Magma (geologi)

En magma er en helt eller delvist smeltet klippe . Det omfatter nødvendigvis en flydende fase , generelt sammensat af silicater og indeholdt opløste gasser. Det omfatter ofte også i suspension i væsken en gasformig fase ( bobler ) og en eller flere faste faser ( krystaller ), der stammer henholdsvis fra den delvise opløsning af de opløste gasser og fra den delvise størkning af væsken ved dekompression og afkøling .

Magmaen kan også indbefatte faste elementer fra klipperne hvorigennem magma er steget: fragmenter af kappe eller skorpe klipper ( xenolites ) og / eller isolerede krystaller ( xenocrysts ).

Magmas dannes ved høj temperatur og under højt tryk ved delvis smeltning af jordskorpen eller kappen . Mindre tætte end de faste klipper i litosfæren bæres de opad af Archimedes-stødet i form af diger eller diapirer . Afhængig af kontrasten mellem deres tæthed og krydsede klipper, stopper magmaerne i en bestemt dybde ( plutoner ) eller spilder ud på overfladen ( lava ). Deres fuldstændige afkøling fører til dannelsen af magmatiske klipper ( plutoniske klipper til plutoner, vulkanske klipper til lavaer).

Magmatisk stiger

Magmas skyldes direkte (vulkanisme) eller indirekte ( indtrængen ) fra evakueringen af jordens varme (in) . For at evakuere en central varme på omkring 5000 ° C er de eneste lednings- og strålingsmekanismer utilstrækkelige. Evakueringen sikres således hovedsageligt ved fænomenet kappekonvektion, som omrører jordens kappe ved at sætte i gang fast materiale, der er duktilt ved meget høje temperaturer. Denne konvektion “er den primære årsag til alle manifestationer af fast jordaktivitet ( vulkanisme , pladetektonik , orogenese , magnetfelt . ” Ved de øvre grænser for konvektionsceller i slutningen af deres langsomme diapiriske stigning til overfladen, er peridotitterne i øvre kappe undergår adiabatisk dekompression på niveau med de oceaniske kamme , hvilket forårsager deres delvise fusion, der forekommer i en relativt lav dybde (20 til 30 km ) og dannelsen af basaltiske magmaer. Varmedispersion udføres også på niveau med hot spots eller bevægelse af litosfæriske plader, hvis kollision eller subduktion frembringer den delvise fusion af nedgravede klipper og dannelsen af primære eller differentierede magmaer . På jorden er termisk energidissiption således 95% ved niveaupladens grænser (dorsal, subduktion og kollision) og kun 5 % efter hot spots. "Som et resultat, Jordens magmatisme er også et udtryk for indre varmeoverførsler. På denne måde deltager magmatisme i den generelle og uundgåelige afkøling af kloden ” .

Når den duktile klippe stiger op til overfladen, afkøles magmaen og kan krystallisere uden at dukke op for at danne en plutonisk klippe i reservoirer ( magmakammer , pluton ), diger, når den forbliver begrænset i uoverensstemmende revner eller endda i karme, når magma passer i tilsvarende revne med de omgivende strukturer. Hvis magmaen når overfladen, det fosser ud fra kratere vulkaner i form af lava , hvis sammensætning bestemmer mere eller mindre flydende eller viskøse karakter.

Temperaturen på disse lavaer varierer fra 500 til 550 ° C , for carbonatit (i Kenya), til 1.200 ° C , for eksempel for vulkanerne på Hawaii.

Kemiske egenskaber

En magma anses for at være sure, mellemliggende, basisk eller ultrabasiske afhængigt af dens silica -indhold ( vægt% SiO 2):

rig på silica (over 65%) er magma ”sur” og dens viskositet er høj;
med et mellemindhold mellem 52 og 65% siges magmaet at være "mellemliggende";
ringe med silica (mindre end 52% men mere end 45), magmaen er "grundlæggende" og dens viskositet er lav,
meget dårlig (mindre end 45% silica), er det "ultrabasisk".

Dette silicaindhold vil derfor have en indflydelse på magmas opførsel under dens opstigning (bevægelseshastighed og effusiv eller eksplosiv natur af vulkanudbruddet, hvis magma når overfladen).

Gasserne i magma kan være vand damp (hvilket kan sænke smeltetemperaturen med op til 100 ° C ) eller carbondioxid .

Vigtigste træningsområder

I jordens kappe: mellem 50 og 150 km dyb, tillader tryk- og temperaturforholdene, at kappen delvist smelter . Denne zone blev opdaget takket være dens evne til at bremse spredningen af seismiske bølger og blev kaldt lavhastighedszone , engelsk lavhastighedszone , akronym LVZ . Mantelsmeltningshastigheden er i størrelsesordenen 5 til 15 vægt-% af kappematerialet, sjældent mere end 20%.
I et geodynamisk miljø med subduktion af en oceanisk plade under en kontinentalplade dannes en bjergkæde af cordilleratypen . En primær magma er dannet af interaktionen mellem dehydratiseringsfluider i springpladen og det peridotitiske materiale i kappekilen. Under sin opstigning, især gennem en kontinental lithosfære, der potentielt er tektonisk over-fortykket (magtprisme, skorpeflagning, kompression), udvikler magmaet sig kemisk ved fraktioneret krystallisering og assimilation, hvilket resulterer i en differentieret serie af typiske magmatiske klipper, kendt som andesitisk vulkanisme.
I et geodynamisk miljø med subduktion af en oceanisk plade under en anden oceanisk plade er processen med primær magmatogenese stort set den samme. Men litosfæren, der krydses af disse oceaniske magmaer, er derfor mindre tyk (typisk 30 km mod den dobbelte i det tidligere beskrevne tilfælde). De resulterende magmaer danner den såkaldte calc-alkaliske serie, og de vulkanske bygninger er organiseret i en ø-vulkansk bue .
På midten af havet kamme , de lithospheres fjernes fra hinanden, den basaltisk skorpe fortyndes og brydes, og trykket i kappen falder. Magmaen kommer ud og danner en ny oceanisk skorpe . Under havet spilder magmaen ud i pudelava (eller pudelava ).
På hot spots (på engelsk hot spots ): selvom deres oprindelse er gådefuld, er nogle strenge af vulkanske øer de meget synlige effekter. I den ene ende af strengen skyldes en aktiv vulkan piercing af litosfæren, der bærer den, af den stigende magma på det varme sted. Når pladen bevæger sig under påvirkning af pladetektonik , mens positionen af hot spot forbliver "fast", føres vulkanerne væk fra den vulkanske zone og bliver inaktive. Tilpasningen af disse uddøde vulkaner fra en aktiv vulkan danner den symptomatiske streng af hot spots. Flere kæder af øer i Stillehavet (inklusive Hawaii ) er tegn på denne mekanisme.

Noter og referencer

Bemærkninger

Der er også magmaer, der består af mere end 50% carbonater (især natrium og calcium ). Disse såkaldte carbonatitiske magmaer er meget sjældne. Den eneste aktuelt aktive vulkan, der udsender den, er Ol Doinyo Lengai i Tanzania .
Vi taler om vener, når sammensætningen af magma anses for at kunne udnyttes som malm .
Dette koncept af syre og base, og terminalerne er vist her, blev defineret af Elie de Beaumont midten af det XIX th århundrede, i første omgang at klassificere vulkanske klipper .

Referencer

Jean-Claude Tanguy, Jordens vulkaner , Jean-Paul Gisserot-udgaver,2002( læs online ) , s. 7.
Hastigheden af denne bevægelse, fra 1 til nogle få snesevis af cm om året, er i størrelsesordenen hastigheden for forskydningen af de litosfæriske plader, hvilket er udtrykket for denne indre dynamik på jordens overflade.
Cyril Langlois, Mini manual for Geology - Geophysics , Dunod,2011( læs online ) , s. 162.
Den samme type dekompression finder sted på de hot spots .
JM Caron, Alain Gauthier, Planet Earth , Editions OPHRYS,2007, s. 65-66.
Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin, Marc de Rafélis Saint Sauveur, Elements of geology , Dunod,2018( læs 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.