Предлагаю чуть подробней взглянуть на магматические процессы. Вообще, геологи делят все магматические породы на типы по количеству кремнезёма в них (SiO2): ультраосновные <45%, основные 45–52%, средние 52–63% и кислые >63%. Дело в том, что магматические породы в основном состоят из силикатов, то есть солей кремниевой кислоты. Кремний – самый распространённый элемент на Земле, его усреднённое на всю планету содержание (кларк) – 28%. Силикатов невероятное множество, около 800 видов. Когда мы говорим о содержании кремнезёма в магматической породе, мы имеем в виду отношение SiO2 к остальным химическим элементам, которые выражаются в виде оксидов. Самые важные из них: MgO, Al2O3, CaO, Fe2O3, NaO, TiO2, KO, MnO, P2O3. Их мы будем называть вместе с SiO2 петрогенными, так как именно эти элементы самые распространенные на Земле и положены в основу классификации вообще всех горных пород. .
Так вот, классификация магматических горных пород от ультраосновных до кислых - это не просто условное деление по химическому составу. Оно отвечает конкретным минералам и их соотношению в породе, которые в свою очередь зависит от источника первичного вещества – мантийного или корового. А в зависимости от магматического очага разными будут и температуры расплавов от 1300 и до 700 градусов, что конечным образом повлияет на возможность самого расплава переносить остальные химические элементы, а также повлияет на время существования этой магматической системы.
Важным фактором является место конечной кристаллизации расплава. Есть те, которые смогли пробить себе путь к поверхности (эффузивные) и те, которые застывали на некоторой глубине (интрузивные). Первые, когда оказываются на поверхности, попадают в резко холодную среду. Катастрофически быстро падает окружающие давление и температура. Расплавленное вещество моментально застывает – первые сутки, иногда несколько недель. Такие условия пагубно влияют на качество кристаллизации. Минералы буквально выпадают из расплава, часть вещества вообще не успевает адекватно кристаллизоваться, формируя вулканическое стекло. Интрузивные же породы при кристаллизации расплава остаются как бы экранированными от влияния окружающей среды. Они существуют в спокойных условиях длительное время от 100 и до 10 000 лет. В таком случае минералы имеют время и место для роста, спокойно набирая себе необходимые химические элементы из расплава.
Вещество расплавов по большей части силикатное, также для магматических пород характерны оксиды и сульфиды, намного реже присутствуют всевозможные фосфаты, карбонаты, теллуриды и так далее. Первичное магматическое вещество при высоких температурах весьма однородное, но по мере остывания будут происходить процессы разделения вещества, начиная от равномерной кристаллизации с постепенной его деградацией, и заканчивая отделением от основного расплава некоторых «субрасплавов», кристаллизация которых пойдёт своим путём.
Ещё в самом начале жизненного цикла магмы образуются минералы, которые начинают свою кристаллизацию при самых высоких температурах, такие минералы в последствии будут «плавать» или медленно тонуть внутри расплава. Например, оксиды железа, титана и хрома начинают кристаллизацию при температуре 1100 градусов, на такой стадии эволюции расплава у них есть все возможности набрать для себя строительного материала столько, сколько нужно без какой-либо конкуренции. Да, при более низкой температуре минералы действительно конкурируют друг с другом за остатки необходимой им пищи.
Если представить себе огромнейший магматический очаг, магмы в которым хватит, чтобы устроить пепловый апокалипсис на Земле, то мы увидим, что зачастую сил у такого магматического очага нет, чтобы выкинуть всю магму разом. Расплавы будут выбрасываться на поверхность импульсно, раз за разом по чуть-чуть, в геологическом масштабе времени само собой. То есть, чем больше вещества в очаге, тем дольше он снабжает высокой температурой всю систему и может удлинять её жизнь до нескольких миллионов лет. Ранние минералы (хромит, ильменит и оливин, к примеру) буду образовываться ещё в очаге, но при каждой инъекции магмы некоторая часть уже сформированных минералов будет захвачена и вынесена. А вот в местах последующего застывания магмы уже после инъекции ранние минералы будут тонуть, в то время как остальные только начнут свою кристаллизацию. Пока очаг жив и полон энергии, инъекции происходят часто и новое вещество проникает наверх быстрее, чем происходит процесс остывания магмы в конечной камере. Следующая инъекция снова принесёт порцию ранних минералов, которые также будут тонуть в расплаве. И так много циклов. На формирование минералов расходуются химические элементы, первичное магматическое вещество будет всё беднее, поэтому каждая новая инъекция немножко отличается химическим и минеральным составом. Происходит постепенное «разделение» вещества, где в нижней части конечного массива накапливаются более высокотемпературные минералы, а в верхней менее высокотемпературные.
Есть и другой механизм разделения вещества. Некоторые элементы просто не смесимы с силикатным расплавом, самый яркий пример– сера. Как только общая система потеряла стабильность, начнётся отделение серного расплава от силикатного, при этом сера утащит за собой и все халькофильные элементы (серебро, ртуть, медь, висмут, свинец, цинк и некоторые другие). Серные расплавы будут плавать в виде капель внутри силикатного расплава до тех пор, пока температура не станет подходящей для их кристаллизации. Такие капли могут перемещаться, тонуть, слипаться и в последствии формировать собственные тела самых причудливых форм внутри силикатного массива.
Поздние процессы касаются уже исключительно мест конечного нахождения магматического массива. Обычно это окончание кристаллизации низкотемпературных минералов, а также вопрос утилизации остатков расплава, который частично всё равно остаётся. Дело в том, что расплав не сможет полностью отдать себя в рост минералов из-за наличия специфических соединений, таких как CO2 Cl, H2O. Они не являются непосредственными участниками в постройке минералов. Но остаточный расплав всё ещё горячий (100-400 градусов), химически агрессивный, да ещё и переносит в себе растворённые химические элементы. В зависимости от плотности и пористости окружающих пород такие расплавы могут пойти из магматического массива во вмещающие породы и уже там воздействовать на всё, либо остаться внутри массива и разрушать только что образованные массивы и создавать абсолютно новые удивительные горные породы.
Автор: Дмитрий Коршунов