Различают магматизм интрузивный и эффузивный. При интрузивном магматизме (плутонизме) магма не достигает земной поверхности, а активно внедряется во вмещающие вышележащие породы, частично расплавляет их, и застывает в трещинах и полостях коры на глубине. При эффузивном магматизме (вулканизме) магма через подводящий канал достигает поверхности Земли, где образует вулканы различных типов, и застывает на поверхности. В обоих случаях при застывании расплава образуются магматические горные породы. Температуры магматических расплавов находятся в пределах 700–1100°С. Измеренные температуры магм, излившихся на поверхность, колеблются в интервале 900–1100°С и изредка достигают 1350°С. Более высокая температура наземных расплавов обусловлена тем, что в них протекают процессы окисления под воздействием атмосферного кислорода.
Преобладающим компонентом магмы является кремнезем (SiO2) и силикаты Al, Na, K, Ca, Mg, Fe и др. В природе существует несколько типов магм, различных по химическому составу. Состав магм зависит от состава материала, за счет плавления которого они образуются. Однако при подъеме магмы происходит частичное плавление и растворение окружающих пород земной коры или их ассимиляция; при этом первичный состав магмы меняется. Таким образом, состав магм изменяется в процессе как внедрения их в верхние горизонты коры, так и кристаллизации. На больших глубинах в магмах в растворенном состоянии присутствуют летучие компоненты – пары воды и газов (H2S, H2, CO2, HCl, и др.) В условиях высоких давлений их содержание может достигать 12 %. Они являются химически очень активными, подвижными веществами и удерживаются в магме только благодаря высокому внешнему давлению.
В процессе подъема магмы к поверхности, по мере снижения температур и давлений происходит распад системы на две фазы – расплав и газы. Если движение магмы медленное, ее кристаллизация начинается в процессе подъема, и тогда она превращается в трехфазную систему: газы, расплав и плавающие в нем кристаллы минералов. Дальнейшее охлаждение магмы приводит к переходу всего расплава в твердую фазу и к образованию магматической породы. При этом летучие компоненты отделяются и основная их часть удаляется по трещинам, окружающим магматическую камеру, или непосредственно в атмосферу в случае излияния магмы на поверхность. В затвердевшей породе сохраняется лишь незначительная часть газовой фазы в виде мельчайших включений в минеральных зернах. Таким образом, состав исходной магмы определяет состав главных, породообразующих минералов сформировавшейся породы.
Процессы магматизма играют исключительно важную роль в формировании земной коры, поставляют в нее материал из мантии, наращивают кору и приводят к перераспределению материала внутри самой коры. Магматические породы составляют основную часть земной коры, они занимают более 90% ее объема. Характерными их особенностями являются массивное строение и залегание в виде резко ограниченных тел, активно контактирующих с вмещающей осадочной толщей. Наличие таких активных контактов связано с температурным воздействием магмы на окружающие породы и с деформацией пород кровли при подъеме магмы.
Типы магм
Существование определенных магматических ассоциаций свидетельствует о том, что разные породы, входящие в состав одной ассоциации, имеют общее происхождение и образуются из одной родоначальной, или первичной, магмы.
Вопрос о числе первичных магм окончательно не решен. В настоящее время безусловно признается существование двух первичных магм – базальтовой (основной) и гранитной (кислой). Гипотеза существования двух первичных магм была выдвинута советским ученым Ф.Ю. Левинсоном-Лессингом в 20-е годы прошлого века. Несколько позднее, в 30-е годы, широкое распространение получила гипотеза существования только одной первичной магмы – базальтовой, разработанная Н. Боуэном и пользовавшаяся признанием вплоть до недавнего времени.
Существование первичной базальтовой магмы подтверждается как чрезвычайно широким распространением базальтов, развитых на участках коры с совершенно различным строением и историей развития, так и повторением во всех геологических периодах излияния базальтовых магм, практически не меняющихся по составу. Отсюда следует, что базальтовая магма распространена повсеместно. Её очаги образуются в верхней мантии, главным образом в астеносфере. Там соотношение между температурой и давлением таково, что вещество в ней находится в состоянии, близком к плавлению. Небольшое повышение температуры на отдельных участках астеносферы приводит к плавлению вещества и возникновению очагов первичной магмы. При движении магмы вверх ее состав постепенно изменяется в результате обогащения наиболее легкими и легкоплавкими компонентами. Таким образом, базальтовая магма представляет собой наиболее легкую выплавку вещества астеносферы.
Существование первичной гранитной магмы подтверждается очень широким распространением гранитов, их самостоятельным, независимым от базальтов залеганием и, главное, невозможностью образования больших масс гранитов за счет дифференциации базальтовой магмы. Очаги гранитной магмы возникают в пределах коры на глубинах 10–30 км. По современным представлениям, гранитная магма образуется в результате переплавления осадочных и метаморфических пород.
Гранитная и базальтовая магмы различаются не только по химическому составу, но и по физическим свойствам. Кислые магмы более легкие, вязкие, насыщены газами. Базальтовые магмы более тяжелые (по сравнению с кислыми), подвижные и содержат меньшее количество газов.