Magma versus laava: kuidas see sulab, tõuseb ja areneb

Õpiku pildil kivitsükkel, kõik algab sula maa-alusest kivist: magma. Mida me sellest teame?

Magma on palju enamat kui laava. Laava on nimi sulakivimile, mis on pinnale puhkenud - vulkaanidest vallandunud punane tuline materjal. Laava on ka sellest tuleneva tahke kivimi nimi.

Seevastu magma on nähtamatu. Iga maa-alune kivim, mis on täielikult või osaliselt sulanud, loetakse magmaks. Me teame, et see on olemas, sest iga tardkivimitüüp sulatatud olekus tahkunud: graniit, peridotiit, basalt, obsidiaan ja kõik muu.

Geoloogid nimetavad kogu sulamisprotsessi magmagenesis. See jaotis on keeruka teema väga lihtne sissejuhatus.

Muidugi võtab kivimite sulamine palju soojust. Maal on palju soojust, osa sellest jääb planeedi moodustumisest üle ja osa radioaktiivsusest ja muudest füüsilistest vahenditest. Kuid kuigi suurem osa meie planeedist - vahevöö, kivise vahel koorik ja raud tuum - kui temperatuur ulatub tuhandete kraadideni, see on tahke kivim. (Me teame seda, kuna see edastab maavärinalaineid nagu tahke aine.) Põhjus on see, et kõrge rõhk on vastu kõrgele temperatuurile. Teisisõnu, kõrgrõhkkond tõstab sulamistemperatuuri. Seda olukorda arvestades on magma tekitamiseks kolm viisi: temperatuuri tõstmine sulamistemperatuuri kohal või alandage sulamistemperatuuri, vähendades rõhku (füüsikaline mehhanism) või lisades voo (kemikaal mehhanism).

Magma tekib kõigil kolmel viisil - sageli kõigil kolmel korraga -, kui ülemine vahevöö on segatud plaaditektoonikaga.

Soojusülekanne: Tõusev magmakeha - sissetung - saadab soojust ümbritsevatesse külmematesse kivimitesse, eriti kui sissetung tugevneb. Kui need kivimid on juba sulamise äärel, on lisaküte kõik, mis kulub. Nii selgitatakse sageli mandri interjööridele omaseid rüoliitilisi magmasid.

Dekompressiooni sulamine: Kui kaks plaati on teineteisest lahti tõmmatud, tõuseb selle all olev vahe sisse pilusse. Rõhu vähenemisel hakkab kivim sulama. Seda tüüpi sulamine toimub siis, kui plaadid üksteisest lahti tõmmatakse - erinevatel äärtel ning mandri- ja seljakaare pikenduse piirkondades (lisateave lahknevad tsoonid).

Voolu sulamine: Igal pool, kus vett (või muid lenduvaid aineid nagu süsinikdioksiid või vääveldigaasid) võib segada kivimikorpusesse, on sulamisel mõju dramaatiline. See on seotud rohke vulkaanilisusega subduktsioonitsoonide lähedal, kus laskuvad plaadid kannavad endaga vett, setteid, süsinikku ja hüdraatunud mineraale. Vajumisplaadilt eralduvad lenduvad osakesed tõusevad ülemisse plaati, põhjustades maailma vulkaanilisi kaare.

Magma koostis sõltub sellest, millist kivimit see sulas ja kui täielikult see sulas. Esimesed sulamisjäägid on rikkaimad ränidioksiidi (kõige Felsic) ja madalaimad raua ning magneesiumi osas (kõige vähem maffilised). Nii et ultramafantne mantlikivi (peridotiit) annab mafilise sula (gabbro ja basalt), mis moodustab ookeaniplaadid ookeani keskosa servade juures. Mafic kivim annab feelsuse sula (andesiit, rioliit, granitoid). Mida suurem on sulamisaste, seda enam sarnaneb magma oma lähtekivimiga.

Kui magma moodustub, üritab see tõusta. Ujuvus on magma peamine liikumapanev jõud, kuna sulanud kivim on alati vähem tihe kui tahke kivim. Tõusev magma kipub jääma vedelaks, isegi kui see jahtub, kuna see jätkub dekompressiooniks. Pole siiski mingit garantiid, et magma pinnale jõuab. Plutoonilised kivimid (graniit, gabbro jne) koos nende suurte mineraalteradega esindavad magmasid, mis külmusid väga aeglaselt, sügaval maa all.

Me kujutame magmat tavaliselt suurte sulamiskehadena, kuid see liigub õhukeste kaunade ja õhukeste stringena ülespoole, hõivates kooriku ja ülemise vahevöö nagu vesi täidab käsna. Me teame seda, kuna seismilised lained aeglustuvad magmakehades, kuid ei kao nagu vedelikus.

Samuti teame, et magma pole kunagi kunagi lihtne vedelik. Mõelge sellele kui pidev puljongist hautisse. Tavaliselt kirjeldatakse seda mineraalkristallide vedelikuna, mõnikord ka gaasimullidega. Kristallid on tavaliselt vedelikust tihedamad ja kalduvad aeglaselt allapoole, sõltuvalt magma jäikusest (viskoossusest).

Magmad arenevad kolmel peamisel viisil: muutuvad aeglaselt kristalliseerudes, segunevad teiste magmadega ja sulavad nende ümber olevad kivid. Neid mehhanisme nimetatakse koos magmaatiline eristamine. Magma võib peatuda diferentseerumisega, settida ja tahkuda plutooniliseks kivimiks. Või võib see siseneda lõppfaasi, mis viib purseeni.

1. Magma kristalliseerub jahtudes üsna etteaimatavalt, nagu me oleme eksperimendi teel välja töötanud. See aitab magmat mõelda mitte lihtsa sulanud ainena, nagu klaas või metall sulatuses, vaid kuuma keemiliste elementide ja ioonide lahusena, millel on mineraalideks muutumisel palju võimalusi kristallid. Esimesed kristalliseeruvad mineraalid on need, mille kompositsioon on kõrge ja mille sulamistemperatuur on üldiselt kõrge: oliviin, pürokseenja kaltsiumirikkad plagioklaas. Seejärel muudab vedelik koostist vastupidisel viisil. Protsess jätkub teiste mineraalide kasutamisel, saades vedeliku üha enam ränidioksiid. Seal on veel palju üksikasju, mida rumalad petroloogid peavad koolis õppima (või lugema teemal "Boweni reaktsioonisari"), kuid see on sisuline kristallide fraktsioneerimine.
2. Magma võib seguneda olemasoleva magma kehaga. Siis toimub rohkem kui lihtsalt kahe sulamise segamine, sest ühe kristallid võivad reageerida teise vedelikuga. Sissetungija võib anda vanemale magmale energiat või võivad nad moodustada emulsiooni, mille ühe plekid ujuvad teises. Kuid selle põhiprintsiip magma segamine on lihtne.
3. Kui magma tungib kindlasse maakooresse, mõjutab see seal eksisteerivat "maakivimit". Selle kuum temperatuur ja lekivad lenduvad osakesed võivad osa maakivimitest - tavaliselt felsilisest osast - sulada ja magmasse siseneda. Ksenoliidid - terved maakivikildude tükid - võivad magmasse siseneda ka sel viisil. Seda protsessi nimetatakse assimilatsioon.

Eristamise viimane etapp hõlmab lenduvaid aineid. Magmas lahustunud vesi ja gaasid hakkavad lõpuks mullitama, kuna magma tõuseb pinnale lähemale. Kui see algab, tõuseb magma aktiivsus kiiresti. Sel hetkel on magma valmis põgenemisprotsessiks, mis viib purskamiseni. Jutu selle osa jaoks jätkake Vulkanism lühidalt.