Sous magmatisme comprendre la totalité des phénomènes associés à la formation, l'évolution de la composition et le mouvement des magmas à la surface de la Terre. Le magmatisme est l'un des processus profonds les plus importants à l'intérieur de la Terre. Selon la forme de manifestation, le magmatisme est divisé en intrusif et effusif. La différence entre eux détermine en grande partie les mécanismes de formation des roches.
Le concept de magma
Le magma est une fonte de silicate fluide à haute température qui se forme dans des chambres profondes, principalement dans le manteau supérieur (asthénosphère) et en partie dans les couches inférieures de la croûte terrestre. La formation d'une chambre magmatique se produit lorsque certaines valeurs de pression et de température sont combinées. Un tel magma primaire a une composition homogène, comprenant les composants suivants: liquide (melt), dans lequel la phase gazeuse ou volatile (fluide) est dissoute. Il y a aussi quelquessubstance cristalline solide. Au fur et à mesure que vous vous déplacez vers la surface, le magma primaire évolue en fonction des conditions spécifiques.
L'évolution du magma comprend plusieurs types de processus. Tout d'abord, elle expérimente différents types de différenciation:
- ségrégation, dans laquelle il se sépare en composants liquides non miscibles;
- différenciation par cristallisation. Ce processus le plus important est associé à la précipitation (cristallisation) de certains composés à partir d'une masse fondue amorphe à diverses combinaisons de température et de pression.
Deuxièmement, le magma change sa composition chimique à la suite de l'interaction avec les roches hôtes. Ce phénomène s'appelle la contamination.
Processus de cristallisation dans le magma
Étant donné que le magma est un mélange mobile de nombreuses substances et qu'il se trouve dans des conditions changeantes, la cristallisation de ses composants est un processus très complexe. Il est généralement divisé en trois phases principales:
- Phase magmatique précoce à haute température. À ce stade, des minéraux contenant du fer et du magnésium à haute densité tombent du magma. Ils se déposent et s'accumulent dans les zones inférieures de la chambre magmatique.
- Phase magmatique principale de température moyenne, dans laquelle se forment les principaux composants des roches, tels que les feldspaths, le quartz, les micas, les pyroxènes, les amphiboles. Le calcium précipite, la grande majorité du silicium et de l'aluminium. La cristallisation dans cette phase s'accompagne déjà d'un manque d'espace dans la chambre magmatique, de sorte que les minéraux résultants sont plus fins.
- Magmatique tardif de basse température (pegmatite)phase. A ce stade, le résidu mobile de magma dit de pegmatite, enrichi en composants volatils, se propage à travers les cavités et les fissures subsistant dans la chambre magmatique, contribuant à la recristallisation des roches hôtes. Les veines de pegmatite se caractérisent par la formation de gros cristaux qui peuvent se développer les uns dans les autres. Cette étape borde et est étroitement liée à la phase hydrothermale de la formation minérale.
Volcanisme et plutonisme
Il existe des formes de manifestation de magmatisme comme intrusives et effusives. La différence entre eux réside dans les conditions d'évolution des magmas et le lieu de leur solidification. Le dernier facteur joue un rôle particulièrement important.
Le magmatisme effusif est un processus au cours duquel le magma atteint la surface de la Terre par un canal d'alimentation, monte au sommet, forme des volcans et gèle. Le magma en éruption est appelé lave. Lorsqu'il atteint la surface, il perd intensément son composant volatil. La solidification se produit également rapidement, certains types de laves n'ont pas le temps de cristalliser et de se solidifier à l'état amorphe (verres volcaniques).
Le magmatisme intrusif (plutonisme) est différent en ce que le magma n'atteint pas la surface. En pénétrant d'une manière ou d'une autre dans les horizons sus-jacents des roches hôtes, le magma se solidifie en profondeur, formant des corps intrusifs (plutoniques).
Classification des intrusions
Les relations des roches hôtes avec les produits du magmatisme intrusif et les types de corps intrusifs se distinguent selon de nombreux critères, notamment:
- Profondeur de formation. Il existe des intrusions proches de la surface (subvolcaniques), moyennement profondes (hypabyssales) et profondes (abyssales).
- Emplacement par rapport à la roche hôte. Selon ce critère, les tableaux intégrés sont divisés en consonants (concordants) et discordants (discordants).
En outre, la nature du magmatisme intrusif et les types d'intrusions sont classés en fonction de caractéristiques telles que le rapport de la structure du corps plutonique à la surface de contact (conforme et non conforme), la relation avec les mouvements tectoniques, la forme, la taille du massif, etc.
Les critères d'identification des différents types d'intrusions magmatiques sont étroitement liés. Par exemple, selon la structure de la strate encaissante, la profondeur et le mécanisme de formation du massif magmatique et d'autres manifestations de magmatisme intrusif, les formes des intrusions peuvent varier considérablement.
Mécanismes d'introduction de magma dans la masse rocheuse
Le magma peut pénétrer dans la strate hôte de deux manières principales: le long des plans de stratification de la strate sédimentaire ou le long des fissures existantes dans la roche.
Dans le premier cas, sous la pression du magma, les couches du toit se soulèvent - les zones sus-jacentes de l'épaisseur - ou, au contraire, sous l'influence de la masse de magma intrusif, les couches sous-jacentes affaissement. C'est ainsi que se forment les intrusions de consonnes.
Si le magma pénètre vers le haut, remplissant et élargissant les fissures, brisant les couches et effondrant les roches du toit, il forme lui-même une cavité qui sera occupée par un corps intrusif. De cette façon, survenant de façon discordantecorps plutoniques.
Formes des masses ignées incrustées
Selon le chemin spécifique par lequel se déroule le processus de magmatisme intrusif, les formes de corps intrusifs peuvent être très diverses. Les massifs ignés discordants les plus courants sont:
- Dike est un corps en forme de plaque à fort pendage qui traverse les strates environnantes. Les dykes sont beaucoup plus longs qu'épais et les surfaces de contact sont presque parallèles. Les digues peuvent être de différentes tailles - de quelques dizaines de mètres à des centaines de kilomètres de longueur. La forme des digues peut également être circulaire ou radiale, selon l'emplacement des fissures remplies de magma.
- Une veine est un petit corps sécant de forme irrégulière et ramifiée.
- La tige est un corps en forme de colonne caractérisé par des surfaces de contact verticales ou fortement inclinées.
- Batholite est la plus grande variété d'intrusions. Les batholites peuvent mesurer des centaines, voire des milliers de kilomètres de long.
Les corps qui se chevauchent prennent également diverses formes. Parmi eux se trouvent souvent:
- Le seuil est une intrusion litée dont les surfaces de contact sont parallèles aux lits d'accueil.
- Lopolith est un réseau lenticulaire, convexe vers le bas.
- Laccolith est un corps de forme similaire, dont le côté convexe est situé au sommet, comme un chapeau de champignon. Le mont Ayu-Dag en Crimée est un exemple de laccolithe gabbroïde.
- Phacolite est un corps situé dans le pli de la cuvette de la roche hôte.
Zone de contact d'intrusion
La formation des corps plutoniques s'accompagne de processus complexes d'interaction à la frontière avec la strate encaissante. Des zones d'endocontact et d'exocontact se forment le long de la surface de contact.
Des changements d'endocontact se produisent dans l'intrusif en raison de la pénétration des roches hôtes dans le magma. En conséquence, le magma près du contact subit des modifications chimiques (contamination) qui affectent la formation minérale.
La zone d'exocontact se produit dans la roche hôte en raison des effets thermiques et chimiques du magma et se caractérise par des processus actifs de métamorphisme et de métasomatisme. Ainsi, les composants volatils du magma peuvent remplacer les minéraux dans la zone d'exocontact par des composés introduits, formant les soi-disant halos métasomatiques.
Les composés minéraux portés par des composants volatils peuvent également cristalliser directement dans la zone de contact. Ce processus joue un rôle important dans la formation, par exemple, des micas et, avec la participation de l'eau, du quartz.
Magmatisme intrusif et roches intrusives
Les roches formées à la suite de la cristallisation profonde du magma sont appelées intrusives ou plutoniques. Les roches effusives (volcaniques) se forment lorsque le magma éclate à la surface de la Terre (ou au fond de l'océan).
Le magmatisme intrusif et effusif donne naissance à des séries de roches de composition minérale similaire. La classification des roches ignées par composition est basée sur la teneur en silice SiO2. Selon ce critère de racesubdivisé en ultrabasique, basique, moyen et acide. La teneur en silice dans la série passe des roches ultramafiques (moins de 45 %) aux roches acides (plus de 63 %). Au sein de chaque classe, les roches diffèrent par leur alcalinité. Les principales roches intrusives conformes à cette classification forment la série suivante (analogue volcanique entre parenthèses):
- Ultrabasique: péridotites, dunites (picrites);
- Principaux: gabbroïdes, pyroxénites (bas altes);
- Médium: diorites (andésites);
- Acides: granodiorites, granites (dacites, rhyolites).
Les roches plutoniques se différencient des roches effusives par les conditions d'occurrence et la structure cristalline des minéraux qui les composent: elles sont entièrement cristallines (ne contiennent pas de structures amorphes), à grain clair et dépourvues de pores. Plus la source de la formation rocheuse est profonde (intrusions abyssales), plus les processus de refroidissement et de cristallisation du magma sont lents, tout en maintenant une grande quantité de la phase volatile. Ces roches profondes sont caractérisées par des grains cristallins plus gros.
Structure interne des corps intrusifs
La structure des massifs plutoniques se forme au cours d'un ensemble de phénomènes réunis sous le nom général de prototectonique. Elle distingue deux étapes: la prototectonique des phases liquide et solide.
Au stade de la phase liquide, les textures primaires rayées et linéaires du corps résultant sont posées. Ils reflètent la direction d'écoulement du magma intrusif et les conditions dynamiques d'orientation des minéraux en cristallisation (par exemple, la disposition parallèlecristaux de mica, hornblende, etc.). Les textures sont également associées à l'emplacement de fragments de roches extraterrestres tombés dans la chambre magmatique - xénolithes - et d'accumulations minérales isolées - schlieren.
Le stade solide de l'évolution intrusive est associé au refroidissement de la roche nouvellement formée. Des fissures primaires apparaissent dans le massif, dont la localisation et le nombre sont déterminés par l'environnement de refroidissement et les structures formées en phase liquide. De plus, des structures secondaires se développent dans une telle masse magmatique en raison de la fragmentation de ses sections et des déplacements le long des ruptures.
L'étude de la prototectonique est importante pour clarifier les conditions de localisation des gisements minéraux au sein des intrusions et dans les roches environnantes.
Intrusions magmatiques et tectonique
Les roches d'origine intrusive sont répandues dans diverses zones de la croûte terrestre. Certaines manifestations de magmatisme intrusif contribuent de manière significative aux processus tectoniques régionaux et mondiaux.
Lors des collisions continentales au cours de l'augmentation de l'épaisseur de la croûte, dues au magmatisme granitique actif, de grands batholites se forment, par exemple le batholite de Gangdis dans le Trans-Himalaya. De plus, la formation de grands batholites est associée à des marges continentales actives (batholite andin). En général, les intrusions de magma silicique jouent un rôle important dans les processus de formation des montagnes.
Lorsque la croûte est étirée, des séries de digues parallèles se forment souvent. De telles séries sont observées dans les dorsales médio-océaniques.
Les sills sont une des formes caractéristiques des intrusions magmatiques intracontinentales. Ils peuvent également avoir une grande étendue - jusqu'à des centaines de kilomètres. Souvent, le magma, pénétrant entre les couches de roches sédimentaires, forme plusieurs couches de seuils.
Activité magmatique profonde et minéraux
En raison des particularités de la cristallisation dans les processus de magmatisme intrusif, des minéraux de minerai se forment pour le chrome, le fer, le magnésium, le nickel, ainsi que les platinoïdes natifs dans les roches ultrabasiques. Dans ce cas, les métaux lourds (or, plomb, étain, tungstène, zinc, etc.) forment des composés solubles avec les composants magmatiques volatils (par exemple, l'eau) et se concentrent dans les régions supérieures de la chambre magmatique. Cela se produit au début de la cristallisation. Plus tard, un résidu de pegmatite mobile contenant des terres rares et des éléments rares forme des dépôts filoniens dans des fractures intrusives.
Ainsi, les Khibiny de la péninsule de Kola sont un laccolithe, exposé à la suite de l'érosion de la strate encaissante. Ce corps est composé de syénites à néphéline, qui sont un minerai d'aluminium. Un autre exemple est les intrusions du seuil de Norilsk riches en cuivre et en nickel.
Les zones de contact présentent également un grand intérêt pratique. Les gisements d'or, d'argent, d'étain et d'autres métaux précieux sont associés à des halos métasomatiques et métamorphiques de corps intrusifs tels que le lopolith de Bushveld en Afrique du Sud, connu pour ses halos aurifères.
Ainsi, les zones dele magmatisme est la source la plus importante de nombreux minéraux précieux.
