28.8 KB · ⇊ 9 parts · ⤓ Micron 28.8 KB · ⤓ HTML 50.5 KB

top

In mwcavulcanologia, il mwcqmagma è un sistema complesso di roccia fusa, compreso anche di mwcgacqua, altri fluidi, sostanze gassose in esso disciolte e mwcwfenocristalli,cite-ref-1[1] nel caso in cui le condizioni di pressione e temperatura di mwealiquidus non siano state superate.cite-ref-0-2-0[2]

Dal punto di vista geochimico, il magma è distinto dalla mwfglava, poiché possiede ancora la componente mwfwgassosa disciolta. Il magma è presente solo in situazioni ipogee dal momento che, quando il magma fuoriesce dalla crosta attraverso mwgaapparati vulcanici, diviene lava, perdendo alcuni suoi componenti mwgqvolatili, quali acqua e gas disciolti, non essendoci più le condizioni di mwggpressione sufficienti a mantenerli in soluzione nella massa fusa.cite-ref-1-3-0[3]

• Natura del magma

• Movimenti del magma

• La formazione

• Tipi di magma

• Struttura dei liquidi silicatici

• Proprietà fisiche dei magmi

• Densità

• Viscosità

• Solubilità dell'acqua e di altri costituenti volatili

• Differenziazione magmatica

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il magma può essere definito approssimativamente come un fluido mwigviscoso ad alta temperatura ed alta pressione, che, una volta raffreddato, forma le mwiwrocce magmatiche. In natura il magma è in realtà un sistema complesso, eterogeneo, costituito da una fase liquida mwjasilicatica, una fase gassosa disciolta e una fase solida composta da uno o più componenti, che in alcune condizioni può essere assente (magmi surriscaldati). La fase solida è costituita da mwjqcristalli separatisi dal fuso ed eventualmente da mwjgxenoliti strappati e inglobati durante la risalita. La fase gassosa è costituita prevalentemente da acqua allo stato di mwjwvapore (che origina l'mwkaacqua juvenile durante il degassamento), mwkqCO2 e, subordinatamente, da composti di mwkwidrogeno, mwlazolfo, mwlqossigeno, e da mwlgelementi rari; la fase gassosa può essere più o meno abbondante e la sua modalità di liberazione governa i meccanismi eruttivi.cite-ref-2-4-0[4]

Solitamente un magma è prevalentemente di natura silicatica con composizione chimica variabile per magma, (40-75% di mwnasilicio) e influisce sulle sue proprietà fisiche. Oltre all'acqua e al silicio, un magma contiene generalmente alcuni elementi chimici come mwnqalluminio, mwngferro, mwnwmagnesio, mwoacalcio, mwoqsodio, mwogpotassio, mwowtitanio, mwpafosforo, mwpqmanganese ed altri noti come elementi in tracce, presenti con percentuali in peso inferiori allo 0,1%.cite-ref-0-2-1[2]

In natura esistono anche magmi di composizione non silicatica, ma sono molto rari e danno origine a prodotti che vengono identificati per la fase minerale prevalente; i prodotti più noti sono le mwqwcarbonatiti, rocce composte da oltre il 50% di carbonati primari.cite-ref-5[5]

Il magma può risalire all'interno della mwsgcrosta terrestre fino alla superficie e dare origine ad una colata (mwswattività effusiva) o ad un mwtaflusso piroclastico (mwtqattività esplosiva). Il fluido magmatico è spesso concentrato all'interno di una mwtgcamera magmatica, nella crosta terrestre, ma la sua formazione può avvenire anche a profondità maggiori, nel mwtwmantello. Il magma generalmente si trova a una mwuatemperatura compresa tra 650 e mwuq1200 °C. La composizione chimica del magma è estremamente variabile e caratterizza la sorgente dello stesso, pertanto è possibile utilizzarla come parametro per classificare le rocce prodotte, sia in termini composizionali che genetici.cite-ref-0-2-2[2]cite-ref-1-3-1[3]

Il processo vulcanico può essere sintetizzato in quattro tappe:

1. genesi del magma per mwxqfusione parziale della sorgente (magma primario) o mwxganatessi crostale;

2. risalita del fuso per contrasto di densità con le rocce circostanti;

3. stagnazione in una camera magmatica dove avviene il processo di mwyqcristallizzazione frazionata e/o di mwygmixing (magmi non primari);

4. dalla camera magmatica il fuso risale verso la superficie attraverso un condotto che può avere forma cilindrica o lineare.cite-ref-6[6]

La composizione delle rocce terrestri al momento della formazione del nostro pianeta non era così varia come ora: le rocce mwagultrafemiche che caratterizzavano il mantello primordiale hanno subito numerose e reiterate estrazioni di magmi ad opera di processi di fusione parziale. Alcuni elementi a bassa forza di campo come il mwawsilicio e altri non metalli sono stati estratti in maniera preferenziale da queste rocce per poi dar luogo a magmi, e quindi a nuove rocce, differenziati. Le rocce derivate da questi primi magmi sono state poi riprese in processi di fusione successivi tra cui i processi anattettici, legati alla mwbasubduzione di lembi di crosta terrestre. Questi processi sono ancor oggi in atto solo su pianeti tettonicamente attivi come la Terra.

• Magmi primari formatisi per fusione parziale del mantello terrestre. Questo processo avviene a determinate condizioni di pressione, temperatura e contenuto d'acqua disciolto in soluzione: in generale l'aumento di temperatura e della pressione di vapore favoriscono la fusione mentre l'aumento della pressione tende a diminuirla. La roccia madre che entra in fusione parziale è una mwbwroccia ultrafemica, una mwcaperidotite caratterizzata da una composizione impoverita in mwcqsilice. Questo magma è caratterizzato da contenuto di silice attorno al 50% in peso (è un valore basso per una roccia), povero di acqua e gas, è fluido e pertanto veloce nell'attraversare la crosta terrestre e da esso deriva la mwcglava basica. L'elevata velocità di risalita di questi magmi impedisce il loro raffreddamento quindi la temperatura al momento dell'eruzione può aggirarsi anche attorno ai mwcw1200 °C.cite-ref-2-4-1[4]

• Magmi secondari o acidi o di anatessi: si formano in condizioni particolari di mweqsubduzione della crosta terrestre: porzioni di crosta vengono spinte a profondità e quindi in condizioni di pressione e temperatura simili a quelle che favoriscono la fusione del mantello. La roccia che viene fusa però è di composizione acida, arricchita cioè in silice. Magmi acidi si formano anche per differenziazione magmatica in seguito a mwegcristallizzazione frazionata: per la lenta risalita e il raffreddamento progressivo di un magma basico che perde via via i minerali più femici, come l'mwewolivina. Sono magmi ricchi di silicio e spesso di mwfaacqua. Di conseguenza, risultano particolarmente viscosi e tendono a solidificare all'interno della crosta terrestre formando un mwfqplutone. Raggiungono raramente la superficie terrestre e quando ciò accade, avviene in modo violento ed esplosivo.cite-ref-0-2-3[2]cite-ref-2-4-2[4]

I magmi (e le rocce che ne derivano) possono avere composizioni diverse, per cui la cristallizzazione può portare nei vari casi a rocce che differiscono tra loro per i tipi di minerali in esse aggregati. I magmi sono attualmente classificati in base alla percentuale di mwiasilice presente nel fuso: su tale base, i magmi si suddividono in: acidi, neutri, basici e ultrabasici.

• Magmi acidi - Sono ricchissimi in mwiwsilicio e mwjaalluminio, danno origine a rocce con densità intorno a 2,7mwjq g/cm³, formate da pochi mwjgnesosilicati e da molti mwjwinosilicati e mwkatettosilicati come la silice, che solidifica in cristalli di mwkqquarzo. In totale, la silice arriva a oltre il 65% in peso. Le rocce derivate da questi magmi sono dette acide o mwkgsialiche (dalle iniziali degli elementi più abbondanti, il silicio e l'alluminio).

• Magmi neutri - Hanno una composizione intermedia (dal 52 al 65% in peso di silice) e danno origine a rocce neutre, con densità superiore a quella delle rocce acide e con un rapporto equilibrato fra alluminosilicati e silicati.

• Magmi basici - Hanno una quantità bassa di silice (inferiore al 52%) ma sono relativamente più ricchi in mwlqferro, mwlgmagnesio e mwlwcalcio; essi danno origine a rocce in genere scure (dal verde al grigio scuro e al nero), con densità prossima a 3mwma g/cm³; sono formati da molti inosilicati e privi di quarzo: le rocce derivate da questi magmi sono dette basiche o, genericamente, mwmqfemiche (dalle iniziali di ferro e magnesio).

• Magmi ultrabasici (poverissimi in silice) - In questi magmi la parte in silice è inferiore al 45% in peso. Le rocce cui danno origine sono dette ultrabasiche o ultrafemiche; sono tutte di colore molto scuro, hanno densità elevata (3mwmw g/cm³ o superiore) e sono formate da silicati di ferro e magnesio.cite-ref-7[7]cite-ref-8[8]

I liquidi silicatici hanno una struttura che prefigura quella dei minerali (silicatici) a cui daranno origine per raffreddamento: essi sono costituiti essenzialmente da due unità elementari, che in base alla loro funzione vengono definiti costruttori di struttura e modificatori di struttura. I primi sono rappresentati da mwpgtetraedri di silicio e ossigeno (SiOmwpw4−4), collegati tra loro in mwqapolimeri di varia struttura; gli elementi modificatori sono i mwqqcationi metallici che tendono a legarsi agli mwqganioni ossigeno interrompendo la catena silicatica. Tali elementi sono ad esempio: potassio (Kmwqw+), sodio (Namwra+), calcio (Camwrq2+), magnesio (Mgmwrg2+).cite-ref-0-2-4[2]

L'alluminio (Almwta2Omwtq3) può svolgere sia la funzione di costruttore, sostituendo il silicio nei tetraedri, che di modificatore, assumendo una coordinazione mwtgottaedrica. Le condizioni che regolano la posizione di Almwtw3+ sono la composizione chimica del magma e la pressione: a parità di mwuamoli% di SiOmwuq2 in condizioni di bassa pressione Almwug3+ assume preferibilmente coordinazione tetraedrica se le moli% di Almwuw2Omwva3 sono minori della somma delle moli% dei metalli mono e bivalenti (Namwvq2O, Kmwvg2O, CaO, MgO, ecc.). La coordinazione ottaedrica di Almwvw3+ è favorita dall'aumento della pressione.cite-ref-2-4-3[4]

La densità di un magma dipende essenzialmente dalla sua composizione: varia da circa 2,2mwxw g/cm³ per i magmi acidi a circa 2,8mwya g/cm³ per i magmi basaltici; aumenta con la pressione e diminuisce con la temperatura e con il contenuto in Hmwyq2O. Il contrasto di densità tra magma e ambiente circostante regola la risalita del fuso. All'interno del sistema magmatico il contrasto di densità tra liquido residuale e fasi minerali segregate regola il meccanismo con cui avviene il processo di mwygcristallizzazione frazionata.

La mwzqviscosità (η) di un magma è la resistenza che questo oppone al flusso e viene misurata in mwzgpoise o in Pascal secondi. Il suo inverso è la fluidità. La viscosità è fortemente influenzata dalla struttura interna del liquido, quindi i fusi silicatici, fortemente mwzwpolimerizzati, hanno un'elevata viscosità. L'eventuale presenza di elementi volatili o di acqua ha invece effetto opposto, riducendo la viscosità, che è inoltre influenzata da pressione e temperatura.cite-ref-2-4-4[4]

La viscosità per temperature superiori a quelle del mw1qliquidus, cioè in assenza di fasi cristallizzate, si esprime come:

mw1w η η = A η η ( E ∗ ∗ + P V ∗ ∗ ) R T {\displaystyle \eta =A_{\eta }^{(E^{*}+PV^{*}) \over RT}}

dove:

• η = viscosità

• Amw3aη = costante

• E* = energia di attivazione

• P = mw3wpressione

• V* = volume di attivazione

• R = mw4gcostante dei gas

• T = mw5atemperatura

Come già detto il magma può contenere delle componenti volatili, la cui liberazione, nel processo di vescicolazione, influenza fortemente il tipo di attività vulcanica. I gas magmatici hanno una composizione chimica molto complessa e variabile. La componente principale è sicuramente l'mw5wH2O, a cui spesso si associa mw6qCO2 in quantità anche rilevanti. In minore quantità ritroviamo mw6wHCl, mw7aHF, mw7qH2S, S, mw7wSO2, mw8qSO3. I gas magmatici possono quindi essere considerati come associazioni di H, C, S, e O, che danno origine a composti che cambiano in funzione di pressione e temperatura.cite-ref-2-4-5[4]

La differenziazione magmatica è l'insieme dei processi per cui, a partire da un determinato magma capostipite, possono originarsi associazioni di rocce con composizioni mineralogiche e chimiche molto diverse. In poche parole è il fenomeno che porta alla formazione di diversi tipi di rocce ignee a partire da uno stesso fuso iniziale. Partendo da un magma i minerali che raffreddano alle più alte temperature solidificano per primi privando il fuso di certi ioni cambiando, perciò, il contenuto chimico del fuso rimanente.

La differenziazione può avvenire per:

• Frazionamento per gravità: un accumulo verso il basso dei cristalli più pesanti; se si ripete più volte porta a una stratificazione di rocce ultramafiche in basso, mafiche al centro e felsiche in alto.

• Compressione: il fluido viene iniettato dentro a delle fratture e lascia sul posto i cristalli.

• Mescolamento: magmi di diversa provenienza e origine si uniscono.

Un efficace meccanismo di separazione dal liquido dei vari minerali è rappresentato dalla gravità. Nel residuo ancora liquido di un magma in solidificazione vengono sempre di più a mancare mw-wmagnesio, mwaqacalcio e mwaqeferro, mentre vengono acquisiti mwaqisodio, mwaqmpotassio e mwaqqsilicio. Oltre che per processi gravitativi la differenziazione magmatica può avvenire attraverso processi gassosi, il cui trasporto rilascia sostanze disciolte. Una variazione del chimismo originale può essere associato da contaminazione attraverso l'assimilazione delle rocce incassanti, originando magmi ibridi.

Man mano che il residuo fuso raffredda si formano i vari cristalli alle loro temperature con il conseguente cambiamento del chimismo del fuso residuo (cristallizzazione frazionata).cite-ref-2-4-6[4]

cite-note-11. ↑ mwara(mwaremwariEN) Shingo Takeuchi, mwarmmwarqPreeruptive magma viscosity: An important measure of magma eruptibility, in mwaruJGR Solid Earth, vol.mwary 116, B10, American Geophisical Union, 5 ottobre 2011, mwargDOI:mwark10.1029/2011JB008243, mwaroISSNmwars 2169-9356. mwasmURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-0-22. ↑ mwas8(mwatamwateEN) mwatimwatmMagma | Components, Types, & Facts, su mwatqmwatuEnciclopedia Britannica, 5 aprile 2024. mwatyURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-1-33. ↑ citereftreccani-magmamwatwmwat0Magma, in mwat4Treccani.it – mwat8Vocabolario Treccani on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. mwauaURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-2-44. ↑ mwavamwavemwaviMagma, in mwavmTreccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. mwavqURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-55. ↑ mwavgJohn Farndon, mwavkRocce ricche di olivina e carbonatite, in Alec Livingstone e John Schumacher (a cura di), mwavoGrande enciclopedia delle rocce e dei minerali, collana mwavsDix, Rusconi Libri, 2018 mwavw[2006], p.mwav0 81, mwav4ISBNmwav8 978-88-95870-40-3.

cite-note-66. ↑ mwawqSimone Vecchi, mwawumwawyProcessi pre-eruttivi, su mwawcmwawgINGV, 22 maggio 2019. mwawkURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-77. ↑ mwaw0mwaw4mwaw8Classificazione, su mwaxagmpe.it. mwaxeURL consultato il 4 maggio 2024.

cite-note-88. ↑ mwaxuElvidio Lupa Palmieri e Maurizio Parotto, mwaxymwaxcRocce magmatiche o ignee, in mwaxgIl Globo terrestre e la sua evoluzione, 2ªmwaxk ed., Zanichelli, 2018, mwaxoISBNmwaxs 9788808979643. mwax0URL consultato il 4 maggio 2024.

• mwayePompeo Casati, Scienze della terra, vol. 1, Città Studi Edizioni.

• mwayuPetrografia

• mwaycVulcano

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikiversità

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «magma»

• Wikiversità contiene risorse su magma

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su magma

• citerefsapere-itmagma, su sapere.it, De Agostini.

• citerefbritannica-com(EN) magma, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.