Magmatism ja vulkanism

Magma on Maa sisemuses asuv ülessulanud kivimeist koosnev vedel mass. Seismiliste lainete leviku andmed näitavad, et Maa sisemuses saab sulavedela keskkonnana vaadelda vaid välistuuma piirkonda, mis asub 2900-5100 kilomeetri sügavusel. Otsesed andmed sealt pärit magma kohta siiski puuduvad. Teine piirkond maapõues, kus seismiliste lainete levikukiiruste märgatava vähenemise põhjal järeldatakse kivimite ülessulamist, on astenosfäär – mõnesaja kilomeetri paksune vahevöö ülemine osa. Selle ülapiir asub ookeanide all 50 ja mandrite all kuni 200 km sügavusel. Uuringud näitavad, et mandrite all on astenosfääri plastilises kivimis vedelikku mõni protsent, ookeanide all aga enam – kuni 30% kivimi mahust.

Astenosfäärist pärit magma purskub Maa pinnale ookeanide keskmäestike mustaks basaldiks tarduva laavana, mis siis hangunud kivimimassina ahelikest kahele poole eemale triivides moodustab uut ookeanilist maakoort. Ka mandritel paiknevais süvalõhangutes ehk kontinentaalsetes riftides, kus Maa sisejõud rebestavad mandreid, tõuseb astenosfäärist samuti basaltset magmat. See moodustab sadade või tuhandete ruutkilomeetrite ulatuses laavakivimite, platoobasaltide ehk trappide katteid või settekivimite vahele tunginud plaatjaid kehi – sille. Kui ookeanide põhja moodustab meresetete all ühetooniline basalt, siis mandritel ja nende äärtel on kivimiline pilt palju kirevam ning laialdaselt levib hele, roosades-punakates värvides graniit.

Magma- ehk tardkivimid koosnevad peamiselt räni ja hapnikku sisaldavatest mineraalidest, mis ühelt poolt viitab magma silikaatsele lähtematerjalile ja teisalt lubab kivimeid endid liigitada ränisisalduse (SiO₂) alusel nelja põhilisse rühma: ultraaluselised (SiO₂ 35-40%), aluselised (40-52%), keskmised (52-65%) ja happelised (65-80%). Mineraalide pilt magmakivimites on kirev. Ultraaluselisi kivimeid moodustavad tumeroheline oliviin ja must pürokseen, aluselisi hele kaltsium-naatrium-plagioklass ja must amfibool, keskmisi kivimeid taas plagioklass ja must amfibool, happelisi aga punakas kaaliumpäevakivi koos heleda plagioklassi, vesihalli kvartsi ja musta biotiidi väheste libledega.

Magma tardumisrežiimi järgi on võimalik eristada Maa pinnal kiiresti paakunud laavast moodustunud purskekivimeid ja maakoores aeglaselt tardunud magmast kristalliseerunud süvakivimeid. Purskekivimid on reeglina neist eraldunud gaaside tõttu poorsed ning väga kiire kristalliseerumise tõttu osaliselt või tervikuna peitkristalsed või isegi klaasjad (nagu näiteks ränirikas obsidiaan). Süvakivimid aga koosnevad magmagaaside toimel maakooresisestes kolletes aeglaselt kristalliseerunud, silmaga nähtavatest kristallidest. Purske ja süvakivimite vahepealse ilmega on kivimilõhedesse valgunud magmast tardunud soonkivimid. Väga gaasiderikkas lõhes või tühikus kasvavad magmast eralduvad kristallid mõnekümne sentimeetri või isegi mõne meetri suurusteks ja nende kogumeid tuntakse pegmatiitide nime all.

Magma liikumist ja temast tekkinud kivimtüüpi reguleerivad tema temperatuur, viskoossus ja lahustunud gaaside hulk. Nii on aluselise magma soojusseisund kõrgem, ta on viskoossem ja temas on vähem lahustunud gaase kui happelises magmas.

Tardkivimite lasumusvormid

Maakoorde tunginud magmamassid ja neist moodustunud kivimkehad on väga erineva suuruse ja kujuga. Magma maakoores liikumise protsessi nimetatakse intrusiooniks, tekkivaid magmakivimite kehi nimetatakse intrusiivideks.

Sill – ümbriskivimi kihtide vahele valgunud, sageli “mitmekorruseline ” plaatjas magmakeha, tavaliselt aluselise koostisega.

Lakoliit – seenelaadne, ümbriskivimi kihte võlvjalt ülessurunud magmakeha.

Daik – magmakivimist täitunud lõhe.

Nekk – vulkaani lõõri täitev magmakivimi keha (plahvatuslikult purustatud vulkaanilise kivimiga nekki nimetatakse diatreemiks).

Batoliit – suurim, korrapäratu, reeglina sügavusse laienev põhiliselt happeliste tardkivimitega intrusiiv, mille pindala moodustab tuhandeid kuni kümneid tuhandeid km².

Stokk – batoliidi lae enamasti silindrilaadse kujuga väljasopistus pindalaga alla 100 km².

Efusiivsete ehk purskekivimite lasumuskuju määravad ära laava kogus, viskoossus, purske mehhanism ja väljavooluala reljeef. Suurimateks purskekivimite kehadeks on laavakatted – suhteliselt õhukesed (mõne, maksimaalselt mõnesaja meetri paksused) kuid suurepindalalised (kuni tuhandeid km²) välja paisatud ja õhus pihustatud või laiali voolanud laavast tardunud kivimmassid. Happelise koostisega magma pursetel paisatakse suur osa laavast ja lõõrist kaasahaaratud massist purustatuna õhku, kus see pihustub, tahkestub ja langeb maapinnale laavakatet moodustava mitmesuguse terasuurusega püroklastilise materjalina.

Selle materjali hulgas eristatakse vulkaanilisi pomme ja rahne (läbimõõduga 5-10 cm kuni mõni meeter), lapille (läbimõõduga 1-5 cm), vulkaanilist liiva(terasuurusega 0,1-1 cm) ja tuhka (terasuurusega alla 0,1 cm).

Tsementeerunud püroklastilist materjali tuntakse vulkaanilise purskekivimi aglomeraadina ehk tufina.

Väiksemateks vormideks on maksimaalselt mõnekümne kilomeetri pikkused laavavoolud, millede seas, olenevalt tardunud laava pealispinna reljeefist eristatakse lainelist ja rahnjat tüüpi.

Viskoossed happelised laavad produtseerivad ka lõõrist väljasurutud sambana kupli, obeliski, nõela kujulisi vulkaaniliste kivimite lasumusvorme.

Tardkivimite lasumusvorme õnnestub harva vahetult looduses vaadelda nende suurte mõõtmete ja halva paljanduvuse tõttu. Küll aga on sageli võimalik jälgida tardkivimite eraldisvorme, mis tekivad kivimkeha lõhestumisel iseloomuliku kujuga plokkideks jahtumise käigus. Nende kuju võib olla näiteks sammasjas ehk prismaline (purskekivimeis, eriti basaltides), keraline ehk kontsentrilis-koorikuline (vee all purskunud laavades), rahnjas või ka madratsilaadne (aeglaselt jahtunud süvakivimites).

Basaldisambad, Gerduberg, Island (foto E. Kõnd)

Kivimist väljaporsunud daik, Island (foto E. Kõnd)

Köislaava, Las Manchas, La Palma, Hispaania

Laavakivim, Tazacorte rand, La Palma, Hispaania