Magma. Czym jest magma?

Magma i lawa. Różnice i podobieństwa

MAGMA to gorący naturalny stop powstały w wyniku częściowego wytapiania materiałów tworzących górny płaszcz, skorupę oceaniczną lub dolną część skorupy kontynentalnej.

LAWA jest to natomiast magma która wydostała się na powierzchnię Ziemi. Źródłem informacji o składzie chemicznym i własnościach fizycznych magm są dla nas produkty ich zestalenia czyli skały magmowe. Trzeba pamiętać jednak o tym że skały plutoniczne nie stanowią zupełnie nie zmodyfikowanej magmy, natomiast skały wulkaniczne są zubożone pod względem składników lotnych. O właściwościach magmy decyduje skład chemiczny oraz właściwości fizyczne takie jak:

 

Gorąca magma, lawa też nie jest zimna

Temperatury stopów są wysokie, przy czym temperatury magm plutonicznych są przypuszczalnie niższe niż temperatury ekstruzji odpowiadających im law. Głównie odnosi się to do magm nasyconych wodę. Zakres temperaturowy magm mieści się w granicach 700 – 1200 °C. Niższe wartości odnoszą się do magm nasyconych wodą, granitowych natomiast wyższe wartości odnoszą się do magm pośrednich i zasadowych .Pomiary temperatury lawy przeprowadzane są głównie dla zasadowych law. Największa ilość pomiarów temperatur dla law zasadowych wykonana została na Hawajach. Przedział temperatur w tym wypadku wynosił 745 – 1190 °C. Pomiar temperatur kwaśnych law jest utrudniony, ze względu na towarzyszące im opady dużej ilości materiału piroklastycznego. W tym wypadku stosuje się pośrednie metody ustalenia temperatury, za pomocą tak zwanych termometrów geologicznych opierających się na rozdziale pierwiastków lub izotopów pomiędzy dwa minerały pozostające w stanie równowagi. Ogólnie temperatura wylewu law mieści się w granicach od 735 – 890°C dla składu ryolitowego, do 1150 – 1225 °C dla składu bazaltowego.

Gęstość magmy. Zmiany w czasie

Gęstość stopu zależy od składu, temperatury i ciśnienia. Gęstość stopu ulega zmianie podczas krystalizacji stopu. Minerały wcześniej krystalizujące takie jak oliwiny lub pirokseny maja gęstość większą od gęstości stopu, z którego się wydzielają, będą one zatem opadać pod wpływem siły ciężkości. Będą one tworzyły nagromadzenia, doprowadzając do powstania warstwowania rytmicznego. Inne minerały o gęstości mniejszej od gęstości stopu będą wypływały na powierzchnię. Prędkość opadania kryształów zależy również od ciśnienia.

Prędkość migracji zależy od lepkości!

Lepkość jest właściwością przejawiającą się w powstawaniu sił oporu (tarcia wewnętrznego), które przeciwdziałają ruchom wewnętrznym ciała. Duża lepkość cieczy utrudnia jej płyniecie wskutek przestrzennego zróżnicowania prędkości poszczególnych warstw płynu. Energia mechaniczna ruchów wewnętrznych płynu zamienia się w ciepło, powodując podniesienie się jego temperatury. Lepkość lawy wzrasta w miarę oddalania się od źródeł wypływu. Lepkość stopu krzemianowego rośnie gdy spada temperatura. Następuje wówczas wzrost zwartości SiO2, a gdy zmniejsza się zawartość wody, następuje utrata składników lotnych lub następuje spadek ciśnienia. Od lepkości lawy zależy prędkość zachodzących procesów. Lepkość odpowiada za szybkość wzrostu kryształów, tempo wznoszenia lub opadania wydzielonych ze stopu faz stałych jak również pęcherzyków gazów. Odpowiedzialna jest ona również za przebieg i sposób erupcji, sposób płynięcia lawy, sposób konwekcji stopu oraz za przebieg warunków stygnięcia stopu. W każdej magmie zawarta jest faza gazowa która może wydzielić się z magmy w przypadku gdy suma ciśnień cząstkowych wszystkich lotnych składników jest równa lub większa od ciśnienia wywieranego na magmę. Niestety tylko wulkany umożliwiają bezpośrednie pobieranie próbek gazów magmowych. Duże znaczenie dla poznania gazów magmowych maja również inkluzje płynne uwięzione w minerałach podczas ich krystalizacji. Próbki gazów wulkanicznych pobierano w pobliżu źródeł erupcji wulkanów. Magmy o różnym składzie mogą różnić się miedzy sobą proporcjami składników lotnych. Istotne jest, że nie można podać jakiegoś przeciętnego składu gazów wulkanicznych. Skład ten zresztą ulega zmianie podczas stygnięcia magmy. Głównymi składnikami gazów jest woda (para wodna), CO2, H2, HCl, H2S, SO2 i HF. W mniejszych ilościach występują CH2 oraz NH3. Jednym z aktywnych gazów modyfikujących krystalizację jest CO2. Rozpuszczalność dwutlenku węgla w magmie zwiększa się wraz ze spadkiem zawartości krzemionki.