МА́ГМА

МА́ГМА (греч. μάγμα – гус­тая мазь) (маг­ма­ти­че­ский рас­плав), ог­нен­но-жид­кая мас­са пре­им. си­ли­кат­но­го со­ста­ва, воз­ни­каю­щая в глу­бин­ных ус­ло­ви­ях в ре­зуль­та­те плав­ле­ния ве­ще­ст­ва зем­ной ко­ры или верх­ней ман­тии и об­ра­зую­щая при ос­ты­ва­нии и кри­стал­ли­за­ции маг­ма­ти­че­ские гор­ные по­ро­ды. Пред­став­ля­ет со­бой смесь маг­ма­тич. рас­пла­ва, кри­стал­лов и/или их сро­ст­ков и га­зо­вой фа­зы. B вул­ка­нич. об­лас­тях M., дос­ти­гая зем­ной по­верх­но­сти, те­ря­ет рас­тво­рён­ные ле­ту­чие ком­по­нен­ты и пре­вра­ща­ет­ся в ла­ву. Маг­ма­тич. мас­сы, кри­стал­ли­зую­щие­ся на глу­би­не, об­ра­зу­ют раз­лич­ные по фор­ме и раз­ме­рам ин­тру­зив­ные те­ла – от мел­ких да­ек (вы­пол­нен­ные маг­мой тре­щи­ны) до ог­ром­ных мас­си­вов (пло­ща­ди го­ри­зон­таль­ных се­че­ний дос­ти­га­ют мн. ты­сяч км²). Сре­ди из­лив­ших­ся на по­верх­ность эф­фу­зив­ных гор­ных по­род рез­ко пре­об­ла­да­ют ба­заль­ты, сре­ди за­сты­вших на глу­би­не ин­тру­зив­ных гор­ных по­род – гра­ни­ты.

М. по хи­мич. со­ста­ву де­лят­ся на си­ли­кат­ные (наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны), кар­бо­нат­ные (бо­лее ред­кие, в них со­дер­жа­ние кар­бо­на­тов св. 50% по мас­се; в за­ви­си­мо­сти от ми­нер. со­ста­ва раз­ли­ча­ют: каль­ци­то­вые, си­де­ри­то­вые с ба­ст­не­зи­том и со­до­вые, со­стоя­щие пре­им. из кар­бо­на­та на­трия), ещё ре­же встре­чаю­щие­ся фос­фат­ные (с пре­об­ла­да­ни­ем в со­ста­ве со­еди­не­ний фос­фо­ра), суль­фид­ные (силь­но обо­га­щён­ные суль­фи­да­ми се­ры) и т. д. Си­ли­кат­ные М. со­сто­ят из со­еди­не­ний Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, O, Ti, P и др. эле­мен­тов. При вы­со­ких дав­ле­ни­ях в них мо­жет быть рас­тво­ре­но зна­чит. ко­ли­че­ст­во ле­ту­чих ком­по­нен­тов (во­да, уг­ле­кис­лый газ, фтор, хлор, со­еди­не­ния се­ры, уг­ле­во­до­ро­ды и др.). Си­ли­кат­ные М. ана­ло­гич­но маг­ма­тич. гор­ным по­ро­дам под­раз­де­ля­ют­ся по со­дер­жа­нию SiO₂ (% по мас­се): на ульт­ра­ос­нов­ные ( < 45), ос­нов­ные (45–52), сред­ние (52–65), кис­лые ( > 65); по сум­мар­но­му со­дер­жа­нию ще­лоч­ных ок­си­дов (Na₂O и K₂O) – на М. нор­маль­но­го ря­да, суб­ще­лоч­ные и ще­лоч­ные. Сре­ди этих групп пре­об­ла­да­ют М. нор­маль­но­го ря­да ос­нов­но­го (ба­заль­то­вые) и ки­сло­го (рио­ли­то­вые или гра­нит­ные) со­ста­ва. Темп-ры боль­шин­ст­ва М. в зем­ной ко­ре на­хо­дят­ся в пре­де­лах 600–1300 °C. Са­мые низ­кие темп-ры за­фик­си­ро­ва­ны для на­тро­кар­бо­на­ти­то­вых М. ( ≈ 450 °C), са­мые вы­со­кие – для ко­ма­ти­и­то­вых и мей­ме­чи­то­вых М. (1600–1650 °C). Вяз­кость маг­ма­тич. рас­пла­вов варь­и­ру­ет от 1 до 10⁸ Па· с. Наи­мень­шей вяз­ко­стью об­ла­да­ют вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ные М. ульт­ра­ос­нов­но­го (пе­ри­до­ти­то­вые) и ос­нов­но­го (ба­заль­то­вые) со­ста­вов, наи­боль­шей – кис­лые М. (рио­ли­то­вые). M. ба­заль­то­во­го со­ста­ва из­ли­ва­ют­ся в ви­де ла­во­вых по­то­ков, ско­рость пе­ре­ме­ще­ния ко­то­рых дос­ти­га­ет ино­гда 30 км/ч. Вяз­кая M. ки­сло­го со­ста­ва (осо­бен­но по­сле по­те­ри ле­ту­чих ком­по­нен­тов) об­ра­зу­ет в жер­лах вул­ка­нов экс­тру­зив­ные ку­по­ла, ре­же – по­то­ки; для неё ха­рак­тер­ны так­же взрыв­ные из­вер­же­ния c об­ра­зо­ва­ни­ем мощ­ных толщ иг­ним­бри­тов.

Раз­лич­ные по со­ста­ву М. об­ра­зу­ют­ся за счёт плав­ле­ния по­род ман­тии и зем­ной ко­ры в ре­зуль­та­те трёх осн. ме­ханиз­мов: прив­но­са те­п­ла, умень­ше­ния дав­ле­ния или прив­но­са ле­ту­чих ком­по­нен­тов (пре­им. во­ды). Со­став М. за­ви­сит от со­ста­ва суб­стра­та и ус­ло­вий плав­ле­ния. Ман­тий­ные М. име­ют пре­им. ульт­ра­ос­нов­ной и основ­ной со­став, ко­ро­вые – кис­лый, все ос­таль­ные пред­став­ле­ны маг­ма­тич. об­ра­зо­ва­ния­ми про­ме­жу­точ­но­го сред­не­го со­ста­ва. При­чи­ной на­гре­ва по­род ман­тии или ко­ры мо­жет быть по­сту­п­ле­ние те­п­ла из бо­лее глу­бо­ких сло­ёв Зем­ли, на­ко­п­ле­ние ра­дио­ген­но­го те­п­ла и др. Ге­не­ра­ция М. за счёт про­гре­ва верх­ней ман­тии ман­тий­ны­ми плю­ма­ми из ниж­ней ман­тии ха­рак­тер­на для маг­ма­тиз­ма в го­ря­чих точ­ках. Плав­ле­ние за счёт умень­ше­ния дав­ле­ния мо­жет про­ис­хо­дить в зо­нах раз­дви­же­ния ли­то­сфер­ных плит (риф­то­вых зо­нах – под сре­дин­но-океа­нич. хреб­та­ми, с ко­то­ры­ми свя­зан ин­тен­сив­ный ба­заль­то­вый вул­ка­низм). При­сут­ст­вие ле­ту­чих ком­по­нен­тов, напр. во­дя­но­го па­ра, су­ще­ст­вен­но сни­жа­ет темп-ру плав­ле­ния гор­ных по­род. Об­ра­зо­ва­ние М. за счёт при­в­но­са ле­ту­чих ком­по­нен­тов в ман­тию ха­рак­тер­но для зон столк­но­ве­ния (кол­ли­зии) и зон по­гру­же­ния (суб­дук­ции) од­ной пли­ты под дру­гую – в об­лас­тях ост­ров­ных дуг и ок­ра­ин кон­тинен­тов. В этих зо­нах при про­гре­ве опус­каю­щей­ся пли­ты осу­ще­ст­в­ля­ет­ся про­грес­сив­ный ме­та­мор­физм её по­род, бо­га­тых во­дой (спи­ли­тов, сер­пен­ти­ни­тов и др.), и про­ис­хо­дит вы­де­ле­ние ог­ром­но­го ко­ли­че­ст­ва ле­ту­чих ком­по­нен­тов, ко­то­рые по­сту­па­ют в вы­ше­ле­жа­щую ман­тию и вы­зы­ва­ют её час­тич­ное плав­ле­ние.

Ме­сто ге­не­ра­ции М. на­зы­ва­ют пер­вич­ным маг­ма­тич. оча­гом. М. из маг­ма­тич. оча­га стре­мит­ся под­нять­ся к по­верх­но­сти вслед­ст­вие сво­ей под­виж­но­сти и мень­шей (по срав­не­нию с вме­щаю­щи­ми по­ро­да­ми) плот­но­сти. При подъ­ё­ме она мо­жет на­ка­п­ли­вать­ся на разл. глу­би­не, фор­ми­руя про­ме­жу­точ­ные маг­ма­тич. оча­ги. Глу­би­на пер­вич­ных маг­ма­тич. оча­гов сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов океа­нов, кон­ти­нен­таль­ных риф­тов и др. зон рас­тя­же­ния ли­то­сфе­ры дос­та­точ­но по­сто­ян­на и со­став­ля­ет 50–60 км. В зо­нах сжа­тия, пре­ж­де все­го в над­суб­дук­ци­он­ных вул­ка­нич. поя­сах, глу­би­на маг­ма­тич. оча­гов ши­ро­ко варь­и­ру­ет от 60 км и бо­лее до 20 км и ме­нее. Обыч­но глу­би­на про­ме­жу­точ­ных оча­гов умень­ша­ет­ся от бо­лее ран­них эта­пов маг­ма­тиз­ма к бо­лее позд­ним. В маг­ма­тич. оча­гах M. воз­ни­ка­ют при час­тич­ном плав­ле­нии ра­нее су­ще­ст­во­вав­ших гор­ных по­род, при ко­то­ром лег­ко­плав­кие жид­кие фрак­ции от­де­ля­ют­ся от не­рас­пла­вив­ше­го­ся твёр­до­го ос­тат­ка (т. н. рес­ти­та). Сте­пе­ни плав­ле­ния мо­гут варь­и­ро­вать от не­сколь­ких про­цен­тов до 40–50% от объ­ё­ма пер­во­на­чаль­ной по­ро­ды, наи­бо­лее вы­со­кие зна­че­ния за­фик­си­ро­ва­ны для по­род ман­тии при об­ра­зо­ва­нии ко­ма­тии­тов пре­им. в ар­хей­скую эру (4,5–2,5 млрд. лет на­зад).

При подъ­ё­ме к по­верх­но­сти или в маг­ма­тич. оча­ге М., по­сте­пен­но ос­ты­вая, на­чи­на­ет кри­стал­ли­зо­вать­ся. Сна­ча­ла кри­стал­ли­зу­ют­ся ми­не­ра­лы с наи­бо­лее вы­со­кой темп-рой кри­стал­ли­за­ции, за­тем по­сте­пен­но – с бо­лее низ­кой темп-рой кри­стал­лизации. Нем. пет­ро­граф К. Г. Ро­зен­буш (на ос­но­ве на­блю­де­ний при­род­ных про­цес­сов) и амер. пет­ро­лог Н. Л. Бо­у­эн (в ре­зуль­та­те экс­пе­ри­мен­тов) пред­ло­жи­ли об­щую по­сле­до­ва­тель­ность кри­стал­ли­за­ции, из­вест­ную как ряд Боу­эна: вна­ча­ле кри­стал­ли­зу­ют­ся маг­не­зи­аль­но-же­ле­зи­стые без­вод­ные си­ли­ка­ты (оли­вин, ор­то­пи­рок­сен, кли­но­пи­рок­сен) и пла­ги­ок­ла­зы основного со­ста­ва, да­лее сле­ду­ют ро­го­вая об­ман­ка и пла­ги­ок­ла­зы среднего со­ста­ва, а в кон­це про­цес­са об­ра­зу­ют­ся био­тит, ще­лоч­ные по­ле­вые шпа­ты и кварц. Та­кая по­сле­до­ва­тель­ность ха­рак­тер­на для по­род нор­маль­но­го ря­да, кри­стал­ли­зую­щих­ся при не­боль­ших дав­ле­ни­ях и уме­рен­ных со­дер­жа­ни­ях ле­ту­чих компонентов. В суб­ще­лоч­ных и ще­лоч­ных по­ро­дах и при боль­ших дав­ле­ни­ях по­ря­док кри­стал­ли­за­ции мо­жет су­ще­ст­вен­но от­ли­чать­ся.

По­па­дая в иные ус­ло­вия, чем те, в ко­то­рых она ге­не­ри­ро­ва­лась, M. мо­жет эво­лю­цио­ни­ро­вать, ме­няя свой со­став. Это при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию раз­ных по ми­нер. со­ста­ву гор­ных по­род. Из­ме­не­ние со­ста­ва М. про­ис­хо­дит пу­тём её диф­фе­рен­циа­ции на разл. эта­пах кри­стал­ли­за­ции, а так­же в ре­зуль­та­те взаи­мо­дей­ст­вия с вме­щаю­щи­ми по­ро­да­ми и при сме­ше­нии с М. бо­лее позд­них ге­не­ра­ций. Диф­фе­рен­циа­ция M. мо­жет про­ис­хо­дить до её кри­стал­ли­за­ции (док­ри­стал­ли­за­ци­он­ная) или в про­цес­се кри­стал­ли­за­ции (кри­стал­ли­за­ци­он­ная), в про­ме­жу­точ­ном маг­ма­тич. оча­ге (глу­бин­ная диф­фе­рен­циа­ция) или на мес­те её за­сты­ва­ния (внут­ри­ка­мер­ная диф­фе­рен­циа­ция). Ус­та­нов­ле­ние в рас­пла­вах гра­ви­тац. рав­но­ве­сия мо­жет при­вес­ти к диф­фе­рен­циа­ции их ве­ще­ст­ва по вы­со­те. Об­щая тен­ден­ция та­кой диф­фе­рен­циа­ции – обо­га­ще­ние SiO₂, Al₂O₃, CaO и ще­ло­чны­ми оксидами верх­них час­тей под­ни­маю­щей­ся маг­ма­тич. ко­лон­ны и на­ко­п­ле­ние MgO и FeO в ниж­них её час­тях (гра­ви­тац. диф­фе­рен­циа­ция). Экс­пе­ри­мен­таль­но и тео­ре­ти­че­ски диф­фе­рен­циа­ция обос­но­ва­на Н. Л. Боу­эном для ба­заль­то­вой M. B про­цес­се диф­фе­рен­циа­ции под вли­я­ни­ем разл. фак­то­ров (напр., гра­ви­тац. оса­ж­де­ние или всплы­ва­ние вы­де­лив­ших­ся из рас­пла­ва кри­стал­лов, пе­ре­ме­ще­ние их кон­век­ци­он­ны­ми по­то­ка­ми) про­ис­хо­дит и про­стран­ст­вен­ное обо­соб­ле­ние воз­ни­каю­щих ми­нер. фаз (фрак­цио­ни­ро­ва­ние). Диф­фе­рен­циа­ция М. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся так­же в ре­зуль­та­те ли­к­ва­ции (раз­де­ле­ния её на не­сме­ши­ваю­щие­ся жид­ко­сти) и др. фак­то­ров. Из­ме­не­ние со­ста­ва М. за счёт взаи­мо­дей­ст­вия с вме­щаю­щи­ми по­ро­да­ми про­ис­хо­дит при дви­же­нии её по тон­ким тре­щи­нам и ка­на­лам, где она на­сы­ща­ет­ся ми­не­ра­ла­ми вме­щаю­щих по­род. Кро­ме это­го, М. мо­жет раз­ру­шать стен­ки маг­ма­тич. оча­гов и ка­на­лов, за­хва­ты­вая ксе­но­ли­ты вме­щаю­щих по­род, ко­то­рые рас­тво­ря­ют­ся в ней пол­но­стью или час­тич­но (ас­си­ми­ля­ция, кон­та­ми­на­ция).

Пор­ции М. мо­гут от­ли­чать­ся по со­ста­ву как от М. в при­по­верх­но­ст­ном оча­ге, так и друг от дру­га. При мно­го­крат­ном по­сту­п­ле­нии в маг­ма­тич. оча­ги но­вых пор­ций М. про­ис­хо­дит их сме­ше­ние, что при­во­дит к ещё боль­ше­му раз­но­об­ра­зию со­ста­ва маг­ма­тич. по­род. В дол­го­жи­ву­щих вул­ка­нич. цен­трах при­по­верх­но­ст­ные маг­ма­тич. оча­ги пе­рио­ди­че­ски под­пи­ты­ва­ют­ся пор­ция­ми М., ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют ак­тив­ность вул­ка­на в те­че­ние мн. ты­сяч лет. При этом фор­ми­ру­ет­ся маг­ма­тич. пи­таю­щая сис­те­ма, со­стоя­щая из об­лас­ти маг­мо­ге­не­ра­ции, об­лас­ти ми­гра­ции М. и при­по­верх­но­ст­ных маг­ма­тич. оча­гов. Об­лас­ти маг­мо­ге­не­ра­ции су­ще­ст­ву­ют за счёт фак­то­ров (напр., вы­со­ко­го те­п­ло­во­го по­то­ка и/или по­то­ка ле­ту­чих ком­по­нен­тов), соз­даю­щих ус­ло­вия для по­сто­ян­но­го или пе­рио­дич. плав­ле­ния гор­ных по­род.

Со­став пла­вив­ших­ся по­род, ус­ло­вия об­ра­зо­ва­ния и вне­дре­ния М. в зем­ную ко­ру, кри­стал­ли­за­ции и фрак­цио­ни­ро­ва­ния оп­ре­де­ля­ют на­бор по­лез­ных ком­по­нен­тов, ко­то­рые кон­цен­три­ру­ют­ся при этих про­цес­сах и фор­ми­ру­ют эн­до­ген­ные ме­сто­ро­ж­де­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых.