1. Hvor kommer magma fra? Den vigtigste magma type - BASALT kommer fra den øvre del af Jordens kappe. Partiel opsmeltning af KAPPE- PERIDOTIT

Transkript

1 1. Hvor kommer magma fra? Den vigtigste magma type - BASALT kommer fra den øvre del af Jordens kappe. Partiel opsmeltning af KAPPE- PERIDOTIT

2 6.2. Oprindelsen af basaltisk magma Partiel opsmeltning af kappe peridotit Kappe peridotit betår af olivin + klinopyroksen + orthopyroksen + en Al-førende fase

3 Plagioklas Al-rig fase i peridotit (lherzolit) shallow (< 50 km) Spinel (MgAl-oxid) km Granat (pyrop, MgAl-silikat) km Fase diagram af aluminium-rig lherzolit med opsmeltnings-interval (i pink) samt den oceaniske geothermale gradient.

4

5 Forenklet system - to mineraler med et EUTEKTISK forhold smelte Temperatur T1 A + smelte E solidus liquidus B + smelte T2 T3 A + B A A = f.eks. olivin E = eutektisk punkt B B = f.eks. klinopyroksen

6 Den første smelte har sammensætning E Temperatur T1 E solidus T2 T4 T3 A X B

7 Partiel opsmeltning kræver at temperaturen overstiger kappens SOLIDUS temperatur solidus for tør kappeperidotit geotermisk gradient Partiel opsmeltning kan finde sted i.f.m. et trykfald (A à B)

8 Partiel opsmeltning som resultat af dekompression forekommer i.f.m. 1) midt-oceaniske højderygge (kappe konvektion), 2) kontinentale riftzoner 3) hot spots

9 Oceaniske og kontinentale spredningszoner 2 forskellige vulkanske miljøer 1. Midt-ocean spredningsrygge pude basalt, mafisk smelte 2. Kontinental riftzone. Skorpe involvering = strato vulkaner basalt rhyolit

10 Kilimanjaro, øst-afrikanske rift Kontinental rift: fissure eruptions kan have rhyolitiske vulkaner (skorpe smelter) Typisk strato vulkaner = intermediære magmaer (andesit uden pyroklastiske strømme )

11 Kort over dokumenterede hotspots samt udvalgte hotspot spor (oceaniske ø-kæder). HOTSPOTS forekommer bl.a. under oceaniske øer Fx. Hawaii, Island, de Kanariske øer

12 Delvis opsmeltning af kappen kan også forekomme hvis vand er tilstede Vand sænker solidus temperaturen I forbindelse med SUBDUKTION opsmeltnings område

13 SUBDUKTION forekommer ved konvergerende pladegrænser = langt de fleste vulkaner over havets overflade

14 Shield volcano Stratovolcano

15 Mt. Mayon, Filippinerne

16 Pyroklasiske strømme ekstremt varmt solidt matriale og varme gasser som ` løber ned fra vulkanen med op 9l 100 km/t. Det mest dødelige vulkanske fænomen!

17

18 Vulkanske bomber 10 cm Bomber lava som kastes op I luden og størkner inden det falder.

19 Mt. St. Helens a composite volcano Mt. St. Helens, Washington Smoking mountain & Spirit of the lost souls

20 access restricted within 20 km radius

21 T = 60 sek

22 50 km/t 1200 C pyroklas@ske strømme Ø 6 m brede blokke Ø Træer Ø Huse Ø 27 broer

23 Mt. St. Helens, Washington 300 m lavere

24 Spirit lake - 38 C! Bunden lødet 30 m! FlyTet 1 km mod nord!

25 1 km 3

26 Basaltisk magma Oceanryg Hot spots Andesitisk (og dacitisk) magma Subduktionszoner Rhyolitisk magma Kontinentale Hot spots

27 6.4. Oprindelsen af rhyolitisk magma Rhyolitisk magma kan dannes på to måder: A) Partiel opsmeltning af våd kontinental skorpe Opvarmning finder sted i.f.m. opstigning af mafisk magma. Heat transfer Rhyolitisk magma stiger gennem skorpen. Høj viskositet kan forhindre opstigning - granitisk pluton. Granitter er derfor mere udbredte end rhyolitisk vulkaner B) Fraktioneret krystallisation af basaltisk eller andesitisk magma

28 6.5. Krystallisation af magma Langsomt krystallisation i magmakamre felsic. slowly. sheet Eutektisk krystallisation Modsat af eutektisk opsmeltning Simpelt system - plagioklas + klinopyroksen

29 K L E Temperatur A (klinopyroksen) gabbro B (plagioklas) Ved E Klinopyroksen + plagioklas krystaller (i det eutektiske forhold) GABBRO L til E Klinopyroksen krystaller på bunden af magmakammeret KLINOPYROKSENIT

30 Fraktioneret krystallisation Sammensætningen af magma ændres under krystallisation fordi mineraler har en anden sammensætning end smelten Fraktioneret krystallisation af basaltisk magma kan illustreres v.h.a. et TAS diagram

31 1. olivine crystallizes; 2: olivine and pyroxene crystallize; 3: pyroxene and plagioclase crystallize; 4: plagioclase crystallizes. At the botom of the magma reservoir, a cumulate rock forms.

32 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 10 8 RHYOLIT BASALT ANDESIT DACIT %SiO ULTRA- BASISK BASISK INTERMEDIÆR SUR

33 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 4 2 BASALT %SiO basaltisk magma

34 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 4 2 BASALT %SiO 2 olivin Olivin Mg 2 [SiO 4 ] indeholder 42% SiO 2 Fe 2 [SiO 4 ] indeholder 30% SiO 2

35 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 4 2 BASALT %SiO 2 olivin Krystallisation af olivin. Basaltisk smelte ændrer sammensætning væk fra olivin

36 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 2 %SiO 2 olivin klinopyroksen Krystallisation af olivin + klinopyroksen

37 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 2 %SiO 2 olivin klinopyroksen Krystallisation af olivin + klinopyroksen + plagioklas

38 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 2 %SiO 2 olivin An klinopyroksen Anorthit Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] indeholder 44% SiO 2 Krystallisation af olivin + klinopyroksen + plagioklas

39 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter 16 %Na 2 O + K 2 O Ab %SiO 2 olivin An klinopyroksen Albit Na[AlSi 3 O 8 ] indeholder 68% SiO 2 og 11% Na 2 O Krystallisation af olivin + klinopyroksen + plagioklas

40 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter 16 %Na 2 O + K 2 O Ab %SiO 2 olivin An klinopyroksen Ca-rig plagioklas vil udkrystallisere

41 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O 2 %SiO 2 olivin klinopyroksen Ca-rig plagioklas vil udkrystallisere

42 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O plagioklas %SiO 2 olivin klinopyroksen Den næste fase er ofte magnetit. Olivin holder med at krystallisere

43 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O plagioklas %SiO 2 olivin klinopyroksen Magnetit Fe 3 O 4 - ingen SiO 2 eller alkalier

44 magnetit 0% SiO2 40% SiO2 plag. cpx 70% SiO2 Magnetit Fe 3 O 4 - ingen SiO 2 eller alkalier

45 TAS diagrammet for klassifikation af vulkanske bjergarter %Na 2 O + K 2 O Fraktioneret krystallisation RHYOLIT BASALT ANDESIT DACIT %SiO ULTRA- BASISK BASISK INTERMEDIÆR SUR

46 Bowen s reaktionsserie Felsiske mineraler (fra feldspar + silica): alkalifeldspat, plagioklas, kvarts, muscovite and feldspatoider (e.g. nefelin) Mafiske mineraler (fra magnesium + ferri Fe): olivin, biotit, hornblende, pyroksen etc. Acc. mineraler: apatit, zirkon, titanit, oxider etc.

47 Viskositet er afhængig af magmaets sammensætning (inkl. volatilindhold) og temperatur Silikatsmelter indeholder SiO 4 - enheder der deler ilt som de silikatmineraler der kommer til at udkrystallisere BASALT MINERALER SILIKAT STRUKTUR RHYOLIT MINERALER SILIKAT STRUKTUR olivin nesosilikat kvarts tektosilikat pyroksen inosilikat K-feldspat tektosilikat plagioklas tektosilikat plagioklas tektosilikat Basaltisk magma er tyndt-flydende p.g.a. en relativ lav grad af polymerisering

48 Et magmas temperatur er afhængig af dets sammensætning Basaltisk lava ca C Rhyolitisk lava ca. 900 C Magma størkner (krystalliserer) over et temperatur interval LIQUIDUS temperaturen er hvor de første krystaller dannes d.v.s. den laveste temperatur hvor der er 100% smelte SOLIDUS temperaturen er hvor den sidste dråbe smelte krystalliserer d.v.s. den højeste temp. hvor der er 100% fast fase Basalt liquidus ca C; solidus ca. 990 C Rhyolit solidus ca. 900 C; solidus ca. 750 C