Magmakivi
Magmakivet on yksi kolmesta kivien päätyypistä (vrt. sedimenttikivet ja metamorfiset kivet). Magmakiviä syntyy magman tai laavan jähmettyessä. Magmat ovat peräisin kuoren tai vaipan aiempien kivien osittaisesta sulamisesta.
Magmakivet jaetaan esiintymisympäristönsä perusteella kahteen ryhmään: intrusiivisiin (syväkivet ja puolipinnalliset kivet) ja ekstrusiivisiin (pintakivet).
Syväkivet eli plutoniset kivet kiteytyvät kivisulasta eli magmasta hitaasti syvällä maankuoressa (0,5–20 km). Hidas jäähtyminen saa mineraalikiteet kasvamaan isoiksi, jolloin ne voidaan yleensä havaita paljaalla silmällä. Tyypillisiä intrusiivimuodostumia ovat batoliitit, stokit, lakkoliitit, kerrosjuonet ja juonet. Graniitti on tunnettu syväkivi.
Jos kivi syntyy keskimääräisillä syvyyksillä, sitä kutsutaan puolipinnalliseksi kiveksi, ja se on yleensä keskirakeinen asultaan. Puolipinnalliset kivet kuten diabaasi esiintyvät usein juonina tai kerrosjuonina.
Tulivuoresta maan pinnalle tai veteen purkautunut laava muodostaa vulkaanisia kivilajeja eli vulkaniitteja, joita kutsutaan yhteisellä nimellä myös eruptiivikiviksi tai pintakiviksi. Koska pintakivet jähmettyvät nopeasti, niiden rakenne on sileä ja hienorakeinen. Tyypillinen ekstrusiivikivi basaltti esiintyy laavatyynyinä, laavavirtoina, laavapatjoina ja laavatasankoina. Joskus se rakoilee jäähtymisen yhteydessä monikulmaisiksi pylväiksi, esimerkkinä Pohjois-Irlannin Giant’s Causeway.
Magmat, josta magmakivilajit syntyvät, ovat silikaattisulia. Ne sisältävät pääasiassa piitä (Si), natriumia (Na), happea (O), kaliumia (K), magnesiumia (Mg), rautaa (Fe), alumiinia (Al) sekä pieniä määriä muita alkuaineita. Magmassa on myös kaasuja. Tärkein niistä on vesihöyry, mutta myös muita aineita sisältyy niihin, kuten esimerkiksi rikkiä (S), klooria (Cl), fluoria (F) ja booria (B).
Kivi voi sulaa paineen vähenemisen, lämpötilan nousun tai veden lisäämisen vaikutuksesta. Paineen väheneminen eli dekompressio saa Maan vaipan peridotiitin sulamaan, mikä tuottaa uutta basalttista kuorta keskiselänteillä. Alityöntövyöhykkeillä veden siirtyminen vaippaan sulattaa vaipan kiilan ja tuottaa andesiittisia sulia. Vuorenpoimutuksessa Maan kuori paksuuntuu ja kuoren kasvanut lämmöntuotto alkaa sulattaa sen sisäosia.
Magmat ovat useimmiten vain osittain sulia, eli ne muodostuvat kiteiden, sulan ja kaasukuplien sekoituksesta. Kun magma jäähtyy, siitä kiteytyy eri lämpötiloissa erilaisia mineraaleja (ks. fraktioiva kiteytyminen). Jos aikaisessa vaiheessa kiteytyvät mineraalit erkanevat magmasta, jäljelle jäävän sulan kemiallinen koostumus muuttuu. Näin esimerkiksi basalttinen sula voi kehittyä graniittiseksi sulaksi.
Magmat voivat vuorovaikuttaa sivukiven kanssa assimiloimalla kivenkappaleita ympäristöstään tai reagoimalla kemiallisesti niiden kanssa. Kaksi magmaa, joilla on eri koostumus, voi sekoittua keskenään samassa magmakammiossa ja muodostaa intermediääristä seosmagmaa.
Magmakivet jaetaan kemiallisen koostumuksensa mukaan happamiin, intermediäärisiin, emäksisiin ja ultraemäksisiin kiviin. Kiven happamuus ei liity kiven pH-arvoon tai vetyionien (H) aktiivisuuteen magmassa, vaan terminologia juontaa juurensa vanhentuneeseen käsitykseen siitä, että piidioksidi olisi magmassa piihapon muodossa. Kemiallinen luokittelu menee osaksi päällekkäin mineraaliperustaisen luokittelun kanssa, sillä Bowenin reaktiosarjan mukaan magman happamuudella on yhteys sen kiteytymisjärjestykseen.Lisäksi kemiallinen luokittelu voi hyödyntää seuraavia apukäsitteitä:Kiven kemiallisen koostumuksen perusteella voidaan myös laskea sille idealisoitu mineralogia (normatiivinen mineralogia), jota käytetään kemiallisen luokittelun apuna.
Magmakiviä voidaan luokitella sen perusteella, mikä on kiven moodi eli mineraalikoostumus. Syväkivet ovat yleensä "faneriittisia" eli niiden rakeet ovat silmämääräisesti havaittavissa (yli 2 mm), joten mineraaleihin perustuva luokittelu on käytännöllinen. Pintakivissä mineraalikoostumusta voi olla vaikea havaita pienen raekoon takia (alle 0,2 mm), jolloin kemiallinen luokittelu voi olla sopivampi.
Luokittelussa tarkastellaan esimerkiksi, sisältääkö kivi pääasiassa vaaleita eli "felsisiä" mineraaleja (kvartsi, maasälvät, muskoviitti ja foidit) vai tummia eli "mafisia" mineraaleja (biotiitti, sarvivälke, pyrokseeni ja oliviini). Felsisiä kiviä ovat esimerkiksi graniitti ja dioriitti, mafisia gabro ja basaltti, ultramafisia (mafisten mineraalien osuus yli 90 %) peridotiitti ja pyrokseniitti.
Yhdistämällä kemiallinen ja mineraaliperustainen luokittelu saadaan seuraava karkea jaottelu:
IUGS (International Union of Geological Sciences) ylläpitää tarkempia syväkivien luokittelukolmioita eli Streckeisenin kolmioita. Näitä ovat esimerkiksi QAPF-kolmio, gabroluokan kolmio ja ultramafinen kolmio.