Магматическая вода

Магматическая вода , также известная как ювенильная вода , является водной фазой в равновесии с минералами, которые были растворены магмой глубоко внутри земной коры и высвобождаются в атмосферу во время извержения вулкана . Он играет ключевую роль в оценке кристаллизации , магматических пород особенно силикатов , а также реологии и эволюции магма -камер . Магма состоит из минералов , кристаллов и летучих веществ в различной относительной естественной изобилии . ^{[ 1 ]} Магматическая дифференциация значительно варьируется в зависимости от различных факторов, особенно на наличие воды. ^{[ 2 ]} Обилие летучих веществ в магматических камерах уменьшает вязкость и приводит к образованию минералов с галогенами , включая хлоридные и гидроксидные группы. Кроме того, относительная численность летучих веществ различается в базальтовых , андезитических и риолитовых магматических камерах, что приводит к тому, что некоторые вулканы чрезвычайно более взрывные, чем другие. Магматическая вода практически нерастворим в силикатных расплавах, но продемонстрировала самую высокую растворимость в риолитовых расплавах. Было показано, что обилие магматической воды приводит к деформации высокой степени, изменяя количество δ ¹⁸O и Δ ²H в хост -скалах.

Композиция

Магма существует в трех основных формах, которые различаются по композиции. ^{[ 3 ]} Когда магма кристаллизуется в коре , она образует экструзивную магматическую скалу. В зависимости от состава магмы, он может образовывать либо риолит , андезит или базальт . ^{[ 3 ]} Летучие вещества, особенно вода и углекислый газ, значительно влияют на поведение каждой формы магмы. ^{[ 4 ]}^,^{[ 2 ]} Магма с высокой концентрацией летучих веществ имеет значительное снижение температуры до сотен градусов, что снижает его внутреннюю вязкость. ^{[ 5 ]} Поведение магмы также изменяется различными минералогическими композициями, что отмечено на рисунке 1 . Например, магматическая вода приводит к кристаллизации нескольких минералов, изобилующих гидроксил- или галогенированными группами, включая гарниты . Анализ этих минералов может быть использован для анализа условий формирования во внутренней части каменистых планет . ^{[ 5 ]}^,^{[ 6 ]}

Летучие

Улетающие вещества присутствуют почти во всех магме в разных концентрациях. Примеры летучих веществ в магме включают воду, углекислый газ и галогенные газы. ^{[ 1 ]} Высокие давления позволяют этим летучим веществам оставаться относительно стабильными в растворе. ^{[ 1 ]} Однако со временем, когда магматическое давление уменьшается, летучие вещества будут расти в газообразной фазе, что еще больше уменьшает магматическое давление. ^{[ 1 ]} Эти различия давления вызывают резкие различия в объеме магмы. ^{[ 1 ]} Разница давления заставляет некоторые формы вулканов быть очень взрывоопасными , а другие - эффузиозные . ^{[ 1 ]}

Минералогия

Примером минералов, содержащих гидроксильные группы, является гранат. Гранат является безводным минералом, обычно анализируемым в геологических субдисциплинах из -за его общей стабильности. В одном исследовании проанализировалось наличие гарнатов в верхней мантии с помощью инфракрасной спектроскопии и показало абсорбцию примерно при 3500 см. ⁻¹, что согласуется с наличием гидроксильных групп. Было показано, что эти гарниты различаются по составу, зависящей от его географического происхождения. ^{[ 6 ]} Одно конкретное исследование в южной части Африки определило концентрации в диапазоне от 1 ч / млн - 135 ч / млн. ^{[ 6 ]} Тем не менее, это значительно ниже, чем содержание гидроксила в таких областях, как Колорадское плато . Также было продемонстрировано, что существует обратная корреляция относительно концентрации OH и Mg + Fe.

Базальтовая магма

Базальтовая магма является наиболее распространенной в железе, магнии и кальцие, но самая низкая в кремнеземах, калия и натрия. ^{[ 1 ]}^, ^{[ 3 ]} Состав кремнезема в базальтовой магме варьируется от 45-55 процентов веса (мас.%) Или массовой фракции вида. ^{[ 1 ]} Он образуется при температурах в диапазоне от приблизительно 1830 ° F до 2200 ° F. ^{[ 1 ]}^, ^{[ 3 ]} Базальтовая магма имеет наименьшее содержание вязкости и летучих веществ, но все же может быть в 100 000 раз больше вязкой, чем вода. ^{[ 1 ]} Из -за его низкой вязкости это наименее взрывная форма магмы. Базальтовая магма может найти в таких регионах, как Гавайи , известные своими щитом вулканами . ^{[ 1 ]}^, ^{[ 7 ]}

Базальтовая магма образует минералы, такие как богатый кальцием полевой шпат плагиоклаза и пироксен . Водный состав базальтовой магмы варьируется в зависимости от эволюции магма -камеры. Arc Magma, такие как Изару в Коста-Рике, варьируются от 3,2-3,5 мас.%. ^{[ 8 ]}

Андезитовая магма

Андеситическая магма является промежуточной магмой и приблизительно равномерно рассеивается в отношении железа, магния, кальция, натрия и калия. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Состав кремнезема андезитовой магмы варьируется от 55 до 65 мас.%. ^{[ 1 ]} Он образуется при температурах от приблизительно 1470 ° F до 1830 ° F. ^{[ 1 ]}^, ^{[ 3 ]} Андеситская магма имеет промежуточную вязкость и содержимое летучих веществ. ^{[ 1 ]} Он образует минералы, такие как полевой шпат плагиоклаза, слюда и амфибол .

Rhyolitic Magma

Rhyolitic Magma является Felsic и наиболее распространена в кремнеземах, калиях и натрие, но самая низкая в железе, магнии и кальцие. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Состав кремнезема риолитовой магмы колеблется от 65-75 мас.%. ^{[ 1 ]} Он образуется в самом низком диапазоне температуры, от 1200 ° F до 1470 ° F. ^{[ 1 ]}^, ^{[ 3 ]} Rhyolitic Magma имеет самую высокую вязкость и содержание газа. ^{[ 1 ]} Он производит наиболее взрывные извержения вулкана, в том числе катастрофическое извержение горы Везувий . ^{[ 1 ]} Он образует минералы, такие как ортоклазный полевой шпат, полевой шпат плагиоклаза, кварц , слюда и амфибол.

Вода в силикате таяния

Осаждение минералов зависит от растворимости воды в силикатных расплавах, которая обычно существует в виде гидроксильных групп, связанных с Si ⁴⁺ или катионы группы 1 и группы 2 в концентрациях в диапазоне приблизительно от 6 до 7 мас. % ^{[ 9 ]}^,^{[ 10 ]} В частности, равновесие воды и растворенного кислорода дает гидроксиды, где k _{уравнение} было приближено от 0,1 до 0,3. ^{[ 10 ]}

Эта присущая растворимость низкая, но сильно варьируется в зависимости от давления системы. Риолитовые магмы имеют самую высокую растворимость, начиная от приблизительно от 0% на поверхности до почти 10% при 1100 ° C и 5 кбар . Дегустация происходит, когда водная магма поднимается, постепенно превращая растворенную воду в водную фазу. Эта водная фаза, как правило, распространена в летучих веществах, металлах ( медь , свинец , цинк , серебро и золото ), а также в катионах группы 1 и группы 2. В зависимости от того, к какой катионе связан гидроксил, он значительно влияет на свойства извержения вулкана, особенно ее взрывчатость. ^{[ 9 ]} Во время необычайно высокой температуры и условий давления, превышающих 374 ° C и 218 бар, вода входит в суперкритическое состояние жидкости и больше не становится жидкостью или газом. ^{[ 9 ]}

Стабильные данные изотопа

Изотопные данные из различных мест в средне-атлантическом гребне указывают на наличие мафических на флезевых навязчивых магматических пород, в том числе габбро , диорита и плагиогранита . ^{[ 11 ]} Эти породы показали высокий уровень метаморфизма из-за присутствия магматической воды, превышающей 600 ° C. Эта деформация истощала ведущие породы ¹⁸O, что приводит к дальнейшему анализу отношения ¹⁸О ¹⁶O ( d ¹⁸О ) ^{[ 11 ]}

Вода в равновесии с магматическими расплавами должна нести одинаковую изотопную подпись для ¹⁸O и Δ ²H. Однако изотопные исследования магматической воды продемонстрировали сходство с метеорной водой , что указывает на циркуляцию магматических и метеорных систем подземных вод. ^{[ 12 ]}

Изотопные анализы включений в жидкость указывают на широкий диапазон Δ ¹⁸O и Δ ²H содержание. ^{[ 13 ]} Исследования в этих средах показали изобилие ¹⁸O и истощение в ²H относительно SMOW и метеорических вод. Внутри отложений руды данные о включении жидкости показали, что присутствие Δ ¹⁸O против Δ ²H находятся в пределах ожидаемого диапазона.

Смотрите также

Конногированные жидкости

Ссылки

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т Нельсон, Стивен (сентябрь 2015 г.). «Вулканы, магма и извержения вулканов» . Университет Тулейна EENS 3050 . Получено 1 марта 2021 года .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Петрелли, М.; Эль Омари, К.; Spina, L.; Le Guer, Y.; La Spina, G.; Перугини Д. (2018-02-22). «Время накопления воды в магмах и последствия для коротких времен предупреждения взрывчатых извержений» . Природная связь . 9 (1): 770. Bibcode : 2018natco ... 9..770p . doi : 10.1038/s41467-018-02987-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 5823946 . PMID 29472525 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час "Магма" . Национальное географическое общество . 2019-04-05 . Получено 2021-02-26 .
^ "Что означает магматическая вода?" Полем www.definitions.net . Получено 2021-02-21 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} «Негадовая скала - ассимиляция» . Энциклопедия Британская . Получено 2021-02-27 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Белл, Дэвид. «Гидроксил в мантийных минералах» (PDF) . Калифорнийский технологический институт Пасаден, Калифорния .
^ Уотсон, Джон (май 1997). «Стиль извержения: мощный, но необычный [sic] доброкачественный» . USGS . Получено 1 марта 2021 года .
^ Бенджамин, Эзра Р.; Планка, Терри; Уэйд, Дженнифер А.; Келли, Кэтрин А.; Hauri, Erik H.; Альварадо, Гильермо Э. (2007-11-15). «Высокое содержание воды в базальтовых магмах из вулкана Иразу, Коста -Рика» . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 168 (1): 68–92. Bibcode : 2007jvgr..168 ... 68b . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2007.08.008 . ISSN 0377-0273 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Ле Лосек, Чарльз; Mysen, Bjorn O.; Коди, Джордж Д. (2015-08-14). «Вода и магмы: понимание механизмов водного раствора в щелочных силикатных спектроскопиях из твердого состояния ЯМР-спектроскопии инфракрасного, комбинационного рассеяния и 29SI» . Прогресс в Земле и планетарной науке . 2 (1): 22. Bibcode : 2015peps .... 2 ... 22L . doi : 10.1186/s40645-015-0052-7 . HDL : 1885/153807 . ISSN 2197-4284 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Столпер, Эдвард (1982-12-01). «Видообразование воды в силикатном расплаве» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 46 (12): 2609–2620. Bibcode : 1982gecoa..46.2609s . doi : 10.1016/0016-7037 (82) 90381-7 . ISSN 0016-7037 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Ставки, Дебра (1991). «Композиции изотопов кислорода и водорода океанических плутонических пород: высокотемпературная деформация и метаморфизм океанического слоя 3» (PDF) . Геохимическое общество, Специальная публикация . 3 : 77–90.
^ Холл, Энтони (1987). Магматическая петрология . Харлоу, Эссекс, Англия: Longman Scientific & Technical. ISBN 0-470-20781-7 Полем OCLC 14098243 .
^ Гилберт, Джон М. (1986). Геология депозитов руды . Чарльз Ф., младший Парк, Чарльз Ф., младший Парк. Нью -Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-1456-6 Полем OCLC 12081840 .

[:52-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т Нельсон, Стивен (сентябрь 2015 г.). «Вулканы, магма и извержения вулканов» . Университет Тулейна EENS 3050 . Получено 1 марта 2021 года .

[:12-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Петрелли, М.; Эль Омари, К.; Spina, L.; Le Guer, Y.; La Spina, G.; Перугини Д. (2018-02-22). «Время накопления воды в магмах и последствия для коротких времен предупреждения взрывчатых извержений» . Природная связь . 9 (1): 770. Bibcode : 2018natco ... 9..770p . doi : 10.1038/s41467-018-02987-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 5823946 . PMID 29472525 .

[:22-3] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час "Магма" . Национальное географическое общество . 2019-04-05 . Получено 2021-02-26 .

[:02-4] "Что означает магматическая вода?" Полем www.definitions.net . Получено 2021-02-21 .

[:32-5] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} «Негадовая скала - ассимиляция» . Энциклопедия Британская . Получено 2021-02-27 .

[:42-6] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Белл, Дэвид. «Гидроксил в мантийных минералах» (PDF) . Калифорнийский технологический институт Пасаден, Калифорния .

[7] Уотсон, Джон (май 1997). «Стиль извержения: мощный, но необычный [sic] доброкачественный» . USGS . Получено 1 марта 2021 года .

[8] Бенджамин, Эзра Р.; Планка, Терри; Уэйд, Дженнифер А.; Келли, Кэтрин А.; Hauri, Erik H.; Альварадо, Гильермо Э. (2007-11-15). «Высокое содержание воды в базальтовых магмах из вулкана Иразу, Коста -Рика» . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 168 (1): 68–92. Bibcode : 2007jvgr..168 ... 68b . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2007.08.008 . ISSN 0377-0273 .

[:6-9] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в Ле Лосек, Чарльз; Mysen, Bjorn O.; Коди, Джордж Д. (2015-08-14). «Вода и магмы: понимание механизмов водного раствора в щелочных силикатных спектроскопиях из твердого состояния ЯМР-спектроскопии инфракрасного, комбинационного рассеяния и 29SI» . Прогресс в Земле и планетарной науке . 2 (1): 22. Bibcode : 2015peps .... 2 ... 22L . doi : 10.1186/s40645-015-0052-7 . HDL : 1885/153807 . ISSN 2197-4284 .

[:7-10] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Столпер, Эдвард (1982-12-01). «Видообразование воды в силикатном расплаве» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 46 (12): 2609–2620. Bibcode : 1982gecoa..46.2609s . doi : 10.1016/0016-7037 (82) 90381-7 . ISSN 0016-7037 .

[:8-11] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Ставки, Дебра (1991). «Композиции изотопов кислорода и водорода океанических плутонических пород: высокотемпературная деформация и метаморфизм океанического слоя 3» (PDF) . Геохимическое общество, Специальная публикация . 3 : 77–90.

[12] Холл, Энтони (1987). Магматическая петрология . Харлоу, Эссекс, Англия: Longman Scientific & Technical. ISBN 0-470-20781-7 Полем OCLC 14098243 .

[13] Гилберт, Джон М. (1986). Геология депозитов руды . Чарльз Ф., младший Парк, Чарльз Ф., младший Парк. Нью -Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-1456-6 Полем OCLC 12081840 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]