Pin
Send
Share
Send


Magma je roztavená hornina umístěná pod povrchem Země. Tato složitá tekutina o vysoké teplotě se často shromažďuje v magmatické komoře1 a může obsahovat suspendované krystaly a plynové bubliny. Po ochlazení ztuhne, aby vytvořila vyvřelá hornina. Magma je schopna proniknout do sousedních hornin, vytlačovat na povrch jako láva, nebo explozivně explodovat jako tephra, aby vytvořila pyroklastickou horninu. Studium magmatu nám pomáhá pochopit strukturu, složení a vývoj zemské kůry a pláště v průběhu geologického času.

Tání

Tavení pevné horniny za vzniku magmatu je řízeno třemi fyzikálními parametry: teplotou, tlakem a složením. Složení magmatu obvykle koreluje s prostředím jeho vzniku. Prostředí může být celé řady typů, včetně subduction zón, kontinentálních trhlin, středo oceánských hřebenů a hotspotů, z nichž některé jsou interpretovány jako pláště oblaků.2 Po vytvoření se mohou magmatické kompozice vyvíjet takovými procesy, jako je frakční krystalizace, kontaminace a míchání magmatu.

Vliv teploty na tání

Při jakémkoli daném tlaku a jakémkoli daném složení horniny způsobí zvýšení teploty kolem solidu způsobení tání. V pevné zemi je teplota skály řízena geotermálním gradientem a radioaktivním rozpadem uvnitř skály. Geotermální gradient se pohybuje v rozmezí od 5 do 10 ° C / km (stupně Celsia na kilometr) v oceánských zákopech a subdukčních zónách až 30-80 ° C / km pod středními oceánskými hřebeny a sopečným obloukem.

Vliv tlaku na tání

Tavení může také nastat, když skála stoupá přes pevnou zemi, procesem známým jako tání dekomprese.

Vliv složení na tání

Obvykle je obtížné změnit objemové složení velké hmoty horniny, takže složení je základní kontrolou toho, zda se hornina při dané teplotě a tlaku roztaví. Může se také uvažovat o složení horniny nestálý fáze, jako je voda a oxid uhličitý. Přítomnost těkavých fází ve skále pod tlakem může stabilizovat frakci taveniny. Přítomnost dokonce jednoho procenta vody může snížit teplotu tání až o 100 ° C. Naopak ztráta vody a těkavých látek z těla magmatu může způsobit, že v podstatě zamrzne nebo ztuhne.

Částečné tání

Když se skály roztaví, dělají to postupně. Většina hornin je vyrobena z několika minerálů, z nichž všechny mají různé teploty tání, a fázové diagramy, které řídí tání, jsou obvykle složité. Jak se skála roztaví, její objem se mění. Když se vytvořilo dostatečné množství malých kuliček taveniny (obvykle mezi minerálními zrny), tyto kuličky se spojí a zjemní horninu. Pod tlakem na Zemi může stačit jen zlomek procentního částečného tavení, aby se tavenina vytlačila ze svého zdroje.

Taveniny mohou zůstat na místě dostatečně dlouho, aby se roztavily na 20 procent nebo dokonce 35 procent. Přesto se horniny jen zřídka taví více než 50 procent, protože nakonec se roztavená hmota stává směsí krystalů a roztavené kaše, která může stoupat en masse jako diapir, což pak může vést k dalšímu dekompresnímu tání.

Primární taveniny

Když skála taje, kapalina je známá jako a primární tavenina. Primární taveniny nepodstoupily žádnou diferenciaci a představují výchozí složení těla magmatu. V přírodě je vzácné najít primární taveniny. Leukosomy migmatitů jsou příklady primárních tavenin.

Primární taveniny odvozené z pláště jsou zvláště důležité a jsou známé jako primitivní tání nebo primitivní magmy. Nalezením primitivního magmatického složení magmatické řady je možné modelovat složení pláště, ze kterého byla vytvořena tavenina. Tento přístup je užitečný, aby nám pomohl pochopit vývoj zemského pláště.

Rodičovský taje

Rodičovská tavenina je magmatická kompozice, z níž byl pozorovaný rozsah magmatických chemií odvozen procesy vyvřelé diferenciace. Nemusí to být primitivní tavenina. Když není možné najít primitivní nebo primární magmatickou kompozici, je často užitečné pokusit se identifikovat rodičovskou taveninu.

Například řada čedičových toků může být ve vzájemném vztahu. Složení, ze kterého by mohly být rozumně vyrobeny frakční krystalizací, se nazývá a rodičovská tavenina. Frakční krystalizační modely mohou být formulovány pro testování hypotézy, že sdílejí běžnou rodičovskou taveninu.

Geochemické důsledky částečného tavení

Stupeň částečného tavení je rozhodující pro určení typu vyrobeného magmatu. Je možné odhadnout stupeň částečného tání potřebného k vytvoření taveniny zvážením relativního obohacení nekompatibilních prvků proti kompatibilním prvkům. Nekompatibilní prvky obvykle zahrnují draslík, baryum, cesium a rubidium.

Typy hornin produkované nízkým stupněm částečného tání v zemském plášti jsou obvykle alkalické (Ca, Na), potassické (K) nebo peralkalin (s vysokým poměrem hliníku k oxidu křemičitému). Primitivní tání této kompozice obvykle tvoří lamprofyr, lamproit a kimberlit. Někdy vytvářejí mafické horniny nesoucí nefeliny, jako jsou alkalické bazalty a essexitové gabry nebo dokonce karbonatit.

Pegmatit může být produkován nízkými hladinami částečného tavení kůry. Některé magmatické žulové kompozice jsou eutektické (nebo ktektické) taveniny a mohou být produkovány různými stupni částečného tavení, jakož i frakční krystalizací. Při vysokých stupních částečného tavení kůry mohou být produkovány granitoidy (jako je tonalit, granodiorit a monzonit), ačkoli jsou obvykle produkovány jinými mechanismy.

Při vysokých stupních částečného tavení pláště se vytváří komatiit a pikrit.

Složení a struktura a vlastnosti taveniny

Teploty většiny magmat jsou v rozmezí 700 ° C až 1300 ° C, ale vzácné karbonatitové taveniny mohou být stejně chladné jako 600 ° C a komatiitové taveniny mohou být horké při 1600 ° C. Většina z nich jsou silikátová řešení.

Křemičitanové taveniny se skládají hlavně z křemíku, kyslíku, hliníku, alkalických kovů (sodík, draslík), vápníku, hořčíku a železa. Stejně jako v téměř všech silikátových minerálech jsou atomy křemíku v tetraedrické koordinaci s kyslíkem, ale atomový řád v taveninách je zachován pouze na krátké vzdálenosti. Fyzikální chování tavenin závisí na jejich atomových strukturách, na teplotě, tlaku a složení.3

Viskozita je klíčovou vlastností taveniny při porozumění chování magmat. Taveniny, které jsou bohatší na oxid křemičitý, jsou obvykle polymerizovanější, s větší vazbou na tetrahedru oxidu křemičitého, a jsou proto viskóznější. Rozpuštění vody drasticky snižuje viskozitu taveniny. Taveniny při vyšších teplotách jsou méně viskózní.

Magmy, které jsou více mafické, jako jsou ty, které tvoří čedič, jsou obecně teplejší a méně viskózní než ty, které jsou bohatší na křemík, jako například magmy, které tvoří rolyolit. Nízká viskozita vede k jemnějším, méně výbušným erupcím.

Charakteristiky několika různých typů magmat jsou následující:

Ultramafický (pikritický) SiO2: méně než 45 procent
Fe-Mg: více než osm procent, až 32 procent MgO
Teplota: až 1500 ° C
Viskozita: velmi nízká
Eruptivní chování: něžné nebo velmi výbušné (kimberlity)
Distribuce: hranice divergentních desek, horké body, konvergentní hranice desek; komatiite a další ultramafické lávy jsou většinou archeanské a byly vytvořeny z vyššího geotermálního gradientu a v současnosti nejsou známyMafický (čedičový) SiO2 méně než 50 procent
FeO a MgO: obvykle méně než deset procent hmotnostních
Teplota: až asi 1300 ° C
Viskozita: nízká
Eruptivní chování: jemné
Distribuce: hranice divergentních desek, horké skvrny, konvergentní hranice desekProstřední (andesitické) SiO2 asi 60 procent
Fe-Mg: asi tři procenta
Teplota: asi 1000 ° C
Viskozita: střední
Eruptivní chování: výbušné
Distribuce: konvergentní hranice desekFelsic (rhyolitic) SiO2 více než 70 procent
Fe-Mg: asi dvě procenta
Teplota: pod 900 ° C
Viskozita: vysoká
Eruptivní chování: výbušné
Distribuce: horká místa v kontinentální kůře (Yellowstonský národní park), kontinentální trhliny, ostrovní oblouky

Viz také

  • Igneous rock
  • Láva
  • Rock (geologie)
  • Sopka

Poznámky

  1. ↑ Magmatická komora je velký fond magmat ležící pod povrchem zemské kůry. Roztavená hornina v takové komoře je pod velkým tlakem a může ji postupně zlomit. Pokud najde cestu na povrch, výsledkem je sopečná erupce.
  2. ↑ Prostředí a mechanismy formování jsou diskutovány v záznamu o vyvřelém horninu.
  3. ↑ E. B. Watson, M. F. Hochella a I. Parsons, eds. "Brýle a taveniny: Propojení geochemie a vědy o materiálech" Elementy. Říjen 2006, 259-297. Načteno 23. října 2007.

Reference

  • Blatt, Harvey a Robert J. Tracy. 1995. Petrologie: Igneous, Sedimentární a Metamorphic. 2. ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
  • McBirney, Alexander R. 2006. Igneous Petrology. 3. ed. Sudbury, MA: Jones a Bartlett. ISBN 0763734489.
  • Sigurdsson, Haraldur, Bruce Houghton, Stephen R. McNutt, Hazel Rymer a John Stix, eds. 2000. Encyklopedie sopek. San Diego, CA: Academic Press. ISBN 012643140X.
  • Skinner, Brian J., Stephen C. Porter a Jeffrey Park. 2004. Dynamic Earth: Úvod do fyzikální geologie. 5. ed. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471152285.

Pin
Send
Share
Send