Magma (geologi)

En magma er en helt eller delvis smeltet stein . Den består nødvendigvis av en flytende fase , vanligvis sammensatt av silikater og inneholder oppløste gasser. Ofte omfatter den også, i suspensjon i væsken, en gassfase ( bobler ) og en eller flere faste faser ( krystaller ), som stammer fra henholdsvis den delvise oppløsningen av de oppløste gassene og fra den delvise størkning av væsken ved dekompresjon og avkjøling .

Magma kan også inneholde faste elementer som kommer fra bergarter gjennom hvilke magma har steget: fragmenter av mantelen eller skorpe bergarter ( xenolites ) og / eller isolerte krystaller ( xenocrysts ).

Magmas dannes ved høy temperatur og under høyt trykk ved delvis smelting av jordskorpen eller kappen . Mindre tette enn de faste bergarter i litosfæren , bæres de oppover av Archimedes-skyvet , i form av diker eller diapirer . Avhengig av kontrasten mellom tettheten og den kryssede bergarten, stopper magmasene på en viss dybde ( plutoner ) eller spruter ut på overflaten ( lava ). Deres fullstendige avkjøling fører til dannelsen av magmatiske bergarter ( plutoniske bergarter for plutoner, vulkanske bergarter for lavaene).

Magmatisk stiger

Magmas skyldes direkte (vulkanisme) eller indirekte ( inntrenging ) fra evakueringen av jordens varme (in) . For å evakuere en sentral varme på rundt 5000 ° C er de eneste lednings- og strålingsmekanismene utilstrekkelige. Evakuering er således hovedsakelig sikret av fenomenet mantelkonveksjon som rører opp jordens mantel ved å sette i gang fast materiale gjort duktilt ved svært høye temperaturer. Denne konveksjonen "er den primære årsaken til alle manifestasjoner av fast jordaktivitet ( vulkanisme , platetektonikk , orogenese , magnetfelt . " Ved de øvre grensene for konveksjonsceller , på slutten av deres langsomme diapiriske stigning til overflaten, er peridotittene til øvre kappe gjennomgår adiabatisk dekompresjon på nivået av havryggene , noe som forårsaker deres delvise fusjon som oppstår på relativt grunt dybde (20 til 30 km ) og dannelse av basaltiske magmaer. Varmespredning utføres også på nivå med varme flekker eller bevegelse av litosfæriske plater hvis kollisjon eller subduksjon produserer delvis sammensmelting av nedgravde bergarter, og dannelse av primære eller differensierte magmas . På jorden er termisk energidissipering således 95% ved nivåplategrensene (dorsal, subduksjon og kollisjon) og bare 5% hot spots. "resultatet er at Jordens magmatisme er også et uttrykk for indre varmeoverføringer. På denne måten deltar magmatisme i den generelle og uunngåelige avkjøling av kloden ” .

Når den duktile steinen stiger til overflaten, avkjøles magmaen og kan krystallisere seg uten å komme til å danne en plutonisk bergart i magasiner ( magmakammer , pluto ), diker når den forblir innesperret i uoverensstemmende sprekker, eller til og med i terskler når magma passer inn i tilsvarende sprekk med de omsluttende konstruksjonene. Hvis magma når overflaten, strømmer den ut fra vulkanens kratere i form av lava , hvis sammensetning bestemmer den mer eller mindre flytende eller tyktflytende karakteren.

Temperaturen på disse lavene varierer fra 500 til 550 ° C , for karbonatitt (i Kenya), til 1200 ° C , for eksempel for vulkanene på Hawaii.

Kjemiske egenskaper

En magma anses å være sure, middels, basisk eller ultrabasic avhengig av dets silika -innhold ( vekt% SiO 2):

rik på silisiumdioksyd (over 65%), er magma "sur" og viskositeten er høy;
med et mellominnhold mellom 52 og 65%, sies det at magmaet er "mellomliggende";
dårlig silisiumdioksyd (mindre enn 52%, men mer enn 45), er magmaen "grunnleggende" og dens viskositet er lav,
veldig dårlig (mindre enn 45% silisiumdioksyd), er det "ultrabasisk".

Dette silisiumdioksydinnholdet vil derfor ha en innvirkning på oppførselen til magmaet under oppstigningen (bevegelseshastighet og effusiv eller eksplosiv natur av vulkanutbruddet hvis magma når overflaten).

Gassene inneholdt i den magma kan være vanndampen (som kan senke smeltetemperaturen av opp til 100 ° C ) eller karbondioksyd .

Hovedopplæringsområder

I jordens mantel: mellom 50 og 150 km dyp, tillater trykk- og temperaturforholdene delvis smelting av mantelen. Denne sonen ble oppdaget takket være dens evne til å bremse spredningen av seismiske bølger og ble kalt lavhastighetssone , engelsk lavhastighetssone , akronym LVZ . Smeltehastigheten for kappen er i størrelsesorden 5 til 15%, i masse, av kappematerialet, sjelden mer enn 20%.
I et geodynamisk miljø med subduksjon av en havplate under en kontinental plate, dannes det en fjellkjede av cordilleratype . En primær magma dannes av samspillet mellom dehydratiseringsvæsker i stupeplaten og det peridotittiske materialet i kappekilen. Under oppstigningen, spesielt gjennom en kontinental litosfæren som potensielt er tektonisk overfortyket (tilvoksingsprisme, skorpe-flassing, kompresjon), utvikler magmaen seg kjemisk ved fraksjonell krystallisering og assimilering, noe som resulterer i en differensiert serie av typiske magmatiske bergarter, kjent som andesittisk vulkanisme.
I et geodynamisk miljø med å subdusere en havplate under en annen havplate, er prosessen med primær magmatogenese i det vesentlige den samme. Men litosfæren krysset av disse oceaniske magmene er derfor mindre tykk (vanligvis 30 km mot dobbelten i tilfellet tidligere beskrevet). De resulterende magmaene danner den såkalte calco-alkaline serien, og de vulkanske bygningene er organisert i en vulkanbue på øya .
På midthavsryggene , de lithospheres beveger seg fra hverandre, er basal skorpe er gjort tynnere og frakturert og trykket i mantelen avtar. Magmaen kommer ut og danner en ny havskorpe . Under sjøen søler magma ut i putelava (eller putelava ).
På hot spots (på engelsk hot spots ): selv om opprinnelsen er gåtefull, er noen strenger av vulkanske øyer de veldig synlige effektene. I den ene enden av strengen skyldes en aktiv vulkan piercing av litosfæren som bærer den, av den stigende magmaen på det varme stedet. Når platen beveger seg under påvirkning av platetektonikk , mens posisjonen til hot spot forblir "fast", blir vulkanene ført bort fra den vulkanske sonen og blir inaktive. Innretting av disse utdøde vulkanene fra en aktiv vulkan danner den symptomatiske strengen av hot spots. Flere kjeder av øyer i Stillehavet (inkludert Hawaii ) er bevis på denne mekanismen.

Merknader og referanser

Merknader

Det er også magmaer som består av mer enn 50% karbonater (spesielt natrium og kalsium ). Disse såkalte karbonatittiske magmaene er svært sjeldne. Den eneste øyeblikket aktive vulkanen som slipper ut er Ol Doinyo Lengai , i Tanzania .
Vi snakker om vener når sammensetningen av magma anses utnyttes som malm .
Dette konseptet med syre og base, og terminalene vist her, ble definert av Elie de Beaumont i midten av XIX - tallet, i utgangspunktet for å klassifisere magmatiske bergarter .

Referanser

Jean-Claude Tanguy, Volcanoes of the Earth , Jean-Paul Gisserot utgaver,2002( les online ) , s. 7.
Hastigheten til denne bevegelsen, fra 1 til noen få titalls cm per år, er i størrelsesorden av forskyvningen av de litosfæriske platene, som er uttrykket for denne indre dynamikken på jordens overflate.
Cyril Langlois, Mini manual of Geology - Geophysics , Dunod,2011( les online ) , s. 162.
Den samme typen dekompresjon finner sted på de varme stedene .
JM Caron, Alain Gauthier, Planet Earth , Éditions OPHRYS,2007, s. 65-66.
Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin, Marc de Rafélis Saint Sauveur, Elementer av geologi , Dunod,2018( les online ) , s. 51.
Renard, op. cit. , s. 482.
Charles Pomerol og Maurice Renard, Elements of geology , Masson ,1997, 11 th ed. , 629 s. , s. 240.