Магма

Магма (далее М) (от греч. mágma — густая мазь), расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Обычно М представляет собой сложный взаимный раствор соединений большого числа элементов, среди которых преобладают , AI, , , , и К. Иногда в М растворено до нескольких процентов летучих компонентов, в основном воды, меньше — окислов сероводорода, и пр. Летучие компоненты при М на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих). В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щелочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного.   В вулканических областях М, достигая земной поверхности, изливается в виде лавы, образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается с газами в виде раздробленного материала. Последний в смеси с обломками боковых пород и осадочным материалом отлагается в виде разнообразных туфов.   Мтические массы, застывающие на глубине, образуют разнообразные по форме и размерам интрузивные тела — от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов, с площадями в горизонтальном сечении до многих тысяч км2. При внедрении М в земную кору или при излиянии ее на поверхность Земли образуются магматические горные породы, которые и дают представление о ее составе.   Типы магмы. Изучив распространение различных магматических пород на поверхности Земли и показав преимущественное распространение базальтов и гранитов, советский геолог Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предположил, что все известные магматические породы образовались за счет двух родоначальных М: основной (базальтовой), богатой , и с содержанием 2 от 40 до 55 весовых % и кислой (гранитной), богатой щелочными металлами, содержащей от 65 до 78% 2. Английский геолог А. Холмс выдвинул гипотезу о наличии наряду с основной и кислой М также ультраосновной (перидотитовой) М, исторгаемой непосредственно из подкоровых очагов, содержащей менее 40% 2 обогащенной и . Позднее, когда в конце 20-х годов 20 века было установлено, что вулканы изливают главным образом основную М (лаву), а кислые породы встречаются только в виде интрузивных образований, американский петролог Н. Боуэн высказал гипотезу о существовании лишь одной родоначальной М — базальтовой, а образование гранитов объяснял как результат дифференциации базальтовой М в процессе ее застывания. В конце 50-х годов Н. Боуэн доказал возможность существования гранитной М В условиях высоких давлений, присутствия воды (2—4%), при температуре около 600 °С.   Первоначально считалось, что М образует сплошные оболочки в недрах Земли. С помощью геофизических исследований было доказано, что постоянных оболочек жидкой М нет, что М периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли.   В начале 70-х годов на основании результатов большого количества экспериментальных работ было сделано предположение, что гранитная М образуется в земной коре и верхней мантии, а основная М, вероятно, в области астеносферы вследствие выделения относительно легкоплавкого материала. Кроме гранитной и базальтовой М, допускается существование и других, более редких, местных М, но природа их пока не ясна. Предполагают, что возникновению М благоприятствует местный подъем температуры (разогрев недр); допускается привнос плавней (воды, щелочей и т.д.) и падение давления.   В СССР, США, Японии, Австралии ведутся интенсивные экспериментальные исследования по изучению условий образования расплавов, близких к М Большое значение для выяснения природы М имеют данные геофизических исследований о состоянии земной коры и верхней мантии (в частности, о температурах глубин Земли).   Мтические породы близкого возраста и состава, образованные из одного исходного магматического расплава (комагматические породы), часто распространяются в зонах протяжением в тысячи км. Причем магматические породы каждой такой зоны (или провинции) отличаются повышенным или пониженным содержанием какого-либо окисла (например, или К) и характерной металлогенией. На основании этого предполагалось существование магматических бассейнов огромных размеров на протяжении целых геологических эпох в течение десятков миллионов лет. По другим представлениям, причина такой однородности заключается в близости составов исходных пород, а также температур и давлений, при которых происходит выплавка М   М разного состава имеют различные физические свойства, которые зависят также от температуры и содержания летучих компонентов. М базальтового состава отличается пониженной вязкостью, и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. М кислого состава обычно более вязкая, особенно после потери летучих. В жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже — потоки. Для кислой М, богатой летучими, характерны взрывные извержения с образованием мощных толщ игнимбритов (см. Игнимбрит). В интрузивных условиях, при сохранении летучих, кислая М более подвижна и может образовывать тонкие дайки. Температура М колеблется в широких пределах. Определение температуры лав в современных вулканах показало, что она изменяется от 900 — до 1200 °С. По экспериментальным данным, гранитная (эвтектическая) М сохраняется жидкой примерно до 600 °С.   Эволюция магмы. Попадая в иные условия, чем те, в которых она образовалась, М может эволюционировать, меняя свой состав. Происходит дифференциация М, при которой за счет одной М возникает несколько частных М Дифференциация М может происходить до ее (магматическая дифференциация) или в процессе ( дифференциация). Мтическая дифференциация может быть результатом ликвации М, то есть распадения ее на две несмешивающиеся жидкости, или результатом существования в пределах магматического бассейна разности температур или какого-либо другого физического параметра.   дифференциация связана с тем, что выделяющиеся в начальные стадии затвердевания М минералы по удельному весу отличны от расплава. Это ведет к всплыванию одной их части (например, плагиоклаза в диабазах Кольского полуострова) и опусканию другой (например, оливина и авгита в базальтах Н. Шотландии). В результате в вертикальном разрезе магматические тела образуются породы различного состава. Возможно изменение состава М при отжимании остаточной жидкости от выделившихся и в результате взаимодействия М с вмещающими породами.   Первоначально предполагалось, что магматическая дифференциация и взаимодействие с вмещающими породами (ассимиляция, контаминация) ведут к разнообразию М Теперь этими процессами чаще объясняют детали строения отдельных массивов магматических пород, полосчатое строение интрузивных тел, различия в составе лав, одновременно изливающихся из вулкана на разных гипсометрических уровнях, и смену составов лав, изливающихся из вулкана.   Для определения хода эволюции М важное значение имеет последовательность выделения минералов при М Немецким петрографом К. Г. Розенбушем и американским петрографом Н. Боуэном была разработана схема, согласно которой при М в первую очередь всегда выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально- силикаты и основные плагиоклазы, далее следуют роговая обманка и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. В основных М тот же закон определяет обычное выпадение в первую очередь оливина, позже пироксенов и лишь в конце — амфиболов и слюды. Однако универсальной последовательности М не существует. Это согласуется с представлениями о М как сложном растворе, где выпадение твердых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов. Поэтому в М, богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов (в гранитах). В сильно пересыщенных кремнеземом породах нередко первым выделяется кварц (кварцевые порфиры). Даже в М одного состава порядок меняется в зависимости от содержания в них летучих компонентов.   Полезные ископаемые, связанные с магмой. М является носителем многих полезных компонентов, которые в процессе ее концентрируются в отдельных участках, создавая эндогенные месторождения. Некоторые рудные минералы (минералы Сг, , , ), а также апатит обосабливаются в процессе М и образуют магматические месторождения в расслоенных комплексах. Полагают, что на последних стадиях формирования интрузивов (послемагматическая стадия) за счет летучих компонентов, содержащихся в М, формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые и другие месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, а также некоторые месторождения   Устанавливается связь главных концентраций руд редких щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, и других редких элементов с производными гранитной М, руд халькофильных элементов — с базальтовой магмой, а алмазов и пр. — с ультраосновной М См. Мтические месторождения.     Лит.: Заварицкий А. Н., Изверженные горные породы, М, 1955; Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Петрография, 5 изд., М — Л., 1940; Ритман А., Вулканы и их деятельность, пер. с нем., М, 1964; Г.-С., Тилли К.-Э., Происхождение базальтовых магм, перевод с английского, М, 1965; Менерт К., Мтиты и происхождение гранитов, (перевод с английского, ч. 1), М, 1971; Бейли Б., Введение в петрологию, перевод с английского, М, 1972.   Ф. К. Шипулин.