Magma Versus Lava: kako se topi, raste i razvija

U slikovnici udžbenika rock ciklus, sve započinje rastopljenim podzemnim stijenama: magma. Što znamo o tome?

Magma je puno više od lave. Lava je naziv za rastopljeni kamen koji je izbio na površinu Zemlje - crveno-vrući materijal koji se izlijevao iz vulkana. Lava je i naziv za nastalu čvrstu stijenu.

Suprotno tome, magma je neviđena. Bilo koja stijena pod zemljom koja je potpuno ili djelomično istopljena kvalificira se kao magma. Znamo da postoji jer svaki magnetska stijena očvrsnuo je iz rastaljenog stanja: granit, peridotit, bazalt, obsidijan i sve ostalo.

Geolozi nazivaju cijeli postupak izrade taline magmagenesis. Ovaj je odjeljak vrlo osnovni uvod u kompliciranu temu.

Očito je potrebno puno topline za topljenje stijena. Zemlja ima mnogo topline u sebi, nešto što je preostalo od stvaranja planeta, a dio generirane radioaktivnošću i drugim fizičkim sredstvima. Međutim, iako je većina našeg planeta - plašt, između stijena kora i željezo srž - ima temperature dosežu tisuće stupnjeva, to je čvrsta stijena. (Mi to znamo jer odašilje potresne valove poput krute tvari.) To je zato što visoki tlak djeluje protivno visokoj temperaturi. Na drugi način, visoki tlak podiže talište. S obzirom na tu situaciju, postoje tri načina stvaranja magme: povećati temperaturu preko tališta, ili snizite talište smanjenjem tlaka (fizički mehanizam) ili dodavanjem fluksa (kemikalije) mehanizam).

Magma nastaje na sva tri načina - često sva tri odjednom - dok gornji plašt miješa tektonika ploča.

Prijenos topline: Tijelo u usponu - upad - šalje toplinu hladnijim stijenama oko sebe, pogotovo što se ulazak učvršćuje. Ako su te stijene već na rubu topljenja, potrebna je dodatna toplina. Tako se često objašnjavaju ritolitske magme, tipične za kontinentalni interijer.

Dekompresijsko taljenje: Gdje su razdvojene dvije ploče, plašt ispod njega diže se u jaz. Kako se tlak smanjuje, stijena se počinje topiti. Taljenje ove vrste se događa tada, bez obzira na to gdje su ploče razmaknute - na različitim marginama i područjima kontinentalnog proširenja i proširenja luka (saznajte više o divergentne zone).

Taljenje fluksa: Gdje god se voda (ili drugi isparljivi sastojci poput ugljičnog dioksida ili sumpornih plinova) mogu miješati u stijensko tijelo, učinak topljenja je dramatičan. To objašnjava bogat vulkanizam u blizini zona subdukcije, gdje se spuštajuće ploče nose sa sobom vodu, sediment, ugljičnu tvar i hidratizirane minerale. Hlapive tvari puštene iz potonuće ploče uzdižu se u prekrivajući tanjur, stvarajući svjetske vulkanske lukove.

Sastav magme ovisi o vrsti stijene iz koje se rastopila i koliko se u potpunosti rastopila. Prvi komadići koji se rastope najbogatiji su silicijevim dioksidom (većina felika), a najniži željezom i magnezijem (najmanje maficom). Tako ultramafikasta stijena od plašta (peridotit) daje taliju mafina (gabro i bazalt), koji na grebenima srednjeg okeana formira oceanske ploče. Mafijska stijena daje felinsku talinu (andezit, Riolit, granitoid). Što je veći stupanj taljenja, utoliko više što magma nalikuje kamenu izvora.

Jednom kad se magma formira, pokušava se uzdići. Uzgoj je glavni pokretač magme jer je rastopljeni kamen uvijek manje gust od čvrste stijene. Rastuća magma obično ostaje fluidna, čak i ako se hladi jer nastavlja dekomprimirati. Nema garancije da će magma ipak doći do površine. Plutonske stijene (granit, gabro i tako dalje) sa svojim velikim mineralnim zrncima predstavljaju magme koje se smrzavaju, vrlo sporo, duboko pod zemljom.

Magmu često doživljavamo kao velika tijela taline, ali ona se kreće prema gore u vitkim mahunama i tankim strunama, zauzimajući kore i gornji plašt poput vode koja ispunjava spužvu. To znamo jer seizmički valovi usporavaju u tijelima magme, ali ne nestaju kao u tekućini.

Također znamo da magma gotovo nikada nije jednostavna tekućina. Smatrajte to kontinuumom od juhe do juhe. Obično se opisuje kao gljiva mineralnih kristala koja se nosi u tekućini, ponekad s mjehurićima plina. Kristali su obično gušći od tekućine i imaju tendenciju da se polako sliježu, ovisno o magminoj krutosti (viskoznosti).

Magme se razvijaju na tri glavna načina: mijenjaju se dok se polako kristaliziraju, miješaju s drugim magmama i tope stijene oko njih. Zajedno se nazivaju ovi mehanizmi magmatska diferencijacija. Magma se može zaustaviti diferencijacijom, taložiti i učvrstiti u plutonsku stijenu. Ili može ući u završnu fazu koja dovodi do erupcije.

1. Magma je kristalizirala dok se hladi na prilično predvidiv način, kao što smo eksperimentirali. Pomaže razmišljati o magmi ne kao o jednostavnoj otopljenoj tvari, poput stakla ili metala u taliji, ali kao vruća otopina kemijskih elemenata i iona koji imaju mnogo mogućnosti jer postaju mineralni kristali. Prvi minerali koji su kristalizirali su oni s mafijaškim sastavima i (općenito) visokim talištem: olivina, pirokseni kalcij bogat Plagioklasi. Tekućina koja je zaostala, tada mijenja sastav na suprotan način. Proces se nastavlja s drugim mineralima, dajući tekućinu sa sve više i više silika. Postoji mnogo više detalja koje magnetski petrolozi moraju naučiti u školi (ili čitati o "Bowenova serija reakcija"), ali to je suština kristalna frakcija.
2. Magma se može miješati sa postojećim magmim tijelom. Ono što se tada događa je više nego jednostavno miješanje dviju talina zajedno, jer kristali iz jedne mogu reagirati s tekućinom iz druge. Napadač može energizirati stariju magmu ili mogu formirati emulziju s mrljicama jedne plutajuće u drugoj. Ali osnovni princip miješanje magme je jednostavno.
3. Kad magma upadne na mjesto u čvrstoj kori, ona utječe na "seosku stijenu" koja postoji tamo. Njegova vruća temperatura i hlapljivi materijali koji propuštaju mogu uzrokovati da se dijelovi stijene zemlje - obično fekalni dio - rastope i uđu u magmu. Ksenoliti - čitavi dijelovi seoskih stijena - mogu i ovdje ući u magmu. Taj se proces zove asimilacija.

Posljednja faza diferencijacije uključuje isparljive sastojke. Voda i plinovi koji su otopljeni u magmi s vremenom počinju ispuštati mjehurićima dok se magma diže sve bliže površini. Jednom kada to započne, tempo aktivnosti magme drastično raste. U ovom trenutku, magma je spremna za proces bijega koji dovodi do erupcije. Nastavite s ovim dijelom priče Vulkanizam u matici.