ما هو تأثير الماء والمواد المتطايرة على سلوك الصهارة؟
يؤثر الماء ومعظم المواد المتطايرة الأخرى بعمق على خصائص وسلوك الصهارة التي تذوب فيها، حيث أنها تقلل اللزوجة وتقلل من درجات حرارة التبلور بعشرات إلى مئات الدرجات وتشارك مباشرة في تكوين المعادن التي تحتوي على الهيدروكسيل الأساسي (OH) أو عناصر مثل الهالوجينات.
كما أنها تزيد من معدلات التبلور والتفاعل خاصةً عندما تكون موجودة كطور مائع متميز عن الصهارة بشكل عام، ومع ذلك فإن تأثيرها محدود فقط على تسلسل تبلور الصخور المنصهرة باستثناء المراحل الأخيرة من سلسلة التفاعل، وتسمح ضغوط الحصر المنخفضة نسبياً في البيئات البركانية بالهروب الفوري للمكونات المتطايرة، والتي تترك بصماتها على شكل تجمعات معدنية خاصة ومجموعة متنوعة من السمات التركيبية والهيكلية بين الصخور البركانية.
وتحت الضغوط العالية للبيئات الجوفية تميل هذه المكونات إلى الاحتفاظ بها في محلول صهاري وتتركز بشكل متزايد مع تقدم التبلور مع انخفاض درجة الحرارة، وهناك قلة من أعضاء سلسلة التفاعل تتطلبهم كمساهمين في التركيب، فعلى سبيل المثال لا يتم استخدام الماء حتى تبدأ الأمفيبولات أو الميكا في التكون، وحتى بعد ذلك نادراً ما تكون الكميات التي يتم إزالتها من الذوبان كبيرة.
كما يمكن أن يحدث هروب المواد المتطايرة من النظام (تناضحياً) إذا كانت الصخور المحيطة بها سابقة لها، ولكن ليس للصهارة، ولكنها بشكل عام مجزأة لصالح الذوبان المتبقي حتى يصل تركيزها إلى حد الذوبان في ظل الظروف السائدة درجة الحرارة وضغط الحصر الفعال، وعندما يحدث هذا عادةً في مرحلة متأخرة جداً من التبلور الصهاري يتم تفريغها من الذوبان كطور سائل منفصل يكون في معظم الظروف غازاً فوق الحرج، وقد تمت الإشارة إلى هذه العملية على أنها غليان متجدد وهو مصطلح مضلل إلى حد ما لأن السائل المنحل لا يتم طرده بالضرورة من النظام.
البغماتيت والتمعدن في المرحلة الأخيرة من تبلور الصهير:
يعزز التعايش بين الصهارة المتبقية والسائل الغني بالمتطاير (المائي بشكل عام) تجزئة وفصل المكونات فضلاً عن نمو بلورات كبيرة جداً، كما أن السائل المنفجر مع لزوجته المنخفضة للغاية لا يمكنه فقط التحرك بسهولة عبر المساحات المفتوحة في الصخور النارية شبه الصلبة وفي الصخور المجاورة، ولكنه أيضاً يعمل كوسيط يمكن من خلاله لمواد مختلفة أن تنتشر بسرعة استجابة لتدرجات التركيز، وبالتالي فإنه يلعب دوراً مهماً في تكوين أنواع الصخور الخاصة مثل البغماتيت واللامبروفاير والميزات الخاصة مثل الميارولات والركام المعدني الرقائق والعديد من أنواع رواسب الخام التي يتم اشتقاق مكوناتها من الصهارة الأصلية.
تظل معظم الأنظمة الجوفية في درجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة من الزمن بعد استخدام جميع الصهارة، وخلال هذه الفترات تحصل الظروف المائية الحرارية بشكل طبيعي، وتعتمد هذه على استمرار وجود مائع مائي نموذجي مما يسهل بلورة وتبادل المواد، ويعمل على تسريع عملية التفريغ داخل الأطوار الصلبة المتجانسة وإزالة التزجيج من أي زجاج قد يكون موجوداً، وهو عامل فعال في تغيير المعادن وترشيحها واستبدالها، وبذلك يتم تعديل قوام الصخور خاصة على طول الحدود بين حبيبات المعادن الأصلية، ويمكن أيضاً تغيير تفاصيل التركيب كثيراً، وفي بعض الحالات تتأثر الكيمياء السائبة للصخور بشكل ملحوظ.
تفضل التغييرات الحرارية المائية تطوير مراحل مثل: الألبايت والكربونات والكلوريت والمعادن الطينية والأبيدوت وأكاسيد الحديد والميكا ومعادن السيليكا والتلك والزيوليت، ويصاحب العديد منها تغيرات جسيمة في الحجم.
ما هي أشكال حدوث الصخور النارية؟
1. الصخور النارية النثرية: الصخور النارية النفاذة هي نتاج النشاط البركاني، وتظهر على السطح كحمم منصهرة تنتشر في صفائح وتتصلب أو تتكون من شظايا من الصهارة المنبعثة من الفتحات بفعل الانفجارات الغازية العنيفة، وتشمل الميزات الانبثالية واسعة النطاق البراكين الطبقية (المخاريط المركبة) وبراكين الدرع وقباب الحمم وأقماع الرماد، وتشمل الميزات الأصغر حجماً تدفقات الحمم البركانية المعروفة باسم (pahoehoe و aa).
2. الصخور النارية النتطفلة: سيؤدي تآكل البراكين على الفور إلى كشف أجسام ضحلة متطفلة مثل الأعناق البركانية و(diatremes)، العنق البركاني هو حلق البركان ويتكون من قناة تشبه الأنابيب مليئة بالصخور تحت الصخر، تعتبر (Ship Rock) في نيو مكسيكو وبرج الشيطان في وايومنغ بقايا أعناق بركانية، والتي تم الكشف عنها بعد تآكل الصخور الرسوبية المحيطة بها.
قد تمتلئ العديد من المنخفضات الشبيهة بالفوهات بأجزاء زاوية من الصخور الريفية (بريشيا) وحطام الحمم البركانية الصغير، وعندما تتآكل فإن مثل هذا الكساد يفضح أنبوباً رأسياً على شكل قمع يشبه العنق البركاني باستثناء الحشوة المتكسرة، حيث يطلق على هذه الأنابيب اسم (diatremes) ويتم تشكيل العديد من (diatremes) عن طريق الانفجار الناتج عن التمدد السريع للغاز (ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء)، ويتم إطلاق هذه الغازات من الصهارة الصاعدة بسبب انخفاض الضغط مع اقترابها من السطح، كما تحتوي بعض الدياتريم على كيمبرلايت وهو بريدوتيت يحتوي على معدن مائي يسمى فلوجوبيت، وقد يحتوي كيمبرلايت على الماس.
عادة ما تكون السدود عبارة عن أجسام مجدولة قد تشع من الفتحة المركزية للبركان أو من رقبة بركانية، ولا ترتبط كل السدود بالبراكين، ولكن يمكن تمييزها بعلاقتها المتضاربة مع بنية صخور الريف التي تقطعها، يبلغ عرض العديد من السدود بضعة أمتار فقط لكن السدود الكبيرة مثل السد الذي يغذي اقتحام (Muskox) في الأقاليم الشمالية الغربية لكندا يصل عرضها إلى أكثر من 150 متر، وترتبط السدود بالميزات التي تحافظ على علاقة متوافقة مع هيكل صخور البلد.
وقد تشق الصهارة طريقها بين طبقات صخور الريف وتتصلب بالتوازي معها لتشكيل عتبات؛ فعلى الضفة الغربية لنهر هدسون مقابل مدينة نيويورك تتعرض عتبة (Palisades) التي يبلغ سمكها 300 متر ويمكن تتبعها لمسافة 80 كيلومتر، كما يتطابق اللاكوليث أيضاً مع صخور الريف لكنه يتميز عن عتبة بأرضية مسطحة مع سقف مقبب (على شكل عيش الغراب)، وقد تم وصف (Laccoliths) لأول مرة في جبال هنري بولاية يوتا، حيث قد يصل سمكها إلى 200 متر بأقطار قاعدية تتجاوز ثلاثة كيلومترات، تشكل الصخور ذات المحتوى الوسيط من السيليكا عموماً هذه التدخلات المقببة.
وعلى النقيض من ذلك فإن (lopoliths) عبارة عن أجسام على شكل صحن بسقف وأرضية مقعرة، وتتكون عادة من صخور مافيك (Lopoliths) ضخمة الحجم، مجمع (Bushveld) المتداخل في جنوب إفريقيا على سبيل المثال تبلغ مساحته حوالي 66000 كيلومتر مربع ويبلغ سمكه 8 كيلو مترات، وإن اقتحام Muskox هو (lopolith) كبير آخر يقدر طوله بحوالي 80 كيلو متر وعرضه 11 كيلو متر (صخور السقف التي تغطي جزءاً من الاقتحام تمنع القياس الدقيق).
وعادة ما يتم وضع طبقات (lopoliths) مع المعادن النارية والصخور، في اختراق (Bushveld) وتمتد طبقة واحدة بسماكة حوالي متر واحد تتكون من الكروميت النقي تقريباً (خام الكروم) لعشرات الكيلو مترات، تسمى البلوتونات الكبيرة غير المنتظمة إما بالمخزونات أو أحواض الاستحمام.
واعتماداً على أحجامها تسمى البلوتونات التي تزيد مساحتها عن 100 كيلومتر مربع بالحمامات، بينما تسمى البلوتونات الأصغر حجماً بالمخزونات، ومع ذلك قد يكون من الممكن أن تكون بعض المخزونات هي الأجزاء المرئية من أحجار الحمام التي لم تتعرض للتآكل، إن (Batholiths) من الكلمة اليونانية (Bathos) وتعني العمق) هي تدخلات قشرية عميقة الجذور في حين أن المخزونات قد تتشكل على أعماق ضحلة على بعد بضعة كيلو مترات فقط من السطح.
توجد الصخور التي تتراوح من الكوارتز الديوريت إلى الجرانيت بشكل شائع في أحجار الباثوليت، وتشمل أحواض الاستحمام الكبيرة في أمريكا الشمالية سييرا نيفادا وأيداهو وسلسلة الساحل التي يبلغ طولها حوالي 600 كيلو متر وعرضها 200 كيلو متر، وتمتد من حدود ألاسكا عبر كولومبيا البريطانية إلى ولاية واشنطن، وتساهم العديد من نبضات الاقتحام في تكوين هذه الأجسام الكبيرة وعلى سبيل المثال تم التعرف على ثماني حلقات من النشاط في سييرا نيفادا باثوليث، وتتشكل بالتالي من خلال اندماج العديد من أحجار الحمام الصغيرة والأسهم.
توزيع الصخور النارية على الأرض:
يقتصر معظم النشاط البركاني على الأرض على منطقة ضيقة ترتبط ارتباطاً وثيقاً بحركات ألواح الغلاف الصخري، وفي الواقع فإن تكوين الصهارة وأنواع البراكين وخصائص التدخلات تحكمها إلى حد كبير الصفائح التكتونية، حيث تكون الحمم البركانية عند حدود الصفائح المتباينة على طول قمم الارتفاعات والتلال المحيطية غير مرئية في الغالب إلا في الأماكن التي يحدث فيها النشاط البركاني تحت سطح البحر (على سبيل المثال أيسلندا التي تقع على سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي).
وعلى طول هذه الحدود المتباينة فإن البازلت المنفجر لديه مثل: هذا النطاق التكويني المحدود الذي يشار إليه باسم بازلت وسط المحيط (MORB)، وهي عبارة عن ثوليت تحت قلوية تحتوي على أوليفين في القاعدة وأقل من 0.25 في المائة من البوتاس.
كما تشير الكيمياء إلى أن (MORB) تم إنشاؤه من عباءة استنفدت من العناصر المتطايرة (على سبيل المثال اللانثانم والسيريوم والصوديوم والبوتاسيوم) في عملية ذوبان جزئية سابقة، ويمثل الوادي المتصدع الواسع قمة معظم التلال والارتفاعات المحيطية، كما أن الوادي محاط بأعطال ناتجة عن القوى المتباينة وتتوسطه منطقة صدع (كتلة صخرية بها العديد من الكسور الصغيرة)، وهذه العيوب والصدوع هي قنوات للصهارة (MORB) التي تغمر الوادي وتبني البراكين وتنتج السدود عن طريق ملء القنوات، ثم تنتج الطبقة الثانية من القشرة المحيطية عن هذه الأنشطة الصخرية.
