Magmatisk bergart

Magmatiske (fra latin ignis , "ild") eller magmatiske bergarter er de som dannes når magma avkjøles og størkner. Hvis avkjøling skjer sakte under overflaten, dannes bergarter med store krystaller kalt plutoniske eller påtrengende bergarter , mens hvis avkjøling skjer raskt over overflaten, for eksempel etter et vulkanutbrudd , dannes bergarter med krystaller som ikke kan skilles fra enkle bergarter. syn kjent som vulkansk , utstrømmende eller ekstrusive bergarter. De fleste av de 700 typene magmatisk bergarter som er beskrevet har dannet seg under overflaten av jordskorpen . Eksempler på magmatiske bergarter er andesitt , dioritt , granitt , ryolitt , porfyr , gabbro og basalt .

Geologisk betydning

Magmatiske bergarter utgjør omtrent 95 % av den øvre delen av jordskorpen, men er skjult av et relativt tynt, men omfattende lag av sedimentære og metamorfe bergarter .

Magmatiske bergarter er geologisk viktige fordi:

• Mineralene og den globale kjemien gir informasjon om sammensetningen av jordkappen , hvorfra magmaen som stammer fra magmatiske bergarter, og om temperatur- og trykkforholdene som rådde da bergarten ble dannet, eller om den eksisterende bergarten som smeltet . ;
• Deres absolutte alder kan oppnås ved hjelp av forskjellige radiometriske dateringssystemer , og kan dermed sammenlignes med tilstøtende geologiske lag , noe som tillater en tidssekvens av hendelser;
• Funksjonene tilsvarer vanligvis trekk ved en spesifikk tektonisk setting, noe som tillater rekonstitusjoner av tektoniske hendelser (se platetektonikk );
• I noen spesielle omstendigheter inneholder de viktige mineralforekomster , som wolfram , tinn og uran , vanligvis assosiert med granitter , og krom og platina , vanligvis assosiert med gabbros .

Magmatiske bergarter i henhold til deres opprinnelse

Avhengig av hvordan og hvor magmaen avkjøles, er det to hovedtyper av magmatiske bergarter, plutoniske eller påtrengende og vulkanske eller ekstrusive . [ 1 ]

Plutoniske eller påtrengende bergarter

Plutoniske eller påtrengende bergarter er dannet av magma størknet i store masser inne i jordskorpen . Magmaet, omgitt av allerede eksisterende bergarter (kjent som boksbergarter), avkjøles sakte, slik at mineralene kan danne store krystaller, synlige for det blotte øye, noe som gjør dem til "grovkornede" bergarter. Slik er tilfellet med granitt eller porfyr .

De magmatiske inntrengningene som plutoniske bergarter dannes fra kalles plutoner , for eksempel batholitter, lakkolitter , terskler og diker .

Plutoniske bergarter er kun synlige når skorpen stiger og erosjon fjerner bergartene som dekker inntrengingen. Når bergmassen er blottlagt kalles den utspring. Hjertet av de viktigste fjellkjedene er dannet av plutoniske bergarter som, når de blir eksponert, kan dekke enorme områder av jordens overflate.

Vulkaniske eller ekstrusive bergarter

Vulkaniske eller ekstrusive bergarter dannes ved størkning av magma ( lava ) på overflaten av jordskorpen, vanligvis etter et vulkanutbrudd . Siden avkjølingen er mye raskere enn i tilfellet med påtrengende bergarter, kan ikke ionene i mineralene organisere seg i store krystaller, så vulkanske bergarter er finkornet (krystaller usynlige for det blotte øye), som basalt . , eller helt amorfe ( en glasslignende tekstur ), for eksempel obsidian . I mange vulkanske bergarter kan du se hullene etter gassboblene som slipper ut under størkningen av magmaen.

Volumet av ekstrusive bergarter som kastes ut av vulkaner årlig avhenger av typen tektonisk aktivitet : [ 2 ]

• Divergerende kanter – 73 %, for eksempel midthavsrygger , Island og den østafrikanske riften .
• Konvergerende kanter ( subduksjonssoner ) : 15 

, slik som Andesfjellene eller øybuene i Stillehavet .

• Hot spots (intraplate vulkanisme): 12%, for eksempel Hawaii .

Klassifisering: tekstur og komposisjon

Klassifiseringen av de mange ulike typene magmatiske bergarter kan gi oss viktig informasjon om forholdene de ble dannet under. To viktige variabler som brukes for klassifisering av magmatiske bergarter er partikkelstørrelsen, som avhenger av dens avkjølingshistorie, og mineralsammensetningen til bergarten. Feltspat , kvarts , feltspatoider , oliviner , pyroksener , amfiboler og glimmer er viktige mineraler som er en del av nesten alle magmatiske bergarter, og er grunnleggende i klassifiseringen av disse bergartene. De andre mineralene som er tilstede kalles hjelpemineraler. Magmatiske bergarter med andre essensielle mineraler er svært sjeldne.

Magmatiske bergarter er klassifisert i henhold til deres opprinnelse, tekstur, mineralogi, kjemisk sammensetning og geometrien til det magmatiske legemet.

Tekstur

Teksturen til en magmatisk bergart brukes til å beskrive det generelle utseendet til bergarten basert på størrelsen, formen og arrangementet til krystallene som utgjør den. I et forenklet opplegg kan opptil seks magmatiske teksturer skilles: [ 3 ]

• Glassaktig tekstur . Glass-teksturerte bergarter oppstår under noen vulkanutbrudd der smeltet stein blir kastet ut i atmosfæren hvor den avkjøles raskt; Dette fører til at ionene slutter å strømme og blir uorden før de kan samles i en ordnet krystallstruktur. Obsidian er et vanlig naturlig glass produsert på denne måten.
• Afanitisk eller finkornet tekstur . Det oppstår når avkjølingen av magmaen er relativt rask, så krystallene som dannes er mikroskopiske i størrelse og det er umulig å skille mineralene som utgjør bergarten med det blotte øye. Ryolitt er et eksempel .
• Faneritisk eller grovkornet tekstur . Det oppstår når store masser av magma sakte størkner dypt nok, noe som gir tid til dannelse av store krystaller av forskjellige mineraler. Faneritiske bergarter, som granitt , består av en masse sammenvokste krystaller som er omtrent like store og store nok til at de enkelte mineralene kan identifiseres uten hjelp av et mikroskop.
• Porfyrtisk tekstur . De er bergarter med store krystaller (kalt fenokrystaller ) innebygd i en matrise (kalt en pasta) av mindre krystaller. De dannes på grunn av de forskjellige krystalliseringstemperaturene til mineralene som utgjør bergarten, så det er mulig for noen krystaller å bli ganske store mens andre akkurat begynner å dannes. En stein med denne teksturen er kjent som en porfyroid .
• Pegmatitisk tekstur. Pegmatitter er spesielt grovkornede magmatiske bergarter som består av sammenkoblede krystaller som er større enn en centimeter i diameter . De fleste finnes i utkanten av plutoniske bergarter siden de dannes i de senere stadier av krystallisering, når magmaen inneholder en uvanlig høy prosentandel vann og andre flyktige stoffer som klor , fluor og svovel .
• Pyroklastisk tekstur . Noen magmatiske bergarter dannes ved konsolidering av bergartsfragmenter (aske, lapilli , smeltede dråper, kantete blokker revet fra vulkanbygget osv.) som slippes ut under vulkanutbrudd. De er ikke laget av krystaller og utseendet deres minner om sedimentære bergarter . Vulkansk tuff er et eksempel på denne bergarten.

Plutoniske bergarter har en tendens til å ha faneritiske, porfyrtiske og pegmatitiske teksturer, mens vulkanske bergarter har en glassaktig, afanitisk eller pyroklastisk tekstur.

Kjemisk sammensetning

Magmatiske bergarter er grunnleggende sammensatt av silikater ( Si O 4 4- ); disse to elementene, pluss aluminium , kalsium , natrium , kalium , magnesium og jernioner utgjør omtrent 98 vekt% av magmaene. Når disse avkjøles og stivner, kombineres disse elementene for å danne to store grupper av silikater: [ 3 ]

• Mørke eller ferromagnesiumsilikater . De er mineraler rike på jern og magnesium og lite silika . For eksempel olivin , amfibol og pyroksen .
• klare silikater . De er mineraler med høyere mengder kalium, natrium og kalsium enn jern og magnesium, og rikere på silika enn de mørke. Kvarts , muskovitt og feltspat tilhører denne gruppen .

Magmatiske bergarter kan klassifiseres, basert på andelen lyse og mørke silikater, som følger:

• Felsiske eller granittiske bergarter . De er bergarter som er rike på silika (70%), der kvarts og feltspat dominerer , som granitt og ryolitt . De er generelt lyse i fargen og har lav tetthet. I tillegg til kvarts og feltspat inneholder de normalt 10 % mørke silikater, vanligvis biotitt og amfibol . Felsiske bergarter er hovedbestanddelene i kontinentalskorpen .
• Andesitt eller middels sammensetning bergarter . De er bergartene mellom de felsiske og mafiske bergartene. De har fått navnet sitt fra andesitt , den vanligste av de mellomliggende bergartene. De inneholder minst 25 % mørke silikater, hovedsakelig amfibol , pyroksen og biotitt pluss plagioklas. Disse bergartene er generelt assosiert med den vulkanske aktiviteten til de kontinentale marginene ( konvergerende kanter ).
• Mafiske bergarter eller basaltisk sammensetning . De er bergarter som har store mengder mørke (ferromagnesiske) silikater og kalsiumrik plagioklas . De er normalt mørkere og tettere enn felsic. Basalter er de mest tallrike mafiske bergartene ettersom de utgjør havskorpen .
• ultramafiske bergarter . Stein med mer enn 90 % mørke silikater. For eksempel peridotitt . Selv om det er sjeldent på jordens overflate, antas peridotitter å være hovedbestanddelen av den øvre mantelen .

Følgende tabell er en enkel underinndeling av magmatiske bergarter, i henhold til deres sammensetning og opprinnelse:

	Komposisjon
Kilde	Felsic	Andesitt	mafis	ultramafisk
påtrengende	Granitt	Grønnstein	gabbro	peridotitt
ekstruderende	ryolitt	Andesitt	Basalt	Komatite

Kjemisk klassifisering utvides også til å skille bergarter, som er kjemisk like, i henhold til TAS-diagrammet , for eksempel:

• ultrapotassic ; bergarter som inneholder molar konsentrasjon K 2 O/Na 2 O > 3.
• Peralkalin ; bergarter som inneholder molar konsentrasjon (K 2 O + Na 2 O)/ Al 2 O 3 > 1.
• Peraluminous ; bergarter som inneholder molar konsentrasjon (K 2 O + Na 2 O)/ Al 2 O 3 < 1.

Mineralogisk sammensetning

QAPF-diagrammet er et dobbelt trekantet diagram som brukes til å klassifisere magmatiske bergarter i henhold til deres mineralogiske sammensetning. Akronymet QAPF står for "Quartz (engelsk: Quartz ), Alkali Feldspat (engelsk: Alkali Feldspat), Plagioclase , Feldspathoid ", som er mineralgruppene som brukes for klassifisering på QAPF-diagrammet. Prosentandelen av Q, A, P og F normaliseres (omregnes slik at de summeres til 100%).

Opprinnelsen til magma

Magma stammer fra delvis smelting av allerede eksisterende bergarter i jordskorpen og øvre mantel på dyp som kan overstige 250 km. [ 3 ]

Jordskorpen er i gjennomsnitt omtrent 35 kilometer tykk under kontinentene , men når bare rundt 7-10 kilometer under havet . Den kontinentale skorpen består hovedsakelig av sedimentære bergarter som hviler på en krystallinsk base dannet av et bredt utvalg av magmatiske og metamorfe bergarter, inkludert granulitt og granitt . Havskorpen består hovedsakelig av basalt og gabbro . Både kontinentale og oseaniske skorper hviler på peridotitt i mantelen.

Bergarter kan smelte som svar på en reduksjon i trykk, en endring i sammensetning (som tilsetning av vann), eller en økning i temperatur . Andre mekanismer, som smelting av meteorittnedslag er mye mindre viktige i dag, under jordens vekst førte utallige nedslag til smeltingen av flere hundre av de ytterste kilometerne av vår tidlige jord, da det sannsynligvis var et hav av magma. Store meteorittnedslag de siste hundre millioner årene har blitt foreslått som en mekanisme som er ansvarlig for den omfattende basaltiske magmatismen i flere store magmatiske provinser .

Temperatur

Økningen i temperatur er den typiske faktoren som fører til sammensmelting av bergarter og dannelse av magma. Det kan oppstå når en varm magmatisk kropp stiger og trenger inn i skorpen hvis bergarter smelter. Dette skjer vanligvis ved konvergerende tektoniske plategrenser som India -kollisjonen med den eurasiske platen . [ 4 ]

Granitt og ryolitt antas å være magmatiske bergarter som dannes ved smelting av den kontinentale skorpen på grunn av økt temperatur. Temperaturøkningen kan også bidra til smelting av den synkende litosfæren i en subduksjonssone .

Dekompresjon

Dekompresjonssmelting oppstår på grunn av en reduksjon i trykk. [ 5 ] Smeltetemperaturen til de fleste bergarter øker, i fravær av vann, med økende trykk, og trykket øker med dybden. Dermed kan en veldig varm dypbergart forbli fast på grunn av det enorme begrensende trykket den utsettes for; hvis bergarten stiger og dets begrensende trykk avtar raskere enn temperaturen (steiner er dårlige varmeledere), vil den smelte. Denne smelteprosessen, i den oppadgående bevegelsen av den solide mantelen ved hjelp av konveksjonsstrømmer , er avgjørende for dynamikken til jorden. Dekompresjonssmelting skaper ny oseanisk skorpe ved midthavsrygger , og stammer fra mantelplumer som har gitt opphav til øykjeder som Hawaii . Dekompresjonssmelting er den vanligste forklaringen på basaltiske (trapp) flom og havplatåer , to typer store magmatiske provinser.

Effekter av vann og karbondioksid

En annen viktig faktor som påvirker smeltetemperaturen til bergarter er innholdet av vann og andre flyktige stoffer, som gjør at bergarten smelter ved temperaturer under et gitt trykk. For eksempel, på en dybde på ca. 100 km, begynner peridotitt å smelte ved ca. 800 °C, i nærvær av vann, men i fravær smelter den ved ca. 1500 °C. [ 6 ] Ved subduksjonssoner , når en oseanisk plate synker, driver økt temperatur og trykk vann ut av subdukterte jordskorpebergarter, noe som får den overliggende mantelen til å smelte, og skaper basaltiske og andesitiske magmaer . Disse magmaene og andre avledet fra dem var det som bygde de vulkanske øybuene i hele Stillehavsringen .

Tilsetning av karbondioksid (CO 2 ) er en mye mindre viktig årsak til magmadannelse, selv om noen av dem antas å dannes i mantelområder der CO 2 dominerer over vann. På en dybde på 70 km senker karbondioksid smeltepunktet til peridotitt med 200 °C; ved større dybder kan effekten være større; det er beregnet at ved 200 km reduseres den mellom 450 °C og 600 °C. Magmaene som gir opphav til bergarter som nefelinitt , karbonatitt og kimberlitt kan genereres av tilstrømningen av karbondioksid inn i mantelen på dypere enn 70 kilometer. [ 7 ]

Se også

• Vedlegg: Liste over mineraler
• rockeliste
• sedimentær bergart
• metamorf bergart

Referanser

1. ^ RW Le Maitre (redaktør), A. Streckeisen, B. Zanettin, MJ Le Bas, B. Bonin, P. Bateman, G. Bellieni, A. Dudek, S. Efremova, J. Keller, J. Lamere, PA Sabine , R. Schmid, H. Sorensen og AR Woolley, Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission of the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge University Press , 2002. ISBN 0-521-66215-X
2. ↑ Fisher, R.V. & Schmincke H.-U., (1984) Pyroklastiske bergarter , Berlin, Springer-Verlag
3. ^ a b c Tarbuck, EJ & Lutgens, FK 2005. Earth Sciences , 8. utgave. Pearson Education SA, Madrid. ISBN 84-205-4400-0
4. ↑ M. J. Unsworth et al. (2005) Skorpereologi i Himalaya og Sør-Tibet utledet fra magnetotelluriske data. Nature , 438: 78-81
5. ↑ Geoff C. Brown, CJ Hawkesworth, RCL Wilson (1992). Forstå jorden (2. utgave). Cambridge University Press. s. 93. ISBN  0521427401 . 
6. ↑ TL Grove, N. Chatterjee, SW Parman og E. Medard, 2006. Påvirkningen av H 2 O på mantelkilsmelting. Earth and Planetary Science Letters , 249:74-89.
7. ↑ R. Dasgupta & M.M. Hirschmann (2007). Effekt av variabel karbonatkonsentrasjon på solidus av mantelperidotitt. American Mineralogist , 92: 370-379

Eksterne lenker

• Wikimedia Commons har et mediegalleri om Igneous Rock .
• USGS Igneous Rocks Arkivert 2013-02-21 på Wayback Machine . (på engelsk).
• Klassifiseringsdiagrammer for magmatisk bergarter .
• EarthChem, portal om bergkjemi (på engelsk).