Магма

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Хавајски поток на лава (лавата е екструзивен еквивалент на магмата)

Магма – растопен стенски материјал кој се наоѓа под Земјината површина (или површината на некоја друга терестричка планета), а многу често се собира во магматски комори. Може да содржи распрскани крути делови (ситни кристали) и волатилен материјал (стопени гасови, најчесто H2O i CO2) [1]. По дефиниција, сите магматски стени настанале од магма.

Магмата е сложен високотемпературен флуиден материјал. Температурите на повеќето магми се движат во распон од 650°C до 1300°C, но многу ретките материјали од растопен карбонатит може да бидат дури 600°C ладни, додека растопените коматитни материјали може да бидат 1600°C жешки. Повеќето се растопени силикатни материјали [2].

Магмата може да продре во соседните стенски тела, како и да се излее на површината во облик на лава.

Создадената магма и околините во кои се создава се поврзани. Тие околини ги вклучуваат зоните на субдукција, зоните на континентално браздење (англиски: continental rifting) [3], средноокеански гребени како и горештите точки, од кои некои се интерпретирани како плаштни перјани (англиски: mantle plume). Составот на магмата може да еволуира со фракциска кристализација, со контаминација како и со мешање на магми.

Топење на цврстата стена[уреди | уреди извор]

Топењето на цврстата стена, процесот со кој настанува магмата, е контролирано од три физички параметри: температурата, притисокот и составот на стената.

Температура[уреди | уреди извор]

На кој било притисок и за кој било состав на стената, растењето на температурата која ја поминува линијата на солидусот, ќе предизвика топење. Внатре во цврстата Земја, температурата на стената е контролирана од геотермалниот градиент и радиоактивниот распад во стената. Геотермалниот градиент во просек изнесува околу 25°C/km, но варира од 5-10°C/km во океанските ендеци (зоните на субдукција) до 30-80°C/km под средноокеанските гребени како и под вулканските лакови.

Притисок[уреди | уреди извор]

Топење може да се случи поради издигнување на стената (заради што доаѓа до смалување на притисокот) со процес кој се нарекува декомпресиско топење [4].

Состав[уреди | уреди извор]

Обично многу е тешко значително да се промени составот на големи маси стени, па составот е главен параметар кој контролира дали стената ќе се растопи во дадените услови на притисокот и температурата. Како состав на стената може да се сметаат и волатилните фази како вода и јаглерод диоксид.

Присутноста на волатилните фази во стената под некој притисок може да го стабилизира растопениот дел. Присутност од само 0,8% вода може да ја смали температурата на топење дури за 100°C. Обратно, загубата на вода и волатили од магмата може да предизвика смрзнување и стврднување.

Парцијално топење[уреди | уреди извор]

Топењето на стената е постепено и растечко – поголемиот број стени во составот имаат неколку минерали, од кои сите имаат различни температури на топење, па фазните дијаграми кои го контролираат топењето главно се многу сложени. Како што стената се топи, ИИИ се менува волуменот. Кога е растопено доволно стена, малечките топчиња растопина (главно сместени меѓу минералните зрна) ја поврзуваат и омекнуваат стената. На притисоците кои владеат внатре во Земјата, доволно е само некој процент од стената да биде растопен и растопината ќе биде истисната од изворната стена.

Растопината може да остане на местото доволно долго да се стопи 20% или дури 35% од стената, но многу ретко се случува овој процент да помине 50% бидејќи тогаш стопената стенска маса ќе се издигнува како дијапир, што може да предизвика понатамошно декомпресиско топење.

Примарни растопини[уреди | уреди извор]

Примарна растопина е онаа која настанува кога се топи стената. Примарните растопини не подлегнале на никаква диференцијација па го претставуваат почетниот состав на магмата. Во природата ретко се наоѓаат примарни растопини. Леукосомите на магматитот се примери за примарни растопини. Од посебна важност се примарните растопини кои потекнуваат од плаштот, познати под името „примитивни растопини“ или примитивни магми. Со пронаоѓањето на составот на примитивната магма од некои магматски серии можно е да се моделира составот на плаштот од кои настанала растопината, што е важно за разбирање на еволуцијата на плаштот

Родителски растопини[уреди | уреди извор]

Кога не е можно да се најде примитивниот или примарен состав на магмата, често е корисно да се направи обид да се открие родителската растопина. Родителската растопина е состав на магмата од која посматраниот распон на геохемиски карактеристики на магмата е изведен со процесите на магматска диференцијација. Не мора да биде примитивна растопина.

На пример за сериите базалтни текови се смета дека се поврзани. Составот од кој би можеле да бидат произведени со фракциска кристализација се нарекува родителска растопина. Хипотезата дека делата заедничка родителска растопина може да се тестира со создавање модел на фракциска кристализација.

Геохемиски импликации од парцијалното топење[уреди | уреди извор]

Степенот на парцијално топење е критичен за одредување на настанатиот вид на магма. Степенот на парцијално топење, кој е потребен за настанување растопина, може да се процени со пресметување на релативното обогатување на инкомпатибилните елементи во однос на компатибилните елементи. Инкомпатибилни елементи обично се калиум, бариум, цезиум, рубидиум.

Со низок степен на парцијално топење во плаштот по правило се произведуваат стени кои се алкални (Ca, Na, K) и/или пералкални (висок однос Al/Si). По правило, примитивните растопини со овој состав даваат лампрофирни, лампроитни и понекогаш мафитни стени богати со нефелин како што се алкални базалти и есекситни габрои или дури карбонатит.

Пегматитите може да бидат произведени со низок степен на парцијално топење на кората. Некои гранитоидни магми се еутектски (или котектски) растопини, па можат да бидат произведени со низок до висок степен на парцијално топење на кората, како и со фракциска кристализација. При високи степени на парцијално топење на кората можат да бидат произведени гранитоиди како тоналит, гранодиорит и кварц-монзонит, но по правило настануваат со други механизми.

При високи степени на парцијално топење настануваат коматити и пикрити.

Состав, структура и својства на растопините[уреди | уреди извор]

Силикатните растопини во најголем дел се состојат од силициум, алуминиум, алкални и земноалкални елементи (натриум, калиум, магнезиум и железо. Атомите на силициум се во тетраедарска координација со кислородот, како во готово сите силикатни минерали, но во растопината тоа уредување е сочувано на многу мали оддалечености. Физичките својства на растопините зависат од нивните атомски структури како и од температурата, притисокот и хемискиот состав [5].

Вискозитетот е клучно својство кое помага за разбирање на однесувањето на магмата. Растопините кои содржат повеќе SiO2 по правило се повеќе полимеризирани, со поголема поврзаност на SiO4 на тетраедрите, заради што се повискозни. Намалувањето на водата драстично го смалува вискозитетот на растопината. Високотемпературните растопини се помалку вискозни.

Во општ случај, мафитните магми, како оние од кои настанува базалтот, се пожешки и помалку вискозни од поголемиот број магми богати со SiO2, како оние од кои настанува риолиотот. Малиот вискозитет води до благи, помалку експлозивни избуви.

Карактеристики на различни видови магми:

Ултрамафитни (пикритни)
SiO2 < 45%
Fe-Mg >8% до 32% MgO
Температура: до 1500°C
Вискозитет: многу низок
Избувно однесување: благо или многу експлозивно (кимберлити)
Распространетост: дивергентни граници на плочите, горешти точки, конвергентни граници на плочите; повеќето коматити и други ултрамафитни лави се со архаикархајска старост, а настанале при повисок геотермален градиент, па денес не се појавуваат.
Мафитни (базалтни)
SiO2 < 50%
FeO и MgO по правило < 10 mas%
Температура: до ~1300°C
Вискозитет: низок
Избувно однесување: благо
Распространетост: дивергентните граници на плочите, горештите точки, конвергентните граници на плочите
Неутрални (андезитни)
SiO2 ~ 60%
Fe-Mg: ~ 3%
Температура: ~1000°C
Вискозитет: умерен
Избувно однесување: експлозивно
Распространетост: конвергентните граници на плочите
Фелзитни (риолитни)
SiO2 >70%
Fe-Mg: ~ 2%
Температура: < 900°C
Вискозитет: висок
Избувно однесување: експлозивно
Распространетост: горешти точки во континенталната кора (Јелоустон), зоните на континентално браздење, островски лакови

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Spera, Frank J. (2000), "Physical Properties of Magma", Во Sigurdsson, Haraldur (editor-in-chief), Encyclopedia of Volcanoes, Academic Press, стр. 171–190, ISBN 978-0126431407 
  2. Popp, B. N. (септември 2007). „Igneous Rocks“. Geology Course Lecture in PowerPoint. School of Ocean and Earth Science and Technology, University of Hawai‘i at Manoa. http://www.soest.hawaii.edu/GG/FACULTY/POPP/Sept07_Ch4.pdf. посет. 16 октомври 2015 г. 
  3. Foulger, G.R. (2010). Plates vs. Plumes: A Geological Controversy. Wiley–Blackwell. ISBN 978-1-4051-6148-0. http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1405161485.html. 
  4. Geological Society of America, Plates, Plumes, And Paradigms, pp. 590 ff., 2005,
  5. Watson, E. B.; Hochella, M. F. and Parsons, I. (editors), Glasses and Melts: Linking Geochemistry and Materials Science, Elements, volume 2, number 5, (October 2006) pp. 259–297