Magma Versus Lava: Kako se topi, dviga in razvija

V sliki učbenika skalni cikel, vse se začne s staljenim podzemnim kamenjem: magma. Kaj vemo o tem?

Magma je veliko več kot lava. Lava je ime za staljeno kamnino, ki je izbruhnila na zemeljsko površje - rdeče vroči material, ki se razliva iz vulkanov. Lava je tudi ime za nastalo trdno skalo.

V nasprotju s tem je magma nevidna. Vsaka skala pod zemljo, ki je v celoti ali delno staljena, se šteje za magmo. Vemo, da obstaja, ker vsak magnetna vrsta kamnine strjen iz staljenega stanja: granit, peridotit, bazalt, obsidijan in vse ostalo.

Geologi imenujejo celoten postopek izdelave talin magmageneza. Ta razdelek je zelo osnovni uvod v zapleteno temo.

Očitno je potrebno, da se taline kamnine topijo veliko toplote. Zemlja ima v sebi veliko toplote, nekaj je ostalo od nastanka planeta, nekaj pa ga ustvarja radioaktivnost in druga fizična sredstva. Kljub temu, da je glavnina našega planeta - plašč, med kamnito skorjo in železo jedro - da temperature dosežejo več tisoč stopinj, je trdna skala. (To vemo, ker oddaja potresne valove kot trdna snov.) To je zato, ker visok tlak preprečuje visoko temperaturo. Povedano drugače, visok tlak dvigne tališče. Glede na takšno situacijo obstajajo trije načini za ustvarjanje magme: dvig temperature nad tališčem ali znižajte tališče z zmanjšanjem tlaka (fizikalni mehanizem) ali z dodatkom fluksa (kemikalije) mehanizem).

Magma nastane na vse tri načine - pogosto vse tri hkrati -, ko zgornjo odejo meša tektonika plošč.

Prenos toplote: Naraščajoče telo magme - vdor - odda toploto hladnejšim skalam okoli nje, še posebej, ko se vdor strdi. Če so te kamnine že na robu taljenja, je potrebna dodatna toplota. Tako se pogosto razlagajo ritolitične magme, značilne za celinske notranjosti.

Taljenje dekompresije: Če sta dve plošči razmaknjeni, se plašč pod njo dvigne v režo. Ko se tlak zniža, se skala začne topiti. Takšno taljenje se zgodi, kjer koli se plošče raztegnejo narazen - na različno obrobju in območjih razširitve kontinentalnega in zadnjega loka (izveste več o divergentne cone).

Taljenje toka: Kadar koli se lahko voda (ali drugi hlapljivi snovi, kot sta ogljikov dioksid ali žveplov plin) vmeša v kamnino, je vpliv na taljenje dramatičen. To predstavlja bogat vulkanizem v bližini območij subdukcije, kjer se spuščajoče plošče s seboj prenašajo vodo, usedline, ogljikove snovi in ​​hidratirane minerale. Hlapne snovi, ki se sproščajo iz potopljene plošče, se dvigajo v prekrivajočo ploščo in tako nastanejo svetovni vulkanski loki.

Sestava magme je odvisna od vrste kamnine, iz katere se je stopila, in od tega, kako popolnoma se je stopila. Prvi koščki, ki se topijo, so najbogatejši za silicijev dioksid (najbolj maščob) in najnižji za železo in magnezij (najmanj mafina). Torej ultramafična plašč plašč (peridotit) daje talilno mafino (gabro in bazalt), ki tvori oceanske plošče na grebenih srednjega oceana. Mafična kamnina daje folijsko talino (andesite, riolit, granitoid). Večja kot je stopnja taljenja, bolj ko je magma podobna svoji izvorni kamnini.

Ko se magma oblikuje, se poskuša dvigniti. Vzpon je glavni premik magme, ker je staljena skala vedno manj gosta od trdne kamnine. Naraščajoča magma ponavadi ostane tekoča, tudi če se hladi, ker še naprej razpada. Ni zagotovilo, da bo magma dosegla površje. Plutonske kamnine (granit, gabro in podobno) s svojimi velikimi mineralnimi zrni predstavljajo magme, ki se zelo počasi, globoko pod zemljo zmrznejo.

Magmo običajno vidimo kot velika telesa taline, vendar se v tankih strokih in tankih strunah giblje navzgor, zaseda skorjo in zgornjo odejo, kot da voda napolni gobo. To vemo, ker seizmični valovi upočasnjujejo v telesih magme, vendar ne izginejo, kot bi v tekočini.

Vemo tudi, da magma skoraj nikoli ni preprosta tekočina. Zamislite si to kot nadaljevanje od juhe do enolončnice. Običajno ga opisujejo kot kašo mineralnih kristalov, ki se nahaja v tekočini, včasih tudi z mehurčki plina. Kristali so ponavadi gostejši od tekočine in se počasi umirijo, odvisno od togosti magme (viskoznosti).

Magme se razvijajo na tri glavne načine: spreminjajo se, ko počasi kristalizirajo, se mešajo z drugimi magmi in topijo kamnine okoli njih. Ti mehanizmi se skupaj imenujejo magmatska diferenciacija. Magma se lahko ustavi z diferenciacijo, se usede in strdi v plutonsko kamnino. Lahko pa vstopi v končno fazo, ki vodi do erupcije.

1. Magma se kristalizira, ko se ohladi na dokaj predvidljiv način, kot smo delali s poskusom. Pomaga razmišljati o magmi ne kot o preprosti stopljeni snovi, kot sta steklo ali kovina v talilnici, vendar kot vroča raztopina kemičnih elementov in ionov, ki imajo veliko možnosti, saj postanejo mineralne kristali. Prvi minerali, ki so kristalizirali, so tisti, ki imajo mafinske sestave in (na splošno) visoke tališča: olivin, piroksenin bogata s kalcijem plagioklaza. Tekočina, ki je zaostala, nato spremeni sestavo na nasprotni način. Postopek se nadaljuje z drugimi minerali in tekočina daje vedno več kremena. Obstaja veliko več podrobnosti, ki se jih morajo magnetni petrologi naučiti v šoli (ali prebrati o "Serija reakcij Bowen"), toda to je bistvo kristalno frakcioniranje.
2. Magma se lahko meša z obstoječim telesom magme. To se zgodi več kot preprosto mešanje obeh talin skupaj, ker lahko kristali iz enega reagirajo s tekočino iz druge. Napadalec lahko energizira starejšo magmo ali pa tvori emulzijo s pikami ene plavajoče v drugi. Toda osnovno načelo mešanje magme je preprosto.
3. Ko magma vdre v mesto v trdni skorji, vpliva na tamkajšnjo »državno skalo«. Njegova vroča temperatura in puščajoče hlapne snovi lahko povzročijo, da se deli podeželske kamnine - navadno felni del -, stopijo in vstopijo v magmo. Ksenoleti - celi kosi country rocka - lahko vstopijo v magmo tudi na ta način. Ta postopek se imenuje asimilacija.

Končna faza diferenciacije vključuje hlapne snovi. Voda in plini, ki se raztopijo v magmi, sčasoma začnejo izpuhtati, ko se magma dviga bliže površju. Ko se to začne, se tempo aktivnosti magme močno poveča. Na tej točki je magma pripravljena na bežni proces, ki vodi v erupcijo. Za ta del zgodbe nadaljujte Vulkanizem v matici.