Значение слова магма. Что такое магма: определение. Что такое магма и лава Магма земли

Магма (от греч. mágma - густая мазь)

расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Обычно М. представляет собой сложный взаимный раствор соединений большого числа химических элементов, среди которых преобладают кислород, Si, AI, Fe, Mg, Ca, Na и К. Иногда в М. растворено до нескольких процентов летучих компонентов, в основном воды, меньше - окислов углерода, сероводорода, водорода, фтора, хлора и пр. Летучие компоненты при кристаллизации М. на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих). В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щёлочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного.

В вулканических областях М., достигая земной поверхности, изливается в виде лавы (См. Лава), образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается с газами в виде раздробленного материала. Последний в смеси с обломками боковых пород и осадочным материалом отлагается в виде разнообразных туфов.

Магматические массы, застывающие на глубине, образуют разнообразные по форме и размерам интрузивные тела - от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов, с площадями в горизонтальном сечении до многих тысяч км 2 . При внедрении М. в земную кору или при излиянии её на поверхность Земли образуются Магматические горные породы , которые и дают представление о её составе.

Типы магмы. Изучив распространение различных магматических пород на поверхности Земли и показав преимущественное распространение базальтов и гранитов, советский геолог Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предположил, что все известные магматические породы образовались за счёт двух родоначальных М.: основной (базальтовой), богатой Mg, Fe и Ca с содержанием SiO 2 от 40 до 55 весовых % и кислой (гранитной), богатой щелочными металлами, содержащей от 65 до 78% SiO 2 . Английский геолог А. Холмс выдвинул гипотезу о наличии наряду с основной и кислой М. также ультраосновной (перидотитовой) М., исторгаемой непосредственно из подкоровых очагов, содержащей менее 40% SiO 2 обогащенной Mg и Fe. Позднее, когда в конце 20-х годов 20 века было установлено, что вулканы изливают главным образом основную М. (лаву), а кислые породы встречаются только в виде интрузивных образований, американский петролог Н. Боуэн высказал гипотезу о существовании лишь одной родоначальной М. - базальтовой, а образование гранитов объяснял как результат кристаллизационной дифференциации базальтовой М. в процессе её застывания. В конце 50-х годов Н. Боуэн доказал возможность существования гранитной М. В условиях высоких давлений, присутствия воды (2-4%), при температуре около 600 °С.

Первоначально считалось, что М. образует сплошные оболочки в недрах Земли. С помощью геофизических исследований было доказано, что постоянных оболочек жидкой М. нет, что М. периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли.

В начале 70-х годов на основании результатов большого количества экспериментальных работ было сделано предположение, что гранитная М. образуется в земной коре и верхней мантии, а основная М., вероятно, в области астеносферы (См. Астеносфера) вследствие выделения относительно легкоплавкого материала. Кроме гранитной и базальтовой М., допускается существование и других, более редких, местных М., но природа их пока не ясна. Предполагают, что возникновению М. благоприятствует местный подъём температуры (разогрев недр); допускается привнос плавней (воды, щелочей и т.д.) и падение давления.

В СССР, США, Японии, Австралии ведутся интенсивные экспериментальные исследования по изучению условий образования расплавов, близких к М. Большое значение для выяснения природы М. имеют данные геофизических исследований о состоянии земной коры и верхней мантии (в частности, о температурах глубин Земли).

Магматические породы близкого возраста и химического состава, образованные из одного исходного магматического расплава (Комагматические породы), часто распространяются в зонах протяжением в тысячи км. Причём магматические породы каждой такой зоны (или провинции) отличаются повышенным или пониженным содержанием какого-либо окисла (например, Na или К) и характерной металлогенией. На основании этого предполагалось существование магматических бассейнов огромных размеров на протяжении целых геологических эпох в течение десятков миллионов лет. По другим представлениям, причина такой однородности заключается в близости составов исходных пород, а также температур и давлений, при которых происходит выплавка М.

М. разного состава имеют различные физические свойства, которые зависят также от температуры и содержания летучих компонентов. М. базальтового состава отличается пониженной вязкостью, и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. М. кислого состава обычно более вязкая, особенно после потери летучих. В жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже - потоки. Для кислой М., богатой летучими, характерны взрывные извержения с образованием мощных толщ игнимбритов (см. Игнимбрит). В интрузивных условиях, при сохранении летучих, кислая М. более подвижна и может образовывать тонкие дайки. Температура М. колеблется в широких пределах. Определение температуры лав в современных вулканах показало, что она изменяется от 900 - до 1200 °С. По экспериментальным данным, гранитная (эвтектическая) М. сохраняется жидкой примерно до 600 °С.

Эволюция магмы. Попадая в иные условия, чем те, в которых она образовалась, М. может эволюционировать, меняя свой состав. Происходит дифференциация М., при которой за счёт одной М. возникает несколько частных М. Дифференциация М. может происходить до её кристаллизации (магматическая дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация). Магматическая дифференциация может быть результатом ликвации (См. Ликвация) М., то есть распадения её на две несмешивающиеся жидкости, или результатом существования в пределах магматического бассейна разности температур или какого-либо другого физического параметра.

Кристаллизационная дифференциация связана с тем, что выделяющиеся в начальные стадии затвердевания М. минералы по удельному весу отличны от расплава. Это ведёт к всплыванию одной их части (например, кристаллы плагиоклаза в диабазах Кольского полуострова) и опусканию другой (например, оливина и авгита в базальтах Н. Шотландии). В результате в вертикальном разрезе магматические тела образуются породы различного состава. Возможно изменение состава М. при отжимании остаточной жидкости от выделившихся кристаллов и в результате взаимодействия М. с вмещающими породами.

Первоначально предполагалось, что магматическая дифференциация и взаимодействие с вмещающими породами (ассимиляция, контаминация) ведут к разнообразию М. Теперь этими процессами чаще объясняют детали строения отдельных массивов магматических пород, полосчатое строение интрузивных тел, различия в составе лав, одновременно изливающихся из вулкана на разных гипсометрических уровнях, и смену составов лав, изливающихся из вулкана.

Для определения хода эволюции М. важное значение имеет последовательность выделения минералов при кристаллизации М. Немецким петрографом К. Г. Розенбуш ем и американским петрографом Н. Боуэном была разработана схема, согласно которой при кристаллизации М. в первую очередь всегда выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально-железистые силикаты и основные плагиоклазы, далее следуют роговая обманка и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. В основных М. тот же закон определяет обычное выпадение в первую очередь Оливин а, позже пироксенов и лишь в конце - амфиболов и слюды. Однако универсальной последовательности кристаллизации М. не существует. Это согласуется с представлениями о М. как сложном растворе, где выпадение твёрдых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов. Поэтому в М., богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов (в гранитах). В сильно пересыщенных кремнезёмом породах нередко первым выделяется кварц (кварцевые порфиры). Даже в М. одного состава порядок кристаллизации меняется в зависимости от содержания в них летучих компонентов.

Полезные ископаемые, связанные с магмой. М. является носителем многих полезных компонентов, которые в процессе её кристаллизации концентрируются в отдельных участках, создавая эндогенные месторождения. Некоторые рудные минералы (минералы Сг, Ti, Ni, Pt), а также апатит обосабливаются в процессе кристаллизации М. и образуют магматические месторождения в расслоённых комплексах. Полагают, что на последних стадиях формирования интрузивов (послемагматическая стадия) за счёт летучих компонентов, содержащихся в М., формируются гидротермальные, грейзеновые, скарновые и другие месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, а также некоторые месторождения железа.

Устанавливается связь главных концентраций руд редких щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, вольфрама и других редких элементов с производными гранитной М., руд халькофильных элементов - с базальтовой магмой, а хрома, алмазов и пр. - с ультраосновной М. См. Магматические месторождения .

Лит.: Заварицкий А. Н., Изверженные горные породы, М., 1955; Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Петрография, 5 изд., М. - Л., 1940; Ритман А., Вулканы и их деятельность, пер. с нем., М., 1964; Йодер Г.-С., Тилли К.-Э., Происхождение базальтовых магм, перевод с английского, М., 1965; Менерт К., Магматиты и происхождение гранитов, [перевод с английского, ч. 1], М., 1971; Бейли Б., Введение в петрологию, перевод с английского, М., 1972.

Ф. К. Шипулин.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Магма" в других словарях:

- (греч., от massein валять). В медицине: вообще всякая отжатая масса, а также остатки или осадок от отжатого вещества. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МАГМА греч., от massein, валять. В медицине:… … Словарь иностранных слов русского языка

- (от греч. magma густая мазь) расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. При внедрении магмы в земную кору или при ее излиянии на поверхность Земли формируются магматические горные породы. Магма… … Большой Энциклопедический словарь

МАГМА, расплавленная горная порода, находящаяся под поверхностью Земли, которая, затвердевая, образует МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ. Ниже поверхности земной коры охлаждение происходит медленно, и по мере того, как горная порода затвердевает, образуются… … Научно-технический энциклопедический словарь

- [μαγμα (μагма) тесто, густая мазь] расплавленная огненно жидкая масса (чаще силикатная, хотя может быть сульфидной и др.), возникающая в земной коре или верхней мантии и дающая при застывании магм. г. п. М. может… … Геологическая энциклопедия

Лава, расплав Словарь русских синонимов. магма сущ., кол во синонимов: 7 гипомагма (1) ин … Словарь синонимов

- (от греческого magma густая мазь), расплавленная огненно жидкая масса преимущественно силикатного состава, формирующаяся в земной коре или верхней мантии и образующая при застывании на глубине или при излиянии на земную поверхность магматические… … Современная энциклопедия

Вязкий расплав сложного силикатного состава, обогащенный парами воды и различными газами, образующийся в глубинных зонах земли … Геологические термины

«Месиво, или густая мазь» (по-гречески), она представляет собой жидкую расплавленную раскаленную породу силикатной природы. Вот что такое магма. Она возникает в в верхней мантии, на большой глубине. А при своем остывании образует характерные горные породы.

Что такое магма? Определение в словарях

В различных источниках слово «магма» толкуется как масса расплавленной породы, находящаяся под твердой землей. Указывают также на ее силикатный состав и способность формировать магматические горные породы.

Происхождение

Дело в том, что внутри земной шар раскален. Жар плавит земные породы, которые в результате находятся внутри в жидком состоянии. Что такое магма? Это заключенный в более твердую окружающую его оболочку. Она по весу значительно легче этой оболочки. Поэтому и поднимается наверх под возникающим давлением. Иногда магма не извергается наружу, постепенно остывая где-то глубоко под землей и затвердевая. Так в течение тысячелетий образуются горы. Иногда твердые и более холодные породы не могут противостоять высокому давлению магмы изнутри. Возникают разломы, через которые магма вырывается, изливается наружу. Она, находясь все еще в жидком состоянии, растекается по земле.

Что происходит потом

Что такое магма, вышедшая на поверхность земли? Ее называют лавой. После того как магма изверглась наружу, она сразу же начинает остывать, взаимодействуя с внешней средой и окружающей атмосферой. Это происходит довольно быстро. Некоторые вещества, входящие в ее состав, затвердевают быстрее других, образуя кристаллы. Эти кристаллы как бы плавают в жидкой породе. А самые большие из них образуют горы лавы. Все эти горы составляются из многочисленных кристаллов, внедренных в базальт. Они называются порфирными.

Химический состав

Что такое магма с точки зрения науки химии? В этой жидкой породе содержатся многие химические элементы. Среди них магний, натрий, железо, калий. А также - летучие компоненты: хлор, и другие. И такая составляющая, как парообразная вода. По мере выхода на поверхность летучие элементы (их количество) сокращаются, происходит процесс дегазации.

Классификация

Базальтовая (основная). Содержит кремнезем (до 50%), в большом количестве магний, железо, алюминий, кальций. В меньшем объеме - титан и фосфор, калий и натрий.
Гранитная (кислая, риолитовая). Содержит кремнезем (до 65%). Она более насыщена газами, имеет меньшую плотность, чем базальтовая.
По характеру продвижения и способу застывания различают несколько типов тип - магма застывает, кристаллизируется глубоко в недрах, не выходя на поверхность. Эффузивный тип - магма извергается на поверхность и застывает уже там.

Процесс затвердевания

Расплав магмы состоит из жидкостей, газов, твердых кристаллов, находящихся в некоем равновесном состоянии. Под воздействием окружающей среды объем магмы склонен эволюционировать. Одни кристаллы минералов расплавляются, другие - вновь возникают.

Что значит магма? Это довольно сложный раствор, в котором выпадение твердых кристаллов подчиняется физическим и химическим законам. Но даже в одной и той же магме состав иногда меняется под действием температур и давления.

Скорость потока изливающейся магмы иногда достигает 30 км/ч, температура - до 1250 градусов. В жидком виде магма сохраняется до температуры примерно 600 градусов, а потом начинает отвердевать.

При этом полезные ископаемые кристаллизируются и концентрируются на отдельных участках продвижения, образуя эндогенные месторождения железа, цветных и драгоценных металлов, алмазов. Эти магматические образования возникают в расслоенных комплексах породы.

Что такое магма и лава?

Как уже было сказано, лава - это извергнувшаяся магма, состоящая из вязкого расплава горных пород, преимущественно силикатных. Главное отличие первой от второй - в лаве нет газов, которые улетучиваются при выходе «жидкого камня». Лава имеет тенденцию со временем остывать и застывать, прекращая свое продвижение. В результате образуются лавовые породы: горы и даже плато. У разных вулканов лава различается по составу, температуре, другим признакам. К примеру, карбонатные лавы ломкие, мягкие, легко поддаются растворению в воде.

Извержения вулканов

Нам только кажется, что Земля внутри тверда и неподвижна. На самом деле глубоко внутри постоянно происходит движение расплавленных веществ - магмы. Она ищет выход на поверхность через всевозможные трещины и канальцы, что возникают в коре Земли. Так возникают вулканы - нашедшая выход магма извергается наружу, сметая все на своем пути. Из самых известных извержений (зарегистрированных наукой) можно отметить выброс магмы на острове Кракатау в 1883г. В результате остров был полностью разрушен. Извержение унесло более 200 тысяч человеческих жизней!

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

магма

магмы, ж. (греч. magma) (геол.). Расплавленная масса под твердой земной корой.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.

магма

Ы, ж. (спец.). Расплавленная масса в глубинах Земли.

прил. магматический, -ая, -ое и матовый, -ая, -ое. Магматические горные породы. Магмовые столбы (при извержении).

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

магма

ж. Расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

магма

МАГМА (от греч. magma - густая мазь) расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. При внедрении магмы в земную кору или при ее излиянии на поверхность Земли формируются магматические горные породы. Магма периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли. Главные типы магмы - ультраосновная, основная (базальтовая) и кислая (гранитная); в редких случаях магма имеет щелочно-карбонатный и (или) сульфидный состав.

Магма

(от греч. mágma ≈ густая мазь), расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Обычно М. представляет собой сложный взаимный раствор соединений большого числа химических элементов, среди которых преобладают кислород, Si, AI, Fe, Mg, Ca, Na и К. Иногда в М. растворено до нескольких процентов летучих компонентов, в основном воды, меньше ≈ окислов углерода, сероводорода, водорода, фтора, хлора и пр. Летучие компоненты при кристаллизации М. на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих). В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щёлочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного.

В вулканических областях М., достигая земной поверхности, изливается в виде лавы , образует в жерлах вулканов экструзивные тела или выбрасывается с газами в виде раздробленного материала. Последний в смеси с обломками боковых пород и осадочным материалом отлагается в виде разнообразных туфов.

Магматические массы, застывающие на глубине, образуют разнообразные по форме и размерам интрузивные тела ≈ от мелких, представляющих собой выполненные магмой трещины, до огромных массивов, с площадями в горизонтальном сечении до многих тысяч км2. При внедрении М. в земную кору или при излиянии её на поверхность Земли образуются магматические горные породы , которые и дают представление о её составе.

Типы магмы. Изучив распространение различных магматических пород на поверхности Земли и показав преимущественное распространение базальтов и гранитов, советский геолог Ф. Ю. Левинсон-Лессинг предположил, что все известные магматические породы образовались за счёт двух родоначальных М.: основной (базальтовой), богатой Mg, Fe и Ca с содержанием SiO2 от 40 до 55 весовых % и кислой (гранитной), богатой щелочными металлами, содержащей от 65 до 78% SiO2. Английский геолог А. Холмс выдвинул гипотезу о наличии наряду с основной и кислой М. также ультраосновной (перидотитовой) М., исторгаемой непосредственно из подкоровых очагов, содержащей менее 40% SiO2 обогащенной Mg и Fe. Позднее, когда в конце 20-х годов 20 века было установлено, что вулканы изливают главным образом основную М. (лаву), а кислые породы встречаются только в виде интрузивных образований, американский петролог Н. Боуэн высказал гипотезу о существовании лишь одной родоначальной М. ≈ базальтовой, а образование гранитов объяснял как результат кристаллизационной дифференциации базальтовой М. в процессе её застывания. В конце 50-х годов Н. Боуэн доказал возможность существования гранитной М. В условиях высоких давлений, присутствия воды (2≈4%), при температуре около 600 ╟С.

В начале 70-х годов на основании результатов большого количества экспериментальных работ было сделано предположение, что гранитная М. образуется в земной коре и верхней мантии, а основная М., вероятно, в области астеносферы вследствие выделения относительно легкоплавкого материала. Кроме гранитной и базальтовой М., допускается существование и других, более редких, местных М., но природа их пока не ясна. Предполагают, что возникновению М. благоприятствует местный подъём температуры (разогрев недр); допускается привнос плавней (воды, щелочей и т.д.) и падение давления.

Магматические породы близкого возраста и химического состава, образованные из одного исходного магматического расплава (комагматические породы), часто распространяются в зонах протяжением в тысячи км. Причём магматические породы каждой такой зоны (или провинции) отличаются повышенным или пониженным содержанием какого-либо окисла (например, Na или К) и характерной металлогенией. На основании этого предполагалось существование магматических бассейнов огромных размеров на протяжении целых геологических эпох в течение десятков миллионов лет. По другим представлениям, причина такой однородности заключается в близости составов исходных пород, а также температур и давлений, при которых происходит выплавка М.

М. разного состава имеют различные физические свойства, которые зависят также от температуры и содержания летучих компонентов. М. базальтового состава отличается пониженной вязкостью, и образуемые ею лавовые потоки очень подвижны. Скорость перемещения таких потоков достигает иногда 30 км/ч. М. кислого состава обычно более вязкая, особенно после потери летучих. В жерлах вулканов она образует экструзивные купола, реже ≈ потоки. Для кислой М., богатой летучими, характерны взрывные извержения с образованием мощных толщ игнимбритов (см. Игнимбрит). В интрузивных условиях, при сохранении летучих, кислая М. более подвижна и может образовывать тонкие дайки. Температура М. колеблется в широких пределах. Определение температуры лав в современных вулканах показало, что она изменяется от 900 ≈ до 1200 ╟С. По экспериментальным данным, гранитная (эвтектическая) М. сохраняется жидкой примерно до 600 ╟С.

Эволюция магмы. Попадая в иные условия, чем те, в которых она образовалась, М. может эволюционировать, меняя свой состав. Происходит дифференциация М., при которой за счёт одной М. возникает несколько частных М. Дифференциация М. может происходить до её кристаллизации (магматическая дифференциация) или в процессе кристаллизации (кристаллизационная дифференциация). Магматическая дифференциация может быть результатом ликвации М., то есть распадения её на две несмешивающиеся жидкости, или результатом существования в пределах магматического бассейна разности температур или какого-либо другого физического параметра.

Для определения хода эволюции М. важное значение имеет последовательность выделения минералов при кристаллизации М. Немецким петрографом К. Г. Розенбушем и американским петрографом Н. Боуэном была разработана схема, согласно которой при кристаллизации М. в первую очередь всегда выделяются редкие (акцессорные) минералы, затем магнезиально-железистые силикаты и основные плагиоклазы, далее следуют роговая обманка и средние плагиоклазы, а в конце процесса образуются биотит, щелочные полевые шпаты и кварц. В основных М. тот же закон определяет обычное выпадение в первую очередь оливина, позже пироксенов и лишь в конце ≈ амфиболов и слюды. Однако универсальной последовательности кристаллизации М. не существует. Это согласуется с представлениями о М. как сложном растворе, где выпадение твёрдых фаз определяется законом действующих масс и растворимостью компонентов. Поэтому в М., богатой алюмосиликатными и щелочными компонентами, полевые шпаты выделяются раньше темноцветных минералов (в гранитах). В сильно пересыщенных кремнезёмом породах нередко первым выделяется кварц (кварцевые порфиры). Даже в М. одного состава порядок кристаллизации меняется в зависимости от содержания в них летучих компонентов.

Устанавливается связь главных концентраций руд редких щелочных металлов, бора, бериллия, редких земель, вольфрама и других редких элементов с производными гранитной М., руд халькофильных элементов ≈ с базальтовой магмой, а хрома, алмазов и пр. ≈ с ультраосновной М. См. Магматические месторождения.

Лит.: Заварицкий А. Н., Изверженные горные породы, М., 1955; Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Петрография, 5 изд., М. ≈ Л., 1940; Ритман А., Вулканы и их деятельность, пер. с нем., М., 1964; Йодер Г.-С., Тилли К.-Э., Происхождение базальтовых магм, перевод с английского, М., 1965; Менерт К., Магматиты и происхождение гранитов, [перевод с английского, ч. 1], М., 1971; Бейли Б., Введение в петрологию, перевод с английского, М., 1972.

Ф. К. Шипулин.

Википедия

Магма

Магма представляет собой природный, чаще всего силикатный, раскаленный, жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы . Излившаяся магма - это лава .

Магма (алгебра)

Магма (группоид ) в общей алгебре - алгебра , состоящая из множества с одной бинарной операцией. Помимо требования замкнутости множества относительно заданной на нём операции, других требований к операции и множеству не предъявляется.

Термин «магма » был предложен Бурбаки. Термин «группоид » старше, он предложен Ойстином Оре, однако этот термин также относится к другой общеалгебраической структуре - теоретико-категорному группоиду, и в более современной литературе чаще используется в этом смысле.

Магма (значения)

Ма́гма - многозначный термин, применяющийся в следующих значениях:

Магма - природный огненно-жидкий расплав
Магма - в общей алгебре: базовый тип алгебраической структуры, состоящий из множества М с одной бинарной операцией M × M → M; единственным требованием является замкнутость относительно заданной на нём операции
ГОСТ 28147-89 «Магма» - советский и российский стандарт симметричного шифрования

Примеры употребления слова магма в литературе.

Среди серых нагромождений застывшей неведомо когда магмы белели аккуратные купола вулканологической станции Чипо-Чипо.

Он видел посылаемые Колесом команды-образы, приказы Гостям с неба построить на Венере жуткое сооружение для выкачки магмы , а на Ганимеде вгрызаться глубже.

Здесь магма подошла так близко к поверхности, что ее газы бурно вырываясь на волю, выбрасывали в воздух мириады раскаленных кусочков шлака, скапливавшихся вокруг этих очагов недолгого извержения.

Известно несколько случаев, когда наружу выходили только газы, а сама лава, то есть магма , лишенная газов, так и оставалась на глубине.

Все эти мои действия, памятные с младенчества, для Гиты были внове, хотя она многое повидала: успела и на плоту переплыть Тихий океан, и слазить в гипоцентр землетрясения, на сто километров под земную кору, и поработать в ядре Солнца на сборке новой секции двигателя Времени, что было куда опаснее штормов и подвижек магмы .

В результате вздутия в склонах образовались широкие трещины, через которые магма вышла на поверхность, резко дегазировалась и, излив лаву, породила небольшой побочный конус - Китуро.

Поскольку первичная инвазия имела место в зоне посадки, откуда началось строительство тоннелей, сейсмические толчки, подвижка литосферных плит и изливание магмы время от времени неминуемо разрушали целостность подземных деформационных путей.

Последовало медленное вытеснение, вязкая магма поднималась и остывала, поднималась и остывала, пока плато с желобчатыми склонами и с относительно плоской вершиной не воздвиглось на сорок миль над поверхностью.

Хотя было ясно, что в ближайшие дни извержения ждать не следует - необходимо какое-то время, чтобы под землей могло скопиться достаточно пара, нагретого глубинной магмой до определенной температуры, - мы двигались настороже, навострив глаза и уши, улавливая чуть ли не кожей мельчайшие подозрительные признаки.

Он рассказал, что эруптивные жерла открылись вдоль трещины, пролегшей с севера на юг на высоте от 2500 до 2250 м, причем эта трещина прошла недалеко от инклинометра - прибора, который он сам, Виллари, установил здесь несколько лет назад для измерения вариаций уклона, то есть увеличения и уменьшения крутизны склона вулкана под действием перемещений подземной магмы .

Поверхности Марса, Луны и Меркурия сплошь покрыты кольцеобразными грядами гор и морями застывшей магмы .

Его взрослая жизнь внизу, под тонкой корой планеты, где конвективные потоки магмы дают достаточно энергии для металлоорганической формы жизни!

К моменту выхода на поверхность пузыри достигают нескольких метров и даже нескольких десятков метров в диаметре, хотя наряду с этим в магме содержатся также мириады микроскопических пузырьков Газ давит изнутри на стенки пузыря и разрывает их в клочья, которые вылетают из жерла вверх: это и есть вулканические бомбы, лапилли и пепел.

Кроме того, перекашивание разделяемых разломами блоков по мере нарастания глубины вызывает увеличение расстояния между стенками, в результате чего возникает пустота, по которой идет магма .

Я не буду описывать тонкие различия, существующие в петрологии между разными базальтами, которых великое множество, и то значение, которое они имеют для магмы : все это описано в специальной литературе.

Магматические расплавы, которые при затвердевании превращаются в вулканические или интрузивные горные породы, зарождаются в верхней мантии или континентальной земной коре, а затем перемещаются вверх и либо достигают поверхности Земли либо кристаллизуются на некоторой глубине. Поведение магм в процессе зарождения, подъема и затвердевания в значительной мере определяется физическими свойствами расплавов, главными из которых являются температура, плотность и вязкость.

Температура силикатных магм в момент зарождения варьирует от 1800- 1600 до 600-500 °С в зависимости от глубины источника и состава расплава. Наиболее высокие начальные температуры характерны для глубинных ультрамафических коматиитовых и пи-критовых магм, а самые низкие -- для кислых гранитных магм, образованных на меньшей глубине.

Температура, при которой магмы могут существовать в жидком состоянии, значительно понижается в тех случаях, когда силикатные расплавы содержат растворенную в них воду, а также фтор, литий, бор. Растворимость воды в силикатных расплавах возрастает от долей мас. % при атмосферном давлении до десятков мас. % при давлениях, соответствующих глубинам свыше 30 км. Максимальные содержания воды в природных магмах, затвердевших в виде горных пород, достигают 5-10 мас.%, фтора 1 -2 мас.%, лития и бора - сотых и десятых долей процента. Кроме воды, магмы могут содержать растворенную углекислоту. При низких давлениях растворимость С0 2 в магмах примерно на порядок ниже, чем Н 2 0, однако при высоких давлениях, существующих в мантии Земли, растворимость С0 2 значительно возрастает, и растворение углекислоты понижает температуру мантийных магм. При подъеме расплавов, содержащих Н 2 0, С0 2 и другие летучие компоненты, растворимость которых уменьшается по мере снижения давления, избыточная газовая фаза выделяется в виде пузырьков и удаляется из магмы.

О температуре магм судят по экспериментальным данным, прямым измерениям во время вулканических извержений, а также по результатам исследований с использованием геологических тер-

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

мометров. Последними служат минералы и их ассоциации, состав которых является функцией температуры.

Плотность жидких магм равна 2.2-3.0 г/см 3 , что примерно на 10% меньше плотности твердых магматических пород такого же химического состава и того твердого корового или мантийного вещества, из которого выплавляются магмы. Разница плотностей обусловлена расширением вещества при плавлении.

Плотность минералов, которые выделяются из расплава при кристаллизации, может быть больше или меньше плотности жидкой фазы. В зависимости от соотношения плотностей кристаллы могут погружаться на дно или всплывать к кровле магматической камеры.

Сжимаемость магм под действием внешних сил мала, но все же больше, чем для кристаллических пород, поэтому положительный объемный эффект плавления уменьшается с ростом давления. Высказано предположение, что на глубине 250-500 км плотность жидкой магмы становится равной плотности оливина и пироксена - главных минералов, слагающих мантию Земли. В отношении оливина эта гипотеза подтверждена прямыми опытами К.Эджи и Д.Уо-кера (1993 г.), которые установили, что при давлении около 8 ГПа (глубина -250 км) плотность оливина становится равной плотности коматиитового расплава. Однако при этом давлении устойчив более плотный гранат, так что магматическая жидкость, вероятно, в целом все же легче твердого материала мантии Земли. Вместе с тем возможность флотации оливина на больших глубинах может иметь важное петрологическое значение.

Плотность магм зависит от их состава и увеличивается от кислых расплавов к основным и ультраосновным-ультрамафическим (табл. 3.1). Плотность кислых магм меньше, чем средняя плотность

Таблица 3.1. Плотность и вязкость магматических расплавов

3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических расплавов

вещества континентальной земной коры (-2.7 г/см 3), а ультрамафические магмы имеют более высокую плотность по сравнению с материалом земной коры. Плотность магм обычно определяют расчетным путем, суммируя парциальные мольные объемы отдельных компонентов.

Вязкость - свойство, которое ха- Рис. 3.1. Распределение растеризует подвижность жидкости при скоростей в ламинарном

наличии градиента давления. Это свой- п отоке вязкой жидкости

Пояснения см. в тексте

ство обусловлено трением между стру-

ями жидкости, которые перемещаются

с разной скоростью. Если в ламинарном 1 потоке жидкости возникают градиенты скорости dV/dX под действием касательных напряжений dF/dS, вызванных внутренним трением (рис. 3.1), то во многих случаях сохраняется линейная зависимость, известная как уравнение Ньютона;

dF/dS = -η(dV/dX),

где η - коэффициент вязкости. Чем больше η, тем менее подвижна жидкая среда. Вязкость (η) измеряют в Па с или пуазах (г/см с = = дин с/см 2); Па с = 10 пуаз.

Магматические расплавы, не содержащие большого количества кристаллов или газовых пузырьков, обладают свойствами ньютоновской жидкости 2 . Вязкость силикатных магм меняется от 10 -1 -0° до 10 8 -10 12 Па с в зависимости от температуры и состава (см. табл. 3.1). Для сравнения заметим, что вязкость воды при комнатной температуре равна 10 -4 Па с, а эффективная 3 вязкость твердого вещества земной коры и верхней мантии - 10 18 -10 23 Па с. Зависимость вязкости (η ) от температуры (Т) описывается уравнением: 1nη = 1nη 0 + E/RT,

1 Ламинарным называется поток, в котором струи жидкости перемещаются па
раллельно друг другу. Если направления и скорости отдельных струй меняются в про
странстве и времени, то такой поток называют турбулентным.

2 При наличии большого количества кристаллов магма превращается в суспен
зию, которая имеет предел текучести (жидкость Бингема). До тех пор, пока касатель
ные напряжения не превысят этого предела, магматическая суспензия остается не
подвижной.

з Перемещение (деформацию) твердого вещества можно описать уравнениями, которые используются для характеристики течения вязкой жидкости. Значения коэффициентов вязкости, которые входят в эти уравнения, называют эффективными.

Часть III. Магматические горные породы (петрология)

где η 0 = const, E- энергия активации вязкого течения, R - газовая

постоянная.

Вязкость силикатных магм возрастает от ультраосновных расплавов к кислым. Если базальтовый расплав при 1200 °С имеет вязкость 10 1 -10 2 Па с, то вязкость риолитового расплава при той же температуре возрастает до 10 5 Па с, а при 800 °С достигает 10 8 Па с. Рост вязкости вызван увеличением степени полимеризации расплава по мере возрастания содержания Si0 2 . Чем больше кремне-кислоты содержится в магме, тем выше доля прочных ковалентных (мостиковых) связей между катионами кремния и анионами кислорода и тем менее подвижен расплав.

Маловязкие базальтовые расплавы могут растекаться в виде лавовых потоков протяженностью в десятки и даже сотни километров, а более вязкие кислые магмы образуют короткие лавовые потоки или вообще не растекаются, выжимаясь на поверхность в виде экструзивных куполов.

Давление само по себе мало влияет на вязкость, однако если в обстановке высокого давления в расплаве растворяется значительное количество воды, то его вязкость снижается. Например, водосодержащие кислые магмы имеют почти такую же вязкость, что и «сухие» базальтовые расплавы, нагретые до той же температуры (см. табл. 3.1).

Хотя вязкость безводных кислых магм очень велика, она примерно на десять порядков ниже эффективной вязкости твердых пород. Поэтому даже кислые магмы весьма подвижны по сравнению с твердым веществом земной коры.

Вязкость магм можно измерять непосредственно как в лабораториях, так и в природных лавовых потоках или озерах. Поскольку такие измерения сопряжены с техническими трудностями, вязкость обычно рассчитывают теоретически, учитывая состав и температуру расплава. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Температура магм

Измеренные температуры лавовых потоков, в большинстве случаев, составляют от 900 до 1100єС. Это, в основном, относится к лавам с базальтовым и андезитовым составом. Наиболее высокие значения получены для базальтовых лав. Температура сильно закристаллизованной «роговообманковоандезитовой» лавы, изверженной из вулкана Сантиагуита в Гватемале, равна 725єС. Наиболее высокие температуры (1150 и 1350єС) были определены для насыщенных газом лав из газирующих куполов Гавайских островов. Внутри Земли магма, несомненно, сохраняется, по крайней мере, частично, в жидком состоянии при температурах гораздо более низких, чем температуры лав, текущих на поверхности. Зеленая роговая обманка и биотит - обычные минералы в богатых кремнеземом изверженных породах. Их структурные отношения с ассоциирующими минералами и стеклом показывают, что они кристаллизовались тогда, когда магма была еще жидкой. На воздухе зеленые роговые обманки при 750єС превращаются в бурые окисленные роговые обманки; кроме того, некоторые магматические биотиты разлагаются при 850єС. Мусковит, как минерал, присущий многим гранитам, не может кристаллизоваться при температурах, намного превышающих 700єС, даже при давлении воды в несколько тысяч бар. Экспериментальные исследования кристаллизации водосодержащих полевошпатовых расплавов показали, что расплавы, приближающиеся по составу к граниту, могут существовать при давлениях воды, сравнимых с глубинными, и при температурах ниже 700єС.

На основании экспериментальных данных и учитывая законы термодинамики, можно сделать вывод, что внутри земной коры температура базальтовой магмы обычно ниже 1000єС (вероятно, 800-900єС), а температура наиболее богатых кремнекислотой магм - 600-700єС. Наиболее вероятный интервал внутрикоровых магматических температур лежит в интервале 700-1100єС. Низкие температуры в этой области относятся к насыщенным водой гранитным магмам, более высокие - к пироксенандезитовым и базальтовым магмам.

Процесс охлаждения магмы

Магма, охлаждаясь в определенном интервале температур, подвергается действию физических и химических реакций, которые согласно принципу Лешателье должны быть экзотермическими (например, конденсация газа, кристаллизация из жидкости, химические реакции с выделением тепла).

Если магму рассматривать как закрытую систему, то есть если обмен материей между магмой и ее окружением отсутствует, то можно ожидать, что магмы различного состава могут несколько отличаться последовательностью кристаллизации, даже если физические условия тождественны. Одна и та же магма в различных физических условиях должна вести себя по-разному. Последовательность явлений, происходящих в магме, охлаждающейся под постоянным внешним давлением, иная, чем в магме, охлаждающейся при постоянном объеме.

Совершенно очевидно, что в большинстве случаев магма является открытой системой со многими переменными. Поэтому, не зная достаточно хорошо физических условий, господствующих в магме, нельзя предсказать ее поведение. Единственными достоверными данными о свойствах и поведении магмы являются сведения, которые дают химические, минералогические и структурные исследования пород при условии, что они будут точно интерпретированы.

Как бы ни было трудно судить о поведении магмы, все же можно установить различие между магмой, охлаждающейся на больших глубинах и магмой лавовых потоков, охлаждающейся на дневной поверхности. Эта разница обусловлена изменениями в равновесии, зависящими от разницы давлений в этих условиях и различиями в механизме охлаждения. На поверхности охлаждение идет сравнительно быстро, в результате чего кристаллизация может и не осуществиться, так как магма, затвердевая, перейдет в стеклообразное метастабильное состояние. Там же, где произойдет кристаллизация, некоторые реакции могут протекать не полностью. Оливин, например, только частично может превратиться в пироксен - минеральную фазу, устойчивую при более низкой температуре в присутствии избытка кремнезема.

Скорость охлаждения зависит не только от глубины, но также от размера и формы интрузивного тела. Малые тела со сравнительно большой поверхностью при данном объеме охлаждаются гораздо быстрее, чем крупные тела почти сферической формы. Фактически скорость охлаждения, по-видимому, почти всегда одна и та же независимо от того, охлаждается тело на глубине 100 или 1000 м. Типичные признаки быстро охлажденных масс можно найти в тонких пластинчатых телах, внедренных на значительной глубине, но они могут отсутствовать в мощных телах, внедрившихся в поверхностные толщи.

Большая разница между магмой, охлаждающейся на больших глубинах, находится в соответствии со свойствами летучих компонентов, главным образом воды. Растворимость воды в силикатных расплавах, по-видимому, в некоторых пределах возрастает с повышением давления, так как молекулярный объем водяного пара значительно больше при низком давлении, чем парциальный молекулярный объем воды в расплаве. Магмы, достигающие поверхности, могут вследствие этого потерять большую часть своих летучих компонентов.

Летучие компоненты играют весьма важную роль в двух смыслах. Во-первых, они имеют сравнительно низкие молекулярные веса, а их молекулярные доли в расплаве велики по сравнению с их концентрацией в весовых процентах. Например, молярная доля воды в шести процентном растворе воды в альбите составляет почти половину. Вследствие этого малые количества воды заметно изменяют химические потенциалы других компонентов в расплаве, вызывая значительное понижение точек плавления разных составляющих магму силикатов. Во-вторых, такие компоненты, как H 2 O, F, Cl значительно понижают вязкость силикатных расплавов. Этот факт объясняется разрывом кислородных мостиков Si-O-Si, когда O замещается (OH) или F.

Быстрое снятие давления эквивалентно в отношении кристаллизации быстрому охлаждению.

Вязкость расплава хорошо иллюстрирует зависимость физических свойств магмы от состава и параметров окружающей среды. Вязкость силикатных расплавов очень быстро уменьшается с повышением температуры. Она, вероятно, возрастает с понижением давления при постоянной температуре. Вязкость также сильно зависит от содержания кремнезема в расплаве. Она значительно выше для богатых, чем для бедных кремнеземом магм. Кроме того, на вязкость, как уже отмечалось, влияет присутствие летучих компонентов, хотя экспериментально эта величина не определена. Следовательно, предсказать вязкость природной магмы невозможно. Резкие местные изменения вязкости иногда наблюдаются в кажущихся однородными лавах, излившихся одновременно из одних и тех же вулканов.