Magma

Magma (Plurales: magmas y magmata) se funde la roca que a veces se forma debajo de la superficie de la tierra (o cualquier otro planeta terrestre) que a menudo se acumula en un cámara de magma. Magma puede contener cristales en suspensión y las burbujas de gas. Por definición, toda la roca ígnea se forma a partir del magma.

Flujo de lava de Hawai (lava es el equivalente extrusive de magma * Pahoehoe)

Magma es una sustancia fluido a alta temperatura compleja. Las temperaturas de la mayoría de magmas están en el rango de 700 ° C a 1300 ° C, pero muy rara derrite carbonatita pueden ser tan cool como 600 ° C, y derrite komatiite pueden haber sido tan caliente a 1600 ° C. La mayoría son silicato soluciones .

Es capaz de intrusión en rocas adyacentes o de extrusión sobre la superficie como lava o expulsar de forma explosiva como tefra para formar roca piroclástica.

Entornos de formación de magma y composiciones están correlacionados comúnmente. Ambientes incluyen las zonas de subducción, continental zonas de grietas, las dorsales oceánicas, y hotspots, algunos de los cuales se interpretan como plumas del manto. Entornos se discuten en la entrada de la roca ígnea . Composiciones Magma pueden evolucionar después de la formación por cristalización fraccionada, la contaminación, y la mezcla de magma.

Contrariamente a algunas impresiones, la mayor parte de la corteza terrestre y manto no es fundido. Más bien, la mayor parte de la Tierra toma la forma de una rheid, una forma de sólido que se puede mover o deformar bajo presión. Magma, como líquido, forma preferentally en alta temperatura, ambientes de baja presión dentro de varios kilómetros de la superficie de la Tierra.

Fusión de roca sólida

De fusión de roca sólida para formar magma es controlado por tres parámetros físicos: su temperatura, presión y composición. Mecanismos se discuten en la entrada de la roca ígnea .

Temperatura

En cualquier presión dada y para cualquier composición dada de roca, un aumento de temperatura más allá de la solidus causará fusión. Dentro de la tierra sólida, la temperatura de una roca es controlado por el gradiente geotérmico y el desintegración radiactiva dentro de la roca. Los promedios del gradiente geotérmico cerca de 25 ° C / km con un amplio rango de un mínimo de 5 a 10 ° C / km en fosas oceánicas y zonas de subducción a 30-80 ° C / km en las dorsales oceánicas y entornos arco volcánico.

Presión

Como el magma asciende boyante cruzará el solidus-liquidus y su temperatura se reducirá por enfriamiento adiabático. En este punto se licuar y si estallado sobre la superficie formará lava. De fusión también puede ocurrir debido a una reducción en la presión por un proceso conocido como fusión de descompresión.

Composición

Por lo general es muy difícil cambiar la composición mayor de una gran masa de roca, por lo que la composición es el control básico de si una roca se derretirá a cualquier temperatura y presión dadas. La composición de una roca también puede ser considerado para incluir fases volátiles tales como agua y dióxido de carbono .

La presencia de fases volátiles en una roca bajo presión puede estabilizar una fracción de masa fundida. La presencia de incluso 0,8% de agua puede reducir la temperatura de fusión por tanto como 100 ° C. Por el contrario, la pérdida de agua y los volátiles a partir de un magma puede causar que se congele o se solidifique esencialmente.

La fusión parcial

Cuando las rocas se funden lo hacen gradualmente y poco a poco; mayoría de las rocas están hechas de varios minerales, todos los cuales tienen diferentes puntos de fusión, y la diagramas de fases que controlan la fusión comúnmente son complejas. Como se derrite la roca, sus cambios de volumen. Cuando se funde suficiente roca, los pequeños glóbulos de fusión (generalmente ocurre en entre los granos minerales) vincularse y ablandar la roca. Bajo la presión dentro de la tierra, tan poco como una fracción de fusión parcial por ciento puede ser suficiente para causar fusión ser exprimido de su fuente.

Melts pueden permanecer en el lugar el tiempo suficiente para fundir al 20% o incluso 35%, pero rara vez rocas se funden en exceso de 50%, porque eventualmente la masa de roca fundida se convierte en un cristal y fundir papilla que luego pueden subir en masa como una diapiro, que a su vez puede causar más de fusión por descompresión.

Derrite primarias

Cuando una roca se derrite, el líquido se conoce como una masa fundida primaria. Derrite primarias no han sufrido diferenciación y representar la composición de partida de un magma. En la naturaleza, es raro encontrar fundidos primarios. Los leucosomas de migmatitas son ejemplos de masas fundidas primarios. Derrite primarios derivados del manto son especialmente importantes, y se conocen como masas fundidas primitivos o magmas primitivos. Al encontrar la composición magma primitivo de una serie magma es posible modelar la composición de la capa de la que se formó una masa fundida, que es importante en la comprensión de la evolución de la manto.

Derrite Parental

Cuando es imposible de encontrar la composición primitiva o primaria magma, a menudo es útil para tratar de identificar una masa fundida de los padres. Una fusión parental es una composición de magma desde el cual el rango observado de químicas de magma ha sido derivado por los procesos de diferenciación ígnea. No tiene que ser una masa fundida primitivo.

Por ejemplo, se asume una serie de flujos de basalto que se relacionan entre sí. Una composición de la que razonablemente podrían producirse por cristalización fraccionada se denomina fusión de los padres. Modelos de cristalización fraccionada se producirían para probar la hipótesis de que comparten una masa fundida parental común.

Implicaciones geoquímicas de fusión parcial

El grado de fusión parcial es crítica para determinar qué se produce el tipo de magma. El grado de fusión parcial requerida para formar una masa fundida puede ser estimada considerando el enriquecimiento relativo de elementos incompatibles frente a elementos compatibles. Elementos incompatibles comúnmente incluyen potasio , bario , cesio , rubidio .

Los tipos de rocas producidas por pequeños grados de fusión parcial en el Manto de la Tierra son normalmente alcalina ( Ca , Na ), potásica ( K ) y / o peralcalinos (alta relación de aluminio a sílice). Por lo general, se derrite primitivos de esta forma de composición lamprophyre, lamproite, kimberlita y, a veces rocas máficas nefelina devengan como alcalinos basaltos y gabros essexite o incluso carbonatita.

Pegmatita se puede producir por los bajos grados de fusión parcial de la corteza. Algunos granito magmas -composición son eutéctica (o cotectic) se funde, y se pueden producir por la baja a altos grados de fusión parcial de la corteza, así como por cristalización fraccionada. En un alto grado de fusión parcial de la corteza, tales como Granitoides tonalita, granodiorita y monzonita se puede producir, pero otros mecanismos suelen ser importante en la producción de ellos.

En un alto grado de fusión parcial del manto, komatiite y picrite se producen.

Composición y estructura de la masa fundida y las propiedades

Masas fundidas de silicatos se componen principalmente de silicio , oxígeno , aluminio , álcalis ( sodio , potasio , calcio ), magnesio y hierro . Átomos de silicio están en coordinación tetraédrica con oxígeno, como en casi todos minerales de silicato, pero en fin atómica se derrite se conserva sólo en distancias cortas. Los comportamientos físicos de masas fundidas dependen de sus estructuras atómicas, así como de la temperatura y la presión y la composición.

La viscosidad es una propiedad de fusión en clave para entender el comportamiento de los magmas. Más derrite ricas en sílice son típicamente más polimerizado, con más vinculación de tetraedros de sílice, y también lo son más viscoso. Disolución de agua reduce drásticamente la viscosidad del fundido. Masas fundidas de mayor temperatura son menos viscoso.

En términos generales, magmas máficos más, tales como los que forman basalto , son más calientes y menos viscoso que más magmas ricos en sílice, tales como los que forman riolita. Baja viscosidad conduce a erupciones más suaves, menos explosivos.

Características de los varios tipos diferentes de magma son los siguientes:

Ultramáficas ( picritic)

SiO ₂ <45%

Fe-Mg> 8% hasta 32% de MgO

Temperatura: hasta 1500 ° C

Viscosidad: Muy bajo

Comportamiento eruptivo: suaves o muy explosivas (kimberilites)

Distribución: los límites de placas divergentes, puntos calientes, los límites de placas convergentes; komatiite y otras lavas ultramáficas son en su mayoría Arcaico y se formaron a partir de una mayor gradiente geotérmico y se desconocen en el presente

Máficas ( basálticas )

SiO ₂ <50%

FeO y MgO típicamente <10% en peso

Temperatura: hasta ~ 1300 ° C

Viscosidad: Baja

Comportamiento eruptivo: suave

Distribución: los límites de placas divergentes, puntos calientes, los límites de placas convergentes

Intermedio ( andesítico )

SiO ₂ ~ 60%

Fe-Mg: ~ 3%

Temperatura: ~ 1000 ° C

Viscosidad: Intermedio

Comportamiento eruptivo: explosivo

Distribución: los límites de placas convergentes

Felsic (riolítica)

SiO _2> 70%

Fe-Mg: ~ 2%

Temp: <900 ° C

Viscosidad: Alta

Comportamiento eruptivo: explosivo

Distribución: puntos calientes en la corteza continental ( Yellowstone National Park ), divisiones continentales, arcos de islas