SKAŁY MAGMOWE

Skały magmowe powstają w wyniku zastygania (krystalizacji) stopu krzemianowego czyli magmy. Ze względu na warunki krzepnięcia i ich lokalizacji w skorupie ziemskiej wyróżniamy 3 główne typy genetyczne: głębinowe (plutoniczne), wulkaniczne i żyłowe.

Skład mineralny

Minerały skałotwórcze ze względu na ilość ich w skale możemy podzielić na:
1. Minerały główne, będące podstawowymi składnikami skał magmowych, decydującymi o ich przynależności systematycznej
Do minerałów głównych zaliczamy: kwarc, skalenie, skaleniowce, miki, amfibole, pirokseny, oliwiny.
2. Minerały poboczne, występujące dość powszechnie prawie we wszystkich typach skał magmowych, lecz w bardzo niewielkich ilościach (magnetyt, hematyt, piryt, rutyl, apatyt, beryl)
3. Minerały akcesoryczne, występujące sporadycznie, tylko w niektórych typach skał (granaty, turmaliny, chromit)
Wyróżniamy także minerały wtórne, które są rezultatem procesów pomagmowych, metamorficznych, lub wietrzeniowych (np. ametyst, chalcedon, desmin, heulandyt, chabazyt, kalcyt, seledonit, seprentyn, epidot, chloryty i wiele innych)

Budowa wewnętrzna

Struktura - jest to sposób wykształcenia składników w skale. Pod tym pojęciem kryje się stopień krystaliczności, wielkość i kształt kryształów, wzajemne stosunki między składnikami.

1. Podział ze względu na stopień krystaliczności:

a)  S. holokrystaliczna (pełnokrystaliczna) - polega na tym, że wszystkie składniki skały są wykrystalizowane. Skała taka powstawała w warunkach sprzyjających spokojnej krystalizacji składników, struktura ta jest charakterystyczna dla wszystkich skał głębinowych a także częściowo dla żyłowych.

b) S. szklista (hialinowa) - skała o takiej strukturze składa się z bezpostaciowej substancji mineralnej, zwanej szkliwem. Szkliwo jest zgęstniałym stopem krzemianowym, z fizycznego punktu widzenia jest to przechłodzona ciecz. Struktura ta występuje wyłącznie w skałach wylewnych, które zastygały wyjątkowo szybko. Powstały z magmy ubogiej w składniki lotne a bogatej w krzemionkę, były z tego powodu bardzo lepkie co utrudniało krystalizację.

c) S. hipokrystaliczna (częściowo krystaliczna) - w takiej skale obok składników wykrystalizowanych występuje szkliwo.

2. Podział pod względem wielkości składników:

a) S. fanerokrystaliczna (jawnokrystaliczna). Wszystkie składniki skały są wykrystalizowane w postaci tak dużych kryształów, że można je wyróżnić makroskopowo (powyżej 0,1mm). Struktury fanerokrystaliczne świadcza o dobrych warunkach krystalizacji, jakie istnieją w czasie tworzenia się skał plutonicznych i niektórych żyłowych. Na podstawie rozkładu wielkości kryształów skały te dzielimy na:
- równoziarniste (ryc. 1.): gruboziarniste (ziarna pow. 5mm); średnioziarniste (ziarna 2-5mm); drobnoziarniste (ziarna poniżej 2mm)
- nierównoziarniste: porfirowate (ziarna stopniowo przechodzą od drobnych do coraz grubszych - ryc. 2.); fanerokrystaliczno-porfirowe (wyraźny podział ziaren na małe i duże)
 

Ryc. 1. Struktura równoziarnista

Ryc. 2. Struktura porfirowata

Ryc. 3. Struktura porfirowa

b) S. afanitowe. W skałach o takiej strukturze nie można makroskopowo dostrzec kryształów, jedynie pod mikroskopem da się zauważyć, że skała składa się z drobniutkich kryształków i/lub szkliwa. Struktury takie są charakterystyczne dla skał wylewnych i niektórych żyłowych krzepnących blisko powierzchni ziemi.

c) S. porfirowe. W skale o strukturze porfirowej występują widoczne makroskopowo kryształy zatopione w masie o strukturze afanitowej (ryc. 3.). Jest to typ struktury łaczacej s. fanerokrystaliczne i afanitowe. Widoczne wyraźne kryształy zwane są fenokryształami (prakryształami), a masa w której tkwią - ciastem skalnym (tłem skalnym). Skały o takiej strukturze powstawały w różnych warunkach - początkowa faza krystalizacji miała miejsce w głębi ziemi w warunkach sprzyjających krystalizacji, następnie ciało magmowe przemieściło się bliżej powierzchni ziemi, gdzie wykrystalizowały pozostałe składniki magmy jako masa afanitowa (szybsza krystalizacja). Prakryształy mają zazwyczaj własne, prawidłowe formy geometryczne, bowiem mogły swobodnie krystalizować. Czasami na prakryształach można zaobserwować ślady obtopienia i korozji w postaci zaokrąglonych krawędzi i naroży. Było to wynikiem zmiany składu chemicznego stopu, a także wzrostu temperatury.

W skałach fanerokrystalicznych wyróżnia się 3 stopnie automorfizmu, czyli wykształcenie kryształów:
- kryształy automorficzne (idiomorficzne, wŁasnokształtne) - są wykształcone prawidłowo, czyli ich kształt odpowiada postaci krystalograficznej właściwej dla danego minerału
- kryształy hipoautomorficzne (współwłasnokształtne) - mają częściowo własny kształt
- kryształy ksenomorficzne (obcokształtne) - kształt nie odpowiadający ich właściwej postaci krystalograficznej
Stopień automorfizmu zalezy od kolejności krystalizowania poszczególnych minerałów, i tak minerały które krystalizowały jako pierwsze będą wykształcone jako kryształy automorficzne, a te które krystalizowały jako ostatnio będa występowały jako kryształy ksenomorficzne.

Oprócz podstawowych struktur wyróżnia się także struktury specjalne:
Struktura pismowa - kryształy skalenia są poprzerastane prawidłowo zorientowanymi kryształami kwarcu (ryc. 4.). Jest to wynikiem  jednoczesnej krystalizacji skalenia i kwarcu. Tekstura ta jest charakterystyczna dla niektórych pegmatytów (żyłowych).
Struktura poikilitowa - w dużych kryształach jednego minerały tkwią drobne kryształy drugiego minerału. Małe kryształy wydzieliły się z magmy wcześniej, a następnie zostyały uwięzione w szybko rosnących kryształach innych minerałów.
Struktura ofitowa (diabazowa) - wydłużone (automorficzne) kryształy plagioklazów są rozmieszczone bezładnie w masie większych, ksenomorficznych ziarn piroksenu. Struktura ta jest charakterystyczna dla obojętnych skał żyłowych, zwanych diabazami.

Tekstura - jest to sposób ułożenia i rozmieszczenia składników w skale. Pojęciem tym obejmujemy cechy uporządkowania składników i stopień wypełnienia przez nie przestrzeni w skale.

1. Podział ze względu na sposób uporządkowania składników w skale:

a) tekstura bezładna - składniki skały są rozmieszczone i ułożone zupełnie przypadkowo, to znaczy, że nie widać żadnej prawidłowości w rozmieszczeniu i ułożeniu pojedynczych kryształów ani ich zespołów. Tekstura ta wskazuje, że krystalizacja magmy przebiegała równomiernie w całej masie. Jest to najczęściej spotykany typ tektury skał magmowych.

b) tekstury uporządkowane (kierunkowe) - w skałach o teksturach kierunkowych rozmieszczenie składników wykazuje pewną regularność. Tekstury te są wynikiem działania w czasie procesów krzepnięcia magmy różnych czynników porządkujących np. ciśnienia kierunkowego, płynięcia magmy itp.

- Tekstury równoległe - składniki o płaskich lub wydłużonych kształtach są ułożone w przybliżeniu równolegle do siebie. Zespoły te mają postać zorientowanych soczewek lub smug, wyróżniających się składem mineralnym i strukturą. Tekstura równoległa powstająca w wyniku ruchu magmy w czasie krzepnięcia nosi nazwę fluidalnej (najczęściej spotykana w skałach wulkanicznych)

- Tekstury kuliste - powstają gdy krzepnięcie magmy  postępuje od wydzielonych wcześniej centrów na zewnątrz we wszystkich kierunkach. Do nich zaliczamy:
       - T. sferolityczna - wokół centrów są ułożone promieniście składniki pręcikowe, często spotykane w skałach wulkanicznych jako rezultat odszklenia)
       - T. sferoidalna - składniki układają się koncentrycznie wokół centrów w postaci powłok o różnym składzie mineralnym (dosyć rzadkie tekstury, spotykane tylko w skałach głębinowych)

2. Podział ze względu na stopień wypełnienia:

a) Tekstura zbita (masywna) - minerały ściśle zajmują całą przestrzeń w skale

b) Tekstury porowate - w skale między składnikami występują puste przestrzenie

- t. miarolityczna - pustki w skalach są ograniczone ścianami kryształów, występują tylko w skałach fanerokrystalicznych powstałych z magmy obfitującej w gazy
- t. pęcherzykowata - pory po gazach mają postać kulistą lub elipsoidalną, spotykane wyłącznie w skałach o strukturze afanitowej lub porfirowej. Jeśli skała zawiera dużą ilość pęcherzyków, tzn. jeśli są one oddzielone tylko cienkimi ścianami to taką teksturę nazywamy gąbczastą.

W skałach o teksturze porowatej bardzo często puste przestrzenie są wtórnie wypełnione minerałami, całkowicie lub częściowo. Do takich minerałów zaliczamy głównie kwarc, chalcedon (agat), kalcyt, chloryty, zeolity i in. Często skała zawiera dużo małych pęcherzyków wypełnionych minerałami, wówczas taka teksturę nazywamy migdałowcową, a owe pęcherzyki - migdałami. Niekiedy pęcherzyki są częściowo wypełnione minerałami tak że powstaje w nich pustka a ściany pokryte są kryształami - taki twór nazywamy geodą.

Klasyfikacja

1. Główny podział ze względu na warunki powstania/występowania:

a) skały plutoniczne (głębinowe) – skały powstałe w głębi ziemi, o strukturach fanerokrystalicznych

b) skały wylewne - powstały na powierzchni ziemi, lub tuż pod nią; struktury afanitowe, szkliste i porfirowe

c) skały żyłowe - różne miejsca powstania, a także zróżnicowane struktury

ryc. 5. Występowanie skał magmowych w skorupie ziemskiej. Objaśnienia: skały magmowe głębinowe: gr - gruboziarniste, sr - średnioziarniste, dr - drobnoziarniste; skały żyłowe: P - pegmatyty, A - aplity; e - skały wylewne intruzyjne, w - skały wylewne wulkaniczne (efuzywne), p - struktury porfirowe, a - struktury afanitowe; pozostałe skały: o - osadowe, mr - metamorficzne, mm - skały pośrednie między metamorficznymi a magmowymi.

 Skały magmowe w zależności od głębokości powstania, stosunku do skał otaczających czy budowy wewnętrznej dzieli się na klika grup zwanych facjami.

2. Podział ze względu na skład mineralny.

Skały magmowe zwykło się dzielić na podstawie udziału minerałów jasnych i ciemnych (czyli zawartości krzemionki w skale).
Minerały jasne (saliczne) to min. bogate w krzemionkę i glin - kwarc, skalenie potasowe i plagioklazy; natomiast minerały ciemne (femiczne) są ubogie w krzemionke i do nich zaliczamy oliwiny, pirokseny, amfibole, biotyty, magnetyt, hematyt.

a) skały kwaśne - główny udział minerałów salicznych, barwy skał jasne
b) skały pośrednie - minerały saliczne stanowią 75-50% skały
c) skały maficzne (zasadowe) - minerały femiczne budują w 50-90% skałę
d) skały ultramaficzne (ultrazasadowe) - minerały saliczne mogą stanowić max. 10% skały, wyłącznie w postaci plagioklazów