Pin
Send
Share
Send


Magma is gesmolten gesteente dat zich onder het aardoppervlak bevindt. Deze complexe vloeistof op hoge temperatuur verzamelt zich vaak in een magma-kamer1 en kan gesuspendeerde kristallen en gasbellen bevatten. Bij afkoeling stolt het om stollingsgesteente te vormen. Magma kan binnendringen in aangrenzende rotsen, extrusie op het oppervlak als lava, of explosief als tephra worden uitgeworpen om pyroclastisch gesteente te vormen. De studie van magma helpt ons de structuur, samenstelling en evolutie van de aardkorst en mantel in de geologische tijd te begrijpen.

Het smelten

Het smelten van massief gesteente tot magma wordt geregeld door drie fysische parameters: de temperatuur, druk en samenstelling. De samenstelling van magma is meestal gecorreleerd met de omgeving waarin het wordt gevormd. De omgeving kan van verschillende typen zijn, waaronder subductiezones, continentale kloofzones, mid-oceanische ruggen en hotspots, waarvan sommige worden geïnterpreteerd als mantelpluimen.2 Na vorming kunnen magmasamenstellingen evolueren door processen zoals gefractioneerde kristallisatie, verontreiniging en magma-mengen.

Effect van temperatuur op smelten

Bij elke gegeven druk en voor elke gegeven samenstelling van gesteente zal een temperatuurstijging voorbij de solidus smelten veroorzaken. Binnen de vaste aarde wordt de temperatuur van een rots geregeld door de geothermische gradiënt en radioactief verval in de rots. De geothermische gradiënt varieert van vijf tot tien ° C / km (graden Celsius per kilometer) binnen geulen en subductiezones tot 30-80 ° C / km onder ruggen in de oceaan en vulkanische boogomgevingen.

Effect van druk op smelten

Smelten kan ook optreden wanneer een rots door de vaste aarde stijgt, door een proces dat bekend staat als decompressiesmelten.

Effect van compositie op smelten

Het is meestal moeilijk om de bulksamenstelling van een grote rotsmassa te veranderen, dus de samenstelling is de basisregeling om te bepalen of een rots smelt bij een gegeven temperatuur en druk. De samenstelling van een rots kan ook worden geacht te omvatten vluchtig fasen zoals water en kooldioxide. De aanwezigheid van vluchtige fasen in een rots onder druk kan een smeltfractie stabiliseren. De aanwezigheid van zelfs één procent water kan de smelttemperatuur met wel 100 ° C verlagen. Omgekeerd kan het verlies van water en vluchtige stoffen uit een lichaam van magma ervoor zorgen dat het in wezen bevriest of stolt.

Gedeeltelijk smelten

Wanneer rotsen smelten, doen ze dit geleidelijk. De meeste rotsen zijn gemaakt van verschillende mineralen, die allemaal verschillende smeltpunten hebben, en de fasediagrammen die het smelten regelen, zijn meestal complex. Terwijl een steen smelt, verandert zijn volume. Wanneer zich een voldoende hoeveelheid kleine bolletjes smelt heeft gevormd (meestal tussen minerale korrels), verbinden deze bolletjes de steen en worden ze zacht. Onder druk in de aarde kan slechts een fractie van een procent gedeeltelijk smelten voldoende zijn om de smelt uit de bron te persen.

Smelten kunnen lang genoeg op hun plaats blijven om te smelten tot 20 procent of zelfs 35 procent. Maar rotsen worden zelden meer dan 50 procent gesmolten, omdat de gesmolten massa uiteindelijk een mix van kristallen en smeltbrij wordt die kan opstijgen en masse als een diapir, wat vervolgens kan leiden tot verder smelten van de decompressie.

Primaire smelt

Wanneer een steen smelt, staat de vloeistof bekend als een primaire smelt. Primaire smeltingen hebben geen differentiatie ondergaan en vertegenwoordigen de uitgangssamenstelling van een lichaam van magma. In de natuur is het zeldzaam om primaire smeltingen te vinden. De leukosomen van migmatieten zijn voorbeelden van primaire smeltingen.

Primaire smelten afgeleid van de mantel zijn bijzonder belangrijk, en staan ​​bekend als primitieve smelt of primitieve magma's. Door de samenstelling van de primitieve magma van een magma-serie te vinden, is het mogelijk om de samenstelling van de mantel te modelleren waaruit een smelt werd gevormd. Deze benadering is nuttig om ons te helpen de evolutie van de aardmantel te begrijpen.

Ouderlijk smelt

Een ouderlijke smelt is een magma-samenstelling waaruit het waargenomen bereik van magma-chemie is afgeleid door de processen van stollingsdifferentiatie. Het hoeft geen primitieve smelt te zijn. Wanneer het onmogelijk is om de primitieve of primaire magmasamenstelling te vinden, is het vaak nuttig om te proberen een ouderlijke smelt te identificeren.

Een reeks basaltstromen kan bijvoorbeeld aan elkaar gerelateerd zijn. Een samenstelling waaruit ze redelijkerwijs kunnen worden geproduceerd door fractionele kristallisatie wordt a genoemd ouderlijke smelt. Fractionele kristallisatiemodellen kunnen worden geformuleerd om de hypothese te testen dat ze een gemeenschappelijke ouderlijke smelt delen.

Geochemische implicaties van gedeeltelijk smelten

De mate van gedeeltelijk smelten is van cruciaal belang voor het bepalen van het type magma dat wordt geproduceerd. Men kan de mate van gedeeltelijk smelten schatten die nodig is om een ​​smelt te vormen door de relatieve verrijking van incompatibele elementen versus compatibele elementen te overwegen. Onverenigbare elementen omvatten gewoonlijk kalium, barium, cesium en rubidium.

Rotstypes geproduceerd door lage niveaus van gedeeltelijk smelten in de aardmantel zijn meestal alkalisch (Ca, Na), kalium (K) of peralkaline (met een hoge verhouding van aluminium tot silicium). Typisch vormen primitieve smelten van deze samenstelling lamprophyre, lamproite en kimberlite. Soms vormen ze nefelien-dragende maffic gesteenten, zoals alkalische basalt en essexite gabbros of zelfs carbonatiet.

Pegmatiet kan worden geproduceerd door lage niveaus van gedeeltelijk smelten van de korst. Sommige magma's met granietsamenstelling zijn eutectische (of cotectische) smeltingen en ze kunnen worden geproduceerd door verschillende graden van gedeeltelijk smelten, evenals door fractionele kristallisatie. Bij hoge mate van gedeeltelijk smelten van de korst kunnen granitoïden (zoals tonalite, granodiorite en monzonite) worden geproduceerd, hoewel ze meestal worden geproduceerd door andere mechanismen.

Bij hoge graden van gedeeltelijk smelten van de mantel worden komatiiet en picrite geproduceerd.

Samenstelling en smeltstructuur en eigenschappen

De temperaturen van de meeste magma's liggen in het bereik van 700 ° C tot 1300 ° C, maar zeldzame carbonatiet-smeltingen kunnen zo koel zijn als 600 ° C, en komatiiet-smeltingen kunnen zo heet zijn geweest bij 1600 ° C. De meeste zijn silicaatoplossingen.

Silicaatsmelt bestaat voornamelijk uit silicium, zuurstof, aluminium, alkalimetalen (natrium, kalium), calcium, magnesium en ijzer. Zoals in bijna alle silicaatmineralen, zijn siliciumatomen in tetraëdrische coördinatie met zuurstof, maar de atoomvolgorde in smelt blijft over slechts korte afstanden behouden. Het fysieke gedrag van smelten hangt af van hun atoomstructuren en van temperatuur, druk en samenstelling.3

Viscositeit is een belangrijke smelteigenschap bij het begrijpen van het gedrag van magma's. Smelten die rijker zijn aan siliciumoxide zijn typisch meer gepolymeriseerd, met een grotere binding van siliciumtetraëder, en zijn daarom viskeuzer. Oplossen van water vermindert de viscositeit van de smelt drastisch. Smeltingen bij hogere temperaturen zijn minder viskeus.

Magma's die maffieker zijn, zoals die welke basalt vormen, zijn over het algemeen heter en minder viskeus dan die die rijker zijn aan siliciumdioxide, zoals magma's die rhyoliet vormen. Lage viscositeit leidt tot zachtere, minder explosieve uitbarstingen.

Kenmerken van verschillende soorten magma zijn als volgt:

Ultramafisch (picritisch) SiO2: minder dan 45 procent
Fe-Mg: meer dan acht procent, tot 32 procent MgO
Temperatuur: tot 1500 ° C
Viscositeit: Zeer laag
Eruptief gedrag: zachtaardig of zeer explosief (kimberlites)
Distributie: uiteenlopende plaatgrenzen, hotspots, convergente plaatgrenzen; komatiite en andere ultramafische lava's zijn meestal archean en werden gevormd uit een hogere geothermische gradiënt en zijn onbekend in de huidige mafische (basalt) SiO2 minder dan 50 procent
FeO en MgO: typisch minder dan tien gew.%
Temperatuur: tot ongeveer 1300 ° C
Viscositeit: laag
Eruptief gedrag: zachtaardig
Distributie: divergente plaatgrenzen, hot spots, convergente plaatgrenzen Tussenliggende (andesitische) SiO2 ongeveer 60 procent
Fe-Mg: ongeveer drie procent
Temperatuur: ongeveer 1000 ° C
Viscositeit: Gemiddeld
Eruptief gedrag: explosief
Distributie: convergente plaatgrenzen Felsisch (rhyolitisch) SiO2 meer dan 70 procent
Fe-Mg: ongeveer twee procent
Temp: onder 900 ° C
Viscositeit: Hoog
Eruptief gedrag: explosief
Verspreiding: hotspots in continentale korst (Yellowstone National Park), continentale kloven, eilandbogen

Zie ook

  • Stollingsgesteente
  • Lava
  • Rock (geologie)
  • Vulkaan

Notes

  1. ↑ Een magma-kamer is een grote plas magma die onder het oppervlak van de aardkorst ligt. Het gesmolten gesteente in een dergelijke kamer staat onder grote druk en kan het gesteente eromheen geleidelijk breken. Als het een weg naar de oppervlakte vindt, is het resultaat een vulkaanuitbarsting.
  2. ↑ Omgevingen en vormingsmechanismen worden besproken in de entry op stollingsgesteente.
  3. ↑ E. B. Watson, M. F. Hochella en I. Parsons, eds. "Brillen en smelten: koppeling van geochemie en materiaalkunde" Elements. Oktober 2006, 259-297. Ontvangen op 23 oktober 2007.

Referenties

  • Blatt, Harvey en Robert J. Tracy. 1995. Petrologie: Igneus, Sedimentair en Metamorphic. 2e ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
  • McBirney, Alexander R. 2006. Igneous Petrology. 3e ed. Sudbury, MA: Jones and Bartlett. ISBN 0763734489.
  • Sigurdsson, Haraldur, Bruce Houghton, Stephen R. McNutt, Hazel Rymer en John Stix, eds. 2000. Encyclopedia of Volcanoes. San Diego, CA: Academic Press. ISBN 012643140X.
  • Skinner, Brian J., Stephen C. Porter en Jeffrey Park. 2004. Dynamische aarde: een inleiding tot fysische geologie. 5e ed. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471152285.

Pin
Send
Share
Send