Горная энциклопедия - магма

(от греч. magma густая мазь * a. magma; н. Magma; ф. magma; и. magma) расплавленная огненно-жидкая масса преим. силикатного состава, возникающая в земной коре или верх. мантии и образующая при застывании тические горные породы. B редких случаях отмечаются магматич. расплавы несиликатного состава, напр. щелочнокарбонатного (вулканы Вост. Африки) или сульфидного.

M. сложный взаимный раствор соединений большого числа хим. элементов, среди к-рых преобладают Si, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, O, N, S, Cl, F. Наряду c типичными катионами в M. находятся анионы, представленные гл. обр. соединениями кремния c кислородом на основе т.н. кремнекислородного тетраэдра SiO4. Присутствие Ti, Al и нек-рых др. элементов приводит к образованию более сложных комплексных анионов. Анионы и катионы образуют в расплаве ещё до стадии его кристаллизации полимерные соединения, приближающиеся по структуре к кристаллич. силикатам и являющиеся зародышами будущих минералов. Кроме того, магматический расплав содержит сульфиды и соединения типа Fe2O3, атомы отдельных металлов и молекулы растворённых газов.

B вулканич. областях M., достигая земной поверхности, изливается в виде Лавы, образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается c газами в виде пепла. Последний в смеси c обломками боковых пород и осадочным материалом слагает разнообразные туфы. тич. массы, застывающие на глубине, образуют разл. по форме и размерам интрузивные тела от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов c площадями в горизонтальном сечении до мн. тысяч. км2. Среди изливающихся на поверхность вулканич. г. п. резко преобладают Базальты, в то время как в глубинном залегании преобладают Граниты.

B качестве факторов, вызывающих генерацию магматич. расплава, рассматриваются радиогенное тепло, внезапное уменьшение давления вследствие образования глубинных разломов, подъём геоизотерм и т.п. Предполагают также, что в начальные этапы эволюции Земли энергия уплотнения протовещества вызывала массовое образование магматич. расплавов. M. периодически образует отд. очаги в пределах разных по составу и глубинности зон Земли, напр. в астеносфере, где происходит частичное плавление мантийной г. п. и при благоприятных условиях возможно отделение магматич. расплавов. Согласно теоретич. построениям концепции "Тектоники плит" M. преим. возникают в зонах столкновения и поддвигания литосферных плит (зоны Беньоффа Заварицкого), в зонах их раздвижения (рифты) и в зонах восходящих тепловых потоков (т.н. горячие точки).

M. могут возникать двумя путями: при полном или почти полном плавлении ранее существовавших г. п.; при парциальном плавлении, при к-ром низкоплавкие жидкие фракции отделяются от нерасплавившегося твёрдого остатка (т.н. реститы). Предполагается, что за счёт парциального плавления из существенно железисто-магнезиальной мантии могут выплавляться пикритовые или базальтовые M. Такой же процесс парциального плавления базальтовых (габброидных) пород может приводить к возникновению андезитовых или риолитовых магм.

Природные M. обладают разл. хим. составом. Состав родоначальной M. спорен. Согласно гипотезе амер. учёного H. Боуэна, родоначальной является базальтовая M., из к-рой в процессе её эволюции возникают все остальные типы M. Пo др. гипотезе, признаётся самостоятельность двух родоначальных M. гранитной и базальтовой (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг). Большинство исследователей полагают, что гл. типами M. являются ультраосновная (65% SiO2). Щелочная M. (c высоким содержанием K2O и Na2O), по-видимому, является производной главной M. и образуется в процессе Дифференциации магмы или ассимиляции вмещающих г. п. Кроме гл. типов допускается существование др. более редких местных M., природа к-рых пока ещё недостаточно ясна.

Попадая в иные условия, чем те, в к-рых она образовалась, M. может эволюционировать, меняя свой состав. Это приводит к образованию разных по минеральному составу г. п. Дифференциация M. может происходить до её кристаллизации (докристаллизационная дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация), в промежуточном магматич. очаге (глубинная дифференциация) или на месте её застывания (внутрикамерная дифференциация). Среди факторов, обусловливающих дифференциацию M., выделяют гравитацию, термодиффузию, ассимиляцию, Ликвацию и др. Установление в расплавах гравитац. равновесия может привести к дифференциации их вещества по высоте. Общая тенденция такой дифференциации обогащение SiO2, Al2O3, CaO и щелочами верх. частей поднимающейся магматич. колонны и накопление MgO и FeO в нижних её частях (гравитац. дифференциация).

Наибольшее значение имеет кристаллизационная дифференциация, экспериментально и теоретически обоснованная Боуэном для базальтовой M. B процессе дифференциации под влиянием разл. факторов (напр., гравитац. осаждение или всплывание выделившихся из расплава кристаллов, перемещение их конвекционными потоками) должно происходить и пространственное обособление возникающих минеральных фаз (фракционирование). B результате в вертикальном разрезе магматич. камеры образуются г. п. разл. состава. Для определения хода эволюции M. важное значение имеет последовательность выделения минералов при кристаллизации. Согласно схеме Боуэна при кристаллизации M. в первую очередь выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально-железистые силикаты (оливин и пироксен) и основные плагиоклазы, далее амфибол и средние плагиоклазы, a в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. Однако универсальной последовательности кристаллизации M. не существует. M. сложный раствор, в к-ром выпадение твёрдых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов, поэтому в M., богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов. B сильно пересыщенных кремнезёмом породах нередко первым выделяется кварц. Даже в M. одного состава порядок кристаллизации меняется в зависимости от темп-ры, давления и содержания летучих компонентов.

M. разного состава имеют разл. физ. свойства, к-рые зависят также от темп-ры и содержания летучих компонентов. M. базальтового состава отличаются пониженной вязкостью и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. M. кислого состава, обычно более вязкая, особенно после потери летучих компонентов. B жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже потоки. Для кислой магмы характерны также взрывные извержения c образованием мощных толщ игнимбритов. Темп-pa изливающейся на земную поверхность M. колеблется в широких пределах от 900 до 1250В° C. Пo экспериментальным данным, гранитная M. сохраняется в жидком виде примерно до 600В° C.

Содержавшиеся в M. полезные компоненты в процессе её кристаллизации концентрируются в отд. участках, создавая эндогенные м-ния. Нек-рые рудные минералы (минералы хрома, титана, никеля, платины), a также апатит обосабливаются в процессе кристаллизации M. и образуют магматич. м-ния в расслоенных комплексах. Полагают, что на последних стадиях формирования интрузивов (послемагматич. стадия) за счёт летучих компонентов, содержащихся в M., формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые и др. м-ния цветных, редких и драгоценных металлов, a также нек-рые м-ния железа. Устанавливается связь гл. концентраций руд щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, вольфрама и др. элементов c производными гранитной M., руд халькофильных элементов c базальтовой M., a хрома, алмазов и пр. c ультраосновной M.

Литература: Боуэн H. Л., Эволюция изверженных пород, пер. c англ., M,, 1934; тические горные породы, т. 1-2-, M., 1983-84.

O. A. Богатиков.