Zaznacz stron臋

Co to jest magma?

Magma to stopiona materia tworz膮ca si臋 w g艂臋bi Ziemi. Ta jej cz臋艣膰, kt贸ra wydostanie si臋 na powierzchni臋 lub znajdzie w jej pobli偶u nazywana jest law膮.

Zbiorniki magmy tworz膮 si臋 w skorupie ziemskiej lub w p艂aszczu ziemskim na skutek stopienia ska艂. Aby dosz艂o do przetopienia materii skalnej wymagana jest odpowiednio wysoka temperatura. Wiele zale偶y te偶 od sk艂adu chemicznego ska艂 (minera艂y topi膮 si臋 w r贸偶nych temperaturach), od ci艣nienia dzia艂aj膮cego w g艂臋bi Ziemi, od obecno艣ci sk艂adnik贸w lotnych, przemieszczenia si臋 ska艂 w wyniku dzia艂ania proces贸w tektonicznych, podgrzania na skutek rozpadu izotop贸w promieniotw贸rczych.

Wysokie temperatury (a czasami r贸wnie偶 ci艣nienia) uzyskiwane s膮 najcz臋艣ciej na kraw臋dzi kier litosfery, rzadziej w ich wn臋trzu. To dlatego wsp贸艂czesne ogniska magmowe znajduj膮 si臋 przede wszystkim w strefach ryft贸w i subdukcji, czyli tam, gdzie tworzy si臋 lub ulega niszczeniu skorupa oceaniczna. Poniewa偶 zjawiskom magmowym towarzyszy wulkanizm, wi臋c miejsca, gdzie znajduj膮 si臋 ogniska magmowe mo偶emy 艂atwo zidentyfikowa膰 obserwuj膮c map臋 aktywnych wulkan贸w. Wi臋kszo艣膰 z nich znajduje si臋 na kraw臋dzi kier litosfery. Najbardziej znany wyj膮tek stanowi膮 Hawaje.

Tak powsta艂y karbo艅skie granitoidy Dolnego 艢l膮ska: komora magmowa oraz druzy i miarole (rys. Edyta Felcyn).

Rekonstrukcja jednej z podziemnych kom贸r magmowych, w kt贸rych 300 milion贸w lat temu powstawa艂y karbo艅skie granitoidy Dolnego 艢l膮ska. W pustkach krystalizowa艂 kwarc oraz inne minera艂y, tworz膮c pi臋kne geody i druzy (rys. Edyta Felcyn).

 

Potok lawowy wyp艂ywaj膮cy z wulkanu na Hawajach - 漏 nicolasdumeige - Fotolia.com.

Magma wydobywaj膮ca si臋 na powierzchni臋 to lawa. Na zdj臋ciu potok lawowy na Hawajach – 漏 nicolasdumeige – Fotolia.com.

Stopienie ska艂 wymaga zr贸偶nicowanych temperatur, ale generalnie co najmniej kilkuset stopni Celsjusza. Takie warunki nie zdarzaj膮 si臋 na powierzchni Ziemi (je艣li pomin膮膰 katastrofy takie jak upadki du偶ych meteoryt贸w i bolid贸w), dlatego te偶 pe艂ne przetopienie ska艂 uzyskiwane jest tylko w podziemnych zbiornikach magmowych. Magma zawieraj膮ca krzemionk臋 (dwutlenek krzemu) mo偶e mie膰 temperatury w zakresie 600-1200 stopni Celsjusza. Magmy ubogie w krzemionk臋 bywaj膮 zazwyczaj gor臋tsze (do stopienia zbudowanego z krzemionki minera艂u kwarcu potrzebne s膮 stosunkowo 鈥瀗iskie鈥 temperatury, przynajmniej w por贸wnaniu z innymi minera艂ami). Inne rodzaje magm powstaj膮 w jeszcze skrajniejszych warunkach. Przyk艂adowo, wytopienie magmy kimberlitowej, z kt贸rej tworz膮 si臋 kimberlity znane z obecno艣ci diament贸w, wymaga ci艣nienia oko艂o 50 kilobar贸w, co mo偶na uzyska膰 na g艂臋boko艣ciach do 200 kilometr贸w!

Sk艂ad tworz膮cej si臋 magmy mo偶e by膰 bardzo zr贸偶nicowany 鈥 to dlatego powstaj膮ce z niej ska艂y magmowe s膮 te偶 bardzo r贸偶norodne. Wiele zale偶y od miejsca w skorupie i p艂aszczu, gdzie topi si臋 materia skalna:

  • magmy powsta艂e w p艂aszczu ziemskim s膮 bardzo ubogie w krzemionk臋 (czyli inaczej s膮 zasadowe i ultrazasadowe), st膮d te偶 tworz膮 si臋 z nich ska艂y magmowe pozbawione kwarcu,
  • magmy powsta艂e w obr臋bie skorupy kontynentalnej s膮 bogate w krzemionk臋 (okre艣lamy je inaczej mianem kwa艣nych),
  • magmy zwi膮zane genetycznie ze skorup膮 oceaniczn膮 zawieraj膮 niewiele krzemionki (ska艂y tworz膮ce si臋 z takiego stopu nazywane s膮 oboj臋tnymi 鈥 pod wzgl臋dem zawarto艣ci dwutlenku krzemu znajduj膮 si臋 one pomi臋dzy ska艂ami kwa艣nymi a zasadowymi).

Przetopienie ska艂 powoduje zmiany g臋sto艣ci, a to z kolei prowadzi do zmiany po艂o偶enia stopu skalnego w obr臋bie skorupy ziemskiej. W miejscu wytopienia pozostaje jedynie tak zwane rezyduum. Prowadzi to do zr贸偶nicowania sk艂adu pierwotnej magmy, dzi臋ki czemu z jednego ogniska magmowego mog膮 powsta膰 r贸偶ne ska艂y.

Spadek temperatury stopu prowadzi do jego zastygania. Gdy proces ten zachodzi powoli (w skali setek tysi臋cy i milion贸w lat), w贸wczas mog膮 utworzy膰 si臋 du偶e kryszta艂y minera艂贸w. Powstaj膮ce kryszta艂y mog膮 by膰 usuwane ze stopu (na przyk艂ad poprzez opadanie na dno zbiornika magmowego; to jest tak zwana krystalizacja frakcjonalna) lub nadal wchodzi膰 w reakcje chemiczne z otaczaj膮c膮 je magm膮 (krystalizacja r贸wnowagowa).

Je艣li tworz膮ce si臋 kryszta艂y b臋d膮 kolejno usuwane ze stopu, to utworz膮 one charakterystyczny szereg minera艂贸w krystalizuj膮cych w coraz ni偶szych temperaturach, w wyniku powolnego och艂adzania magmy. Kolejno艣膰 krystalizacji okre艣laj膮 tak zwane szeregi reakcyjne, nazywane cz臋sto szeregami Bowena. W du偶ym uproszczeniu maj膮 one nast臋puj膮c膮 posta膰:

  1. oliwiny
  2. pirokseny
  3. amfibole (nale偶膮ca do nich hornblenda)
  4. mika (biotyt)
  5. skalenie alkaliczne (czyli potasowo-sodowe)
  6. kwarc oraz muskowit (czyli mika)

oraz

  1. skalenie sodowo-wapniowe (inaczej plagioklazy) od odmian bogatych w wap艅 (pierwsz膮 z nich jest anortyt, kt贸ry zawiera ponad 90% glinokrzemianu wapnia) a偶 po odmiany bogate w s贸d (oligoklaz, kt贸ry zawiera ponad 70% glinokrzemianu sodu)
  2. skalenie alkaliczne
  3. kwarc oraz muskowit (czyli mika).

Pierwszy element ka偶dego szeregu krystalizuje na pocz膮tku, ostatni 鈥 na ko艅cu. W obu przypadkach po skaleniach alkalicznych mo偶e krystalizowa膰 jeszcze mi臋dzy innymi kwarc. Poniewa偶 zastyga on w najni偶szych temperaturach (poni偶ej 600 stopni Celsjusza), wi臋c cz臋sto nie ma on ju偶 miejsca, by uzyska膰 swoj膮 poprawn膮 posta膰 (pokr贸j). St膮d te偶 pi臋kne kryszta艂y kwarcu powstaj膮 g艂贸wnie w pustkach, w kt贸rych znajdowa艂y si臋 substancje lotne. W pod艂u偶nych szczelinach (druzach) mog膮 pojawi膰 si臋 szczotki krystaliczne 鈥 skupienia kryszta艂贸w przyro艣ni臋tych do wsp贸lnej podstawy i ustawionych r贸wnolegle. W ska艂ach pozbawionych pustek (owalnych geod i pod艂u偶nych b膮d藕 nieregularnych druz) kwarc tworzy natomiast ziarna o zr贸偶nicowanym kszta艂cie.

Procesy pomagmowe

Po wykrystalizowaniu g艂贸wnych ska艂 magmowych pozostaj膮 gazowe i ciek艂e resztki stopu magmowego. Cz臋sto s膮 one wzbogacone w rzadkie pierwiastki, z kt贸rych mog膮 powsta膰 bardzo nietypowe minera艂y lub z艂o偶a cennych surowc贸w. St膮d te偶 ostatnie etapy krystalizacji magmy s膮 dla geolog贸w szczeg贸lnie interesuj膮ce.

Z resztek magmy krystalizuj膮 kolejne minera艂y, pojawiaj膮ce si臋 w wyniku tak zwanych proces贸w pomagmowych, dzielonych z regu艂y na trzy g艂贸wne etapy:

  1. etap pegmatytowy 鈥 zachodzi w temperaturach powy偶ej 575 st. C, przy udziale resztek magmy krzemianowej (czyli zawieraj膮cej du偶e ilo艣ci krzemionki 鈥 dwutlenku krzemu); w tym etapie powstaj膮 du偶e i efektowne kryszta艂y pospolitych minera艂贸w (zw艂aszcza kwarcu, skaleni oraz 艂yszczyk贸w), kt贸rym towarzysz膮 du偶o rzadsze minera艂y; w etapie tym, a tak偶e cz臋艣ciowo w kolejnym, tworz膮 si臋 ska艂y okre艣lane mianem pegmatyt贸w,
  2. etap pneumatolityczny 鈥 zachodzi w temperaturach oko艂o 400-600 st. C i przy udziale resztek pomagmowych ubo偶szych w krzemionk臋 ni偶 w przypadku etapu pegmatytowego; resztkami magmy s膮 g艂贸wnie pary, z kt贸rych tworz膮 si臋 zw艂aszcza minera艂y nale偶膮ce do grupy halogenk贸w, zawieraj膮ce cz臋sto rzadkie pierwiastki,
  3. etap hydrotermalny 鈥 zachodzi w najni偶szych temperaturach i zwi膮zany jest w migracj膮 w ska艂ach roztwor贸w, pocz膮tkowo gor膮cych, potem stopniowo stygn膮cych; spadek temperatury prowadzi do krystalizacji kolejnych sk艂adnik贸w, a przemieszczanie si臋 roztwor贸w hydrotermalnych powoduje powstawanie 偶y艂 minera艂贸w; w ten spos贸b powstaj膮 z艂o偶a surowc贸w mineralnych oraz 偶y艂y cennych odmian kwarcu i innych minera艂贸w, nierzadko zaliczanych do kamieni szlachetnych.
Ametyst: szczotka ametystowa z Dolnego 艢l膮ska.

Szczotka ametystu (szlachetnej odmiany kwarcu) z Dolnego 艢l膮ska.