Magma

Magma (pluriel: magmas et magmata) est fondu roche que parfois les formes sous la surface de la terre (ou de toute autre planète terrestre) qui recueille souvent dans une chambre magmatique. Magma peut contenir des cristaux en suspension et des bulles de gaz. Par définition, toutes les roches ignées est formé de magma.

Coulée de lave hawaïenne (lave est la extrusive équivalent de magma * Pahoehoe)

Magma est une substance fluide à haute température complexe. Les températures de la plupart des magmas sont dans la gamme de 700 ° C à 1300 ° C, mais très rare carbonatite fond peuvent être aussi cool que 600 ° C, et fond komatiite peuvent avoir été aussi chaud à 1600 ° C. La plupart sont silicate solutions .

Il est capable d'intrusion dans les roches voisines ou d'extrusion sur la surface sous forme de lave ou éjecté comme explosive tephra pour former roches pyroclastiques.

Environnements de formation de magma et les compositions sont généralement corrélés. Environnements comprennent les zones de subduction, continental zones de rift, dorsales médio-océaniques, et les points chauds, dont certains sont interprétés comme panaches mantelliques. Les environnements sont discutés dans l'entrée sur la roche ignée . Magma compositions peuvent évoluer après la formation par cristallisation fractionnée, la contamination, et un mélange de magmas.

Contrairement à certaines impressions, la majeure partie de la croûte terrestre et manteau ne est pas fondu. Au contraire, la majeure partie de la terre a la forme d'un Rheid, une forme de solide qui peut se déplacer ou se déformer sous pression. Magma, sous forme liquide, en forme preferentally haute température, des environnements à faible pression au sein de plusieurs kilomètres de la surface de la Terre.

La fusion de la roche solide

Fusion de la roche solide pour former un magma est contrôlé par trois paramètres physiques: sa température, la pression et la composition. Des mécanismes sont discutés dans l'entrée de roche ignée .

Température

À une pression donnée et pour une composition donnée de roche, une élévation de température au-delà du solidus va provoquer la fusion. De la terre solide, la température d'une roche est commandé par le gradient géothermique et de la désintégration radioactive dans la roche. Les gradient géothermique en moyenne d'environ 25 ° C / km avec un large éventail d'un minimum de 5 à 10 ° C / km dans les fosses océaniques et des zones de subduction à 30-80 ° C / km sous dorsales médio-océaniques et environnements arc volcanique.

Pression

Comme le magma monte allègrement il traverser la solidus-liquidus et sa température va réduire de le refroidissement adiabatique. À ce stade, il sera liquéfier et si éclaté sur la surface formera lave. Point de fusion peut également se produire en raison d'une réduction de la pression par un procédé connu sous le nom décompression fusion.

Composition

Il est généralement très difficile de changer la composition globale d'une grande masse de roche, de sorte composition est le contrôle de base sur un rocher se fondra à ne importe quelle température et une pression données. La composition d'une roche peut également être envisagé d'inclure phases volatils tels que l'eau et le dioxyde de carbone .

La présence de phases volatiles dans une roche sous pression peut stabiliser une fraction fusion. La présence de même 0,8% d'eau peut réduire la température de fusion de pas moins de 100 ° C. En revanche, la perte d'eau et les matières volatiles à partir d'un magma peut le faire congeler essentiellement ou se solidifier.

Fusion partielle

Lorsque les roches fondent ils le font progressivement et graduellement; la plupart des roches sont faits de plusieurs minéraux, qui ont tous des points de fusion différents, et la diagrammes de phases qui contrôlent la fusion couramment sont complexes. Comme un roc fond, ses changements de volume. Lorsque suffisamment de roches est fondu, les petits globules de matière en fusion (survenant généralement entre les grains minéraux) relier et adoucir la roche. Sous la pression à l'intérieur de la terre, le moins une fraction d'un pour cent de la fusion partielle peut être suffisante pour provoquer la fusion d'être pressé à partir de sa source.

Fondants peuvent rester en place assez longtemps pour faire fondre à 20% ou même 35%, mais les roches sont rarement fondu de plus de 50%, parce que finalement la masse de roche fondue devient un cristal et faire fondre la bouillie qui peut ensuite monter en masse comme un diapir, qui peut alors causer davantage de décompression fusion.

La première fusion

Lorsqu'une roche fond, le liquide est connu comme un bain fondu primaire. Fond primaires ne ont subi aucune différenciation et représenter la composition de départ d'un magma. Dans la nature, il est rare de trouver de la première fusion. Les leucosomes de migmatites sont des exemples de la première fusion. Fond primaires dérivés du manteau sont particulièrement importants, et sont connus comme fond primitives ou magmas primitifs. En trouvant la composition de magma primitif d'une série de magma, il est possible de modéliser la composition de l'enveloppe à partir d'une masse fondue qui a été formée, ce qui est important dans la compréhension de l'évolution de la manteau.

Fond parental

Se il est impossible de trouver la composition du magma primitif ou primaire, il est souvent utile de tenter d'identifier une masse fondue parental. Un liquide parental est une composition du magma à partir de laquelle la gamme observée de chimies de magma a été calculé par les processus de différenciation magmatique. Il ne doit pas être une masse fondue primitive.

Par exemple, une série de flux de basalte sont supposés être liés à une autre. Une composition à partir de laquelle ils pourraient raisonnablement être produites par cristallisation fractionnée est appelé liquide parental. Modèles de cristallisation fractionnée seraient produits à tester l'hypothèse qu'ils partagent une masse fondue parentale commune.

Implications géochimiques de fusion partielle

Le degré de fusion partielle est essentiel pour déterminer quel type de magma est produite. Le degré de fusion partielle requise pour former une masse fondue peut être estimée en tenant compte de l'enrichissement relatif des éléments incompatibles par rapport aux éléments compatibles. Éléments incompatibles comprennent généralement le potassium , le baryum , le césium , le rubidium .

Les types de roches produites par les petits degrés de fusion partielle dans la Les manteau de la Terre sont généralement alcalines ( Ca , Na ), potassique ( K ) et / ou peralkaline (aluminium haute ratio de silice). Typiquement, fond primitifs de cette forme de composition lamprophyre, lamproite, kimberlite et parfois roches mafiques néphéline tels que alcalins basaltes et gabbros essexite ou même carbonatite.

Pegmatite peut être produit par de faibles degrés de fusion partielle de la croûte. Certains granit magmas sont -Composition eutectique (ou cotectic) en fusion, et ils peuvent être produits par faible à de hauts degrés de fusion partielle de la croûte, ainsi que par cristallisation fractionnée. A des degrés élevés de fusion partielle de la croûte, tels que granitoïdes tonalite, granodiorite et monzonite peut être produit, mais d'autres mécanismes sont généralement importante dans leur production.

A des degrés élevés de fusion partielle du manteau, komatiite et picrite sont produites.

Composition et structure de fusion et les propriétés

Silicates fondus sont constitués principalement de silicium , l'oxygène , l'aluminium , les alcalins ( sodium , potassium , calcium ), le magnésium et le fer . Atomes de silicium sont en coordination tétraédrique avec l'oxygène, comme dans presque tous silicates, mais dans l'ordre atomique fond est préservée que sur de courtes distances. Les comportements physiques de fond dépendent leurs structures atomiques ainsi que de la température et de la pression et de la composition.

La viscosité est une propriété de fusion clé pour comprendre le comportement des magmas. Plus de fond riches en silice sont généralement plus polymérisé, avec plus de liaison de tétraèdres de silice, et sont donc plus visqueux. Dissolution de l'eau permet de réduire considérablement la viscosité à l'état fondu. Fond à température plus élevée sont moins visqueux.

D'une manière générale, plus magmas mafiques, tels que ceux qui forment basalte , sont plus chaudes et moins visqueux que plus de magmas riches en silice, tels que ceux qui forment rhyolite. Faible viscosité conduit à des éruptions douces, moins explosifs.

Les caractéristiques de plusieurs types différents de magma sont les suivantes:

Ultramafique ( picritique)

SiO ₂ <45%

Fe-Mg> 8% jusqu'à 32% de MgO

Température: jusqu'à 1 500 ° C

Viscosité: Très faible

Comportement éruptif: doux ou très explosifs (kimberilites)

Distribution: plaques divergentes limites, les points chauds, les frontières de plaques convergentes; komatiite et d'autres laves ultramafiques sont pour la plupart Archéen et ont été formés à partir d'un supérieur gradient géothermique et ne figurent pas dans le présent

Mafiques ( basaltique )

SiO ₂ <50%

FeO et MgO <typiquement 10% en poids

Température: jusqu'à ~ 1300 ° C

Viscosité: Faible

Comportement éruptif: douce

Distribution: plaque divergente limites, les points chauds, les frontières de plaques convergentes

Intermédiaire ( andésite )

SiO ₂ ~ 60%

Fe-Mg: ~ 3%

Température: 1000 ° C ~

Viscosité: Intermédiaire

Comportement éruptif: explosive

Distribution: frontières de plaques convergentes

Felsique (rhyolitique)

SiO _2> 70%

Fe-Mg: ~ 2%

Temp: <900 ° C

Viscosité: Haut

Comportement éruptif: explosive

Distribution: les points chauds dans la croûte continentale ( Parc national de Yellowstone ), rifts continentaux, arcs insulaires