Vairāk

9.6: Magmas sastāvs un viskozitāte - ģeozinātnes


Pārskats

Nodaļā par magmātiskajiem iežiem jūs uzzinājāt, ka degkmens klasifikācija daļēji balstās uz iežu minerālu saturu. Piemēram, ultramafiskie ieži ir magmatiskie ieži, kas galvenokārt sastāv no olivīna un mazākā daudzumā ar kalciju bagātas plagioklāzes un piroksēna, turpretī kvarcs, muskovīts un kālija laukšpats ir tipiski minerāli, kas atrodami felšu iežos (9.7. Attēls). Mums ir jāpārskata šo iežu minerālu saturs, jo magmatiskie ieži ir atdzesētas magmas kristalizēts rezultāts, un minerāli, kas veidojas dzesēšanas laikā, ir atkarīgi no magmas ķīmiskā sastāva; piemēram, mafijas magma veidos mafisku iezi, kas satur lielu daudzumu feromagnētisko minerālu piroksēna un amfibola, bet nesatur kvarcu (minerālu, kas vienmēr atrodas felšiskajos iežos)

Atgādiniet, ka lielākā daļa minerālvielu, kas atrodas magmatiskajos iežos, ir silikāta minerāli, un visi minerāli, kas parādīti Bowena reakcijas sērijā, pieder silikātu minerālu grupai. Visiem silikāta minerāliem ir kristāla struktūras, kas satur silīcija dioksīda tetraedru (silīcija atoms, kas saistīts ar četriem skābekļa atomiem), un šos silīcija dioksīda tetraedrus var saistīt dažādos veidos, veidojot loksnes, saistītas ķēdes vai trīsdimensiju ietvaru. Minerālvielām ar zemāku temperatūru (kvarcu, muskovītu un ortoklāzi) ir vairāk saistītu tetraedru nekā augstas temperatūras minerāliem (olivīns un piroksēns). 9.8A. Attēlā parādīts, kā silīcija dioksīda tetraedri ir saistīti, veidojot minerālkvarcu. Ņemiet vērā, ka šī ir trīsdimensiju struktūras divdimensiju diagramma, un apgabalā virs un aiz drukātās lapas ir savienots daudz vairāk tetraedru. Šajā skaitlī ir svarīgi tas, kas notiek ar silīcija dioksīda tetraedru, kūstot kvarcam; Attēlā 9.8B redzams, ka, pat ja kristāla struktūra ir zaudēta (regulāri atkārtotā struktūra ir pazudusi), tetraedriskās saites tiek saglabātas, kaut arī izkropļotas. Saites, kas savieno šos tetraedrus, ir spēcīgas, un magmas temperatūra nav pietiekami augsta, lai šīs saites pārtrauktu. Tas nozīmē, ka magmās, kas var kristalizēt kvarcu, būs daudz šo tetraedru, kas saistīti ar magmu, turpretī mafijas magmās, kas nesatur pietiekami daudz silīcija kvarca kristalizācijai, tā vietā kristalizēsies minerāli, kuriem ir mazāk saistītu tetraedru.

Kāpēc magnija silīcija dioksīda saturam (saistīto tetraedru daudzumam) ir tik liela nozīme? Liels daudzums saistītā silīcija dioksīda tetraedra radīs ļoti viskozu magmu vai lavu, kas nozīmē, ka tā nevar viegli plūst (viskozitāte nozīmē pretestību plūsmai). Lavas temperatūra ietekmē arī viskozitāti; padomājiet par to, kā no jūsu ledusskapja plūst kečups un kā plūst jūsu pieliekamajā uzglabātais kečups; no šiem diviem šķidrumiem aukstākajam kečupam ir augstāka viskozitāte. Magmas vai lavas gadījumā, jo karstāka ir lava, jo vieglāk tā plūst, un jo mazāk silīcija dioksīda ir, jo zemāka ir viskozitāte (skat. 9.7. Attēlā redzamās diagrammas labo pusi). Tas nozīmē, ka mafijas lavas var plūst ātrāk nekā starpposma vai felšiskās lavas. Magmas silīcija dioksīda saturs ietekmē ne tikai vulkāna formu, bet arī izvirduma stilu, neatkarīgi no tā, vai izvirdums būs plūstoša lava vai pūšama magnija.


Magma (raksturojums, veidi, avoti un evolūcija)

Cieto iežu kušanu, veidojot magmu, kontrolē trīs fiziski parametri: tā temperatūra, spiediens un sastāvs. Mehānismi ir apskatīti ierakstā par magmātiskiem iežiem.

Kad ieži kūst, tie to dara pakāpeniski, un pakāpeniski lielākā daļa iežu sastāv no vairākiem minerāliem, kuriem visiem ir atšķirīgas kušanas temperatūras, un fizikālās/ķīmiskās attiecības, kas kontrolē kušanu, ir sarežģītas. Kad klints kūst, tā apjoms mainās. Kad ir izkusis pietiekami daudz iežu, mazie kausējuma lodītes (parasti sastopamas starp minerālgraudiem) savieno un mīkstina iezi. Zem spiediena zemē var pietikt tikai ar daļēju kušanas daļu, lai izkausētu kausējumu no tā avota. Kausējumi var palikt vietā pietiekami ilgi, lai izkausētu līdz 20%vai pat 35%, bet ieži reti izkausē vairāk nekā 50%, jo galu galā izkusušā iežu masa kļūst par kristālu un kausētu putru, kas pēc tam masveidā var pacelties kā autiņš, kas var izraisīt turpmāku dekompresijas kušanu.

  1. Bazaltsmagma - SiO2 45-55 masas%, augsts Fe, Mg, Ca, zems K, Na
  2. Andesītsmagma - SiO2 55-65 masas%, starpprodukts. Fe, Mg, Ca, Na, K
  3. Riolītisksmagma - SiO2 65-75%, zems Fe, Mg, Ca, augsts K, Na


Zemes dziļumā gandrīz visās magmās ir šķidrumā izšķīdināta gāze, bet gāze veido atsevišķu tvaika fāzi, kad spiediens samazinās, magmai paceļoties uz virsmas. Tas ir līdzīgi gāzētiem dzērieniem, kurus pudelēs pilda augstā spiedienā. Augsts spiediens saglabā gāzi šķīdumā šķidrumā, bet, samazinot spiedienu, piemēram, atverot kannu vai pudeli, gāze izplūst no šķīduma un veido atsevišķu gāzes fāzi, ko jūs redzat kā burbuļus. Gāze piešķir magmām sprādzienbīstamu raksturu, jo, samazinoties spiedienam, gāzes tilpums palielinās. Gāzu sastāvs magmā ir šāds:

  • Pārsvarā H.2O (ūdens tvaiki) ar nedaudz CO2 (oglekļa dioksīds)
  • Neliels sēra, hlora un fluora gāzu daudzums

Magmas temperatūra

  • Bazalta magma - no 1000 līdz 1200 o C
  • Andesīta magma - 800 līdz 1000 o C
  • Riolīta magma - no 650 līdz 800 o C.

Magmas viskozitāte

Viskozitāteir pretestība plūsmai (pretēji plūstamībai). Viskozitāte galvenokārt ir atkarīga no magmas sastāva un temperatūras.