تحقیق مقاله ماگما چیست

ماگما چیست

تعریف

Magma کلمه‌ای است یونانی به معنی خیر که برای مذابهای طبیعی سیلیکاته بکار گرفته می‌شود. اما در اصطلاح زمین شناسی، ماگما مایعی است سیلیکاته با گرانروی زیاد همراه با گاز و مواد فرار گدازه یا لاوا ماگمایی است که مواد فرار خود را از دست داده باشد. ماگماها ممکن است کاملا مایع و یا نیمه متبلور باشند. گدازه‌ها معمولا نیمه متبلورند. زیرا محتوی بلور ، کانیهایی هستند که نقطه ذوب و یا انجماد بالاتر دارند. این بلورها یا مستقیما از ماگما متبلور شده‌اند و یا کانیهای دیرگداز سنگ ما در ماگما هستند که از سنگ مادر جدا شده و به داخل ماگما افتاده‌اند.

انواع ماگما

"یاگار" ماگماها را از لحاظ محتوی گاز به سه دسته به قرار زیر تقسیم می‌کند:

هیپوماگما: ماگمایی است محتوی گاز فراوان و تحت فشار که به علت فشار زیاد لیتوستاتیک گازها در ماگما بصورت محلول باقی مانده‌اند.

پیرو ماگما: ماگمایی است پرگاز و کف مانند که گازهای آن آزاد شده اما از ماگما خارج نشده است.

اپی ماگما: ماگمایی است فقیر از گاز شبیه به گدازه ها.

گرانروی ماگماها

گرانروی ماگما بسته به ترکیب شیمیایی ، درجه حرارت و مقدار درصد گاز محلول تغییر می‌کند. گرانروی ماگماهای بازالتی حداقل 100 پواز و گرانروی ماگماهای گرانیتی بین 3 10 تا 6 10 پواز می‌باشد. گازهای محلول در ماگما سبب پایین آمدن وزن مخصوص کلی ماگما و نیز تقلیل گرانروی می‌شوند. گرانروی یک ماگما با پیشرفت تبلور در آن ماگما نسبت مستقیم دارد. زیرا افزایش فازهای جامد و بالا رفتن درصد سیلیس در مایع باقی مانده موجب افزایش گرانروی می‌شود.

حرارت ماگماها

حرارت ماگماها بین 1500 تا 500 درجه سانتیگراد است. ماگماها وقتی می‌توانند به سطح زمین برسند که حرارتی بین 950 ( ریولیتها ) تا 1200 درجه سانتیگراد ( بازالتها ) داشته باشند زیرا در کمتر از این حدود حرارتی ، ماگماها منجمد شده و در همان عمقی که هستند متوقف می‌شوند.

ترکیب شیمیایی ماگماها

مطالعات زیادی برای تشخیص ترکیب شیمیایی ماگماها از لحاظ کانی شناسی ، درصد اکسیدها و مواد فرار صورت گرفته و نتیجه این شده که ماگماها اصولا از اکسیدهای مختلف تشکیل شده‌اند اما بسته به نوع ماگما درصد هر اکسید متفاوت است. اکسیدها عمده سازنده ماگماها عبارتند از:

Si O2 , Al2 O3 , Fe O , Fe2 O3 , Ca O , Mg O , Na2 O , K2 O , Ti O2 , Mn O , P2 O5 , H2 O , C O2
علاوه بر اکسید‌ها فوق ، ترکیبات زیر نیز در ماگماها دیده شده‌اند:

Fe Cl3 , Al cl3 , B O3 , H F , H CL , C O , S O2 , S H2 , H2 , N H3 , C H4

ماگما ماده ی طبیعی سیال و داغی است که ماده ی سازنده ی سنگها به شمار می آیند و در سیارات ،اقمار طبیعی یا دیگر اجرام سماوی با خصوصیات کلی،مشابه تولید میشود،به علت آنکه ماگما تنها در زیر زمین یافت میگردد تشخیص هویت کامل آن میسر نیست.موقعی که ماگما به بیرون ریخته می شود علاوه بر تولید گدازه یا نهشته های خرد شده ،مقدار زیادی مواد فرار نیز آزاد می کند که در اتمسفر یا هیدروسفر زمین یا در فضای کوچک و بدون هوای سیارات محبوس می گردد.برای مثال برخی از گدازه های ماه دارای حفره های کروی است که حباب های مدور گاز در آن تشکیل شده و ترکیب این سازندگان فرار ناشناخته مانده است.در قرن بیستم ایده ی وجود یک ماگمای اولیه بتدریج قوت گرفت این اصطلاح معرف آن است که ماگما مادامی که در داخل سیاره تولید می شود،ترکیب شیمیایی آن همیشه یکنواخت می باشد.بعداً این نام با واژه ی ماگمای مادر مترادف وبا هم بکار برده شد.هر دو نام برای توصیف ماگماهایی بکار می روند که در نقاط مختلف سنگهای بسیار زیاد با ترکیب شیمیایی کاملاً یکسان تولید نماید.ولی امروزه ماگمای مادر به ماگمایی اطلاق می شود که از آن یک یا چند ماگما مشتق شده باشد. بنابراین وجود ماگمای اولیه ضرورت ندارد. در سال 1960 کونو اظهار عقیده نمود که ترکیب ماگمای مادر اصولاً به عمقی بستگی دارد که ماگما در آنجا تولید می گردد.ترکیب شیمیایی اغلب سنگهای حاصل از انجماد ماگماها در حین رسیدن به سطح زمین تغییر میکند. جستجو برای یافتن ماگمای اولیه از این جهت اهمیت دارد که اطلاعات با ارزشی از ناحیه منشاء در اختیار ما قرار می دهد.به کمک طرح مطالعه ی آتشفشانی بازالتی (1981)و بر اساس انواع مشخصی از سنگهای آتشفشانی می توان ترکیب شیمیایی و ترکیب مودال درون یک سیاره را تعیین کرد.برای این منظور لازم است محاسباتی انجام شود.در ابتدا باید تمام سنگهای یک ناحیه را از سرد شدن مایعات به وجود آمده اند بررسی نمود.اگر سنگهای مورد مطالعه شیشه ای و یا کاملاً ریز دانه باشند در این صورت فرض برآن است که این سنگها از مایعات انجماد یافته اند چنانچه سنگ مورد بررسی واحد بلورهای درشت (فنوکریست) یا بلورهای بیگانه نسبت به ماگما (گزنو کریست) باشد برای تعیین ترکیب مایع مولد این سنگها به مطالعات آزمایشگاهی مخصوصی نیاز است. بعد از تعیین هویت مایعات سرد شده مرحله ی بعدی دانستن این مطلب است که کدام از این مایعات به فرآیند های دیگری که در فشارهای پایین انجام می شوند مشخصات ناحیه ی منشاء را حدس زد .

غلظت

تنها با تجزیه ی شیمیایی یک ماگما قادر به توصیف کامل آن نخواهیم بود زیرا ماگماها علا رغم دارا بودن ترکیب شیمیایی یکسان،در دماها و فشارهای مختلف ، خواص فیزیکی متفاوتی از خود بروز می دهند.فهم این موضوع ساده است زیرا تغییر می دهند . فهم این موضوع ساده است .زیرا تغییر در فشار و درجه حرارت ،نه تنها خصوصیات و فراوانی فازهای ماگمایی موجود را تغییر می دهد بلکه غلظت،چگالی و ساختمان آن را هم تغییر می دهد .به عقیده ی ویلیامز و کمک بیزنی در سال 1979غلظت مهم ترین ویژگی ماگماها می باشد .اهمیت اختصاصی غتظتها ؛

الف- در فرآیند هایی است که ماگماها را از فلزات موجود در محل منشاء جدا میکند.

ب- در صعود و استقرار ماگماها

ج- در تفریق ماگماها

د- در پخش و توزیع عناصر در ماگما

غلظتها یا گرانروی از اختصاصات سیال برای حفظ مقاومت داخلی اش در برابر جریان یافتن است و اغلب به صورت اصطکاک داخلی توصیف می شود .بخصوص آنکه عبارت از نسبت تنش برشی به تغییر شکل برشی است و در سیستم SIبر حسب نیوتن ثانیه در هر متر مربع (NS/M2) یا پواز در سیستم C.G.Sبیان می گردد.در20درجه ی سانتیگراد غلظت بر گلیسرول در حدود یک نیوتن ثانیه در هر متر مربع است . داده های غلظت بر اساس مطالعات صحرایی گدازه ها وهم چنین بر اساس اندازه گیریهای آزمایشگاهی بر روی مواد طبیعی ومصنوعی بدست آمده است .این قبیل مطالعات نشان داده است که اختلاف غلظت مواد مذاب حاصل سنگهای آذرین معمولی ،تابع تغییرات درجه حرارت یا اختلاف ترکیب شیمیایی آنها می باشد.

سازندگان فرار

تغییرات جزئی در ترکیب شیمیایی یک ماده ی فرار یا اسید های فلزات آلکالن ممکن است اثرات قابل توجهی در خصوصیات فیزیکی (مثل غلظت ،پلیمریزاسیون وچگالی ) .مواد فراّر ماگما داشته باشند .مواد فراّر ماگما شامل آن دسته از مواد شیمیایی مثلCO2:وh2o

هستند و فشار بخار آنها بقدری زیاد است که ممکن است در هر فاز گازی
حضور داشته باشند . هس (1980) نشان داده است که وجود مقدار اندکی آب در یک شیشه ی سیلیس می تواند غلظت را تا حد یک بزرگی
ماگنی تود ) کا هش دهد و به علاوه تماس ساده ی یک سطح قدیمی با
انگشت موجب ته نشینی مواد آلکالنی گردیده و سنگ با لکه هایی از این مواد آغشته شده و در نهایت لکه های مزبور از حالت شیشه خارج می شوند.اگر آب در یک گدازه ی سیلیکاته حل شود ، نسبت آنیونها ی غیر پیوندی به کاتیونها ی تترائدری را افزایش داده پلیمریزا سیون گدازه کاهش می یابد و سرانجام از میزان غلظت کاسته می گردد.مطالعات:

الف- انکلوزیونها ی سیال موجود در کانیها

ب-مواد فرار موجود در اغلب سنگهای آذرین

ج-گازهای آزاد شده در هنگام فوران آتشفشانی همه دلالت بر این دارند که آب و دی اکسید کربن فراوان ترین سازندگان فرار در مواد آذرین سطح زمین هستند .

اغلب مقالاتی که در منشاء و تحول ماگما مورد تجزیه و تحلیل قرار داده اند به عمل آب در کا هش دمای ذوب کانیهای سازنده ی سنگ نیز اشاره می کنند و بدین ترتیب احتمال نشأت گرفتن ماگما در نتیجه ی ذوب بخشی تحتانی و گوشته ی فوقانی قوت گرفته است . تاتل و بوون 1958

نشان داده اند که در حضورh2o و با درجه حرارت و فشاری که در اعماق پوسته ی قاره ای حاکم می باشد برخی از سنگها ی پو سته ای شروع به ذوب شدن می کنند . ضمناً این مطالعات نشان داده اند که چنین ماگماها یی عمدتاً ترکیب ریولیتی دارند .

بررسی سنگهای آذرین مذاب ثا بت کرده است که با افزایش فشار ، حلالیت آب رفته رفته زیاد،و در مذابها ی ریولیتی بیشتر از مذابهای آندزیتی بیشتر از مذابهای بازالتی می باشد .

تولید ماگما

جهت تولید ماگما های اولیه مکانیسم های متعددی دخالت دارند و در زمانهای مختلف تکامل هر یک از سیارات، مکانیسم های ویژه ای فعال بوده اند . امروزه نیز در هر منطقه ی تکتونیکی زمین مکانیسم های خاصی حاکم است که با مناطق دیگری وضعیت متفاوتی دارد . در سیارات زمینی ، میزان جریان در هر منطقه ی تکتونیکی زمین مکانیسم های خاصی حاکم است که با مناطق دیگر وضعیت متفاوتی دارد .

در سیارات زمینی ، میزان جریان گرمایی بعد از افزاییش حجم آنها به مراتب بیش از زمان فعلی بوده است در مناطق کم سرعت برای تولید ماگما سه طریقه وجود دارد:

الف- افزاییش دما در فشار ثابت

ب- کاهش فشار در دمای ثابت

ج- کاهش درجه حرارت ذوب سنگهای گوشته بر اثر افزایش موادی هم چون مواد فرار

ضمناً در حال حاضر ، مباحث فرض بر این است که صعود ماگما نتیجه ی افزاییش دمای آن می باشد منبع اصلی انرژی داخلی زمین در حال حاضر ، رادیواکتیویته است .اگر هسته های مولد گرما در گوشته ای که در آن جریان جابجایی وجود نداشته باشد به طور پراکنده واقع باشند ،آتشفشانها بوجود می آید .

حال اگر بخواهیم در مورد ماهیت فیزیکی گوشته ی فوقانی صحبت کنیم ،باید متذکر شویم که هدایت حرارتی با تغییرات دما تغییر می یابد (لوبی مودا 1958) محاسبات نشان می دهد که درون زمین خاصیت فیزیکی مذکور در فوقانی ترین بخش گوشته (70-100 کیلومتر) به حداقل رسیده است . این کاهش در هدایت حرارتی ممکن است ناشی از تجمع گرما باشد ونیز خود عاملی در جهت پا برجایی منطقه ی کم سرعت با دمای نزدیک به نقطه ی ذوب باشد ( مک بیزنیی 1963) ذوب بر اثر کا هش فشار به دو صورت است:

اول حرکت نسبتاً سریع و رو به بالای مواد سازنده ی گوشته ودوم کاهش با لیتوستا تیک که معمولاً باعث فشردگی سنگهای گوشته می شوند. جریان های جابجایی در گوشته یا صعود به صورت دیاپیری ، اولین نوع ذوب بر اثر کاهش فشار به حساب می آیند . شواهد متعدد ، حاکی از آن است که پدیده ی کنوکسیونی در گوشته زیر اقیانوسها (مثل شمال اقیانوس اطلس) نیز فعال می با شد . دومین نوع ذوب در نتیجه کا هش فشار موقعی رخ می دهد که فشار در گوشته ی فوقانی بر اثر انحناء و یا گسل خوردگی سنگهای بالایی تغییر یابد (یودر 1952) چنین فرآیند هایی ممکن است به طور محلی منجر به ذوب بخشی شده و باعث تجمع مواد فرار از بخشهای زیرین گوشته شود.

فرآیند ذوب

به نظر یُدر (1976) برای تولید حجم های عظیمی از ماگما های نسبتاً همگن چهار حالت فیزیکو شیمیایی وجود دارد.

الف- ذوب یکنواخت

ب- ذوب بخشی

ج- ذوب ناحیه ای

د- ذوب نا متعادل

یُُدر معرف ذوب یکنواخت و ذوب بخشی را با آزمایشات نشان داده و آن را سیستم فورستریت (fo) - دیوپسید (py) (در فشار 0/4 ژیگا پاسکاال یا 40 کیلوبار ) می باشد. در بحث زیر این سیستم را بعنوان یک سیستم سه تا یی ایده آل در نظر گرفته شده است. اگر درجه حرارت ترکیب جامد سنگهای گوشته ی فوقانی زمین افزایش یابد و به 1670

درجه ی سانتی گراد برسد ، ترکیب مزبور شروع به ذوب شدن می کند ومایعی با ترکیب E از آن به وجود می آید . E یک نقطه ی اتکتیک است و دارای پایین ترین نقطه ی ذوب تشکیل دهنده های py-di-fo می باشد . در اتکتیک افزایش یا کاهش دما باعث افزایش یا کاهش نسبت فازهای مایع به جامد می گردد . چنین تغییراتی باعث تغییر ترکیب هر فاز دیگر ( از جمله مایع ) نمی شود . ( در اینجا منظور آن است که در نقطه ی اتکتیک با افزایش درجه حرارت ، گرمای سیستم تغییر نمی کند و تنها ترکیب نقطه ی اتکتیک ذوب می شود ) در ذوب بخشی به محض تشکیل مایع ، حتی به مقدار خیلی جزئی از سنگ منشأ یی که از آن پدید آمده ، جدا می شود . بنابراین چنین مایعی با بلورهای باقیمانده واکنش نمی کند.