Magma versus Lava Wie es schmilzt, aufsteigt und sich entwickelt

Im Lehrbuchbild des Gesteinszyklus beginnt alles mit geschmolzenem Untergrundgestein: Magma. Was wissen wir darüber??

Magma und Lava

Magma ist viel mehr als Lava. Lava ist der Name für geschmolzenes Gestein, das auf der Erdoberfläche ausgebrochen ist - das glühende Material, das aus Vulkanen austritt. Lava ist auch der Name für das resultierende feste Gestein.

Im Gegensatz dazu ist Magma unsichtbar. Jeder Felsuntergrund, der ganz oder teilweise geschmolzen ist, gilt als Magma. Wir wissen, dass es jeden magmatischen Gesteinstyp gibt, der sich aus einem geschmolzenen Zustand verfestigt hat: Granit, Peridotit, Basalt, Obsidian und alles andere.

Wie Magma schmilzt

Geologen nennen den gesamten Prozess der Herstellung von Schmelzen Magmagenese. Dieser Abschnitt ist eine sehr grundlegende Einführung in ein kompliziertes Thema.

Offensichtlich braucht es viel Wärme, um Steine ​​zu schmelzen. Die Erde enthält eine Menge Wärme, die zum Teil von der Planetenformation herrührt und zum Teil durch Radioaktivität und andere physikalische Mittel erzeugt wird. Obwohl der größte Teil unseres Planeten - der Mantel zwischen der Felskruste und dem Eisenkern - Temperaturen von Tausenden von Grad aufweist, handelt es sich um festes Gestein. (Wir wissen das, weil es Erdbebenwellen wie ein Festkörper überträgt.) Das liegt daran, dass ein hoher Druck einer hohen Temperatur entgegenwirkt. Anders ausgedrückt, hoher Druck erhöht den Schmelzpunkt. Unter diesen Umständen gibt es drei Möglichkeiten, um Magma zu erzeugen: Erhöhen Sie die Temperatur über den Schmelzpunkt oder senken Sie den Schmelzpunkt durch Verringern des Drucks (ein physikalischer Mechanismus) oder durch Hinzufügen eines Flussmittels (ein chemischer Mechanismus)..

Magma entsteht auf alle drei Arten - oft alle drei gleichzeitig -, wenn der obere Mantel von der Plattentektonik bewegt wird.

Wärmeübertragung: Ein aufsteigender Körper aus Magma - ein Eindringen - sendet Wärme an die kälteren Felsen um ihn herum, insbesondere wenn sich das Eindringen verfestigt. Wenn diese Steine ​​bereits am Rande des Schmelzens sind, ist die zusätzliche Wärme alles, was es braucht. So werden oft rhyolitische Magmen erklärt, die typisch für kontinentale Innenräume sind.

Dekompressionsschmelzen: Wo zwei Platten auseinandergezogen werden, ragt der Mantel darunter in den Spalt. Wenn der Druck verringert wird, beginnt das Gestein zu schmelzen. Das Schmelzen dieser Art findet dann überall dort statt, wo die Platten auseinandergezogen sind - an unterschiedlichen Rändern und in Bereichen mit Kontinental- und Rücklichtbogenausdehnung (weitere Informationen zu unterschiedlichen Zonen)..

Schmelzfluss: Überall dort, wo Wasser (oder andere flüchtige Stoffe wie Kohlendioxid oder Schwefelgase) in einen Gesteinskörper eingerührt werden können, ist die Auswirkung auf das Schmelzen dramatisch. Dies erklärt den reichlichen Vulkanismus in der Nähe von Subduktionszonen, in denen absteigende Platten Wasser, Sedimente, kohlenstoffhaltige Stoffe und hydratisierte Mineralien mit sich führen. Die von der sinkenden Platte freigesetzten flüchtigen Stoffe steigen in die darüber liegende Platte auf, wodurch die Vulkanbögen der Welt entstehen.

Die Zusammensetzung eines Magmas hängt von der Art des Gesteins ab, aus dem es geschmolzen ist, und davon, wie vollständig es geschmolzen ist. Die ersten Stücke, die schmelzen, sind am reichsten an Kieselsäure (am meisten Felsic) und am wenigsten an Eisen und Magnesium (am wenigsten Mafic). Das ultramafische Mantelgestein (Peridotit) ergibt also eine mafische Schmelze (Gabbro und Basalt), die die ozeanischen Platten an den mittelozeanischen Rücken bildet. Mafic Rock ergibt eine felsische Schmelze (Andesit, Rhyolith, Granitoid). Je höher der Schmelzgrad, desto ähnlicher ähnelt ein Magma seinem Ursprungsgestein.

Wie Magma aufsteigt

Sobald sich Magma bildet, versucht es sich zu erheben. Auftrieb ist der Hauptantrieb für Magma, da geschmolzenes Gestein immer weniger dicht ist als festes Gestein. Steigendes Magma neigt dazu, flüssig zu bleiben, auch wenn es abkühlt, weil es weiter dekomprimiert. Es gibt jedoch keine Garantie, dass ein Magma die Oberfläche erreicht. Plutonische Gesteine ​​(Granit, Gabbro usw.) mit ihren großen Mineralkörnern stellen Magmen dar, die sehr langsam tief im Untergrund gefroren sind.

Wir stellen uns Magma gewöhnlich als große Schmelzekörper vor, aber es bewegt sich in dünnen Schalen und dünnen Bindfäden nach oben und besetzt die Kruste und den oberen Mantel wie Wasser, das einen Schwamm füllt. Wir wissen das, weil sich seismische Wellen in Magmakörpern verlangsamen, aber nicht wie in einer Flüssigkeit verschwinden.

Wir wissen auch, dass Magma kaum eine einfache Flüssigkeit ist. Betrachten Sie es als ein Kontinuum von Brühe bis Eintopf. Es wird normalerweise als ein Brei aus Mineralkristallen beschrieben, die in einer Flüssigkeit enthalten sind, manchmal auch mit Gasblasen. Die Kristalle sind normalerweise dichter als die Flüssigkeit und tendieren dazu, sich langsam abzusetzen, abhängig von der Steifheit (Viskosität) des Magmas..

Wie sich Magma entwickelt

Magmen entwickeln sich auf drei Arten: Sie verändern sich, wenn sie langsam kristallisieren, sich mit anderen Magmen vermischen und die Steine ​​um sie herum schmelzen. Zusammen werden diese Mechanismen genannt magmatische Differenzierung. Magma kann mit der Differenzierung aufhören, sich niederlassen und sich zu einem plutonischen Gestein verfestigen. Oder es kann in eine letzte Phase eintreten, die zum Ausbruch führt.

1. Magma kristallisiert, wenn es sich auf ziemlich vorhersehbare Weise abkühlt, wie wir experimentell herausgefunden haben. Es ist hilfreich, sich Magma nicht als eine einfache geschmolzene Substanz wie Glas oder Metall in einer Schmelze vorzustellen, sondern als eine heiße Lösung chemischer Elemente und Ionen, die viele Optionen haben, da sie zu Mineralkristallen werden. Die ersten Mineralien, die kristallisieren, sind solche mit mafischen Zusammensetzungen und (im Allgemeinen) hohen Schmelzpunkten: Olivin, Pyroxen und kalziumreiche Plagioklas. Die zurückbleibende Flüssigkeit ändert dann die Zusammensetzung in umgekehrter Weise. Der Prozess setzt sich mit anderen Mineralien fort und ergibt eine Flüssigkeit mit immer mehr Kieselsäure. Es gibt viele weitere Details, die erbitterte Petrologen in der Schule lernen müssen (oder über "The Bowen Reaction Series" lesen), aber das ist das Wesentliche Kristallfraktionierung.
2. Magma kann sich mit einem vorhandenen Körper aus Magma mischen. Was dann stattfindet, ist mehr als nur das Zusammenrühren der beiden Schmelzen, denn Kristalle von einem können mit der Flüssigkeit von dem anderen reagieren. Der Eindringling kann das ältere Magma mit Energie versorgen, oder er kann eine Emulsion bilden, in der Kleckse von einem in dem anderen schwimmen. Aber das Grundprinzip von Magma mischen Ist einfach.
3. Wenn Magma in einen Ort in der festen Kruste eindringt, beeinflusst es den dort vorhandenen "Country Rock". Seine heiße Temperatur und seine auslaufenden flüchtigen Bestandteile können dazu führen, dass Teile des Landgesteins - normalerweise der felsische Teil - schmelzen und in das Magma gelangen. Auch Xenolithen - ganze Brocken Country Rock - können auf diese Weise in das Magma eindringen. Dieser Vorgang wird aufgerufen Assimilation.

Die letzte Phase der Differenzierung beinhaltet die flüchtigen Bestandteile. Das Wasser und die Gase, die sich in Magma auflösen, beginnen schließlich auszublasen, wenn das Magma näher an der Oberfläche aufsteigt. Sobald dies beginnt, steigt das Aktivitätstempo in einem Magma dramatisch an. An diesem Punkt ist Magma bereit für den außer Kontrolle geratenen Prozess, der zum Ausbruch führt. Fahren Sie für diesen Teil der Geschichte mit Vulkanismus in Kürze fort.