Magmatická diferenciace

Magmatická diferenciace, diferenciace magmatu, je název pro soubor různých chemických či fyzikálních změn, které se odehrávají v magmatu.

Díky diferenciaci může být homogenní magma rozděleno na více oddělených složek různého složení. Z každé takové složky tak mohou těmito procesy po chemické i mineralogické stránce vzniknout odlišné horniny.

Roztavená hornina se nazývá primární tavenina. Neproběhla v ní žádná diferenciace a představuje počáteční skladbu magmatu. V přírodě je její výskyt vzácný (leukosomní migmatity jsou dobrý příklad), většinou se jako primární označují taveniny přímo ze zemského pláště (primitivní magma). Pro geology jsou velmi zajímavé, protože odrážejí chemické složení pláště bez větších odchylek.

Hlavní příčinou diferenciace magmatu je jeho chladnutí a s tím spojené změny chemického složení magmatu. Je to nevyhnutelný důsledek migrace magmatu od místa jeho vzniku do chladnějších míst zemské kůry. Chladnutí zapříčiňuje krystalizaci minerálů z taveniny, nebo roztavené části magmatu. Roztavená část většinou tvoří směs taveniny a tuhých složek.

Další typy diferenciace způsobuje kontaminace magmatu okolními horninami, případně smíchání dvou magmat odlišného složení.

Procesy diferenciace se označují zkratkou FARM (Fractional crystalization – frakční krystalizace, Assimilation – asimilace, pohlcení, Replenishment – doplnění a Magma mixing – smíchávání magmatu).

Z fyzikálního hlediska je zvláštním souvisejícím pojmem gravitační diferenciace.

Frakční krystalizace je jeden z nejdůležitějších procesů probíhajících v zemské kůře a plášti. Je to proces postupného vypadávání vykrystalizovaných minerálů z taveniny.

Na tento velmi složitý proces má vliv teplota, tlak a chemické složení samotné taveniny. Od složení magmatu se odvozuje, který minerál začne krystalizovat za určitých podmínek. Například z mafického magmatu (s velkým obsahem MgO) jako první krystalizuje forsterit nebo enstatit.

Asimilace je další mechanismus objasňující odlišné chemické složení primitivního a rozvinutého magmatu. Předpokládá, že primitivní, mafické magma při svém výstupu pohlcuje a taví okolní horniny a tím dochází ke změně jeho složení.

Pod doplněním magmatu se rozumí přídavek nového, horkého magmatu k předcházející „várce“, která už značně zchladla a jejíž složení se změnilo. Chladnoucí magma se ještě před přídavkem nového přesune na jiné místo v kůře, přičemž vykrystalizované tuhé fáze zůstávají na původní lokalitě.

Smíchávání magmatu předpokládá existenci dvou, případně několika magmat odlišného složení, které se v magmatickém krbu smíchají do jedné taveniny, čímž se změní její celkové složení. Například původ andezitového magmatu je vysvětlován jako důsledek smíchání bazaltového a granitového magmatu.

Konvekční proudění tepla v magmatu zapříčiňuje postupné rozložení jednotlivých frakcí v závislosti na teplotě a vytvoření tzv. laminárních proudů.

Granitová magmata jsou viskóznější, proto se jeví jako homogennější. Tuhnou v podobě velkých těles – plutonů, nebo batolitů. Protože jsou i chladnější, většinou v jejich případě nedochází ke kontaminaci okolními horninami, protože je nejsou schopny roztavit.

Naopak, bazaltová magmata jsou více pohyblivá a teplejší. Frakční krystalizace v nich probíhá mnohem rychleji, taktéž je u nich větší pravděpodobnost kontaminace okolními horninami.

Ke zjištění a kvantifikaci magmatické diferenciace se používají tyto metody:

• Geochemická analýza dané horniny ve vybraných vzorcích, k určení změn ve vývoji složení magmatu
• Geochemická analýza stopových prvků
• Izotopová analýza

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Magmatická diferenciácia na slovenské Wikipedii.