Sotto magmatismo comprendere la totalità dei fenomeni associati alla formazione, all'evoluzione della composizione e al movimento dei magmi sulla superficie della Terra. Il magmatismo è uno dei processi profondi più importanti all'interno della terra. Secondo la forma di manifestazione, il magmatismo si divide in invadente ed effusivo. La differenza tra loro determina in gran parte i meccanismi di formazione rocciosa.
Il concetto di magma
Il magma è una fusione di silicato fluido ad alta temperatura che si forma in camere profonde, principalmente nel mantello superiore (astenosfera) e in parte negli strati inferiori della crosta terrestre. La formazione di una camera magmatica avviene quando si combinano determinati valori di pressione e temperatura. Tale magma primario ha una composizione omogenea, comprendente i seguenti componenti: liquido (fuso), in cui è disciolto il gas o la fase volatile (fluido). Ce ne sono anche alcunisostanza cristallina solida. Mentre ti muovi verso la superficie, il magma primario evolve a seconda delle condizioni specifiche.
L'evoluzione del magma include diversi tipi di processi. In primo luogo, sperimenta diversi tipi di differenziazione:
- segregazione, in cui si separa in componenti liquide immiscibili;
- differenziazione della cristallizzazione. Questo processo più importante è associato alla precipitazione (cristallizzazione) di alcuni composti da un fuso amorfo a varie combinazioni di temperatura e pressione.
In secondo luogo, il magma cambia la sua composizione chimica come risultato dell'interazione con le rocce ospiti. Questo fenomeno è chiamato contaminazione.
Processi di cristallizzazione nel magma
Poiché il magma è una miscela mobile di molte sostanze ed è in condizioni mutevoli, la cristallizzazione dei suoi componenti è un processo molto complesso. Di solito è diviso in tre fasi principali:
- Fase magmatica precoce ad alta temperatura. In questa fase, i minerali ad alta densità contenenti ferro e magnesio cadono dal magma. Si depositano e si accumulano nelle aree inferiori della camera magmatica.
- Fase magmatica principale a media temperatura, in cui si formano i componenti principali delle rocce, come feldspati, quarzi, miche, pirosseni, anfiboli. Il calcio precipita, la stragrande maggioranza del silicio e dell'alluminio. La cristallizzazione in questa fase è già accompagnata da una mancanza di spazio nella camera magmatica, quindi i minerali risultanti sono a grana più fine.
- Magmatico tardivo a bassa temperatura (pegmatite)fase. In questa fase, il residuo di magma mobile cosiddetto pegmatite, arricchito in componenti volatili, si diffonde attraverso le cavità e le fessure rimaste nella camera magmatica, contribuendo alla ricristallizzazione delle rocce ospiti. Le vene di pegmatite sono caratterizzate dalla formazione di grandi cristalli che possono crescere l'uno nell' altro. Questa fase confina ed è strettamente correlata alla fase idrotermale della formazione minerale.
Vulcanismo e plutonismo
Esistono forme di manifestazione del magmatismo invadenti ed effusive. La differenza tra loro sta nelle condizioni di evoluzione dei magmi e nel luogo della loro solidificazione. L'ultimo fattore gioca un ruolo particolarmente importante.
Il magmatismo effusivo è un processo durante il quale il magma raggiunge la superficie della Terra attraverso un canale di rifornimento, sale in cima, formando vulcani e si congela. Il magma eruttato è chiamato lava. Quando raggiunge la superficie, perde intensamente la sua componente volatile. Anche la solidificazione avviene rapidamente, alcuni tipi di lave non hanno il tempo di cristallizzarsi e solidificarsi in uno stato amorfo (vetri vulcanici).
Il magmatismo intrusivo (plutonismo) è diverso in quanto il magma non raggiunge la superficie. Intromettendosi in un modo o nell' altro negli orizzonti sovrastanti delle rocce ospiti, il magma si solidifica in profondità, formando corpi intrusivi (plutonici).
Classificazione delle intrusioni
Le relazioni delle rocce ospiti con i prodotti del magmatismo intrusivo e i tipi di corpi intrusivi si distinguono in base a molti criteri, in particolare, quali:
- Profondità di formazione. Ci sono intrusioni vicino alla superficie (subvulcaniche), medio-profonde (ipobissali) e profonde (abissali).
- Posizione relativa al rock ospitante. Secondo questo criterio, le matrici incorporate sono divise in consonanti (concordanti) e discordanti (discordanti).
Inoltre, la natura del magmatismo intrusivo e i tipi di intrusione sono classificati in base a caratteristiche quali il rapporto tra la struttura del corpo plutonico e la superficie di contatto (conforme e disconforme), la relazione con i movimenti tettonici, la forma, le dimensioni del massiccio, e così via.
I criteri per identificare i diversi tipi di intrusioni magmatiche sono strettamente correlati. Ad esempio, a seconda della struttura dello strato circostante, della profondità e del meccanismo di formazione del massiccio magmatico e di altre manifestazioni di magmatismo intrusivo, le forme delle intrusioni possono variare notevolmente.
Meccanismi per l'introduzione del magma nell'ammasso roccioso
Il magma può penetrare nello strato ospite in due modi principali: lungo i piani di stratificazione dello strato sedimentario o lungo fessure esistenti nella roccia.
Nel primo caso, sotto la pressione del magma, gli strati del tetto si sollevano - le zone sovrastanti dello spessore - o, al contrario, per effetto della massa di magma intruso, gli strati sottostanti afflosciarsi. Ecco come si formano le intrusioni consonantiche.
Se il magma penetra verso l' alto, riempiendo ed espandendo crepe, rompendo strati e facendo crollare le rocce del tetto, esso stesso forma una cavità che sarà occupata da un corpo intrusivo. In questo modo, accadendo in modo non conformecorpi plutonici.
Forme di masse ignee incorporate
A seconda del percorso specifico lungo il quale procede il processo di magmatismo intrusivo, le forme dei corpi intrusivi possono essere molto diverse. I massicci ignei più comuni che si verificano in modo non conforme sono:
- Dike è un corpo a forma di piatto che scende ripidamente che attraversa gli strati che lo circondano. Gli argini sono molto più lunghi che spessi e le superfici di contatto sono quasi parallele. Le dighe possono essere di diverse dimensioni, da decine di metri a centinaia di chilometri di lunghezza. La forma delle dighe può anche essere circolare o radiale, a seconda della posizione delle fessure piene di magma.
- Una vena è un piccolo corpo secante di forma irregolare e ramificata.
- Lo stelo è un corpo a forma di colonna caratterizzato da superfici di contatto verticali o fortemente inclinate.
- Batholith è la più grande varietà di intrusioni. I batoliti possono essere lunghi centinaia o addirittura migliaia di chilometri.
Anche i corpi sovrapposti assumono varie forme. Tra questi si trovano spesso:
- Il davanzale è un'intrusione con lettiera le cui superfici di contatto sono parallele ai letti ospitanti.
- Lopolith è una matrice lenticolare, convessa rivolta verso il basso.
- Laccolith è un corpo di forma simile, il cui lato convesso si trova nella parte superiore, come il cappello di un fungo. Il monte Ayu-Dag in Crimea è un esempio di laccolite gabbroide.
- La facolite è un corpo situato nella piega dell'abbeveratoio roccioso ospite.
Zona di contatto intrusione
La formazione di corpi plutonici è accompagnata da complessi processi di interazione al confine con lo strato che li racchiude. Lungo la superficie di contatto si formano zone di endocontatto ed esocontatto.
I cambiamenti dell'endocontatto si verificano nell'intrusivo a causa della penetrazione delle rocce ospiti nel magma. Di conseguenza, il magma vicino al contatto subisce alterazioni chimiche (contaminazione) che influiscono sulla formazione dei minerali.
La zona di esocontatto si verifica nella roccia ospite a seguito degli effetti termici e chimici del magma ed è caratterizzata da processi attivi di metamorfismo e metasomatismo. Pertanto, i componenti del magma volatile possono sostituire i minerali nella zona di esocontatto con composti introdotti, formando i cosiddetti aloni metasomatici.
I composti minerali svolti da componenti volatili possono anche cristallizzare direttamente nella zona di contatto. Questo processo gioca un ruolo significativo nella formazione, ad esempio, di miche e, con la partecipazione dell'acqua, di quarzo.
Magmatismo intrusivo e rocce intrusive
Le rocce formate a seguito della profonda cristallizzazione del magma sono chiamate intrusive o plutoniche. Le rocce effusive (vulcaniche) si formano quando il magma erutta sulla superficie della Terra (o sul fondo dell'oceano).
Il magmatismo invadente ed effusivo dà origine a serie di rocce simili nella composizione minerale. La classificazione delle rocce ignee per composizione si basa sul contenuto di silice SiO2. Secondo questo criterio di razzasuddivisi in ultrabasico, basico, medio e acido. Il contenuto di silice nella serie aumenta da rocce ultramafiche (meno del 45%) ad acide (oltre il 63%). All'interno di ogni classe, le rocce differiscono per alcalinità. Le principali rocce intrusive secondo questa classificazione formano le seguenti serie (analogo vulcanico tra parentesi):
- Ultrabasico: peridotiti, duniti (picriti);
- Principali: gabbroidi, pirosseniti (bas alti);
- Medio: dioriti (andesiti);
- Acidico: granodioriti, graniti (daciti, rioliti).
Le rocce plutoniche si differenziano da quelle effusive per le condizioni di presenza e la struttura cristallina dei minerali che le compongono: sono cristalline (non contengono strutture amorfe), a grana chiara e prive di pori. Più profonda era la fonte di formazione rocciosa (intrusioni abissali), più lenti procedevano i processi di raffreddamento e cristallizzazione del magma, pur mantenendo buona parte della fase volatile. Tali rocce profonde sono caratterizzate da granelli cristallini più grandi.
Struttura interna dei corpi intrusivi
La struttura dei massicci plutonici si forma nel corso di un complesso di fenomeni riuniti sotto il nome generico di prototettonica. Distingue due stadi: la prototettonica della fase liquida e quella solida.
Nella fase liquida, vengono posate le strutture primarie rigate e lineari del corpo risultante. Riflettono la direzione del flusso del magma intruso e le condizioni dinamiche per l'orientamento dei minerali cristallizzanti (ad esempio, la disposizione parallelacristalli di mica, orneblenda, ecc.). Le trame sono anche associate alla posizione di frammenti di roccia aliena caduti nella camera magmatica - xenoliti - e accumuli minerali isolati - schlieren.
Lo stadio in fase solida dell'evoluzione intrusiva è associato al raffreddamento della roccia appena formata. Nel massiccio compaiono crepe primarie, la cui posizione e numero sono determinati dall'ambiente di raffreddamento e dalle strutture formate nella fase liquida. Inoltre, le strutture secondarie si sviluppano in una tale massa magmatica a causa della frammentazione delle sue sezioni e degli spostamenti lungo le rotture.
Lo studio della prototettonica è importante per chiarire le condizioni per l'ubicazione dei depositi minerali all'interno delle intrusioni e nelle rocce circostanti.
Intrusioni magmatiche e tettoniche
Rocce di origine intrusiva sono diffuse in varie zone della crosta terrestre. Alcune manifestazioni di magmatismo intrusivo danno un contributo significativo ai processi tettonici sia regionali che globali.
Durante le collisioni continentali nel corso dell'aumento dello spessore della crosta, a causa del magmatismo granitico attivo, si formano grandi batoliti, ad esempio il batolito di Gangdis nel Trans-Himalaya. Inoltre, la formazione di grandi batoliti è associata a margini continentali attivi (batolite andina). In generale, le intrusioni di magma silicico svolgono un ruolo importante nei processi di costruzione delle montagne.
Quando la crosta si allunga, spesso si formano serie di dighe parallele. Tali serie si osservano nelle dorsali oceaniche.
I davanzali sono una delle forme caratteristiche delle intrusioni magmatiche intracontinentali. Possono anche avere una grande estensione, fino a centinaia di chilometri. Spesso il magma, penetrando tra strati di rocce sedimentarie, forma diversi strati di davanzali.
Attività magmatica profonda e minerali
A causa delle peculiarità della cristallizzazione nei processi di magmatismo intrusivo, si formano minerali minerali per cromo, ferro, magnesio, nichel, nonché platinoidi nativi nelle rocce ultrabasiche. In questo caso, i metalli pesanti (oro, piombo, stagno, tungsteno, zinco, ecc.) formano composti solubili con componenti di magma volatili (ad esempio acqua) e si concentrano nelle regioni superiori della camera magmatica. Ciò si verifica nella prima fase di cristallizzazione. In una fase successiva, un residuo mobile di pegmatite contenente terre rare ed elementi rari forma depositi venosi in fratture intrusive.
Così, i Khibiny sulla penisola di Kola sono un laccolito, esposto a causa dell'erosione dello strato che lo racchiude. Questo corpo è composto da sieniti nefeline, che sono un minerale per l'alluminio. Un altro esempio sono le intrusioni del davanzale di Norilsk ricche di rame e nichel.
Anche le zone di contatto sono di grande interesse pratico. I depositi di oro, argento, stagno e altri metalli preziosi sono associati ad aloni metasomatici e metamorfici di corpi intrusivi come il Bushveld lopolith in Sud Africa, noto per i suoi aloni d'oro.
Così, le aree intrusiveil magmatismo sono la fonte più importante di molti minerali preziosi.
