Magma

Magma (iz grčokg μάγμα, "gusta smjesa") jest mješavina istopljenih ili poluistopljenih stijena, minerala i elemenata nalazi se ispod površine Zemlje i očekuje se da postoji i na drugim planetama i nekim satelitima. Osim toga, magma može sadržavati kristale, plinove i mjehuriće. Često se skuplja u ćelije koje uzrokuju vulkane i tako se formiraju magmatske stijene.

Rijeka lave na Havajima. Lava je ekstruzivna magma.

Opis

Magme je kompleksna tečnost visoke temperature. Temperature većine magmi su u rasponu 700 °C do 1300 °C , ali vrlo rijetke karbonatne magme mogu biti temperature 600 stepeni a komatitne magme mogu biti temperature 1600 stepeni. Većina magmi su silikatne mješavine.

Izvori magme

Djelomično topljenje

Topljenje čvrstih stijena da bi se formirala magma zavisi od tri fizička parametra: pritiska, temperature i sastava stijene.

Kada se stijene tope, tope se postepeno, zbog toga što je većina stijena sastavljena od nekoliko minerala odnosi topljenja su kompleksni. Kako se stijena topi dolazi do promjene volumena.Kada je dovoljno stijene istopljeno. dolazi do omekšavanja stijene.

Geohemijski uticaj na djelomično topljenje

Stepen djelomičnog topljenja je kritičan za određivanje tipa magme. Stepen djelomičnog topljenja koji je potreban da bi se dobila topljevina se može dobiti posmatranjem odnosa između kompatiblnih i inkopatiblinih elemenata. Inkompatibilni elementi uključju, cezij, rubidij, barij,kalij

Upotreba magme za proizvodnju energije

Na Islandu su bušene rupe dubine 5000 m u pokušaju da se koristi toplota u vulkanskim procjepima, te se došlo do magme na dubini od 2100 metara.

Konstruisan je čelični kavez koji je zabteoniran i postavljen u bišitnu u blizinu magme. Pritisak i temperatura su bile dovoljne da generišu pritisak od 36 MW.

Evolucija Magme

Primarne topljevine

Kad se stijene istope, tečna komponenta je primarna magma. Primarna magma nije prošla kroz promjenu i početna je faza magme. U prirodi je rijetkost pronaći primarnu magmu. Leukosomi u migmatitima su primjeri primarnih magmi. Primarne magme potiču iz omotača, i poznate su kao primitivne magme. Pronalaženjem primitivne magme možemo predočiti sastav kore.

Kretanje magme

Magma se razvija u kori ili omotaču kada temperatura i pritisak postignu uslove. Magma se diže prema površini kada je manje gusta od okolnog kamena i kada lokacija dozvoljava kretanje. Magma se razvija i skjuplja u magmatske ćelije. Magme tu mogu ostati i ohladiti se ili eruptirati.

Hlađenje magme

Postoje dva načina da magma prestane postojati i to prelazak u lavu vulkanskom erupcijom, zatim u efuzivnu stijenu i kristalizacijom u intruzivnu stijenu.

Kada se magma hladi dolazi do stvarnaja čvrstih minerala. Dolazi do formiranja magmatskih ćelija. 

Vulkanizam

Kada tokom vulkanske erupcije magma napusti unutarnjost zemlje to se naziva lava.Lava se stvrdne i hladi jako brzo u odnosu na unutarnjost. To brzo hlađenje ne omogućava kristalizaciju, te dolazi do stvaranja vulkanskog stakla.

Prije i tokom vulkanske erupcije, isparenja od CO2 i H2O napuštaju proces u određenim količinama. Magme sa niskim procentom vode su guste. Ako dođe do velikog ispravanja dešava se eksplozivna erupcija.

Karakteristike nekoliko različitih vrsta magme

Ultramafitna

SiO₂ < 45%

Fe–Mg > 8% do 32%MgO

Temperatura: do 1500°C

Viskozitet: Vrlo Nisko

Eurptivno ponašanje: lagano ili eksplozivne erupcije

Pojavljivanje: divergenten granice ploča, hot spotovi, konvergentne granice ploča.

Mafitna

SiO₂ < 50%

FeO i MgO obično < 10%

Temperatura: do ~1300°C

Viskozitet: Nizak

Eruptive ponašanje: lagano

Distribuciju: divergenten granice, hotspotovoi i konvergenten granice ploča.

Neutralna

SiO₂ ~ 60%

Fe–Mg: ~ 3%

Temperatura: ~1000°C

Viskoznost: Srednja

Eruptive ponašanje: eksplozivno ili efuzivno

Distribuciju: konvergente granice i ostrvski lukovi

Felsic(rhyolitic)

SiO₂ i 70%

Fe–Mg: ~ 2%

Temperatura: < 900°C

Viscosity: Visoka

Eruptive ponašanje:eksplozivno ili efuzivno

Distribuciju: česti u hotspotovima u kontinentalnoj kori i u kontintalnim rifovima.

Temperatura

Na bilo kojem pritisku za određeni sastav, porast temperature iznad određene granice uzrokovat će topljenje. U tlu temperatura zavisi od geotermalnog gradijenta i radioaktivnog raspadanja. Geotermalni gradijent je u prodjeku 25 celzija po kilometru, i ima veliki raspon od 5 stepeni po kilometru u okeanskim rovovima, do 80 celzija po kilometru ispod srednjeokeanskih grebena i vulkasnskih lukova.

Pritisak

Kako magma raste nalaziće se u prelaznom viskoznom stanju dok ne dođe do adijabatskog hlađenja. Kada dođe do adijabatskog hlađenja magma postaje tačna i prelazi u lavu. Otapanje može da se desi zog smanjenja pritiska, u procesu zvanom dekompresijsko otapanje.

Gustoća

Tip	Gustoća [kg/m3]
Bazaltna magma	2650-2800
Andezitna magma	2450-2500
Riolitna magma	2180-2250

Sastav

Jako je teško promijeniti ukupni sastav velikih stijenskih masiva, tako da je sastav osnovna komponenta koja određuje topljenje stijene pod pritiskom i temperaturom. U sastav se mogu ubrajati i nestabilne faze kao npr voda i karbon dioksid.

Prisustvo nestabilnih faza u stijeni pod pritiskom može stabilizirati topljenje. Prisustvo od 0.8% vode, može smanjiti temperaturu otapanja do 100 °C. Dok gubitak ode i nestabilnih faza moze dovesti do smrzavanja ili očvrsnuća stijene.

Veliki udio u magmi ima silika, koja je sastavljena od silikata i oksigena. Magma sadrži i gasove koji se šire kako magma izlazi. Magma sa velikim udiom silice se teško kreće tj. viskozna je te gasovi ostaju zarobljeni u njoj. Pritisak raste dok gasovi ne eksplodiraju. Magme sa malim učešćem silike se brzo kreću i tečne su te se gas oslobađa.