Magma

En vulcanología , el magma es un sistema complejo de roca fundida, que incluye agua, otros fluidos, sustancias gaseosas disueltas en ella y fenocristales , en el caso de que no se hayan superado las condiciones de presión y temperatura de liquidus .

Desde un punto de vista geoquímico, el magma es distinto de la lava , ya que todavía tiene el componente gaseoso disuelto . El magma está presente únicamente en situaciones hipogeas ya que, cuando el magma escapa de la corteza a través de los sistemas volcánicos , se convierte en lava , perdiendo algunos de sus componentes volátiles como el agua y los gases disueltos, al no existir ya las condiciones de presión suficientes para mantenerlos en solución en la misa. ronroneo.

Naturaleza del magma

El magma se puede definir aproximadamente como un fluido viscoso de alta temperatura y alta presión que, cuando se enfría, forma rocas ígneas . En la naturaleza, el magma es en realidad un sistema complejo y heterogéneo, que consta de una fase líquida de silicato , una fase gaseosa disuelta y una fase sólida compuesta por uno o más componentes, que en algunas condiciones pueden estar ausentes (magmas sobrecalentados). La fase sólida consiste en cristales separados de la masa fundida y posiblemente por xenolitos desgarrados e incorporados durante el ascenso. La fase gaseosa está constituida principalmente por agua en estado de vapor (que origina agua juvenil durante la desgasificación), CO 2 y, subordinadamente, por compuestos de hidrógeno , azufre , oxígeno y elementos raros ; la fase gaseosa puede ser más o menos abundante y su modo de liberación rige los mecanismos eruptivos.

Por lo general, un magma es principalmente de naturaleza silicatada con una composición química variable para el magma (40-75% de silicio ) y afecta sus propiedades físicas. Además de agua y silicio, un magma generalmente contiene algunos elementos químicos como Aluminio, Hierro, Magnesio, Calcio, Sodio, Potasio, Titanio, Fósforo, Manganeso y otros conocidos como oligoelementos, presentes con porcentajes en peso inferiores al 0,1%. .

En la naturaleza también existen magmas de composición no silicatada, pero son muy escasos y dan lugar a productos que se identifican por la fase mineral predominante; los productos más conocidos son las carbonatitas , rocas compuestas por más del 50% de carbonatos primarios.

Movimientos de magma

Un magma puede ascender en el interior de la corteza terrestre hasta la superficie y dar lugar a un flujo ( actividad efusiva ) oa un flujo piroclástico ( actividad explosiva ). El fluido magmático se concentra a menudo en el interior de una cámara magmática , en la corteza terrestre, pero su formación también puede tener lugar a mayores profundidades, en el manto . El magma se encuentra generalmente a una temperatura entre 650 y1 200  ° C. La composición química del magma es extremadamente variable y caracteriza su origen, por lo que es posible utilizarla como parámetro para clasificar las rocas producidas, tanto en términos composicionales como genéticos.
El proceso volcánico se puede resumir en cuatro etapas:

  1. génesis del magma por fusión parcial de la fuente (magma primario) o anatexis de la corteza ;
  2. levantamiento del derretimiento debido al contraste de densidad con las rocas circundantes;
  3. estancamiento en una cámara de magma donde tiene lugar el proceso de cristalización fraccionada y/o mezcla (magmas no primarios);
  4. desde la cámara de magma la masa fundida sube hacia la superficie a través de un conducto que puede tener forma cilíndrica o lineal.

La formación

La composición de las rocas terrestres en el momento de la formación de nuestro planeta no era tan variada como ahora: las rocas ultrafémicas que caracterizaron el manto primordial han sufrido numerosas y repetidas extracciones de magma por procesos de fusión parcial. Algunos elementos de baja intensidad de campo como el silicio y otros no metales han sido extraídos preferentemente de estas rocas para luego dar lugar a magmas, y por tanto a nuevas rocas, diferenciadas. Las rocas derivadas de estos primeros magmas fueron luego absorbidas en procesos de fusión posteriores, incluidos los procesos anactécticos, vinculados a la subducción de franjas de la corteza terrestre. Estos procesos todavía tienen lugar hoy en día solo en planetas tectónicamente activos como la Tierra.

Tipos de magma

Los magmas (y las rocas resultantes) pueden tener diferentes composiciones, por lo que la cristalización puede conducir en varios casos a rocas que difieren entre sí en los tipos de minerales que agregan. Actualmente los magmas se clasifican según el porcentaje de sílice presente en la masa fundida: en base a esto, los magmas se dividen en: ácidos, neutros, básicos y ultrabásicos.

Estructura de los líquidos de silicato

Los líquidos de silicato tienen una estructura que prefigura la de los minerales (silicatos) a los que se originarán por enfriamiento: consisten esencialmente en dos unidades elementales, que en función de su función se definen como formadores de estructura y modificadores de estructura. Los primeros están representados por tetraedros de silicio y oxígeno (SiO4−4), conectados entre sí en polímeros de varias estructuras; los elementos modificadores son los cationes metálicos que tienden a unirse a los aniones de oxígeno , interrumpiendo la cadena de silicato. Dichos elementos son, por ejemplo: potasio (K + ), sodio (Na + ), calcio (Ca 2+ ), magnesio (Mg 2+ ).

El aluminio ( Al 2 O 3 ) puede desempeñar tanto la función de constructor, reemplazando al silicio en los tetraedros, como la de modificador, asumiendo una coordinación octaédrica . Las condiciones que regulan la posición de Al 3+ son la composición química del magma y la presión: al mismo % molar de SiO 2 en condiciones de baja presión Al 3+ asume preferentemente coordinación tetraédrica si el % molar de Al 2 O 3 son menos que la suma del % en moles de los metales mono y divalentes (Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, etc.). La coordinación octaédrica de Al 3+ se ve favorecida por el aumento de presión.

Propiedades físicas de los magmas

Densidad

La densidad de un magma depende esencialmente de su composición: varía desde unos 2,2 g/cm³ para magmas ácidos hasta unos 2,8 g/cm³ para magmas basálticos; aumenta con la presión y disminuye con la temperatura y con el contenido de H 2 O. El contraste de densidad entre el magma y el entorno circundante regula el ascenso de la masa fundida. Dentro del sistema magmático, el contraste de densidad entre el líquido residual y las fases minerales segregadas regula el mecanismo por el cual se lleva a cabo el proceso de cristalización fraccionada .

Viscosidad

La viscosidad (η) de un magma es la resistencia que opone al flujo y se mide en poises o Pascales segundos. Su inverso es la fluidez. La viscosidad está fuertemente influenciada por la estructura interna del líquido, por lo que los fundidos de silicato fuertemente polimerizados tienen una alta viscosidad. La presencia de elementos volátiles o agua, por el contrario, tiene el efecto contrario, reduciendo la viscosidad, que también está influenciada por la presión y la temperatura.
La viscosidad para temperaturas superiores a las de liquidus , es decir, en ausencia de fases cristalizadas, se expresa como:

Dónde está:

Solubilidad del agua y otros constituyentes volátiles

Como ya se mencionó, el magma puede contener componentes volátiles, cuya liberación, en el proceso de formación de vesículas, influye fuertemente en el tipo de actividad volcánica. Los gases de magma tienen una composición química muy compleja y variable. El componente principal es ciertamente H 2 O , al que se suele asociar CO 2 en cantidades incluso significativas. En cantidades más pequeñas encontramos HCl , HF , H 2 S , S , SO 2 , SO 3 . Por lo tanto, los gases magmáticos se pueden considerar como asociaciones de H, C, S y O, que dan lugar a compuestos que cambian en función de la presión y la temperatura.

Diferenciación magmática

La diferenciación magmática es el conjunto de procesos por los que, a partir de un determinado magma progenitor, se pueden originar asociaciones de rocas con composiciones mineralógicas y químicas muy diferentes. En definitiva, es el fenómeno que da lugar a la formación de distintos tipos de rocas ígneas a partir de un mismo derretimiento inicial. Partiendo de un magma, los minerales que se enfrían a las temperaturas más altas se solidifican primero, privando a la masa fundida de ciertos iones, cambiando así el contenido químico de la masa fundida restante.

La diferenciación puede tener lugar por:

Un mecanismo eficaz para separar los diversos minerales del líquido está representado por la gravedad. En el residuo todavía líquido de un magma en solidificación, faltan cada vez más magnesio , calcio y hierro , mientras que se adquieren sodio , potasio y silicio . Además de los procesos gravitacionales, la diferenciación magmática puede ocurrir a través de procesos gaseosos, cuyo transporte libera sustancias disueltas. Una variación de la química original puede asociarse a la contaminación por asimilación de las rocas envolventes, dando lugar a magmas híbridos.

A medida que se enfría el residuo fundido, se forman los diversos cristales a sus temperaturas con el consiguiente cambio en la química del fundido residual (cristalización fraccionada).

Bibliografía

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