Letusan gunung berapi adalah salah satu fenomena paling mengesankan yang terjadi di alam. Ini adalah peristiwa yang indah dan berbahaya, yang dimulai di kedalaman Bumi kita. Salah satu ciri khas letusan gunung berapi adalah keluarnya magma.
Untuk alasan ini, kami menjelaskan semua yang perlu Anda ketahui tentang magma: apa itu, jenisnya, di mana ditemukan dan bagaimana ia terbentuk.
Apa itu magma – definisi dan karakteristik
Kata magma berasal dari kata asal Yunani yang dapat diterjemahkan sebagai ‘pasta’. Magma vulkanik adalah kombinasi dari batuan cair dan padat, senyawa volatil yang terbentuk di dalam Bumi. Zat ini sangat tidak stabil dan juga dapat mengandung gelembung gas dan kristal tersuspensi. Magma dapat dengan mudah ditemukan di ruang gunung berapi, tetapi juga di bebatuan terdekat.
Ketika magma mendingin dan komponennya mengkristal, mereka membentuk batuan beku, yang dapat terdiri dari dua jenis: jika magma mengkristal di dalam bumi, terbentuk batuan plutonik atau intrusif, tetapi jika naik ke permukaan, materi cair disebut lava. dan ketika mendingin, mereka membentuk batuan vulkanik atau efusif (istilah intrusif dan efusif tidak digunakan).
Magma naik ke permukaan dengan flotasi (perbedaan densitas dengan lingkungan). Pendakiannya bisa cepat dan tanpa henti, menghasilkan jalan keluar yang dangkal melalui letusan gunung berapi yang ditandai dengan daya ledaknya yang rendah. Di lain waktu magma tidak mencapai permukaan dan berhenti untuk jangka waktu yang lebih lama, sehingga menimbulkan pembentukan ruang magmatik.
Di dalamnya magma didinginkan, menghasilkan proses diferensiasi magmatik di mana perubahan substansial dihasilkan dalam komposisi kimianya, serta dalam kondisi gas yang larut dalam cairan magmatik.
Senyawa yang membentuk magma berkisar dari 700ºC hingga 1.300ºC. Temperatur tinggi ini hanya dapat dicapai di zona subduksi planet ini, yaitu, di pegunungan samudera, area kontinental, dan di titik panas lainnya di Bumi. Proses pembentukan magma cukup kompleks, seperti yang akan kami jelaskan nanti.
Jenis-jenis magma
Anda dapat mendefinisikan beberapa jenis magma. Namun, yang paling umum adalah tiga:
Magma basaltik.
Magma basaltik muncul dari fusi batuan ultrabasa, meskipun komposisinya berubah tergantung pada daerah di mana mereka terbentuk. Jika mereka terjadi di pegunungan samudera mereka memiliki kandungan silika yang rendah (-50%) dan jika mereka terjadi di dalam lempeng tektonik mereka lebih basa dan kaya akan natrium dan kalium. Mereka adalah yang paling umum.
Magma andesit.
Magma andesit terbentuk di zona subduksi, baik di kerak benua maupun samudera, serta memiliki kandungan silika dan mineral terhidrasi hingga 60%, seperti amfibol atau biotit. Magma andesit adalah yang paling kaya dalam air, tetapi ketika meletus, ia menguap sebagai uap. Ketika magma ini mengkristal di kedalaman, ia membentuk diorit dan air menjadi bagian dari amfibol.
Magma granit.
Magma ini memiliki titik leleh paling rendah dan dapat mengkristal menjadi batuan plutonik berukuran besar. Mereka terbentuk di zona orogenik seperti yang andesit, tetapi dari magma andesit atau basaltik yang berhasil melintasi dan melelehkan batuan sedimen atau batuan beku kerak. Batuan ini mengubah komposisi magma ketika mereka dimasukkan ke dalamnya.
Di mana magma ditemukan?
Magma berasal dari daerah kerak bumi dan mantel atas di mana suhu mencapai titik di mana mineral yang membentuk batuan mulai mencair. Namun, suhu leleh juga tergantung pada faktor lain seperti tekanan atau ada/tidaknya air.
Jadi, peningkatan tekanan yang disertai dengan tidak adanya air membuat fusi menjadi sulit, seperti yang terjadi misalnya di kedalaman bumi yang sangat dalam. Sebaliknya, keberadaan air menurunkan titik leleh batuan. Oleh karena itu, magma hanya terbentuk dan tetap (kecuali magma bocor) di mana kondisi yang menguntungkan untuk pembentukannya ada, seperti di kerak dan mantel atas.
Saat terjadi letusan gunung berapi, magma berhasil keluar ke luar dalam bentuk lava. Saat lava mengkristal dengan cepat, pecahan kaca vulkanik, seperti obsidian atau batu apung, bukan kristal besar yang terbentuk.
Bagaimana magma terbentuk
Pembentukan magma terjadi secara bertahap ketika zat berbatu yang membentuk planet kita mencair. Batuan planet kita terdiri dari mineral dengan titik leleh dan sifat fisikokimia yang berbeda, yang menentukan pembentukan berbagai jenis magma. Tekanan tinggi dari interior bumi menentukan bahwa komponen padat melunak.
Di dalam kompleks magma cair, suhu sangat tinggi, seperti yang telah kami tunjukkan sebelumnya, berada dalam kisaran antara 700ºC dan 1.300ºC. Biasanya, komposisi jenis magma yang berbeda dikaitkan dengan lingkungan di mana mereka terbentuk, yang biasanya merupakan zona subduksi seperti punggungan laut, daerah kontinental, dan titik panas lainnya di Bumi.
Magma tidak ada lagi karena dua alasan, satu adalah evolusi menuju kristalisasi dan yang lainnya sebagai jalan keluar ke luar dalam bentuk lava dalam letusan gunung berapi. Dalam kedua kasus, ketika mengeras, itu menimbulkan batuan beku, seperti diorit, basal atau granit.
Sifat fisik magma
- Suhu (T) Bervariasi antara ~ 700 dan 1400 ° C.
- Secara umum, magma yang miskin SiO2 memiliki suhu yang lebih rendah daripada yang kaya SiO2.
- Secara umum, ada 2 sifat fisik yang mempengaruhi sifat fisik lain dari magma: Magma basaltik – 1000 hingga 1200 oC, Magma andesit – 800 hingga 1000 oC, Magma riolitik- 650-800C.
- Komposisi kandungan SiO2, bervariasi antara 40 dan 75% berat SiO2
Komponen magma
Magma adalah batuan cair seluruhnya atau sebagian, yang ketika pendinginan membeku membentuk batuan beku yang terdiri dari mineral, oleh karena itu, sebagian besar magma terdiri dari tiga bagian atau komponen yang berbeda:
- komponen cair
- komponen padat
- fase gas.
Bagian cair terutama terdiri dari ion bergerak dari delapan unsur paling umum yang ditemukan di kerak bumi: silikon dan oksigen, bersama dengan sejumlah kecil aluminium, kalium, kalsium, natrium, besi, dan magnesium.
Komponen padat (jika ada) dalam magma adalah mineral silikat yang telah mengkristal dari lelehannya. Saat tubuh magma mendingin, ukuran dan jumlah kristal meningkat. Selama tahap terakhir pendinginan, tubuh magma seperti “bubur kristal” dengan hanya sejumlah kecil massa cair.
Komponen gas magma, yang disebut volatil, adalah bahan yang akan menguap (membentuk gas) pada tekanan permukaan.
Volatil yang paling umum ditemukan di magma adalah uap air (H2O), karbon dioksida (CO2), dan sulfur dioksida (SO2), yang dibatasi oleh tekanan besar yang diberikan oleh batuan di atasnya.
Gas-gas ini cenderung terpisah dari lelehannya saat bergerak menuju permukaan (lingkungan bertekanan rendah).
Saat gas menumpuk, mereka akhirnya dapat mendorong magma dari saluran vulkanik.
Ketika tubuh magma yang terkubur dalam mengkristal, volatil yang tersisa terakumulasi sebagai cairan panas dan kaya air yang bermigrasi melalui batuan dan rekahan di sekitarnya.
Asal dan pembentukan magma
Menurut bukti dari studi gelombang seismik, kerak dan mantel bumi sebagian besar terdiri dari batuan padat, bukan cair.
Meskipun inti luarnya cair, bahan kaya zat besi ini sangat padat dan tetap berada jauh di dalam Bumi. Jadi dari mana magma itu berasal?
Karena kenaikan suhu.
Sebagian besar magma berasal ketika batuan yang pada dasarnya padat, yang terletak di kerak dan mantel atas, meleleh. Cara paling jelas untuk menghasilkan magma dari batuan padat adalah dengan menaikkan suhu di atas titik leleh batuan.
Meskipun laju perubahan suhu sangat bervariasi dari satu tempat ke tempat lain, rata-ratanya sekitar 25 ° C per kilometer di kerak bagian atas seiring bertambahnya kedalaman.
Peningkatan suhu dengan kedalaman, yang dikenal sebagai gradien panas bumi, agak lebih besar di bawah lautan daripada di bawah benua.
Seperti yang ditunjukkan pada GAMBAR (gradien panas bumi), ketika gradien panas bumi yang khas dibandingkan dengan kurva titik leleh untuk peridotit yang merupakan komponen utama dari mantel atas, suhu di mana peridotit meleleh di mana-mana lebih besar daripada gradien panas bumi.
Oleh karena itu, dalam kondisi normal, mantelnya padat.
Jadi harus ada proses tektonik yang dapat meningkatkan gradien panas bumi yang cukup untuk menyebabkan fusi.
Selain itu, ada mekanisme lain yang memicu fusi dengan mengurangi suhu di mana peridotit mulai meleleh.
Karena penurunan tekanan: fusi dengan dekompresi.
Jika suhu adalah satu-satunya faktor yang menentukan apakah batu meleleh atau tidak, planet kita akan menjadi bola cair yang ditutupi kulit terluar yang tipis dan padat.
Namun, ini tidak terjadi, alasannya adalah tekanan juga meningkat dengan kedalaman.
Mencair, yang disertai dengan peningkatan volume, terjadi pada suhu yang lebih tinggi di kedalaman karena tekanan pengekangan yang lebih tinggi.
Akibatnya, peningkatan tekanan pengekangan menyebabkan peningkatan suhu leleh batuan.
Sebaliknya, mengurangi tekanan pengekang menurunkan suhu leleh batu.
Ketika tekanan pembatas turun cukup, fusi dekompresi dipicu.
Peleburan dekompresi terjadi ketika batuan padat dan panas di mantel naik di daerah upwelling konvektif, sehingga pindah ke daerah dengan tekanan lebih rendah.
Proses ini bertanggung jawab untuk menghasilkan magma di sepanjang batas lempeng divergen (pegunungan tengah laut) di mana lempeng bergerak terpisah.
Di bawah punggungan samudra, batuan mantel panas naik dan mencair, menggantikan material yang bergerak secara horizontal menjauhi sumbu punggungan.
Fusi dekompresi juga terjadi di dalam bulu-bulu mantel yang naik.
Faktor penting lain yang mempengaruhi suhu leleh batu adalah kandungan airnya.
Artinya, volatil menyebabkan batu meleleh pada suhu yang lebih rendah.
Selanjutnya, efek volatil diperbesar dengan meningkatnya tekanan.
Batuan “basah” yang terkubur dalam memiliki suhu leleh yang jauh lebih rendah daripada batuan “kering” dengan komposisi yang sama.
Oleh karena itu, selain komposisi batuan, suhu, kedalaman (tekanan pengekang), dan kadar airnya menentukan apakah itu terjadi dalam bentuk padat atau cair.
Volatil memainkan peran penting dalam pembentukan magma di batas lempeng konvergen di mana lempengan dingin litosfer samudera turun ke mantel.
Saat lempeng samudera tenggelam, panas dan tekanan mendorong air menjauh dari batuan kerak yang menunjam.
Cairan yang sangat mobile ini bermigrasi ke irisan mantel panas tepat di atas.
Penambahan air mengurangi suhu leleh peridotit cukup untuk menghasilkan beberapa pencairan.
Studi laboratorium telah menunjukkan bahwa suhu di mana peridotit mulai meleleh dapat diturunkan hingga 100 ° C dengan menambahkan hanya 0,1 persen air.
Mencairnya peridotit menghasilkan magma basaltik yang memiliki suhu 1200 °C atau lebih.
Ketika cukup banyak magma basalt yang berasal dari mantel terbentuk, ia akan mengapung ke permukaan.
Di lingkungan kontinental, magma basaltik dapat “mengumpul” di bawah batuan kerak, yang memiliki kepadatan lebih rendah dan sudah mendekati suhu lelehnya.
Hal ini dapat menyebabkan beberapa pencairan kerak dan pembentukan magma kaya silika sekunder.
Komposisi kimia dan jenis magma
| Komposisi Kimia Magma | ||||
| Kompoen utama | Ultramafik | Mafik | Intermediet | Felsik |
| SiO2 | 44.21 | 49.20 | 57.94 | 72.82 |
| TiO2 | 0.11 | 1.84 | 0,87 | 0,28 |
| Al2O3 | 0,96 | 15.47 | 17.02 | 13.27 |
| Fe2O3 | 1.8 | 3.79 | 3.27 | 1.48 |
| FeO | 9.36 | 7.13 | 4.04 | 1.11 |
| MgO | 32.86 | 6.73 | 3.33 | 0.39 |
| CaO | 8.88 | 9.47 | 6.79 | 1.14 |
| Na2O | 0.11 | 2.91 | 3.48 | 3.55 |
| K2O | 0,01 | 1.1 | 1.62 | 4.3 |
Penting untuk mempelajari komposisi magma, karena batuan magmatik diklasifikasikan berdasarkan kandungan silika (SiO2)-nya, sehingga batuan yang kaya akan SiO2 kaya akan kuarsa dan feldspar, sedangkan batuan yang miskin SiO2 mengandung sangat sedikit, atau hampir tidak ada kuarsa.
Secara umum, magma yang memiliki kandungan SiO2 tinggi kaya akan mineral felsik, disebut magma felsik, memiliki kandungan Fe, Mg dan Ca yang relatif rendah, serta kandungan Na dan K yang relatif tinggi.
Magma mafik dan ultrabasa memiliki kandungan SiO2 yang rendah, magma ini kaya akan mineral mafik, dan kaya akan mineral Fe, Mg dan Ca, serta miskin akan Na dan K.
Magma Ultramafik
Mereka memiliki kurang dari 45% silika, miskin gas, diperkaya mineral mafik seperti olivin dan tidak terlalu kental.
Mafik atau Magma Dasar
Mereka memiliki antara 46% hingga 52% silika, diperkaya dengan mineral mafik seperti olivin, piroksen dan kalsium plagioklas, selain itu, mereka tidak terlalu kental.
Magma menengah
Mereka memiliki antara 53% hingga 63% silika, kandungan gas dan persentase peningkatan viskositas sehubungan dengan magma dasar, mereka mengkristal terutama mineral amfibol dan piroksen.
Magma felsik atau asam
Mereka memiliki lebih dari 63% silika, dicirikan oleh sangat kental dan memiliki kandungan gas yang tinggi, mengkristalkan mineral kuarsa, biotit dan feldspar yang diperkaya dengan natrium dan kalium
