Magma versus Lava Hoe het smelt, stijgt en evolueert

In het tekstboek van de rotscyclus begint alles met gesmolten ondergrondse rots: magma. Wat weten we ervan??

Magma en Lava

Magma is veel meer dan lava. Lava is de naam voor gesmolten gesteente dat is uitgebroken op het aardoppervlak - het roodgloeiende materiaal dat uit vulkanen stroomt. Lava is ook de naam voor de resulterende solide rots.

Magma daarentegen is ongezien. Elke ondergrondse rots die volledig of gedeeltelijk is gesmolten, komt in aanmerking als magma. We weten dat het bestaat omdat elk stollingsgesteente uit een gesmolten toestand stolt: graniet, peridotiet, basalt, obsidiaan en al de rest.

Hoe Magma smelt

Geologen noemen het hele proces van het maken van smeltingen magmagenese. Deze sectie is een zeer eenvoudige inleiding tot een ingewikkeld onderwerp.

Het is duidelijk dat het veel warmte kost om rotsen te smelten. De aarde heeft veel warmte binnen, een deel ervan is overgebleven van de formatie van de planeet en een deel ervan is gegenereerd door radioactiviteit en andere fysieke middelen. Hoewel het grootste deel van onze planeet - de mantel, tussen de rotsachtige korst en de ijzeren kern - temperaturen heeft die duizenden graden bereiken, is het solide gesteente. (We weten dit omdat het aardbevingsgolven uitzendt als een vaste stof.) Dat komt omdat hoge druk hoge temperaturen tegengaat. Anders gezegd, hoge druk verhoogt het smeltpunt. Gegeven die situatie zijn er drie manieren om magma te creëren: de temperatuur boven het smeltpunt verhogen, of het smeltpunt verlagen door de druk te verlagen (een fysiek mechanisme) of door een flux toe te voegen (een chemisch mechanisme).

Magma ontstaat op alle drie manieren - vaak alle drie tegelijk - terwijl de bovenste mantel wordt geroerd door tektoniek.

Warmteoverdracht: Een stijgend lichaam van magma - een indringing - zendt warmte naar de koudere rotsen eromheen, vooral wanneer de indringing stolt. Als die rotsen al op het punt staan ​​te smelten, is de extra warmte voldoende. Dit is hoe rhyolitische magma's, typisch voor continentale interieurs, vaak worden uitgelegd.

Decompressie smelten: Waar twee platen uit elkaar worden getrokken, stijgt de onderliggende mantel in de opening. Naarmate de druk wordt verlaagd, begint het gesteente te smelten. Smelten van dit type gebeurt dan, overal waar platen uit elkaar worden uitgerekt - met uiteenlopende marges en gebieden met continentale en achterwaartse booguitbreiding (meer informatie over uiteenlopende zones).

Flux smelten: Overal waar water (of andere vluchtige stoffen zoals koolstofdioxide of zwavelgassen) in een gesteente kunnen worden geroerd, is het effect op het smelten dramatisch. Dit verklaart het overvloedige vulkanisme in de buurt van subductiezones, waar aflopende platen water, sediment, koolstofhoudende materie en gehydrateerd mineraal meenemen. De vluchtige stoffen die vrijkomen uit de zinkende plaat stijgen op in de bovenliggende plaat, waardoor de vulkanische bogen van de wereld ontstaan.

De samenstelling van een magma hangt af van het type rots waaruit het is gesmolten en hoe volledig het is gesmolten. De eerste stukjes die smelten zijn het rijkst in silica (meest felsisch) en het laagst in ijzer en magnesium (minst mafisch). Dus ultramafisch mantelgesteente (peridotiet) levert een mafische smelt (gabbro en basalt) op, die de oceanische platen vormt bij de mid-oceanische ruggen. Mafisch gesteente levert een felsische smelt (andesiet, rhyoliet, granitoïde). Hoe hoger de mate van smelten, hoe meer een magma lijkt op zijn bronsteen.

Hoe Magma opkomt

Zodra het magma zich vormt, probeert het omhoog te komen. Drijfvermogen is de kracht van magma omdat gesmolten gesteente altijd minder dicht is dan massief gesteente. Stijgend magma blijft vaak vloeibaar, zelfs als het afkoelt omdat het blijft decomprimeren. Er is echter geen garantie dat een magma de oppervlakte zal bereiken. Plutonische rotsen (graniet, gabbro enzovoort) met hun grote minerale korrels vertegenwoordigen magma's die bevriezen, heel langzaam, diep onder de grond.

We stellen ons magma gewoonlijk voor als grote lichamen van smelt, maar het beweegt omhoog in slanke peulen en dunne stringers en bezet de korst en de bovenste mantel alsof water een spons vult. We weten dit omdat seismische golven in magma-lichamen vertragen, maar niet verdwijnen zoals in een vloeistof.

We weten ook dat magma bijna nooit een eenvoudige vloeistof is. Zie het als een continuüm van bouillon tot stoofpot. Het wordt meestal beschreven als een brij minerale kristallen die in een vloeistof worden gedragen, soms ook met gasbellen. De kristallen zijn meestal dichter dan de vloeistof en neigen ertoe langzaam naar beneden te zakken, afhankelijk van de stijfheid van het magma (viscositeit).

Hoe Magma evolueert

Magma's evolueren op drie manieren: ze veranderen terwijl ze langzaam kristalliseren, zich vermengen met andere magma's en de rotsen om hen heen smelten. Samen worden deze mechanismen genoemd magmatische differentiatie. Magma kan stoppen met differentiatie, settelen en stollen tot een plutonische rots. Of het kan een laatste fase ingaan die tot uitbarsting leidt.

1. Magma kristalliseert terwijl het op een redelijk voorspelbare manier afkoelt, zoals we experimenteel hebben uitgewerkt. Het helpt om magma niet te zien als een eenvoudige gesmolten substantie, zoals glas of metaal in een smelterij, maar als een hete oplossing van chemische elementen en ionen die veel opties hebben als ze minerale kristallen worden. De eerste mineralen die kristalliseren, zijn die met mafische samenstellingen en (in het algemeen) hoge smeltpunten: olivine, pyroxeen en calciumrijke plagioclase. De vloeistof die achterblijft, verandert dan de samenstelling op de tegenovergestelde manier. Het proces gaat verder met andere mineralen en levert een vloeistof op met steeds meer silica. Er zijn veel meer details die stollende petrologen op school moeten leren (of lezen over "The Bowen Reaction Series"), maar dat is de kern van kristalfractionering.
2. Magma kan zich vermengen met een bestaand lichaam van magma. Wat er dan gebeurt, is meer dan het eenvoudig samen roeren van de twee smelten, omdat kristallen van de een kunnen reageren met de vloeistof van de ander. De indringer kan het oudere magma van energie voorzien, of ze kunnen een emulsie vormen met klodders van de ene zwevend in de andere. Maar het basisprincipe van magma mengen is simpel.
3. Wanneer magma een plaats binnen de vaste korst binnendringt, beïnvloedt het de "plattelandsrots" die daar bestaat. De hete temperatuur en de lekkende vluchtige stoffen kunnen ervoor zorgen dat delen van het gesteente - meestal het felsische deel - smelten en het magma binnentreden. Xenolieten - hele stukken landrots - kunnen op deze manier ook het magma betreden. Dit proces wordt genoemd assimilatie.

De laatste fase van differentiatie omvat de vluchtige stoffen. Het water en de gassen die in magma zijn opgelost, beginnen uiteindelijk te borrelen naarmate het magma dichter bij het oppervlak komt. Zodra dat begint, stijgt het tempo van activiteit in een magma dramatisch. Op dit punt is magma klaar voor het weggelopen proces dat tot uitbarsting leidt. Ga voor dit deel van het verhaal in een notendop naar Volcanism.