Magneettinen kalliogeologia

Tunkeuttava tuntemattomia kiviä

Tulivuorien eroosio paljastaa heti matalat tunkeutuvat elimet, kuten tulivuoren kaulat ja diaremetit (katso kuva 6). Tulivuoren kaula on tulivuoren ”kurkku” ja koostuu putkimaisesta putkesta, joka on täynnä hypabyssal-kiviä. Ship Rock New Mexico ja Devil's Tower Wyoming ovat jäänteitä tulivuoren kaulaa, jotka paljastettiin sen jälkeen, kun ympäröivät sedimenttikivet olivat erodioituneet. Monet kraaterimaiset syvennykset voivat olla täynnä maalaiskivin (breccia) kulmapalasia ja nuorten pyroclastisia roskia. Erodioituneena tällainen syvennys paljastaa pystysuoran suppilon muotoisen putken, joka muistuttaa tulivuoren kaulaa, lukuun ottamatta hajotettua täytettä. Nämä putket on nimeltään diatremes. Monet diatreemit muodostuvat räjähdyksestä, joka johtuu kaasun - hiilidioksidin ja vesihöyryn nopeasta laajenemisesta.Nouseva magma vapauttaa nämä kaasut paineen laskun seurauksena, kun se lähestyy pintaa. Jotkut diatreemit sisältävät kimberliitin, peridotiitin, joka sisältää vesipitoista mineraalia, nimeltään flogopiitti. Kimberlite voi sisältää timantteja.

Padot ovat yleensä taulukoita, jotka voivat säteillä tulivuoren keskusaukosta tai tulivuoren kaulasta (katso kuva 6). Kaikkiin patoihin ei liity tulivuoria, mutta ne voidaan erottaa eroavaisuudeltaan niiden läpi kulkevan maaseudun rakenteen kanssa. Monet padot ovat vain muutaman metrin levyisiä, mutta suuret, kuten pato, joka ruokkii Muskox-tunkeutumista Kanadan luoteisalueilla, ovat yli 150 metrin leveyksiä. Kaivoihin liittyvät piirteet ylläpitävät samanlaista suhdetta maan kalliorakenteeseen. Magmat voivat pakottaa tiensä maankivikerrosten väliin ja jähmettyä niiden suuntaisesti kynnysarvojen muodostamiseksi (ks. Kuva 6). Hudson-joen länsirannalla vastapäätä New York Cityä on 300 metrin paksuinen Palisades-kynnys paljastettu ja jäljitettävissä 80 kilometrin etäisyydelle.Lakkoliitti on myös sopusoinnussa maaseutukallion kanssa, mutta se erottuu kynnysarjasta sillä, että sillä on tasainen lattia, jossa on kupullinen (sienenmuotoinen) katto (ks. Kuva 6). Lakcolithit kuvattiin ensin Utahin Henry-vuoristossa, joissa niiden mitat voivat olla jopa 200 metriä paksut ja joiden perushalkaisijat ylittävät kolme kilometriä. Keskipitkän piidioksidipitoisuuden omaavat kivit muodostavat yleensä nämä kuoppiset tunkeutumiset. Sitä vastoin lopoliitit ovat lautanen muotoisia kappaleita, joissa katto ja lattia on kovera, ja ne koostuvat yleensä mafikiveistä. Lopolit ovat kooltaan valtavia; Esimerkiksi Bushveldin tunkeileva kompleksi Etelä-Afrikassa on noin 66 000 neliökilometriä ja paljain paksuus 8 kilometriä. Edellä mainittu Muskox-tunkeutuminen on toinen suuri lopoliitti,jonka on arvioitu olevan noin 80 km pitkä ja 11 km leveä (kattokivet, jotka peittävät osan tunkeutumisesta, estävät tarkan mittauksen). Nämä lopoliitit kerrostetaan tavallisesti mineraaleilla ja kivillä; Bushveld-tunkeutumisessa yksi noin metrin paksu kerros, joka koostuu melkein puhtaasta kromiitista (kromimalmista), ulottuu kymmeniä kilometrejä. Suuria epäsäännöllisen muotoisia plutoneja kutsutaan joko varastosuunniksi tai batholiteiksi (katso kuva 6) niiden koosta riippuen. Plutoneja, joiden pinta-ala on yli 100 neliökilometriä, kutsutaan batholithiksi, kun taas pienempiä plutoneja kutsutaan varastoiksi. Voi kuitenkin olla mahdollista, että jotkut varastot ovat batholithien näkyviä osia, joita ei ole paljastunut eroosion vaikutuksesta. Batholithit (kreikkalaisesta sanasta bathos, tarkoittaen syvyyttä) ovat syvällä esiintyviä kuoren tunkeutumisia,varastoja voi muodostua matalissa syvyyksissä vain muutaman kilometrin pinnan alapuolella. Kiviä, jotka ulottuvat kvartsidioritista graniittiin, esiintyy yleisesti batoliiteissa. Pohjois-Amerikan suuriin batholiteihin kuuluvat Sierra Nevada, Idaho ja Coast Range, joka on noin 600 km pitkä ja 200 km leveä ja ulottuu Alaskan rajalta Brittiläisen Kolumbian kautta Washingtonin osavaltioon. Monet tunkeutumispulssit edistävät näiden suurten kappaleiden muodostumista; Esimerkiksi Sierra Nevadan batholithissa on tunnistettu kahdeksan toimintajaksoa. Ne muodostuvat siksi monien pienempien batholithien ja kantojen yhdistyessä.ja Coast Range, joka on noin 600 km pitkä ja 200 km leveä ja ulottuu Alaskan rajalta Brittiläisen Kolumbian kautta Washingtonin osavaltioon. Monet tunkeutumispulssit edistävät näiden suurten kappaleiden muodostumista; Esimerkiksi Sierra Nevadan batholithissa on tunnistettu kahdeksan toimintajaksoa. Ne muodostuvat siksi monien pienempien batholithien ja kantojen yhdistyessä.ja Coast Range, joka on noin 600 km pitkä ja 200 km leveä ja ulottuu Alaskan rajalta Brittiläisen Kolumbian kautta Washingtonin osavaltioon. Monet tunkeutumispulssit edistävät näiden suurten kappaleiden muodostumista; Esimerkiksi Sierra Nevadan batholithissa on tunnistettu kahdeksan toimintajaksoa. Ne muodostuvat siksi monien pienempien batholithien ja kantojen yhdistyessä.

Distribution of igneous rocks on Earth’s surface

Divergent plate boundaries

Most of the igneous activity on Earth is restricted to a narrow zone that is related intimately with the motions of the lithospheric plates. Indeed, the composition of the magma, the types of volcanism, and the characteristics of intrusions are governed to a large extent by plate tectonics. The magmatism at divergent plate boundaries along the crests of the oceanic rises and ridges is mostly unseen except in places where the volcanic activity occurs subaerially (e.g., Iceland, which sits on the Mid-Atlantic Ridge). Along these divergent boundaries, the erupted basalts have such a restricted compositional range that they are referred to as mid-ocean-ridge basalt (MORB). They are subalkaline tholeiites that contain olivine in the norm and less than 0.25 percent potash. The chemistry suggests that MORB was generated from a mantle that was depleted of volatile elements (e.g., lanthanum [La], cerium [Ce], sodium, and potassium) in a previous partial melting process. A wide rift valley marks the crest of most of the oceanic ridges and rises. The valley is bounded by faults created by the divergent forces and is floored in its centre by a fracture zone (a mass of rock with many small breakages). These faults and fractures are the conduits for the MORB magmas that flood the valley, build volcanoes, and produce dikes by filling the conduits. Layer 2 of the oceanic crust results from these magmatic activities (see Figure 7). As the plates diverge, MORB becomes the ocean floor on which oceanic sediments (layer 1) are deposited. This makes MORB the most abundant rock on the surface of Earth.

Below the collection of lavas and dikes in layer 2 are found gabbro and diorite. They represent the plutonic rocks formed as a result of differentiation of the MORB magma that fed the volcanic activity along the rift. (Differentiation is the process in which more than one rock type is derived from a single parent magma.) These coarse-grained intrusives account for about 4 to 5 kilometres of layer 3, which rests on a sequence of layered ultramafic rocks. The rocks were formed by the gravitative accumulation of mafic minerals from the original MORB magma that filled a large chamber below the ridge axis. Below this layered sequence is mantle rock that is highly deformed and depleted (of elements such as lanthanum, cerium, sodium, and potassium that have been removed by repeated partial melting). Because seismic waves cannot distinguish between layered ultramafic rocks, which are not true mantle rocks, and ultramafic mantle rocks, the Moho actually is positioned between layer 3 and the layered ultramafics. The sequences consisting of layer 1 (limestone and chert sedimentary rocks), layer 2 of MORB lavas and dikes, and layer 3 of gabbro and diorite and the ultramafic rocks are known as ophiolites. Many geologists believe that ophiolites formed at oceanic ridges were emplaced by tectonic forces at convergent plate boundaries and then became exposed in highly deformed orogenic (mountain) belts. In fact, the same sequences of rocks were first reported in the Alps and were considered deep-seated intrusions. Some geologists still argue that all ophiolites were not formed at divergent plate boundaries.

Away from the axis of divergence, the composition of the volcanic rocks becomes more diverse. Most of the magmatism is related to hot spots, which are hot rising plumes of mantle rock that are anchored beneath the moving lithospheric plates (see Figure 7). The Hawaiian Islands owe their existence to the magmatism associated with a hot spot that currently is located just southeast of the large island of Hawaii. This mantle plume not only provides magma for the eruptions at Kilauea Volcano but also is responsible for the submarine volcano named Loihi that will eventually become a new island. Most of the islands are built on a tholeiite basalt base, but the caps of the volcanoes are alkali basalts. The final episodes of volcanic activity on an island are extremely undersaturated; nephelinites and olivine melilite nephelinites are common products. The alkali basalts have differentiated to more silica-rich compositions, with hawaiites, mugearites, and trachytes being erupted in minor amounts. The two active volcanoes on Hawaii, Mauna Loa and Kilauea, are still erupting tholeiite basalts. Tholeiites on all the islands far from the ocean ridge crests are different from MORB in that they are enriched in lanthanum, cerium, sodium, and potassium. Early in Earth’s history, a high-magnesium, high-temperature mafic magma called komatiite erupted from hot spots. Since most komatiites are only found in Archean regions, they are thought to be evidence for Earth being hotter than when it was initially formed. The youngest komatiite was recently discovered on the island of Gorgona, Colom.