Магматизм

Магматизм

Магматизм — жер қыртысының құралуында атқаратын ролі зор, ең маңызды эндогендік геологиялық процестердің бірі болып саналады.

Жер қыртысын құрайтын тау жыныстарының 95%-і магмалық процестердің нәтижесінде пайда болады.

Магматизм — өте күрделі геологиялық процесс.

Бұл процесс магманың жер қыртысында (немесе одан да терең қабаттарда) пайда болып, кейінірек жоғары қабаттарға немесе жер бетіне көтеріліп (біртіндеп суына келе), кристалдық денелер түрінде магмалық тау жьшыстарының түзілуімен аяқталады.

Сонымен магма (грекше “магма” — қою май, қамыр деген сөз) дегеніміз еріген газдармен қаныққан, негізгі құрамы силикаттық балқыған қою заттар. Магманың құрамында жер қыртысын құрайтын химиялық элементтердің (оттегі, кремний, алюминий, темір, кальций, магний, калий, натрий) барлығы да кездеседі. Әсіресе, ұшпалы (жеңіл) компоненттердің (су буы, күкіртті қосындылар, көмірқышқыл газы, хлорлы және фторлы сутегі, хлорлы аммоний, сутегі, азот және т. б.) көптігімен сипатталады. Олар жердің ішкі терең қойнауында байқалатын өте жоғары қысым күштеріне байланысты еріген күйде кездеседі. Бұл жағдай магманың қоюлырын азайтып, оның қозғалу немесе жылжу жылдамдығының (химиялық активтігі) өсуіне әсерін тигізеді. Эксперименттік зерттеулер бойынша, магманың құрамындағы ұшпалы компоненттердің мөлшері 12%-ке дейін жетеді.

Магмалық ошақтар және олардың пайда болу жолдары

Қазіргі кездегі көзқарас бойынша, жер қыртысын немесе мантия қабатын құрайтын заттар термодинамикалық жағдайлардың (қысым және температура) өзгерістері нәтижесінде белгілі бір аймақтарда периодты түрде әлсін-әлсін балқу әрекеттеріне ұшырап отырады. Жер қойнауына тереңдеген сайын температура белгілі бір заңдылық бойынша, біртіндеп артып отыратындығы белгілі. Мысалы, 100 км-лік тереңдікте температура 1300—1500°С шамасына дейін көтеріледі. Осы жағдайда, егер қысымның шамасы атмосфералық қысымға тең келетін болса, тау жыныстары балқыған күйде болар еді. Бірақ, мұндай тереңдікте байқалатын қысымның шамасы тау жыныстарының балқу температурасынан әлдеқайда жоғары болғандықтан (мыңдаған мегапаскаль), олар балқыған күйге ауыса алмайды. Белгілі бір аудандарда тектоникалық ірі жарықтардың пайда болуына байланысты қысымның кенеттен күрт төмендеуі немесе басқа себептермен температураның жоғарылауы заттардың сұйық күйге ауысып, магмалық ошақтардың пайда болуына әкеледі. Әдетте, алғашқы (түпкі) магмалық ошақтар жер қыртысының төменгі қабаттарында немесе жоғарғы мантияның астеносфера қабатында астенолиттер түрінде құралады. Олар жер қыртысының жоғарғы қабаттарына қарай көтеріліп, қайта қалыптасқан жағдайда аралық магмалық ошақтар пайда болады. Сонымен, магматизм әректтёрі тектоникалық қозралыстармен тікелей байланыста болып, геосинклиналдық аймақтарда жиі байқалады.

Жер қойнауында температураның жоғарылауы әр түрлі физикалық-химиялық әрекеттермен байланысты түсіндіріледі: 1) радиоактивті элементтердің ыдырауы, нәтижесінде бөлінетін жылу мөлшеріне; 2) гравитациялық жіктелу кезінде және т. б. химиялық реакциялар кезінде бөлінетін жылуға байланысты.

Магманың жоғарғы қабаттарда көтерілуі, гидростатикалық қысым күштерімен және тау жыныстарының (қатты күйден балқыған күйге ауысқан жағдайда) жалпы көлемінің ұлғаюымен байланысты деп саналады.

Магманың түрлері

Магмалық ошақтар әр түрлі термодинамикалық жағдайда және әр түрлі тереңдікте әр түрлі заттар негізінде құралады. Соған байланысты жер қыртысында кездесетін магмалық тау жыныстарының алуан түрлі болатындығы ең алғашқы магмалық ошақтардың түрлері мен құрамы қандай болған? — деген заңды сұрақ туғызады.

Бұл сұраққа тікелей жауап беретін ортақ пікір геология ғылымында әлі қалыптаса қойған жоқ. Қейбір ғалымдар (В. Н. Лодочников) химиялық құрамы әр түрлі магмалық жыныстардың жеке топтарына сәйкес келетін алғашқы магманың өзіндік жеке түрлері болады деп санаса, басқа бір ғалымдар тобы (Н. Боуэн, А. Н. Заварицкий) табиғатта тау жыныстарының барлық түрлері алғашқы құрамы негізді (базальттық) ортақ магмадан құралады деп санайды.

Жер бетінде көптеп кездесетін эффузивтік (базальтты) жыныстар алғашқы базальттық магманың өзгермеген түрі деп саналса, ал интрузивтік граниттер алғашқы базальттық магманың біртіндеп өзгеруіне, жіктелуіне байланысты түзіледі деп түсіндіріледі.

Қазіргі кездегі зерттеушілердің көпшілігі ғалым Ф.Ю. Левинсон—Лессингтің (1920) пікіріне сәйкес, алғашқы магма құрамына қарай екі түрлі болып (базальттық және граниттік) кездеседі. Олар бір-бірінен химиялық құрамына және физикалық қасиеттерінің ерекшеліктеріне қарай ажыратылады. Қышқыл (граниттік) магма негіздік (базальттық) магмаға қарағанда, жеңілірек, қоюырақ және ұшпалы компоненттерге (газдарға) бай болып келеді. Базальттық магма ошақтары жоғарғы мантия қабатында, ал граниттік магмалар жер қыртысында түзіледі деп санайды. Американ ғалымы А- Холмстың пікірі бойынша, алғашқы магма құрамына қарай базальттық, граниттік және перидотиттік болып үш түрге бөлінеді.

Перидотиттік магманың болу мүмкіндігі жер қыртысының жеке аудандарында кездесетін ультранегізді белдеулерді зерттеу негізінде дәлелденеді. Олардың химиялық құрамы базальттық магма негізінде құралған ультранегізді жыныстармен салыстырғанда, өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылады.

Магмалық тау жыныстарының әр түрлі болу себептері

Қазіргі кезде магмалық жыныстардың жалпы жер бетінде таралу мөлшерін көрсететін деректер (бүкіл жер шарын түгел қамтитын) әлі де толық емес.

Ең ірі екі мемлекетте (АҚШ, ТМД) жүргізілген есептеулер бойынша, магмалық жыныстардың таралуы

VI. 2 – кесте

Магмалық жыныстардың басты тұрлерінің АҚШ және ТМД аумақтарында таралу (%) көрсеткіші (А. Н. Заварицкий)

VI. 2-кестеде көрсетілген. А. Б. Ронов пен А. А. Ярошевскийдің есептеулері бойынша, жер қыртысының жалпы көлемінің 10,4%—граниттер; 11,2% — гранодиориттер мен диориттер; 42,2% — габбро, базальттар және т. б. құрамы негіздік жыныстар; 0,4%—сиениттер мен нефелинді сиениттер; 0,2%—дуниттер мен перидотиттер құрайды. Бұл деректерге қарағанда құрамы қышқыл және негіздік жыныстардың жер қыртысында ең көп таралғандығын көруге болады. Олардың ішінде қышқыл жыныстардың арасында интрузивтік жыныстар (граниттер мен гранодиориттер), ал негіздік жыныстардың арасында эффузивтер (базальттар) жиірек кездеседі.

Қазіргі уақытта тау жыныстарының алуан түрлілігІ алғашқы магманың дифференциациялық (жіктелу), сонымен қатар ассимиляциялық және гибридизациялық процестерімен тікелей байланысты деп түсіндіріледі.

Магманыц дифференциациялық жіктелуі деп, біртекті алғашқы балқыманың химиялық құрамы әр түрлі фракцияларға бөлініп, соған сәйкес олардан минералдық құрамы өзгеше әр түрлі тау жыныстарының түзілуін айтады.

Магманың жіктелуі алғашқы кристалдардың түзілуіне дейін де (ликвация) және кристалдардың түзілу барысында да (кристаллизациялық жіктелу) жүріп жатады.

Ликвациялық процесс кезінде магма құрамына және меншікті салмағына қарай өзара араласпайтын екі түрлі фракцияға ажырайды: ауыр салмақты темірлі-магнийлі қосындылар төмен қарай ағып ығысады, ал салмағы жеңілірек қышқылды қосындылар жоғарры қабаттарда жиналады.

Кристаллизациялық дифференциация магманың кристалдарға жіктелуімен аяқталады. Магманың салқындап суыну барысында, оның жоғарғы бөліктерінде ең алдымен балқуы қиын, температурасы жоғары және салмағы ауыр силикаттар (темірлі-магнийлі силикаттар және негіздік плагиоклаздар) кристалдар түрінде түзіледі. Кейінірек, оңай балқитын жеңіл салмақты силикаттар (калийлі дала шпаттары және кварц) кристалданады. Кристалдану барысында ауыр салмақты минералдар балқыманың төменгі қабаттарына ауысады, ал қалдық магманың құрамында темірлі-магнийлі қосындылар азайып, кремнийлі қосындылар көбейеді. Сонымен, гравитациялық жіктелуге байланысты, негізді магманың кристалдануы нәтижесінде, төменгі қабаттарда ультра-негізді жыныстар, ал жоғарғы қабаттарда диорит, сиенит, кейде граниттер де түзіледі.

Дифференциациялық процестер терең қабаттарда (магмалық ошақтарда) және жер қыртысының жоғарғы бөліктерінде де жүріп жатады.

Магмалық ошақтарда байқалатын дифференциациялық жіктелу нәтижесінде алғашқы магмадан бөлініп шыққан заттар құрамы әр түрлі жыныстар түрінде кристалданып өзіндік пішіні бар ірілі-ұсақты денелер құрайды.

Ал жер қыртысының жоғары бөліктерінде, магмалық камерада байқалатын дифференциациялық жіктелу кезінде, тау жыныстарының қат-қабат массивтері құралады. Мұндай қабаттардан массивтерді құрайтын тау жыныстарының негізділігі төменнен жоғары қарай барытта біртіндеп азайып отырады.

Магмамен жапсарлас және кездейсоқ жыныстардың (ксенолит) магма қызуына ұшырап, соның нәтижесінде балқып қатая келе қайтадан кристалдануы ассимиляция деп аталады. Бұл процестердің нәтижесінде алғашқы магма өзінің бастапқы құрамын өзгертіп, тау жыныстарының жаңа түрлері пайда болады.

Гибридизация деп, магмамен жапсарлас жыныстардың ыстық магма әсеріне байланысты жартылай балқып әр түрлі өзгерістерге ұшырауын айтады. Бұл процестердің барысында будандастырылған жыныстар түзіледі. Олардың құрамы таза магмалық жыныстармен салыстырғанда өзгеше болып келеді. Көпшілік жағдайда жапсарлас жыныстардың кесек бөлшектері ерімеген күйінде қалдық жыныстар (ксенолиттер) түрінде бірге кездеседі.

Магмалық денелердің сырт көрінісі әр түрлі болып келеді. Әсіресе, интрузивтік денелер алуан түрлі пішінде кездеседі. Тау жыныстарының кеңістікте орналасу жағдайына қарай олардың қандай генетикалық топқа жататындығын анықтауға болады.

Эффузивтік жыныстар жер бетінде лава тасқындары мен лавалық жамылғылар түрінде түзіледі немесе лавалық күмбездер мен конус пішінді шыңдар құрайды.

Интрузивтік жыныстар жер қыртысының терең (абиссалдық) қабаттарында кристалданған жағдайда, қоршаған ортаны құрайтын жыныстарды бұзып-жарып, немесе жолында кездескен басқа жыныстарды ығыстырып, бұрыс жатысты ірі денелер (батолит, шток түрінде) түзіледі (VI. 33-сурет). Ал гипабиссалдық жағдайда, олар айнала қоршаған ортаны құрайтын көне жыныстардьщ жатыс жағдайына сәйкес орналасқан денелер (лакколит, лополит, факолит, силл түріндегі қабатаралық интрузиялар) құрайды (VI. 34-сурет). Сонымен қатар бұрыс жатысты кішігірім денелер де (дайка, желі, некк) жиі кездесіп отырады.

Құрамы негізді сұйық магма жер бетіне жақын аудандарда шөгінді қабаттардың жапсарларын бойлай көтеріліп сәйкес пішінді денелер қалыптасқан жағдайда — силдер деп аталады. Мысалы, Сібір платформасында кеңінен таралған силдер (карбон және пермь жүйелерін құрайтын) шөгінді жыныстардың қабатаралық жапсарларында қабаттаса орналасьщ “сібір траптары” деген атпен белгілі болды.

Лакколиттер

Лакколиттер (грек тілінде “лакос” — шүңқыр деген мағынада) шөгінді қабаттар арасында диаметрі жүз метрден бірнеше километрге дейін жететін саңырауқұлақ пішінді денелер құрайды. Әдетте, олар құрамы қышқыл қою магмадан суына келе қатайып астыңғы

жағы тегіс, ал үстіңгі жағы дөңес пішінді болып қалыптасады. Мұндай пішіндер Солтүстік Кавказда (Машук, Бештау атты таулы аудандарда), Қырымда (Аю-Даг, Кастель және т. б. таулар) және баска таулы аймақтарда кеңінен таралған.

Лополиттер

Лополиттер (грек тілінде “лопос” — табақ деген мағынада) шөгінді жыныстар арасында құрамы негізді магмадан суына келе қатайып жайпақ пішінді, табақ тәрізді қабатаралық денелер түрінде қалыптасады. Олар жүздеген км-ге дейін созылып жатады. Мысалы, Бушвельд лополитінің (оцтүстік Африка) ұзындығы 300 км-ден астам.

Факолиттер

Факолиттер (грек тілінде “факос” — жасымық немесе жасымық дәні деген мағынада) көбінесе қатпарлы құрылымдардың (антиклиналь немесе синклиналь) иілімдерінде қол орақ тәрізді пішінде қалыптасып, кішігірім денелер құрайды. Олардың кұрамы негізді магмадан тұрады.

Батолиттер

Батолиттер (грек тілінде “батос” — тереңдік деген мағынада) қатпарлы тау жыныстарының орталық бөліктерінде ондаған кейде жүздеген мың шаршы км-ге созыла орналасқан интрузиялық ен, ірі денелер құрайды. Олардың негізгі құрамы көбінесе граниттер мен гранодиориттерден тұрады, ал шеткі бөліктері диориттер мен сиениттерден кұралады. Бұрынғы (ескі) көзқа-

рас бойынша батолиттік денелер түпсіз болып келеді немесе магмалық ошақтармен тұтаса жалғасып жатады. Соңғы жылдары жүргізілген геофизикалық зерттеу жұмыстарының нәтижесінде олардың (тік бағыттағы) қалыңдығы 5—10 км-ден аспайтындыры анықталды.

Батолиттердің пайда болуы жөніндегі проблема — осы уақытқа дейін шешімін таппай жүрген, талас пікір-тудыратын күрделі мәселелердің бірі болып саналады. Кейбір пікірлер бойынша, магманың (жоғары қарай) көтерілу барысында оның жолында кездескен тау жыныстары опырылып құлап түсіп, магманың ішінде біртіндеп ери келе, ассимиляциялық және гибридизациялық әрекеттер байқалады. Соньщ нәтижесінде пайда болған бос кеңістік магмалық заттармен толып, интрузиялық ірі денелер (батолиттер) қалыптасады.

Басқа бір көзқарас бойынша, тау құралу барысында қатпарлы тау жоталарының жаппай көтерілу (орогенез) сатысының соңына қарай олармен ілесе көтерілген магмалық ерітінділер үстіңгі қабатты құрайтын жыныстарды ығыстырып, батолиттер түрінде қалыптасады; қоршаған ортаны құрайтын жыныстардың жатыс жағдайлары бұзылмай бұрынғы күйінше сақталады. Соңғы көзқарастарда көпшілік ғалымдар батолиттердің жаратылысы гранитизациялық және метасоматикалық әрекеттермен тығыз байланысты деп санайды.

Басқаша айтқанда, жер бетіне жақын орналасқан бір кездегі шөгінді жыныстар мен вулкандық лавалар және туфтар кейінірек, жер қыртысының терен, қабаттарында жаңа термодинамикалық (жоғары қысым, жоғары температура) жағдайда метаморфтық өзгерістерге ұшырап, қайта кристалданады. Сонымен қатар, мантиялық ыстық ерітінділер (флюидтер) жер қыртысының жарықтары мен жарықшақтарын бойлап жоғарғы қабаттарға көтеріліп (шөгінді жыныстардың жатқан жеріне) магмалық немесе метасоматикалық орын алмасу процестері байқалады. Бұл әрекеттер жалпы айтқанда гранитизациялык, процестер деп аталады. Олар метаморфтық әрекеттерден соң, ал кейде қатар жүріп жатады. Осындай процестердің нәтижесінде, ең соңында кұрамы магмалық жыныстарға ұқсас, ал құрылымы өзіндік ерекшеліктерімен сипатталатын гранитоидтар тобы, пайда болып батолиттер түріндегі ірі денелер қалыптасады.