Определение и характеристика вулкана, лава, магма, палящая туча. Что такое магма и из чего она состоит? В каком состоянии находится магма

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.

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

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.

Магма - расплав горных пород, возникающий в недрах Земли (преимущественно в мантии). Ее температура составляет в среднем от 700 до 1300 градусов Цельсия. Излившаяся на земную поверхность магма называется лавой. При остывании из нее образуются эффузивные горные породы, например базальт. Если же кристаллизация магмы происходит внутри земной коры, образуются такие интрузивные магматические породы, как гранит.

Состав магмы представлен практически всеми известными химическими элементами. Вулканологи выделяют базальтовую, гранитную и карбонатную магму (и, соответственно, лаву). Вязкость лавы зависит от количества кремнезёма (диоксида кремния) в составе магмы: карбонатная лава является самой жидкой и встречается только в вулкане Олдоиньо-Ленгаи в Танзании, базальтовая лава извергается океаническими щитовыми вулканами, имеет самую высокую температуру и относительно большую текучесть, а кремниевая лава, наоборот, очень вязкая и способна закупорить жерло вулкана. Кроме того, разновидности лавы различаются по цвету: базальтовая - желтая или желто-красная, кремниевая - темно-красная, а карбонатная лава - практически черная.

В процессе вытекания лава формирует поток, скорость которого составляет от нескольких метров в час до десятков километров в час в зависимости от крутизны склона. Поверхность потока может быть как гладкой («пахойхой-лава»), так и со включением шлаков (шлаково-глыбовая лава или, как ее называют на Гавайском архипелаге, «аа-лава»).

При неравномерном застывании иногда образуются такие формы рельефа, как лавовые трубки. Верхний слой лавы при контакте с воздухом затвердевает быстрее, чем текучие внутренние слои, и, когда источник лавы иссякает, расплавленная порода продолжает стекать по пологому склону, оставляя за собой пустоты и формируя вытянутые пещеры. В случаях застывания лавы под водой формируются подушковидные тела - нагромождение округлостей, скреплённых между собой перемычками.

За деятельностью вулканов человечество наблюдает с момента своего возникновения, тем не менее, жидкую магму и лаву ученые начали изучать относительно недавно. Скважины в поисках магмы бурились и в Европе, и в Австралии, но в 2008 году на Гавайях американские геологи случайно наткнулись на полость в земной коре с жидкой породой. С начала ХХ века американский петролог Норман Боуэн, английский геолог Артур Холмс и советский петрограф Франц Левинсон-Лессинг выдвигали теории об образовании магматических пород. В 1933 году вулканолог Арпад Кернер впервые спустился в жерло вулкана Стромболи и провел три часа непосредственно над кипящим озером лавы. В 2011 году исландские ученые спустились еще глубже - в магматическую камеру потухшего вулкана. Колоссальный вклад в развитие науки внес также вулканолог Гарун Тазиев, который совершал экспедиции к вулканам во время извержений.