Magmatická diferenciácia

Magmatická diferenciácia je zastrešujúci názov pre rôzne chemické, alebo fyzikálne zmeny, ktoré sa odohrávajú v magme.

Základné príčiny diferenciácie

Roztavená hornina sa nazýva primárna tavenina. Neprebehla v nej žiadna diferenciácia a predstavuje počiatočnú skladbu magmy. V prírode je jej výskyt vzácny (leukosomné migmatity sú dobrý príklad), väčšinou sa ako primárne označujú taveniny priamo z plášťa (primitívne magmy). Pre geológov sú veľmi zaujímavé, nakoľko odrážajú chemické zloženie plášťa bez väčších odchýlok.

Hlavná príčina diferenciácie magmy je jej chladnutie a s tým spojené zmeny chemického zloženia magmy. Je to nevyhnutný dôsledok migrácie magmy od miesta jej vzniku do chladnejších miest zemskej kôry. Chladnutie zapríčinuje kryštalizáciu minerálov z taveniny, alebo roztavenej časti magmy, nakoľko táto väčšinou pozostáva zo zmesi taveniny a tuhých zložiek.

Ďalšie možnosti diferenciácie spôsobuje kontaminácia magmy okolitými horninami, prípadne zmiešanie dvoch magiem odlišného zloženia.

Procesy diferenciácie sa označujú skratkou FARM (Fractional crystalization - frakčná kryštalizácia, Assimilation - pohltenie, Replenishment - doplnenie a Magma mixing - zmiešavanie magiem).

Frakčná kryštalizácia

Frakčná kryštalizácia je jeden z najdôležitejších procesov prebiehajúci v zemskej kôre a plášti. Je to proces postupného vypadávania vykryštalizovaných minerálov z taveniny.

Je to veľmi zložitý proces, vplýva naň teplota, tlak a chemické zloženie samotnej taveniny. Od zloženia magmy sa odvádza, ktorý minerál začne kryštalizovať v určitých podmienkach. Napríklad z mafickej magmy (s veľkým obsahom MgO) ako prvý kryštalizuje forsterit, alebo enstatit.

Asimilácia

Asimilácia je ďalší populárny mechanizmus objasňujúci odlišné chemické zloženie primitívnej a rozvinutej magmy. Predpokladá, že primitívna, mafická magma pri svojom výstupe pohlcuje a taví okolité horniny a tým dochádza k zmene jej zloženia.

Doplnenie

Pod doplnením sa rozumie prídavok novej, horúcej magmy k predchádzajúcej várke, ktorá už značne ochladla a jej zloženie sa zmenilo. Nutný mechanizmus je taký, že chladnúca magma sa ešte pred prídavkom novej presunie na iné miesto v kôre, pričom vykryštalizované tuhé fázy ostáva na pôvodnej lokalite.

Zmiešavanie magiem

Zmiešavanie magiem predpokladá existenciu dvoch, prípadne viacerých magiem odlišného zloženia, ktoré sa v magmatickom krbe zmiešajú do jednej taveniny, čím sa zmení zloženie. Takto je napríklad vysvetľovaný pôvod andezitovej magmy ako dôsledok zmiešania bazaltovej a granitovej magmy.

Iné mechanizmy diferenciácie

Konvekčné prúdenie tepla v magme zapríčinuje postupné rozloženie jednotlivých frakcií v závislosti od teploty a vytvorenie tzv. laminárnych prúdov.

Správanie sa magmy v magmatickom krbe

Granitové magmy sú viskóznejšie, preto sa javia ako homogénnejšie. Tuhnú v podobe veľkých telies - plutónov, alebo batolitov. Pretože sú aj chladnejšie, väčšinou pri nich nedochádza ku kontaminácii okolitými horninami, nakoľko ich nie sú schopné roztaviť.

Naopak, bazaltové magmy sú viac pohyblivé a teplejšie. Frakčná kryštalizácia v nich prebieha omnoho rýchlejšie, taktiež je u nich väčšia pravdepodobnosť kontaminácie okolitými horninami.

Kvantifikácia diferenciácie

Na zistenie a kvantifikáciu magmatickej diferenciácie sa používajú nasledovné metódy:

• Geochemická analýza danej horniny vo vybraných vzorkách, na určenie zmien vo vývoji zloženia magmy
• Geochemická analýza stopových prvkov
• Izotopová analýza

Chemický portál Portál vied o Zemi