Magmatická vniknutí - Igneous intrusion

Jurassic plutonu růžové monzonite zasahoval pod úsekem šedých sedimentárních hornin , které bylo následně pozvednutých a exponované, poblíž Notch Peak , Dům rozsahu , Utah .
Exponovaná lakolit vrcholu masivní plutonu systému nedaleko Sofie , tvořený Vitoša syenit a Plané diorit klenuté hory a později povznesený

V geologii je magmatická intruze (nebo intruzivní těleso nebo jednoduše intruze ) těleso intruzivní magmatické horniny, které vzniká krystalizací magmatu pomalu ochlazujícího se pod povrchem Země . Vniknutí mají širokou škálu forem a kompozic, ilustrovaných příklady, jako je Palisades Sill z New Yorku a New Jersey ; že Henry Mountains of Utah ; Bushveld Igneous Complex z Jihoafrické republiky ; Shiprock v Novém Mexiku ; Ardnamurchan vniknutí ve Skotsku; a Sierra Nevada Batholith z Kalifornie .

Protože pevná zemská hornina, do které magma proniká, je vynikajícím izolátorem , chlazení magmatu je extrémně pomalé a dotěrná vyvřelá hornina je hrubozrnná ( phaneritická ). Vlezlé vyvřeliny jsou klasifikovány odděleně od extruzivních vyvřelých hornin, obecně na základě jejich obsahu minerálů . Relativní množství křemene , alkalické živce , plagioklasy a feldspathoid je zvláště důležité v klasifikaci rušivé vyvřeliny.

Vniknutí musí vytlačit stávající venkovskou skálu, aby uvolnilo místo pro sebe. Otázka, jak k tomu dochází, se nazývá problém místnosti a zůstává předmětem aktivního vyšetřování mnoha druhů vniknutí.

Termín pluton je špatně definován, ale byl použit k popisu vniknutí do velké hloubky; jako synonymum pro všechny magické vniknutí; jako kategorie popelnic pro vniknutí, jejichž velikost nebo charakter nejsou dobře určeny; nebo jako název pro velmi velký průnik nebo pro krystalizovanou magmatickou komoru . Pluton, který narušil a zakryl kontakt mezi terranem a přilehlou skálou, se nazývá prošívací pluton .

Klasifikace

Základní typy vniknutí: 1. Laccolith , 2. Malá hráz , 3. Batholith , 4. Hráz , 5. Parapet , 6. Sopečný krk , dýmka, 7. Lopolith .

Vniknutí jsou široce rozdělena na nesouhlasné průniky , které procházejí stávající strukturou venkovské horniny, a souhlasné průniky, které zasahují souběžně se stávajícím povlečením nebo tkaninou . Ty jsou dále klasifikovány podle takových kritérií, jako je velikost, evidentní způsob původu nebo zda mají tabulkový tvar.

Rušivé apartmá je skupina průniků spojených v čase a prostoru.

Nesouhlasné vniknutí

Hráze

Hrázky jsou tabulkově nesouhlasné průniky, které mají podobu archů, které procházejí stávajícími skalními lůžky. Mají tendenci odolávat erozi, takže vynikají jako přirozené zdi v krajině. Liší se tloušťkou od milimetrů silných fólií po více než 300 metrů (980 stop) a jednotlivý list může mít rozlohu 12 000 kilometrů čtverečních (4600 čtverečních mil). Také se velmi liší ve složení. Hráz se tvoří hydraulickým štěpením zemské horniny magmatem pod tlakem a jsou častější v oblastech krustálního napětí.

Prstencové hráze a listy kuželů

Kruhové hráze a listy kuželů jsou hráze se zvláštními formami, které jsou spojeny s tvorbou kalder .

Sopečné krky

Sopečné krky jsou přívodní potrubí pro sopky , které byly vystaveny erozi . Povrchové expozice jsou obvykle válcovité, ale vniknutí se často stává v hloubce eliptickým nebo dokonce ve tvaru čtyřlístku. Hráz často vyzařují ze sopečného krku, což naznačuje, že krky mají tendenci se tvořit v průsečících hrází, kde je průchod magmatu nejméně omezován.

Diatreme a breccia potrubí

Diatreme a breccia jsou trubkovitá tělesa brekcie, která jsou tvořena určitými druhy výbušných erupcí.

Zásoby

Akcie je netabulární nesouhlasný průnik, jehož expozice pokrývá méně než 100 kilometrů čtverečních (39 čtverečních mil). Ačkoli se to zdá být libovolné, zejména proto, že expozice může být pouze špičkou většího rušivého tělesa, klasifikace má význam pro těla, která se v oblasti s hloubkou příliš nemění a která mají další rysy naznačující výrazný původ a způsob umístění.

Batolity

Batholiths jsou nesouhlasné vniknutí s exponovanou oblastí větší než 100 kilometrů čtverečních (39 sq mi). Některé mají skutečně obrovskou velikost a jejich spodní kontakty jsou odhaleny jen velmi zřídka. Například pobřežní Batholith Peru je 1100 kilometrů dlouhý a 50 kilometrů široký. Obvykle jsou vytvořeny z magmatu bohatého na oxid křemičitý a nikdy z gabra nebo jiné horniny bohaté na mafické minerály, ale některé batolity jsou složeny téměř výhradně z anorthositu .

Souhlasné vniknutí

Prahy

Parapet je tabulkový souhlasný průnik, obvykle ve formě listu rovnoběžného se sedimentárními lůžky. Jinak jsou podobné hrázím. Většina z nich má mafické složení, relativně nízký obsah oxidu křemičitého, což jim dává nízkou viskozitu nezbytnou k proniknutí mezi sedimentární lože.

Laccoliths

Laccolith je shodný průnik s plochou základnou a klenutou střechou. Laccoliths obvykle tvoří v malé hloubce, méně než 3 km (1,9 mil), a v oblastech krustální komprese.

Lopolity a vrstvené průniky

Lopoliths jsou souhlasné průniky s talířkovým tvarem, poněkud připomínající obrácený laccolith, ale mohou být mnohem větší a mohou se tvořit různými procesy. Jejich obrovská velikost podporuje velmi pomalé ochlazování, což vede k neobvykle úplné minerální segregaci, zvané vrstvené vniknutí.

Formace

Problém s pokojem

Konečným zdrojem magmatu je částečné roztavení horniny v horním plášti a spodní kůře . To vytváří magma, které je méně husté než jeho zdrojová hornina. Například granitické magma s vysokým obsahem oxidu křemičitého má hustotu 2,4 Mg/m 3 , což je mnohem méně než 2,8 Mg/m 3 vysoce kvalitní metamorfované horniny. To dává magmatu obrovský vztlak, takže stoupání magmatu je nevyhnutelné, jakmile se nahromadí dostatek magmatu. Otázka, jak přesně jsou velká množství magmatu schopna odstrčit country rock, aby vytvořil prostor pro sebe ( problém místnosti ), je však stále předmětem výzkumu.

Složení magmatu a country rocku a pnutí působící na country rock silně ovlivňuje druhy vniknutí, ke kterým dochází. Například tam, kde kůra prodlužuje, může magma snadno stoupnout do tenzových zlomenin v horní kůře za vzniku hrází. Tam, kde je kůra stlačena, bude mít magma v malé hloubce tendenci místo toho tvořit laccoliths, přičemž magma pronikne do nejméně kompetentních lůžek, jako jsou břidlicová lůžka. Kruhové hráze a kuželové pláty se vytvářejí pouze v malé hloubce, kde lze zvednout nebo spustit zátku překrývající se venkovské skály. Obrovské množství magmatu obsaženého v batolitech se může dostat nahoru pouze tehdy, když je magma vysoce křemičité a plovoucí, a pravděpodobně to dělají jako diapiry v tvárné hluboké kůře a prostřednictvím řady dalších mechanismů v křehké horní kůře.

Vícenásobné a složené průniky

Magmatické vniknutí může vzniknout z jedné magmatické události nebo z několika přírůstkových událostí. Nedávné důkazy naznačují, že u velkých průniků je častější přírůstková tvorba. Například Palisadesův prah nikdy nebyl jediným tělesem magmatu o tloušťce 300 metrů (980 stop), ale bylo vytvořeno z několika injekcí magmatu. Vtíravé tělo je popsáno jako vícenásobné, když se tvoří z opakovaných injekcí magmatu podobného složení, a jako kompozitní, když je vytvořeno z opakovaných injekcí magmatu odlišného složení. Kompozitní hráz může zahrnovat skály tak odlišné, jak granophyre a diabase .

Zatímco v terénu je často jen málo vizuálních důkazů o více injekcích, existují geochemické důkazy. Zirkonové zónování poskytuje důležité důkazy pro určení, zda byly metodou emplacementu jedna magmatická událost nebo série injekcí.

Velké felsické průniky se pravděpodobně vytvářejí tavením spodní kůry, která byla zahřívána vniknutím mafického magmatu z horního pláště. Různé hustoty felsic a mafic magma omezují míchání, takže křemičité magma plave na mafic magma. Takové omezené míchání, které probíhá, má za následek malé inkluze mafické horniny běžně se vyskytující v žulách a granodioritách.

Chlazení

Tepelné profily v různých časech po narušení, znázorňující odmocninu

Vniknutí magmatu ztrácí teplo na okolní horninu vedením tepla. V blízkosti kontaktu horkého materiálu se studeným materiálem, pokud je horký materiál zpočátku rovnoměrně teplotní, je teplotní profil přes kontakt dán vztahem

kde je počáteční teplota horkého materiálu, k je tepelná difuzivita ( u většiny geologických materiálů se obvykle blíží 10–6 m 2 s −1 ), x je vzdálenost od kontaktu a t je čas od vniknutí. Tento vzorec naznačuje, že magma v blízkosti kontaktu se rychle ochladí, zatímco zemská hornina v blízkosti kontaktu se rychle zahřeje, zatímco materiál dále od kontaktu bude mnohem pomaleji ochlazovat nebo zahřívat. Tak chlazené marže se často nachází na narušení straně kontaktu, zatímco kontaktní aureola se nachází na country rockové straně. Chladný okraj je mnohem jemnější než většina vniknutí a může se lišit ve složení, což odráží počáteční složení vniknutí před frakční krystalizací, asimilací venkovské horniny nebo další magmatické injekce upravily složení zbytku vniknutí. Izotermy (povrchy o konstantní teplotě) se šíří od okraje podle odmocniny, takže pokud vnějšímu metru magmatu trvá deset let, než se ochladí na danou teplotu, další vnitřní metr bude trvat 40 let, další trvat 90 let atd.

Toto je idealizace a takové procesy, jako je konvekce magmatu (kde chlazené magma vedle kontaktu klesá ke dnu magmatické komory a jeho místo zaujímá žhavější magma), mohou změnit proces chlazení, zmenšit tloušťku chlazených okrajů a urychlit chlazení vniknutí jako celek. Je však jasné, že tenké hráze budou chladnout mnohem rychleji než větší průniky, což vysvětluje, proč jsou malé průniky blízko povrchu (kde je venkovská hornina zpočátku studená) často téměř stejně jemnozrnné jako sopečná hornina.

Strukturální vlastnosti kontaktu mezi vniknutím a venkovskou horninou naznačují podmínky, za nichž k vniknutí došlo. Katazonální průniky mají tlustý aureol, který přechází do rušivého těla bez ostrých okrajů, což naznačuje značnou chemickou reakci mezi vniknutím a venkovskou horninou, a často mají široké zóny migmatitu . Foliace v průniku a okolní venkovské skále jsou zhruba rovnoběžné, s náznaky extrémní deformace ve venkovské hornině. Takové vniknutí jsou interpretovány jako přijímání ve velké hloubce. Mezozonální vniknutí mají v kontaktních aureolách mnohem nižší stupeň metamorfózy a kontakt mezi country rockem a vniknutím je jasně rozeznatelný. Migmatity jsou vzácné a deformace venkovské horniny je mírná. Takové vniknutí jsou interpretovány tak, že se vyskytují ve střední hloubce. Epizonální průniky jsou v rozporu s venkovskou horninou a mají ostré kontakty s chladnými okraji, pouze s omezenou metamorfózou v kontaktním aureolu a často obsahují xenolitické fragmenty venkovské horniny naznačující křehké štěpení. Takové průniky jsou interpretovány tak, že se vyskytují v malé hloubce, a jsou běžně spojovány se sopečnými horninami a kolapsovými strukturami.

Kumuluje

Vniknutí nekrystalizuje všechny minerály najednou; spíše existuje sekvence krystalizace, která se odráží v Bowenově reakční sérii . Krystaly vytvořené na počátku ochlazování jsou obecně hustší než zbývající magma a mohou se usadit na dně velkého rušivého tělesa. To tvoří kumulovanou vrstvu s výraznou texturou a složením. Tyto kumulované vrstvy mohou obsahovat cenná ložiska rudy chromitu . Drtivá Bushveld Magmatická Complex z jižní Afriky zahrnuje hromadí vrstvy vzácného druhu rocku, chromitite, skládající se z 90% chromové rudy,

Reference

Další čtení

  • Nejlepší, Myron G. (1982). Magmatická a metamorfní petrologie . San Francisco: WH Freeman & Company. s. 119 a násl. ISBN  0-7167-1335-7 .
  • Young, Davis A. (2003). Mind Over Magma: The Story of Igneous Petrology . Princeton University Press. ISBN  0-691-10279-1 .

externí odkazy