Magma versus Lava: Ako sa topí, zvyšuje a vyvíja

V učebnicovej fotografie skalný cyklusvšetko začína roztavenou podzemnou horninou: magmou. Čo o tom vieme?

Magma je oveľa viac ako láva. Láva je názov pre roztavenú horninu, ktorá vypukla na zemský povrch - horúci materiál vytekajúci zo sopiek. Láva je tiež názov výsledného pevného kameňa.

Na rozdiel od toho je magma neviditeľná. Akákoľvek hornina, ktorá je úplne alebo čiastočne roztavená, sa považuje za magmu. Vieme, že existuje, pretože každý vyvrelý horninový typ stuhol z roztaveného stavu: žula, peridotit, čadič, obsidián a všetko ostatné.

Geológovia nazývajú celý proces výroby tavenín magmagenesis. Táto časť je veľmi základným úvodom do zložitého predmetu.

Roztavenie hornín zrejme vyžaduje veľa tepla. Zem má vo vnútri veľa tepla, niektoré z nich zostali z formácie planéty a niektoré z nich sa vytvorili rádioaktivitou a inými fyzikálnymi prostriedkami. Avšak, aj keď veľká časť našej planéty - skryť, medzi skalnatými kôra a železo jadro - má teploty dosahujúce tisíce stupňov, je to pevná hornina. (Vieme to, pretože prenáša vlny zemetrasenia ako pevná látka.) Je to preto, že vysoký tlak pôsobí proti vysokej teplote. Inak povedané, vysoký tlak zvyšuje teplotu topenia. Vzhľadom na túto situáciu existujú tri spôsoby, ako vytvoriť magmu: zvýšiť teplotu nad bod topenia alebo znížte teplotu topenia znížením tlaku (fyzikálny mechanizmus) alebo pridaním tavidla (chemikálie) mechanizmus).

Magma vzniká všetkými tromi spôsobmi - často všetky tri naraz - ako sa horný plášť premiešava tanierovou tektonikou.

Prenos tepla: Stúpajúce teleso magmy - narušenie - vysiela teplo do chladnejších hornín okolo neho, najmä keď narušenie tuhne. Ak sú tieto horniny už na pokraji topenia, všetko ďalšie teplo je všetko potrebné. Takto sa často vysvetľujú rytmické magmy, typické pre kontinentálne interiéry.

Dekompresné topenie: Tam, kde sú dve platne odtiahnuté, plášť stúpa do medzery. Keď sa tlak zníži, hornina sa začne topiť. K taveniu tohto typu dochádza vtedy, keď sú dosky roztiahnuté od seba - pri odlišných okrajoch a oblastiach kontinentálneho a zadného oblúka (viac informácií o divergentné zóny).

Tavenie tavidla: Kdekoľvek sa voda (alebo iné prchavé látky, ako je oxid uhličitý alebo sírne plyny) vmieša do horninového útvaru, účinok na topenie je dramatický. Toto zodpovedá veľkému sopečnému prostrediu v blízkosti subdukčných zón, kde so sebou klesajúce platne odnášajú vodu, sediment, uhlíkaté látky a hydratovaný minerál. Prchavé látky uvoľnené z potápacej platne stúpajú do prekrývajúcej sa platne, čo vedie k svetovým sopečným oblúkom.

Zloženie magmy závisí od typu horniny, z ktorej sa topí a od toho, ako kompletne sa topí. Prvé kúsky taveniny sú najbohatšie na oxid kremičitý (najsilnejší) a najnižší na železo a horčík (najmenej mafický). Ultramafická plášťová hornina (peridotit) poskytuje mafickú taveninu (gabbro a čadič), ktoré tvoria oceánske platne na stredných hrebeňoch hôr. Mafická hornina poskytuje felzickú taveninu (andezit, rhyolite, granitoid). Čím je stupeň topenia väčší, tým viac magma pripomína svoju zdrojovú horninu.

Akonáhle sa vytvorí magma, snaží sa vstať. Vztlak je hlavným hybníkom magmy, pretože roztavená hornina je vždy menej hustá ako pevná hornina. Stúpajúca magma má tendenciu zostať tekutá, dokonca aj keď je chladená, pretože sa stále rozkladá. Nie je však zaručené, že sa magma dostane na povrch. Plutonické horniny (žula, gabro atď.) s veľkými minerálnymi zrnami predstavujú magmy, ktoré veľmi pomaly zamrzli hlboko pod zemou.

Magmu obyčajne vnímame ako veľké telá taveniny, ale pohybuje sa smerom nahor v tenkých strukoch a tenkých šnúrkach, zaberajúc kôru a horný plášť ako voda vyplní špongiu. Vieme to, pretože seizmické vlny sa v telách magmy spomaľujú, ale nezmiznú, ako by to bolo v tekutine.

Tiež vieme, že magma je sotva jednoduchá tekutina. Myslite na to ako na kontinuum z vývaru na dusené mäso. Zvyčajne sa označuje ako kaša minerálnych kryštálov nesených v tekutine, niekedy aj s bublinami plynu. Kryštály sú zvyčajne hustejšie ako tekutina a majú tendenciu pomaly sa usadzovať smerom nadol, v závislosti od tuhosti magmy (viskozity).

Magmy sa vyvíjajú tromi hlavnými spôsobmi: menia sa, keď pomaly kryštalizujú, zmiešajú sa s inými magmami a roztopia horniny okolo nich. Spoločne sa tieto mechanizmy nazývajú magmatická diferenciácia. Magma môže prestať s diferenciáciou, usadiť sa a spevniť na plutonickú horninu. Alebo môže vstúpiť do záverečnej fázy, ktorá vedie k erupcii.

1. Magma kryštalizuje, pretože ochladzuje pomerne predvídateľným spôsobom, ako sme to experimentovali. Pomáha myslieť na magmu nie ako na jednoduchú roztavenú látku, ako je sklo alebo kov v taviarni, ale ako horúce riešenie chemických prvkov a iónov, ktoré majú veľa možností, pretože sa stávajú minerálnymi kryštály. Prvými kryštálmi, ktoré kryštalizujú, sú minerály s mafickým zložením a (všeobecne) vysokými bodmi topenia: olivín, pyroxéna bohaté na vápnik plagioclase. Kvapalina, ktorá zostane po nej, zmení zloženie opačným spôsobom. Proces pokračuje s inými minerálmi, čím sa získava tekutina s čím ďalej tým viac kremeň. Existuje mnoho ďalších detailov, ktoré sa musia nepostradaní petroológovia učiť v škole (alebo čítať o „Bowenova reakcia"), ale to je podstata kryštalická frakcionácia.
2. Magma sa môže zmiešať s existujúcim súborom magmy. Potom dôjde k viac než len zmiešaniu týchto dvoch tavenín, pretože kryštály jedného môžu reagovať s kvapalinou druhého. Útočník môže nabudiť staršiu magmu, alebo môže vytvoriť emulziu s kvapkami jednej plávajúcej v druhej. Ale základný princíp magma miešanie je jednoduché.
3. Keď magma napadne miesto v tuhej kôre, ovplyvňuje tam existujúci „vidiecky kameň“. Jeho horúca teplota a jej prchavé prchavé látky môžu spôsobiť, že sa časti vidieckej horniny - zvyčajne felsickej časti - roztopia a vstúpia do magmy. Xenolity - celé kúsky vidieckej skaly - sa tak dostanú aj do magmy. Tento proces sa nazýva asimilácia.

Posledná fáza diferenciácie zahŕňa prchavé látky. Voda a plyny, ktoré sa rozpustia v magme, sa nakoniec začnú bublinovať, keď sa magma stúpa bližšie k povrchu. Akonáhle to začne, tempo činnosti v magme dramaticky stúpa. V tomto momente je magma pripravená na útek, ktorý vedie k erupcii. V tejto časti príbehu pokračujte ďalej Vulkanizmus v skratke.