизационно-гравитационная дифференциация - процесс кристаллизации минералов из магматического расплава, проходящий в определенной последовательности. Принцип кристаллизационной дифференциации, обоснованный канадским петрографом Н.Л. Боуэном, состоит в следующем: кристаллы, выделяющиеся из магмы, отличаются иным от нее составом и большей плотностью, что обусловливает их погружение и изменение состава остаточного расплава. Он установил последовательность выделения кристаллов из магмы, называемой бинарным реакционным рядом Боуэна (рис. 1)

Рис. 1.

Реакционный принцип Боуэна предусматривает реакции между кристаллами и жидкой магмой. Железо - магниевые минералы, начиная с оливина и кончая биотитом, образуют дискретный реакционный ряд. Оставшаяся жидкая магма при остывании реагирует с кристаллами оливина, образуя пироксен; с пироксеном - образуя амфибол; с амфиболом - биотит.

Полевые шпаты плагиоклазового ряда образуют непрерывный реакционный ряд от богатого кальцием анортита до натриевого альбита. Изменения в этом ряду происходят постепенно, а не в виде прерывистого процесса. В 1962 г. норвежский петролог Барт добавил третий непрерывный реакционный ряд, включающий калиевые полевые шпаты, взаимодействующие с минералами плагиоклазового ряда. Когда кристаллизация минералов реакционных рядов близка к завершению, образуется кварц. В результате кристаллизационно-нравитационного фракционирования происходит расслоение первично однородной базальтовой магмы на ультраосновную часть в основании, сменяющейся основной и все более кислой, вплоть до гранитной. Дифференциация в магматическом очаге приводит к внедрению в верхние горизонты земной коры уже готовых дифференциатов, формирующих расслоенные интрузии самых разных масштабов. В последующей эволюции магматических расплавов важную роль играют флюиды, которые Д.С Коржинский называл сквозь магматическими (или трансмагматическими) потоками. Глубинные флюиды, возникновение которых связано с дегазацией мантийного вещества, проходя черех расплав и взаимодействуя с ним, в зависимости от степени своей растворимости, повышают или понижают температуру его кристаллизации, оказывая тем самым большое влияние на процессы дифференциации. И еще одни важным фактором эволюции магматических расплавов является их взаимодействие с вмещающими породами. Это явление получило название ассимиляции. Расплавляя и растворяя вмещающие породы, магмы тем самым изменяет и свой состав. Свидетелями поглощения вмещающих пород служат сохранившиеся их остатки - ксенолиты. При этом набольшей химической агрессивностью по отношению к вмещающим породам отличается кислая магма. Возможно, именно этим процессом можно объяснить масштабность гранитного магматизма, приводящим к формированию огромных гранитных батолитов. Процесс неполной переработки магмой вмещающих пород носит название гибридизации. Магма, «загрязненная» чужеродными компонентами, образует в процессе кристаллизации на отдельных участках гибридные породы, которые по своему составу резко отличаются от пород основной части интрезивного массива.

2. Интрузивный магматизм

Формы проявления магматизма и состав магматических образований тесно связано со структурным положением региона, его геологическим строением и тектоническими особенностями. Магматизм - один из процессов эндогенной динамики Земли, связанный с генерацией и подъемом магмы из ее недр к поверхности. Если поднимающаяся магма не достигает поверхности Земли, а застывает внутри земной коры, образуются магматические тела - интрузии. (рис 2). В зависимости от глубины формирования интрузивные массивы подразделяются на приповерхностные, или субвулканические, - до нескольких сотен метров до поверхности; средне-глубинные, или гипабиссальные, - до 1-1,5 км; глубинные, или абиссальные, - на глубине более 1,5 км.

Рис. 2.(Формы магматических тел): 1 - батолит; 2 - бисмалит; 3 - шток; 4 - этмолит; 5 - дайка; 6 - жила; 7 - лакколит; 8 - лополит; 9 - факолиты; 10 - силл; 11 - купол; 12 - некк; 13 - жерло вулкана; 14 - лавовый блеск; 15,16 - лавовые потоки.

Механизм внедрения магматического расплава во вмещающие породы может быть различным и в определенной степени зависит от глубины его подъема, условий p- f состава. Если магматический расплав проникает вдоль плоскости напластования осадочных пород, приподнимая пласты кровли или вызывая прогибания пластов подошвы, то образуются интрузивные тела, называемые согласные. Если магма рвет, пересекая геологические границы вмещающих пород, - интрузивные тела называются несогласными. Нередко интрузивное тело в своей нижней части может быть несогласным, а верхней - согласным. Таким образом, по отношению к вмещающим породам интрузии делятся на согласные и несогласные (рис. 2).

Среди согласных тел выделяются следующие.

Силл - интрузивная залежь пластовой или плоско - линзовидной формы, залегающая параллельно сланцеватости или слоистости вмещающих пород. Силлы часто располагаются в несколько этажей, связанных между собой дайками. Мощность силлов может достигать нескольких сотен метров.

Лопалит - интрузивное тело чашеобразной формы, вогнутость нижней границы которого обусловлена прогибанием подстилающих слоев; снизу имеет подводящий канал. Лополиты характерны для пород основного состава, формирующего в платформенных условиях, достигают иногда очень больших размеров. Так, Бушвельдский лополит в Южной Африке занимает площадь около 144 тыс. квадратных километров, его размеры по длиной оси - 480 километров, по короткой - 300 километров, а мощность - 6 километров. Лополиты имеют в основном ультрабазитовый или базитовый состав, часто отличается дифференцированным строением.

Лакколит - интрезивное тело плосковыпуклой или караваеобразной формы, верхняя часть которого приподнимает пласты кровли, что указывает на внедрение расплава под большим давлением. Локколит могут быть асимметричны, если подводящий канал располагается не в центре интрузива. Характерны для гипабиссальных интрузий кислого состава. Размеры их достигают 3 - 6 километров в диаметре при мощности до первых тысяч метров. тектонический магматизм сейсмический

Факолиты - небольшие интрузии в форме изогнутых линз, залегающих а ядре антиклинальных или одновременно со складчатыми формами.

К несогласным (секущим) талам относятся следующие формы интрузивных тел.

Батолиты - самые крупные интрузивные тела, площадь которых измеряется десятками и сотнями тысяч квадратных километров. Один из крупнейших батолитов в Северо - Американских Кордильерах имеет длину около 2000 километров и ширину около 200 километров. Контактовые поверхности батолитов крутые, кровля куполообразная с выступами и углублениями. Чаще всего батолиты сложены гранитами.

Шток - небольшое по площади до 100 квадратных километров тело изометричной формы в плане, сложенное породами разного состава.

Бисмалит - интрузивное тело в форме цилиндрического блока, несколько расширяющееся кверху.

Этмолит - интрузивное тело неправильной формы, раширяющееся кверху наподобие воронки, часто сложено щелочным породами.

Дайка - плитообразное тело вертикальное либо слабо наклонное, мощность которого несоизмеримо меньше протяженности по падению и простиранию. Длина даек измеряется сотнями метров и километров, а ширина - метрами и десятками метров. Состав пород, слагающих дайки меньшими размерами и извилистой неровной формой с выклиниванием у окончаний.

Некк - трубообразное тело, которое формируется при заполнении магмой подводящего канала к жерлу вулкана. На поверхности Земли могут образоваться лавовый обелиск и лавовые потоки.

3. Основные типы магматических пород

Основной классификаций магматических горных пород являются условия их образования и вещественный состав. По условиям образования магматические породы делятся на интрузивные (глубинные) и эффузивные (извившиеся). Интрузив, в свою очередь, подразделяются на гипабиссальные (полуглубинные) и абиссальные (глубинные). Главным отличием интрузивных пород от эффузивных, которые могут обладать одним и тем же вещественным составом, является структура - внутреннее строение пород, определяющееся размером и формой образующих ее минералов. При кристаллизации интрузивных пород охлаждение магмы происходит медленно, температура ее долго держится вблизи точки плавления с образованием редких центров кристаллизации и образуются полнокристаллические крупнозернистые структуры пород. При быстром охлаждении магмы затвердевание основной части расплава происходит с образованием большого количества центров кристаллизации, что приводит к формированию мелкозернистых структур. При неравномерном охлаждении магмы возникают порфировые структуры : крупные кристаллы - порфиры образуются при медленном охлаждении, а основная масса - быстрозатвердевший расплав - приобретает скрытокристаллическое строение. При очень быстром охлаждении ( например, лавы на океаническом дне) лава не кристаллизуется, а затвердевает в виде однородной изотропной массы вулканического стекла. Таким образом, для интрузивных пород, образующихся при медленном охлаждении магмы, характерны полнокристаллические, крупнозернистые структуры , а для эффузивных, образующихся из быстро остывающих магм, - неполнокристаллические, порфировые и стекловатые.

Основными химическими элементами, входящими в состав магматических пород, являются следующие: O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K. Их называют петрогенными, т.е. образующими породы. Химический состав магматических пород представляют в виде процентного содержания основных окислов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O.

Поскольку кремнезем преобладает среди всех остальных окислов, то именно его содержание положено в основу классификации магматических пород по химическому составу. По процентному содержанию кремнекислоты все магматические горные породы делятся на кислые ( 75 - 65% ), средние ( 65 - 52% ), основные (52 - 40% ) и ультраосновные ( меньше 40% ). По сумме щелочей (Na2O + K2O ) магматические породы делятся на нормальные (K2O + N2O; Al2O3 меньше 1 ) и щелочные ( K2O + Na2O; Al2O3 больше 1).

Основные разновидности магматических горных пород представлены (рис.3.)

Рис. 3.Важнейшие магматические горные породы.

Перидотиты - породы, состоящие из оливина (желтовато - зеленые зерна неправильной формы) и пироксена.

Дуниты - почти мономинеральные породы, состоящие из оливина. Цвет породы желтовато - зеленый, при серпентинизации оливина цвет становятся темно - зеленый до черного. Структура но кристаллическая.

Пироксениты - породы, как и перидотиты, состоящие из оливина и пироксена, но в отличие от последних пироксен в составе пироксенитов является преобладающим минералом. Структура полнокристаллическая, средне и крупнозернистая. Цвет черный.

Габбро - полнокристаллические крупно- и среднезернистые породы, сложенные таблитчатыми кристаллами плагиоклаза серого и зеленовато-серого цветов и моноклинным пироксеном. В качестве акцессорных минералов присутствуют апатит, ильменит, магнетит, иногда хромит. Текстура обычно массивная, иногда пятнистая или полосчатая. Разновидности габбро, лишенные темноцветных минералов, называют анортозитами. Анортозиты, в которых слагающий их плагиоклаз представлен лабрадором, называют лабрадоритами. Габбро, содержащие в качестве темноцветного минерала ромбические пироксены, называют норитами. Для габбро характерны пластовая, глыбовая и параллелепипедальная отдельность. Габбро залегают в виде крупных лакколитов, интрузивных залежей, даек и штоков в отложениях всех геологических возрастов.

Базальты - плотные, мелкозернистые или скрытокристаллические серые, темно - серые до черных пород. По составу они аналогичны габбро, но часто содержат вулканическое стекло. Характерна для базальтов пластовая и столбчатая отдельности.

Диорит - плотно кристаллические, обычно среднезернистые породы пестрой или серой с зеленоватым оттенком окраски. Текстура, как правило, массивная. Между диоритами и породами состава габбро, с одной стороны, и гранитами и сиенитами - с другой, существуют постепенные переходы. Переход от габбро осуществляются по мере увеличения основности плагиоклазов и повышения содержания цветных минералов через так называемые габбро - диориты. Появление кварца приводит к образованию пород промежуточного типа: гранодиорита, содержащего кварц и калиевые полевые шпаты, и кварцевого диорита, содержащего только кварц.

Андезиты - излившиеся аналоги диоритов. Внешне они похожи на базальты и базальтовые порфириты. Цвет их серый до черного. Структура андезитов чаще всего порфировая. В порфировых выделениях - свежий плагиоклаз и роговая обманка. Текстура нередко пористая. На ощупь порода шероховатая. Андезитовые порфириты отличаются от андезитов вторичными изменениями. Цвет часто темно - зеленый ) за счет вторичных минералов - хлоритов и эпидота ) ,порфировые вкрапленники в них в результате вторичных изменений становятся мутными и приобретают сероватую окраску. Залегают андезиты и андезитовые порфириты в виде покровов, потоков, интрузивных залежей, куполов и даек. Весьма часто они сопровождаются вулканическими туфами и широко распространенные в области молодой вулканической деятельности. Эффузивными аналогами гранодиоритов и кварцевых диорит являются дациты и дацитовые порфириты.

Гранит - массивные, полнокристаллические, средне - и крупнозернистые породы. Характерный для них светло - серый , желтоватый, розоватый или мясо - красный цвет определяется окраской полевых шпатов, составляющих до 60% всей массы пород. По химическому составу различают граниты нормальные (калиевые - натриевые) и щелочные (безкальциевые) граниты с альбитом и щелочными амфиболами. Минералы, составляющие граниты, в том числе зерна кварца, хорошо различимы невооруженными глазом или под лупой. Из темноцветных минералов чаще всего присутствуют биотит. Встречаются двуслюдяные (биотит - мусковитовые), мусковитовые и роговообманковые граниты и др.

Риолиты - светлые, почти белые породы, обычно пористые. Вследствие мелкой пористости основной масса шероховата на ощупь. Струкутура порфировая. В порфировых выделениях - кварц, водяно - прозрачные блестящие таблички калиевого полевого шпата - санидина и темные листочки биотита. Разности лапаритов, имеющие стекловатую структуру, называются перлитами. Светлые, очень пористые и поэтому очень легкие кислые излившиеся породы называют пемзами. Пемза - продукт подводных излияний.

Заключение

В настоящее время на земной поверхности насчитывается 524 вулкана, проявляющих в той или иной степени свою деятельность, в том числе 68 вулканов подводных. Современные вулканы на памяти человечества произвели свыше 2500 извержений. Потухших вулканов, то есть не обнаруживших в истории человечества своей активности, но сохранивших в какой-то степени свою форму и строении, насчитывается, по крайней мере, в пять-шесть раз больше, чем действующих. В настоящее время общепризнаны зависимость вулканической деятельности от тектонических процессов и обычная приуроченность их к геосинклинальным областям, как наиболее подвижным зонам земной коры. В процессе тектонических движений в этих зонах появляются глубокие разломы, обрушения, поднятия и опускания отдельных блоков земной коры, сопровождающиеся складкообразование, землетрясениями и вулканической деятельностью. Главными областями тектонических движений в наше время являются Тихоокеанская, Средиземноморская, Атлантическая и Индийская зоны. Естественно, что абсолютное большинство современных вулканов расположено в их пределах.

Список литературы

1. Горбачёв А.М. Общая геология. М., Высшая школа -- 1981.

2. Общая геология . Учеб. пособие для вузов / Л. А. Рапацкая. М. : Высшая школа, 2005. 447

3. Левитес Я.М. Общая геология, 3-е изд. М. «Недра» -- 1986.

4. Короновский, Н.В. Якушова, А.Ф. Общая геология. Москва, 2014. 432 с

5. Раст Х. Вулканы и вулканизм М.: «Мир»-1982.

Размещено на Allbest.ru