Изостазия.
Всякий раз, когда на земную поверхность поступает дополнительная нагрузка (например, в результате осадконакопления, вулканизма или оледенения), земная кора прогибается и проседает, а когда эта нагрузка снимается (в результате денудации, таяния ледниковых покровов и пр.), земная кора поднимается. Этот компенсационный процесс, известный как изостазия, вероятно, реализуется посредством горизонтального переноса масс в пределах мантии, где может происходить периодическое расплавление материала. Установлено, что некоторые участки побережья Швеции и Финляндии за последние 9000 лет поднялись более чем на 240 м, главным образом вследствие таяния ледникового покрова. Поднятые побережья Великих озер в Северной Америке сформировались также в результате изостазии. Несмотря на действие таких компенсационных механизмов, крупные океанические впадины и некоторые дельты обнаруживают значительный дефицит массы, в то время как некоторые районы Индии и Кипр – существенный ее избыток.
Геомагнетизм, земной магнетизм, магнитное поле Земли и околоземного космического пространства. Земля обладает магнитным полем дипольного типа, как будто бы в ее центре расположен гигантский полосовой магнит. Конфигурация этого поля медленно изменяется, вероятно в результате движения расплавленного материала во внешнем ядре Земли на глубинах более 2900 км. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в глубинах Земли. На медленные вариации главного магнитного поля накладываются быстрые, но слабые изменения, вызванные электрическими токами в ионосфере. Электрические свойства ионосферы связаны с присутствием в ней заряженных частиц, возникающих при ионизации атмосферы солнечным излучением. Ветры, дующие в ионосфере в присутствии постоянного магнитного поля Земли, приводят к возникновению электрических токов, которые, в свою очередь, создают дополнительное изменяющееся магнитное поле.
2.4 Вулканизм
Вулканизмом в широком понимании называются все те явления, которые образуются при поднятии магмы в коре Земли или при извержении лавы на земную поверхность. Вулканизм бывает надземным и подземным.
Поверхностный (эффузивный ) вулканизм.
Под действием поверхностного вулканизма изменяется внешний облик Земли, и образуются новые горные породы, возникают горы, выделяется в атмосферу большое количество газов и паров, изменяется температурный режим, данного участка. Процесс поверхностного вулканизма часто сопровождается сотрясениями Земли, изменением деятельности подземных вод и т. п. Явление поверхностного вулканизма с давних пор поражало воображение человека. Древние греки поклонялись вулканам, считая их порождением бога огня —Гефеста. Один из островков в Средиземном море, расположенный к северу от Сицилии, особенно удивлял древних людей непрерывными выделениями клубов пара и удушливых газов и ярким красным светом, появляющимся над ним по ночам. Считалось, что здесь находится вход в царство бога огня Гефеста, или Вулкана, в честь которого остров получил название "Вулкан" (Вулькаио). Позднее собственное название острова сделалось нарицательным для всех гор, в которых наблюдаются подобные явления. Вулканы в современном понятии представляют собой геологичёские образования, связанные с вулканической деятельностью и расположенные над отверстием или трещиной, через которую извергаются на поверхность магматические продукты. Чаще всего вулканы представляют собой гору или холм, состоящий из этих продуктов. Вулканы действуют периодически, прячем интервалы между периодами извержения весьма различны —от нескольких месяцев до сотен лет. Вулканы, извержения которых происходили на глазах человека и возможны в будущем, называются действующими; вулканы, деятельность которых прекратилась очень давно, но, исходя из анализа геологических условий, может возобновиться, называются уснувшими вулканами; вулканы, деятельность которых проявлялась в доисторический период и возможность ее возобновления исключена, носят название потухших вулканов. На территории России действующие вулканы располагаются на Камчатке и Курильских островах. К числу уснувших можно отнести некоторые вулканы Кавказа, например Эльбрус и Арарат. Потухшие вулканы многочисленны на Кавказе, Дальнем Востоке. Деятельность вулканов в различных районах и даже в пределах одного и того же района, но в разное время, протекает различно.
Типы вулканов.
Из краткого описания характера вулканизма можно видеть большое разнообразие процессов извержений вулканов. Характер извержений зависит в основном от состава лавы, количества и активности газов, от глубины расположения лавового очага и высоты поднятия лавы вдоль жерла или трещины. Магма основного состава содержит меньшее количество газов, является более жидкой. И излияние ее происходит, как правило, более спокойно.
Извержения кислой магмы сопровождаются выделением огромного количества газов, которые почти всегда производят большие разрушения, разрыхляют и выбрасывают в атмосферу твердые горные породы, встречающиеся на пути их прорыва.
Магма, поднимаясь в поверхностные части Земли, уже на глубине испытывает большие преобразования. Газы, содержавшиеся в ней и вновь возникающие при химических реакциях, скапливаются в верхней части внедряющейся магмы, поэтому при каждом извержении вначале вырываются газы, а уже позднее происходит внедрение или излияние лавы.
На характер выделения газов влияют состав и структура пород, через которые они проходят. В случае пористых или трещиноватых пород, заполняющих канал, по которому движутся газы, или в случае открытого канала они выходят с меньшими взрывами; если же этот канал закупорен пробкой из более твердых пород, они выбрасывают ее с большей силой.
Вулканы по характеру извержений можно разделить на три категории: лавовую, смешанную и газово-взрывную.
В каждой категории выделяются отдельные типы вулканов, чаще всего называемые по наиболее характерному вулкану, извержение которого явилось образцом для данного типа. Например лавовая (типы : площадной, трещинный, гавайский); смешанная (типы: стромболианский, вульканский, этно-везувианский); газово-взрывная (типы: пелейский, катмайский, кракатауский, газо-взрывные воронки (маары), бандайсанский)
Многие вулканы на протяжении всей известной человеку истории извергаются только по определенному типу, у других наблюдается изменение типа извержения на разных этапах их деятельности. Очень часто в начальный период действия вулкана происходит извержение лавовой или смешанной, а позднее газово - взрывной категории. Изменение типа извержения связывается с изменениями состава магмы в очаге; полное затухание вулканической деятельности зависит от окончательного исчерпания магматического очага. Позднее очаг может заполнится новой порцией магмы, и начнется новый цикл извержения.
Среди современных извержений преобладают извержения, газово-взрывной и смешанной категорий.
Периодичность деятельности вулканов.
Явление вулканизма состоит в извержении лавы и сопутствующих ей продуктов из лавового очага на поверхность. Деятельность вулкана осуществляется чаще всего в несколько циклов и бывает растянута на многие годы и даже тысячелетия. Период вулканической деятельности длится до полного исчерпания лавы в очаге, причем в процессе его может меняться состав лавы, а, значит, характер и тип извержения, как это можно видеть на примере некоторых вулканов: Авачинского, Ксудача (Камчатка), Везувия (Италия), Геклы (Исландия) и др.
Начальная стадия деятельности вулкана характеризуется чаще всего излиянием основной базальтовой лавы, затем изливается андезитовая лава, заканчивается цикл извержением кислой лавы. Одновременно с этим меняется и тип извержения от гавайского через везувианский к бандайсанскому. Иногда в случае гигантского лавового очага отдельные этапы сильно растягиваются во времени, как, например, этап извержений гавайского типа на Гавайских островах. В отдельных случаях период извержения не проходит через все этапы.
Этап вулканизма слагается из отдельных не одинаковых по времени вулканических циклов, охватывающих промежутки времени от нескольких лет до нескольких десятков лет. Так, например, Ключевской вулкан за 250 лет пережил 34 цикла, Авачинский за 215 лет — 16 циклов. Начальные циклы этно-везувианского типа характеризуются мощными выбросами газов, что связано с исчерпанием верхней газовой шапки лавового очага. Следующие циклы напоминают по характеру извержения вульканский тип, а затем идут циклы извержения собственно этно-везувианского типа. Заключительные циклы иногда резко отличаются друг от друга, что связано с изменениями в составе лавы в лавовом очаге.
В заключительных циклах лава становится иногда более кислой, менее богатой газами; лава среднего состава выдавливается наподобие кислой лавы, образуя при этом вулканические купола. Сила выдавливания этих куполов бывает часто недостаточной для выхода их на поверхность, и они застревают или в жерле вулканов, или под небольшим слоем осадочных отложений.
Каждый цикл состоит из трех фаз извержения. В начальную фазу лава движется от очага к поверхности, причем это движение сопровождается землетрясением, разогреванием лавовых пробок и т. п. У многих типов вулканов вслед за этим происходит первый, иногда значительный выброс газов, связанный с исчерпанием верхней газовой шапки лавового очага. Затем наступает основная фаза извержения, выражающаяся или в излиянии лавы ( у вулканов гавайского, стромболианского и других типов), или в выбросах лавы и раскаленного облака (у вулканов катмайского и пелейского типов). Заканчивается основная фаза некоторым ослаблением энергии извержения, когда лава, не имея возможности подняться до вершины основного жерла, выливается через боковые трещины, образуя многочисленные бокки и паразитические конусы.
У вулканов катмайского и пелейского типов из боковых трещин могут, как и через основное жерло, выделяться пенистая лава и горячие лавины. После этого наступает заключительная фаза извержения, именуемая поствулканической, которая часто сильно растягивается во времени.
Продукты вулканических извержений.
В процессе вулканической деятельности на поверхность Земли выбрасываются вулканические продукты трех типов: жидкие, твердые и газообразные. Детальное изучение всех этих выбросов представляет большой интерес, так как по ним можно познакомиться с составом и состоянием вещества в глубине Земли и определить тип вулкана.
Жидкие продукты. К жидким продуктам относятся лавы разнообразного состава, которым и определяются ее свойства. Лавы основного состава жидки и легко подвижны. При застывании из такой лавы образуется базальтовая порода черного или темно-серого цвета. При остывании лав среднего состава образуются андезитовые породы. Лавы кислого состава обычно бывают менее подвижны и характеризуются большей густотой и вязкостью по сравнению с основными и средними лавами. Они застывают в виде куполов или толстых коротких потоков, в то время как лавы основного состава разливаются на большие площади в виде маломощных покровов и потоков. При застывании лавы кислого состава образуют дацитовые и липаритовые породы, характеризующиеся более светлым цветом (часто белые), чем средние и основные породы.
Количество лавы, изливающейся при извержении, бывает очень различным; особенно много выливается базальтовой лавы. Лавовые потоки достигают нескольких километров в длину при ширине в сотни метров. Так, например, из вулкана Сикурашима в Японии в 1914 г. вылилось лавы больше 1 км³, а вес ее превышал 3000 млн. т.
Текучесть лавового потока определяется составом лавы, температурой и наличием растворённых в ней газов. Лава растекается потоками при температуре выше 1050°, причем потоки основной лавы движутся со скоростью нескольких километров в час. Скорость течения лавового потока и его температура определялись учеными неоднократно.
Лава, выливающаяся из вулкана, может быть плотной, если газы выделились из нее еще в жерле вулкана, и пористой, в случае насыщения её газами. Поры в лавах могут быть самых различных размеров. В случае большого скопления газов в лаве образуются крупные купола. Иногда из-под лавовой корки вырывается лавовый поток, и тогда под коркой образуется огромная пустота. В Калифорнии в застывшей лаве наблюдались полости высотой 20 м, шириной от 6 до 25 м при длине свыше 1 км.
Лавы, насыщенные газами, при застывании образует породу, переполненную мелкими порами и называемую пемзой. В порах и пустотах могут возникать различные минералы, кристаллизующиеся как из газов, так и из водных растворов, проникающих в эти пустоты. В результате в лавовой породе возникают многочисленные шарики или бобовины кальцита, опала, агата, цеолитов и других минералов. Такая порода носит название миндалевидного камня, или мендельштейна.
Поверхность лавового потока бывает обычно двух типов: глыбовая и волнистая. Глыбовая поверхность напоминает поверхность реки во время ледохода. Она образуется у более вязких лав или в том случае, когда происходило разламывание уже застывшей лавовой корочки. Волнистая, плоскобугристая поверхность бывает у жидкой лавы. На этой поверхности хорошо видно, как одни порции уже загустевшей лавы наплывали на другие и затем в таком виде застывали.
В случае излияния волнистой лавы в море поверхность лавы иногда напоминает площадь, уложенную подушками или мешками с песком. Такая поверхность лавы получила название подушечной. Обособление подушек часто распространяется на значительную глубину лавового потока и тогда лавовая порода состоит из шаров, тесно примыкающих друг к другу. Такая порода носит название шаровой лавы.
Очень часто лава имеет слоистое или полосчатое строение, что связано с постепенным наслоением одних порций лавы на другие.
Большинство лав имеет неполнокристаллическое строение, когда в лаве наряду со стеклом имеются мелкие, а иногда и крупные кристаллы отдельных минералов. Лавы с глыбовой поверхностью при застывании, иногда оказываются полностью раздроблены. Такая порода называется агломератом.
Очень часто не вся лава выливается в виде сплошной массы; нередко она выбрасывается в виде отдельных брызг и комков. Эти лавовые комки, охлаждаясь, превращаются в сгустки, имеющие грушевидную форму. Такие сгустки лавы носят название лавовых бомб. Часто вследствие вращательного движения в воздухе они бывают веретенообразными, иногда шаровидными или бесформенными, изредка лентообразными.
Размеры лавовых бомб колеблются от величины грецкого ореха до величины арбуза и больше. Внутри некоторых из них обнаруживается пустота, связанная с центробежным движением во время полета. В других бомбах, наоборот, внутри обнаруживается твердое инородное тело — кусочек лавы более древнего извержения или обломок боковой породы жерла.
Густая вязкая лава иногда выбрасывается в виде огромных глыб весом в несколько тонн. Мелкие комки жидкой лавы иногда растягиваются в тонкие нитки, получившие название «волос Пеле» (Пеле — богиня огня гавайцев). Часто лава выбрасывается в виде небольших комочков, которые, скопляясь на земле, застывая и уплотняясь, образуют сильнопористую вулканическую породу – шлаковый туф.
Твердые продукты. Большинство вулканов одновременно с лавой выбрасывают огромное количество твердых продуктов. Некоторые исследователи, в частности английский вулканолог Тиррель, считают, что количество твердых продуктов в десятки, а то и в тысячи раз превышает количество лавы. Твердые продукты представляют собой обломки самой различной величины - от долей миллиметра до нескольких метров в диаметре. Провести точную грань между жидкими и твердыми продуктами не всегда удается, так как жидкая капелька лавы быстро застывает в воздухе и падает на землю в виде твердого шарика.
Твердые продукты вулканизма подразделяются по величине обломков на следующие типы:
1) вулканический пепел, пыль;
2)вулканический песок;
3) вулканические камешки (дапилли);
4) вулканические бомбы;
5) вулканические глыбы.
Все эти продукты извержения образуются за счет раздробления при взрывах застывшей лавы прежних извержений, а также осадочных и магматических пород, слагающих жерло вулкана. Чём больше взрывная волна, тем больше количество твердых продуктов извержения; их очень много при извержениях бандайсанского, катмайского и пелейского типов и относительно мало при извержениях исландского и гавайского типов.
Вулканический пепел представляет собой мельчайшие (от долей до миллиметра) остроугольные обломки пемзы, стекла, различных минералов, видимые только под микроскопом. Цвет вулканического пепла самый разнообразный. Вулканический пепел выбрасывается иногда в огромных количествах. Пепел может распространяться на очень большие расстояния от кратера вулкана, так как при взрыве он выбрасывается в высокие слои атмосферы, где разносится воздушными течениями. Скорость перелета пепла достаточно большая; во время извержёния вулкана Аски в Исландии через 12 часов после извержения пепел оказался на западном берегу Норвегии, а еще через 10 часов долетел до Стокгольма, т. е. скорость его переноса достигала 80—100 км/час.
Пласты пепловых пород, накопившиеся в результате прошлой деятельности ныне потухших вулканов, встречаются очень часто, причем иногда в значительном удалении от вулкана.
Вулканический песок содержит зерна, более крупные, чем пепел (от 1—5 мм до горошины); состоит он также из мелких перетертых частиц раздробленной лавы и боковых пород; при осаждении обычно бывает перемешан с пеплом.
Из кратера вулкана в большом количестве выбрасываются и более крупные, чем песок и пепел, обломки самых различных размеров — вулканические бомбы. Все они, как правило, угловаты и очень различны по составу.
Во время извержения горы Вулькано однажды была выброшена глыба объемом 25 м³ и весом 68 т. В большом количестве обломки выделяются обычно в первую фазу извержения, когда происходит прорыв основного жерла, затем к ним примешиваются лавовые бомбы. Обломки вместе с вулканическим песком и пеплом скапливаются на склонах вулкана у его подножия и главным образом в рытвинах и канавах, бороздящих склон.
Вулканокластические породы. Весь обломочный материал, выбрасываемый из вулкана, получил название вулканокластического («клястикос» по-гречески — раздробленный). При осаждении, уплотнении и затвердевании этого обломочного материала образуются вулканические породы, которые по способу образования, количеству и размерам обломков и характеру цемента разделяются на туффиты и туфы.
Туффиты осаждаются в водной среде, т. е. в морях и озерах; большинство их формируется при подводных извержениях вулканов. Туффиты бывают часто хорошо слоисты. Они содержат примесь терригенного или органогенного материала, иногда в них встречаются обломки фауны или отпечатки морских животных. В составе туффитов преобладает вулканический материал, а структура, текстура и способ отложения их соответствуют таковым нормальной осадочной породы. Так же как садочные породы обломочного происхождения, туффиты подразделяются по величине обломков на пепловые туффиты, туфопесчаники, туфобрекчии и туфоконгломераты.
Туффы подразделяются по величине обломков на пелитовые и псаммитовые туфы; а по составу на туфы кислых. Средних и основных пород.
Туфы так же как и туффиты , часто содержат примесь материала не вулканогенного происхождения, смытого или сорванного со склонов, а также выброшенного из кратера.
Часто можно обнаружить смешанную туфолавовую породу, образующуюся в том случае, когда на еще не остывшую лаву в большом количестве падал туфогенный материал. Особенно характерны отложения грязевых потоков, которые образуются вследствие обильных дождей, следующих за извержением вулкана. В грязевой поток вовлекается все: пепловый материал, адсорбированный дождевыми каплями в атмосфере; свежий, еще не успевший уплотниться туфогенный материал на склонах; обломки лавы; почва и рыхлые осадочные породы (обломки осыпей и обвалов). Вся масса грязевых потоков, плохо сортированная и очень разнообразная по составу, отлагается у подножия вулканических конусов.
Грязевые потоки, проносясь по рыхлым, часто еще не окончательно закрепленным склонам вулканического конуса, резко изменяют его очертания. На склонах вулкана образуются многочисленные промоины — овраги, радиально расходящиеся от вершины вулкана. Эти промоины именуются барронкосами.
Установить природу образования вулканокластических пород древних потухших вулканов часто бывает очень трудно, поэтому классифицируют их главным образом по составу, а не условиям образования. Среди них выделяют: лавовые брекчии, состоящие из обломков лавы, пирокластические породы («пир» по-гречески — огонь), состоящие из спёкшихся обломков туфов и вулканических брекчий, и пирокластически-осадочные породы, которые состоят как из вулканического материала, так и из осадочных пород.
Вулканокластические породы, особенно ископаемые, распространены значительно шире, чем собственно лавы.
Газообразные продукты. Газы и пары воды образуются при химических реакциях в магме и при взаимодействии магмы с боковыми породами. Значительная часть их в процессе извержения отделяется от лавы и выбрасывается в атмосферу, тогда как другая выделяется вместе с лавой.
Часть газов выделяется из лавы уже после извержения в виде фумарол. Основная масса газовой части извержений состоит из паров воды.
Вулканические газы, пары воды и пепел, попадая в атмосферу, способствуют некоторым изменениям ее состояния. После извержения вулкана Ксудач на значительной территории Дальнего Востока наблюдалось удивительно влажное лето, что связывалось с обильными выбросами пара и конденсацией его пепловыми частицами. Часто тонкие пепловые частицы изменяют состояние атмосферы и условия прохождения световых лучей. Вследствие этого, например, после извержения вулкана Кракатау, в ряде мест наблюдались своеобразные розовые и красные зори и закаты.
Географическое распространение вулканов.
В настоящее время на земном шаре насчитывается 541 действующих вулканов. Количество потухших и. уснувших вулканов, действовавших в третичное и четвертичное время, определяется цифрой в несколько тысяч. Большинство действующих вулканов приходится на территорию суши; подводных среди них зафиксировано всего 76. Все эти вулканы по далеко не полным данным произвели свыше 2500 извержений.
Вулканические центры на земном шаре располагаются очень неравномерно. Подавляющее большинство вулканов приурочено к побережьям океанов и морей или к островным цепям. На материках действующие вулканы встречаются редко; совсем неизвестны они в Австралии; в Евразии они находятся только на побережье Средиземного моря и Камчатском полуострове, в Северной и Южной Америке приурочены к относительно узкой зоне Западного (Тихоокеанского побережья), в Африке некоторое количество вулканов располагается в верховьях Нила, в Антарктике — на северо-восточном ее побережье. Таким образом, вулканы на материках, за исключением Американского, немногочисленны и приурочены, кроме Африки, исключительно к их краевым частям.
Глубинный (интрузивный) вулканизм.
Не вся магма, движущаяся к поверхности, достигает ее. Вследствие отсутствия открытых трещин или недостаточной энергии магма может остановиться внутри твердой оболочки земной коры, где, попав в зоны с иным, более низким тепловым режимом, начинает постепенно остывать.
Дифференциация магмы.
О свойствах и составе магмы судят по лаве и тем магматическим горным породам, которые образовались в результате остывания магмы. Эти породы по составу очень разнообразны.
Крайними членами ряда магматических пород являются, с одной стороны, кислые и ультракислые породы, с другой — основные и ультраосновные. Между этими крайними членами магматических пород существует большое количество переходных пород.
Возникает вопрос, была ли родоначальная магма столь же разнообразной, как и кристаллизовавшиеся из нее породы. Некоторые ученые (В. Н. Лодочников) считают, что в глубине Земли существуют разнообразные магмы, отвечающие по своему составу горным породам.
Большинство ученых (Р.О. Дели, Н.Л. Боуэн, А. Н. Заварицкий) признают существование одной исходной магмы — основной, базальтовой. По мнению других (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг), существуют две магмы — кислая и основная, что подтверждается также данными геофизики: в области материков основные породы слагают более низкую оболочку, а кислые породы — более высокую, в области океанических впадин базальтовая оболочка приближается к поверхности Земли. Независимо от этих точек зрения, приходится признавать, что перед своим застыванием магма разделяется по составу, вследствие чего и образуется все разнообразие горных пород.
Процесс разделения магмы носит название дифференциации. Нередко наблюдается, что застывшие, в одном и том же магматическом очаге породы бывают резко различны по составу, причем между ними существуют взаимные переходы.
Каковы же причины и характер дифференциации магмы? По мнению некоторых ученых, дифференциация магмы происходит в магматическом слое с момента его возникновения путем разделения магмы по удельному весу на более тяжелую, которая опускается вниз, и более легкую, как бы всплывающую кверху. Эта дифференциация носит название гравитационной. 0на привела к образованию отдельных слоев земной коры: базальтового внизу и гранитного вверху.
Процессы дифференциации магмы происходят в основном вследствие изменения физико-химической обстановки в области магматического очага, например изменения давления или температуры. В связи с огромным давлением вещество на очень больших глубинах, несмотря на высокую температуру, находится в твердом состоянии. В условиях более низкого давления магматическое вещество переходит из твердого в жидкое состояние, и начинается его дифференциация.
Выделяют два типа дифференциации: собственно магматическую дифференциацию, т. е. дифференциацию вещества в жидком состоянии, и кристаллизационную дифференциацию, т. е. дифференциацию, связанную с образованием кристаллов. Магматическая дифференциация происходит раньше кристаллизационной. В магматической дифференциации выделяются процессы ликвации и ассимиляции.
Ликвация, или расщепление, магмы представляет собой образование двух различных по составу и удельному весу жидкостей. Этот процесс напоминает разделение смеси воды и эфира. Его можно сравнить также с процессом остывания металлического расплава в домне, при котором происходит распадение на два слоя: верхнего — шлака и нижнего — штейна, не смешивающихся при дальнейшем остывании.
Ассимиляция — это процесс расплавления или растворения постороннего материала, захватываемого магмой при соприкосновении с боковыми породами. Последние растворяются, образуя новую, иную по составу магму, и при кристаллизации обусловливают разделение магмы по составу.
Глыбы и участки чуждых магме пород, наблюдаемые в застывших горных породах, получили название ксенолитов. По мнению некоторых ученых, ассимиляция осадочных или изверженных пород, богатых кремнеземом, приводит к образованию гранитов по периферии очагов основной магмы.
По мере охлаждения магматического очага возникает движение магмы, связанное с неравномерным охлаждением отдельных участков. В очаге возникают термотоки, которые увлекают некоторые составные части магмы и переносят их из центра к более охлажденной периферии, где происходит концентрация раствора определенного состава. Из этих концентрированных растворов при полном остывании магмы образуются так называемые краевые фации пород интрузивного массива.
Кристаллизационная дифференциация также связана с охлаждением массива интрузивных пород. Когда магма достигает определенной температуры, в ней возникают центры кристаллизации отдельных минералов. Это основано на том, что кристаллизация различных минералов происходит при разной температуре.
В некоторых случаях происходит не погружение ранее выделившихся минералов, а, наоборот, их всплывание. Ф. Ю. Левинсон-Лессинг проводил опыты по расплавлению лавы Везувия, богатой кристаллами лейцита. Все они всплыли на поверхность, так как удельный вес лейцита (2,6) значительно отличался от удельного веса базальта (3,0).
В результате всех сложных процессов дифференциации магмы после ее окончательного охлаждения образуются горные породы очень различного состава. Глубинные (интрузивные) породы так же, как и излившиеся, подразделяются по составу на кислые, средние, основные и ультраосновные.
В связи с медленным, постепенным охлаждением и полной кристаллизацией внутри земной коры глубинные магматические породы резко отличаются от излившихся как по структуре, так и по текстуре. Интрузивные породы обычно бывают полнокристаллическими, очень часто крупнокристаллическими. Пористые, пузырчатые текстуры в этих породах отсутствуют.
Химический состав магматических горных пород почти всегда, в той или иной мере отличается от состава магмы, из которой они произошли, вследствие отделения газов и изменения состава магмы в связи с частичной ассимиляцией, т. е. захватом и растворением тех горных пород, через которые магма проходила. Чем больше будет ассимиляция боковых пород, тем резче будет отличаться состав застывающей магматической горной породы от состава исходной магмы. На характер и скорость кристаллизации магмы оказывают большое влияние газы, являющиеся своеобразными катализаторами процесса. В случае, если они не отделились и не улетучились из магмы в начальный период, кристаллизация идет более интенсивно.
Форма интрузивных магматических тел.
По своей форме и размерам интрузивные магматические тела весьма разнообразны. Их форма и размеры зависят от количества внедряющейся магмы, состояния вещества, энергии внедряющегося тела, характера и типа вмещающих магму пород. Различают два типа магматических тел. При образовании тел первого типа энергия магмы, или способность ассимиляции, настолько велика, что она при внедрении почти совершенно не считается с вмещающими породами. Она их или раздвигает и заставляет приспособиться к своей форме, или поглощает. Формы таких магматических тел зависят почти целиком от состава магмы и могут быть названы идиоморфными.
Второй тип магматических тел образуется в случае приспособления магмы к условиям залегания окружающих пород. В этом случае магма заполняет трещины, пустоты, внедряется в ослабленные зоны между отдельными пластами и т. д. Тела первого типа обычно тесно связаны с основным магматическим очагом и представляют собой своеобразные выступы этого очага. Тела второго типа соединяются с магматическим очагом обычно при помощи канала, часто именуемого корнем интрузивного тела.