Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются из расплава, формирующегося в глубинах Земли – магмы. Крупные объемы магмы могут застывать, не достигая земной поверхности. В этом случае образуются интрузивные (лат. "интрузио" – проникаю, внедрять) массивы. В случае, когда магматические расплавы изливаются на поверхность, происходят извержения вулканов. Такой тип магматизма называют эффузивным (лат. "эффузио" – излияние). Нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают продукты вулканических взрывов. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. "эксплозио" – взрывать). Поэтому, говоря о магматизме, следует различать интрузивные процессы, связанные с образованием и движением магмы ниже поверхности Земли, и эффузивные (вулканические) процессы, обусловленные выходом магмы на земную поверхность. В этом случае термин «магма» заменяется термином «лава».

В зависимости от того, в результате каких процессов сформировалась магматическая горная порода, породы подразделяются на:

- интрузивные – образующиеся в глубинах земной коры;

- эффузивные – образующиеся при спокойных (не взрывных) излияниях магмы (лавы) на земную поверхность;

- вулканогенно-обломочные (пирокластические) – образующиеся при эксплозивных извержениях.

В земной коре магматические горные породы образуют тела различной формы. Более подробно эти формы рассматриваются в разделе «Эндогенные геодинамические процессы». Для интрузивных пород наиболее характерны батолиты, штоки, лакколиты, лополиты, факолиты, дайки, силлы; для эффузивных – покровы, потоки, купола, обелиски, некки.

Несколько обособленное место среди интрузивных занимают жильные породы, образующиеся при внедрении магмы в трещины вмещающих пород. Для жильных пород характерна полнокристаллическая структура, обычно мелкозернистая, часто порфировидная. Встречаются породы и с очень крупнозернистой структурой. По минеральному составу жильные породы могут соответствовать интрузивным породам любой кислотности.

В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание окиси кремния SiO₂, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности: - ультраосновные породы, содержащие менее 45% SiO₂; - основные – 45-52%; - средние – 52-65%; - кислые – более 65%.

Породообразующими минералами магматических пород являются кварц и минералы класса силикатов – полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены. В сумме они составляют около 93% всех входящих в магматические породы минералов. Далее по распространенности следуют оливин, фельдшпатоиды (каркасные силикаты, группа нефелина – содалита), некоторые другие силикаты и около 1% минералов других классов.

В ультраосновных и основных породах преобладают цветные (темноцветные) минералы, а в средних и кислых – преимущественно светлые минералы. Такое распределение цветных и светлоокрашенных минералов является важным диагностическим признаком при макроскопическом диагностировании магматических пород. В геологии существует понятие «цветное число», под которым понимают количество (объёмную долю, %) темноцветных минералов в породе. Чем больше цветное число (чем темнее порода), тем меньше кислотность этой породы. Для ультраосновных пород цветное число – 95-100 %, основных – около 50 %, средних – порядка 30 %, кислых – 10 %. В неизменённых разностях ультраосновные породы имеют чёрный цвет, основные – тёмно-серый, средние – серый, кислые – светло-серый, светло-розовый до белого.

Физико-химические условия застывания магмы на глубине и лавы на поверхности различны. Наиболее отчетливо это выражается в структуре пород. На глубине при медленном застывании магмы в условиях постепенного снижения температуры и давления, в присутствии летучих компонентов, способствующих кристаллизации, образуются породы с полнокристаллической структурой. Размеры кристаллических зерен зависят от свойств магмы, режима охлаждения, скорости кристаллизации. Излившаяся на поверхность лава попадает в иные условия температуры и давления, теряет растворенные в ней газы и застывает или в виде аморфной массы, имеющей стекловатую структуру, или образует микрокристаллическую массу, т.е. афанитовую структуру. У эффузивных пород встречается также порфировая структура, кристаллические вкрапленники которой и основная некристаллическая масса возникли в разных условиях и разновременно.

Интрузивные породы обладают массивной текстурой, характеризующейся отсутствием ориентировки минеральных зерен. Реже встречается ориентированная текстура, отражающая движение магмы в процессе застывания, а также как результат гравитационной дифференциации магмы. В эффузивных породах ориентированная текстура возникает чаще. При этом кристаллические зерна, струи вулканического стекла, пустоты располагаются упорядоченно по направлению течения потока лавы и породы приобретают флюидальную текстуру. Для эффузивных пород характерна также пористая текстура, отражающая процесс выделения газов при застывании лавы.

Гравитационная дифференциации магмы – разделение неоднородного магматического расплава по плотности под действием гравитации.

По отношению кремнезема (SiO₂) и щелочей (Na₂O, K₂O) выделяют нормальный ряд пород, характеризующийся относительно малым содержанием щелочей, и щелочной ряд с повышенным содержанием Na₂O и K₂O. В земной коре преобладают породы нормального ряда.

Среди щелочных пород выделяют породы с фельдшпатоидами (группа нефелина – содалита) и без них. Те и другие характеризуются относительно повышенным содержанием щелочных минералов. Примером щелочных пород без фельдшпатоидов являются сиениты – средние глубинные породы, главными породообразующими минералами которых являются калиевые полевые шпаты (более 30%). Меньшую роль играют средние или кислые плагиоклазы и темноцветные минералы (роговая обманка, биотит, реже пироксены). В небольших количествах (до 5%) может присутствовать кварц. Калиевые полевые шпаты обусловливают преимущественно розовый, серовато-желтый цвет пород. Структура полнокристаллическая, часто среднезернистая, порфировидная. Сиениты встречаются довольно редко в виде небольших секущих тел, чаще сопровождают кислые и основные интрузии. Эффузивные аналоги сиенитов – трахиты – также редки.

Пример пород с фельдшпатоидами – нефелиновые сиениты – средние глубинные породы, обладающие полнокристаллической, обычно крупнозернистой структурой. В нефелиновых сиенитах преобладают светлые минералы (70% и более), представленные щелочными полевыми шпатами (ортоклазом, микроклином, альбитом) и нефелином. Из темноцветных присутствуют железистые разности биотита, щелочные амфиболы и пироксены. Нефелиновые сиениты образуют обычно небольшие секущие тела типа штоков. Эффузивные аналоги нефелиновых сиенитов – фонолиты – встречаются редко.

Краткая обобщенная характеристика магматических горных пород приведена в табл. 3.4.2.1.

Таблица 3.4.2.1