Geologia. Ziemia i procesy endogeniczne
Budowa wewnętrzna Ziemi
Skały i minerały
Tektonika płyt litosferycznych
Orogeneza i epejrogeneza
Trzęsienia Ziemi
Plutonizm
Wulkanizm
Skały magmowe i piroklastyczne
Metamorfizm
Skały metamorficzne
Stadia krystalizacji magmy
Krzepnięcie magm w litosferze odbywa się pod ciśnieniem. Ciśnienie to jest rezultatem warunków zewnętrznych i jest wywoływane:
- ciężarem nadkładu skalnego,
- naciskami tektonicznymi,
- naciskami bocznymi skał osłony oraz rezultatem warunków panujących wewnątrz stopu, czyli ciśnienia wynikającego z lepkości stopu i wywołanego przez składniki lotne (fluidy pod postacią sprężonych gazów).
Wzrost ciśnienia oraz obecność fazy gazowej powoduje obniżenie temperatury krystalizacji magmy, dlatego magmy krzepną w niższych temperaturach niż lawy w warunkach powierzchniowych Ziemi [1], [2].
Magmą wyjściową jest magma gabrowa lub perydotytowa. W wyniku spadku ciśnienia i temperatury magma ulega dyferencjacji, zmienia swój skład i przechodzi kolejno w magmę diorytową, granodiorytową i wreszcie granitową. Dzieje się tak dlatego, że minerały krystalizują zgodnie z porządkiem opisanym szeregami reakcyjnymi Bowena.
W przebiegu krystalizacji magmy wyróżniamy 3 stadia [3]:
- Stadium protokrystaliczne (krystalizacji wczesnej) przebiegające w temperaturach powyżej \( {1600}{^o} \) C, w którym ze stopu wydzielają się pierwsze kryształy. Najpierw krystalizuje oliwin oraz siarczki i spinele żelaza i tytanu, kolejno piroksen, a pod koniec tego stadium krystalizują silnie wapniowe plagioklazy. Formowane są skały ultramaficzne oraz mocno zasadowe gabra (zob. Skały zasadowe, ultrazasadowe i ultramaficzne ). Podczas stadium protokrystalicznego stop ubożeje w żelazo, magnez oraz wapń i z magmy bazaltowej przekształca się w magmę diorytową.
- Stadium mezokrystaliczne (krystalizacji głównej) odbywające się w temperaturach \( {1600}{^o} \) C – \( {800}{^o} \) C. W tym interwale dochodzi do krystalizacji piroksenów, sekwencji plagioklazów wapniowych, kolejno sodowych oraz biotytu. Powstają gabroidy i diorytoidy, a także granitoidy o typie tonalitu i granodiorytu (zob. Skały skrajnie kwaśne i kwaśne oraz Skały obojętne ). Postępujący proces spadku zawartości żelaza, magnezu oraz wapnia, przy jednoczesnym wzroście krzemionki i alkaliów, powoduje zmianę charakteru stopu na granitoidowy.
- Stadium telekrystaliczne (krystalizacji resztkowej), to krystalizacja w temperaturach poniżej \( {800}{^o} \) C magmy resztkowej, która składa się z lekkiej fazy płynnej oraz składników lotnych. W obrębie tego stadium wyróżnia się 3 podetapy:
- Podetap pegmatytowy ( \( {800}{^o} \) C – \( {600}{^o} \) C), w którym z rozrzedzonego stopu, w warunkach wysokiej prężności par i gazów, wydzielają się kwarc, skalenie alkaliczne i miki. Formowane są wówczas granitoidy. Stopy resztkowe wykazują dużą ruchliwość i powinowactwo do migracji nieciągłościami, gdzie krystalizują w formie skał żyłowych lub miaroli. Skały krystalizujące w warunkach pneumatolitycznych wykształcają duże kryształy (najczęściej kilka rzędów wielkości więcej niż otaczający granit), co jest cechą typową dla pegmatytów, skał które są charakterystyczne dla tej fazy krystalizacji. Podetap pegmatytowy w zasadzie jest ostatnim, w którym formują się ciała skalne. W dalszych etapach biorą udział głównie składniki lotne i roztwory wodne [1].
- Podetap pneumatolityczny ( \( {600}{^o} \) C - \( {400}{^o} \) C), w którym gorące gazy zyskują przewagę nad stopem i determinują procesy magmowe. Gazy w stanie nadkrytycznym przenikają do skał otaczających, są przyczyną procesów metasomatycznych. Taki fluid niesie ze sobą często składniki trudno lotne (np. wolfram, molibden, cynę), które mogą tworzyć bogate złoża pneumatolityczne (np. kasyteryt, molibdenit, wolframit) [1].
- Podetap hydrotermalny ( \( {400}{^o} \) C – \( {100}{^o} \) C), w którym podstawowym czynnikiem reakcyjnym są zmineralizowane gorące roztwory na bazie wody. W wyniku ich aktywności powstają okruszcowania np. miedzią, srebrem, złotem, cynkiem, ołowiem, uranem, które mają znaczenie złożowe. Dodatkowo mogą tworzyć się węglany (np. kalcyt), skalenie (np. albit) czy kwarc. Paragenezy mineralne tworzone w procesie hydrotermalnym często mają swoje charakterystyczne nazwy (np. żyły typu alpejskiego).
Pegmatyty są ważnymi skałami z ekonomicznego punktu widzenia. Minerały resztkowe, które wtedy krystalizują są wzbogacane często w takie pierwiastki, jak np. Li, Ce, La, Nb, Ta, Tl, Y. Niekiedy ciała pegmatytowe są tak duże, że zakłada się w nich całe kopalnie [1].
Bibliografia
1. M. Książkiewicz: Geologia dynamiczna, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1979.2. A. Manecki, M. Muszyński: Przewodnik do petrografii, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2008.
3. A. R. Philpotts, J. J. Ague: Principles of Igneous and Metamorphic Petrology, Cambridge University Press, Cambridge 2009.