«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!
Вулканы – неукротимая стихия, способная уничтожить целые поселения, превратить в пепел леса и сельскохозяйственные угодья, а в некоторых случаях оказать глобальное влияние на климат планеты и привести к вулканической зиме.
При всей своей мощи и силе эти гиганты не могли бы оказывать своего разрушительного воздействия, если бы в их подземных резервуарах не скрывалась раскаленная магма. Именно она способствует извержениям и изливается из кратеров во время . Что же такое магма? Откуда она берется и из чего состоит?
Что такое магма?
Понятие «магма» попало в русскую речь из древнегреческого языка. Словом μάγμα греки называли густую грязь или месиво, появляющееся на дороге после дождей. Сегодня под этим термином понимают расплавленную силикатную породу, которая в большом количестве скрывается в земной коре или в верхней части мантии.
Располагаясь на больших глубинах, при поднятии на поверхность она застывает и превращается в магматические горные породы, такие как базальты, андезиты, дациты.
Из чего состоит магма?
В составе магмы содержится практически вся таблица Менделеева. Расплав включает в себя железо, магний, титан, натрий, алюминий, всевозможные летучие компоненты, а также воду в парообразном состоянии.
В большинстве случаев магма имеет силикатный состав, но в некоторых вулканах встречаются сульфидные или щелочно-карбонатные расплавы, отличающиеся необычным цветом и высокой скоростью движения. Например, магма африканского вулкана Ол-Доиньо-Ленгаи вообще не содержит силикатов, благодаря чему считается самой холодной на Земле и имеет не черный, а красный цвет.
Какие виды магмы бывают?
В зависимости от преобладания тех или иных элементов в составе магма подразделяется на базальтовую и гранитную. Первая, наиболее распространенная, содержит порядка 50 % кремнезема и при застывании формирует земную или океаническую кору. В составе гранитной магмы кремнезем занимает от 60 до 65 %, в силу чего такие расплавы имеют более высокую вязкость и меньшую подвижность.
По характеру движения и застывания магма делится на интрузивную, застывающую в недрах Земли, и эффузивную, которая остывает и кристаллизуется на поверхности или на небольших глубинах (не более 5 км).
Как магма вызывает извержения вулканов?
Извержения вулканов напрямую связаны с магмой, находящейся в подземных резервуарах под их основанием. В связи с тектоническими процессами в недрах Земли (движением плит, землетрясениями) она попадает в эти резервуары и полностью их наполняет.
Когда подземные камеры уже не в силах вместить новые порции расплавов, магма вырывается на поверхность через вулканические каналы. Поскольку такие процессы цикличны, ученые научились предсказывать извержения некоторых вулканов.
Иногда извержения связаны с процессами, происходящими внутри магматического очага. Если температура в нем начинает снижаться, то магма кристаллизуется и опускается на дно. При погружении она вытесняет в верхнюю часть более легкие элементы, которые оказывают давление на «крышку» подземной камеры и со временем срывают ее. В итоге начинается извержение.
В некоторых случаях магма не погружается, а смешивается с другими породами, но результат оказывается таким же – высокое давление в резервуаре приводит к прорыву его верхней части и излиянию магмы через вулканическое жерло.
Чем магма отличается от лавы?
Лава – один из важнейших эруптивных продуктов, выделяемых при извержении вулкана. По своей сути она и есть магма, выброшенная на поверхности земли. Как и магматические расплавы, содержащиеся под землей, она имеет силикатный состав, а при застывании образует горные породы.
Различия между магмой и лавой заключаются только в том, что в лаве нет газов, поскольку при выходе на поверхность они улетучиваются в атмосферу.
Названия «магма» и «лава» связаны с процессами, происходящими внутри земного шара и на его поверхности. Рассмотрим, какие вещества обозначаются этими словами и чем отличается магма от лавы.
Определение
Земля внутри раскалена. В результате этого породы, содержащиеся в ее недрах, находятся в жидком, расплавленном состоянии. Такая насыщенная огненная масса называется магмой. Исследования состава магмы показали, что она несет в себе большинство химических элементов, включая кремний, алюминий, титан, магний. В ней содержатся летучие вещества (водород, оксиды углерода, фтор и другие), а также пары воды.
Магма по весу меньше, чем оболочка, в которую она заключена. Возникающее давление заставляет расплав постоянно двигаться и искать выход. Он не всегда доходит до поверхности Земли и в какой-то момент начинает остывать, становится твердым, кристаллизуется. При этом формируются магматические породы.
Иногда мощный напор магмы прорывает твердые слои, и она бурно выбрасывается через образовавшиеся разломы. Излившаяся масса растекается по земной поверхности раскаленной рекой, смертельно опасной для всего живого. Это явление называется извержением вулкана.
С точки зрения понятий, магма в момент выхода из вулканического кратера превращается в лаву.
Сравнение
Итак, формально отличие магмы от лавы заключается в их местонахождении. Первая существует вне нашего поля зрения, в земных глубинах; вторая – находится на виду, стекая вниз по склонам вулканов. Однако есть и другие отличительные признаки.
Главный из них – состав того и другого расплава. Извержение всегда сопровождается выбросом из жерла вулкана разгоряченного газа, пепла, клубов пара. Эта составляющая магмы движется впереди остальной поднимающейся массы. Столкнувшись с атмосферой, газы улетучиваются, и лава продолжает перемещаться уже без них.
Другие моменты, указывающие на то, в чем разница между магмой и лавой, связаны с их температурой и вязкостью. Так, магма перед выходом наружу более накалена, а ее превращение в лаву сопровождается понижением температуры. Кроме того, лава обладает большей вязкостью.
Вулканы -- отдельные возвышенности над каналами и трещинами земной коры, по которым из глубинных магматических очагов выводятся на поверхность продукты извержения. Вулканы обычно имеют форму конуса с вершинным кратером (глубиной от нескольких до сотен метров и диаметром до 1,5 км). Во время извержений иногда происходит обрушение вулканического сооружения с образованием кальдеры -- крупной впадины диаметром до 16 км и глубиной до 1000 м. При подъеме магмы внешнее давление ослабевает, связанные с ней газы и жидкие продукты вырываются на поверхность, и происходит извержение вулкана. Если на поверхность выносятся древние горные породы, а не магма, и среди газов преобладает водяной пар, образовавшийся при нагревании подземных вод, то такое извержение называют фреатическим. К действующим относятся вулканы, извергавшиеся в историческое время или проявлявшие другие признаки активности (выброс газов и пара и проч.). Некоторые ученые считают действующими те вулканы, о которых достоверно известно, что они извергались в течение последних 10 тыс." лет. Например, к действующим следовало относить вулкан Ареналь в Коста-Рике, поскольку при археологических раскопках стоянки первобытного человека в этом районе был обнаружен вулканический пепел, хотя впервые на памяти людей его извержение произошло в 1968 г., а до этого никаких признаков активности не проявлялось. Вулканы известны не только на Земле. На снимках, сделанных с космических аппаратов, обнаружены огромные древние кратеры на Марсе и множество действующих вулканов на Ио, спутнике Юпитера.
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ
Лава -- это магма, изливающаяся на земную поверхность при извержениях, а затем затвердевающая. Излияние лавы может происходить из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом. Она стекает вниз по склону в виде лавового потока. В некоторых случаях происходит излияние лавы в рифтовых зонах огромной протяженности. Например, в Исландии в 1783 г. в пределах цепи кратеров Лаки, вытянувшейся вдоль тектонического разлома на расстояние около 20 км, произошло излияние -12,5 км3 лавы, распределившейся на площади -570 км2.Состав лавы: твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.
Существует множество типов вулканических пород, различающихся по химическому составу. Чаще всего встречаются четыре типа, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породе диоксида кремния: базальт -- 48-- 53%, андезит -- 54--62%, дацит -- 63--70%, риолит -- 70-- 76%. Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо. При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют т. н. фенокристаллы -- крупные кристаллы, образовавшиеся в магме еще в недрах Земли и вынесенные на поверхность потоком жидкой лавы. Чаще всего фенокристаллы представлены полевыми шпатами, оливином, пироксеном и кварцем. Породы, содержащие фенокристаллы, обычно называют порфиритами. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее. Таким образом, даже без химических анализов можно догадаться, что светлоокрашенная порода -- это риолит или дацит, темноокрашенная -- базальт, серого цвета -- андезит. По различимым в породе минералам определяют ее тип. Так, например, оливин -- минерал, содержащий железо и магний, характерен для базальтов, кварц -- для риолитов.
По мере поднятия магмы к поверхности выделяющиеся газы образуют крошечные пузырьки диаметром чаще до 1,5 мм, реже до 2,5 см. Они сохраняются в застывшей породе. Так образуются пузырчатые лавы . В зависимости от химического состава лавы различаются по вязкости, или текучести. При высоком содержании диоксида кремния (кремнезема) лава характеризуется высокой вязкостью. Вязкость магмы и лавы в большой степени определяет характер извержения и тип вулканических продуктов. Жидкие базальтовые лавы с низким содержанием кремнезема образуют протяженные лавовые потоки длиной более 100 км (например, известно, что один из лавовых потоков в Исландии протянулся на 145 км). Мощность лавовых потоков обычно составляет от 3 до 15 м. Более жидкие лавы образуют более тонкие потоки. На Гавайях обычны потоки толщиной 3--5 м. Когда на поверхности базальтового потока начинается затвердевание, его внутренняя часть может оставаться в жидком состоянии, продолжая течь и оставляя за собой вытянутую полость, или лавовый тоннель. Например, на о. Лансарот (Канарские острова) крупный лавовый тоннель прослеживается на протяжении 5 км.
Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой (на Гавайях такая лава называется пахоэхоэ) или неровной (аалава). Горячая лава, обладающая высокой текучестью, может продвигаться со скоростью более 35 км/ч, однако чаще ее скорость не превышает нескольких метров в час. В медленно движущемся потоке куски застывшей верхней корки могут отваливаться и перекрываться лавой, "в результате в придонной части формируется зона, обогащенная обломками. При застывании лавы иногда образуются столбчатые отдельности (многогранные вертикальные колонны диаметром от нескольких сантиметров до 3 м) или трещиноватость, перпендикулярная охлаждающейся поверхности. При излиянии лавы в кратер или кальдеру формируется лавовое озеро, которое со временем охлаждается. Например, такое озеро образовалось в одном из кратеров вулкана Килауэа на о. Гавайи во время извержений 1967--1968 гг., когда лава поступала в этот кратер со скоростью 1,1 х 106 м3/ч (частично лава впоследствии возвратилась в жерло вулкана). В соседних кратерах за 6 месяцев толщина корки застывшей лавы на лавовых озерах достигла 6,4 м.
Купола, маары и туфовые кольца . Очень вязкая лава (чаще всего дацитового состава) при извержениях через основной кратер или боковые трещины образует не потоки, а купол диаметром до 1,5 км и высотой до 600 м. Например, такой купол сформировался в кратере вулкана Сент-Хеленс (США) после исключительно сильного извержения в мае 1980 г. Давление под куполом может возрастать, а спустя несколько недель, месяцев или лет он может быть уничтожен при следующем извержении. В отдельных частях купола магма поднимается выше, чем в других, и в результате над его поверхностью выступают вулканические обелиски -- глыбы или шпили застывшей лавы, часто высотой в десятки и сотни метров. После катастрофического извержения в 1902 г. вулкана Монтань-Пеле на о. Мартиника в кратере образовался лавовый шпиль, который за сутки вырастал на 9 м и в результате достиг высоты 250 м, а спустя год обрушился. На вулкане Усу на о. Хоккайдо (Япония) в 1942 г. в течение первых трех месяцев после извержения лавовый купол Сева-Синдзан вырос на 200 м. Слагавшая его вязкая лава пробилась сквозь толщу образовавшихся ранее осадков. Маар -- вулканический кратер, образующийся при взрывном извержении (чаще всего при повышенной влажности пород) без излияния лавы. Кольцевой вал из обломочных пород, выброшенных взрывом, при этом не формируется, в отличие от туфовых колец -- также кратеров взрывов, которые обычно окружены кольцами обломочных продуктов.