Name: magma cooling and igneous rock
Uploaded: 2023-04-30T06:34:56.000Z
Duration: 9 min 26 s
Channel: JoVE
Description: Igneous rocks form when hot liquid rock, called magma, cools and crystallizes. Magma temperatures typically range from about 800 °C to 1,200 °C. These rocks record the freezing of molten material inside Earth.

K12 Standards

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North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Earth and Environmental Science

Earth's Systems

ESS.EES.2.1

Igneous Intrusive Rock

1. Esperimento del succo d'uva
<ol><li>Apri un contenitore di succo d'uva artificiale acquistato in negozio.</li>
	<li>Svuotare parte del contenuto nelle mani e spremere.</li>
	<li>Si noti che il liquido è di un colore viola intenso, e il solido rimanente ha perso parte della sua colorazione viola ed è ora più simile al ghiaccio trasparente.</li>
</ol>2. Velocità di raffreddamento e dimensione del cristallo
<ol><li>Cospargere uno strato di cristalli di timolo sul fondo di una capsula di Petri, coprendo solo il fondo del piatto.</li>
	<li>Impostare la piastra di Petri sulla piastra calda, in un'area ben ventilata.</li>
	<li>Impostare il calore della piastra su un'impostazione molto bassa, quanto basta per iniziare a sciogliersi. Il calore basso è importante, altrimenti i cristalli si volatilizzeranno.</li>
	<li>Una volta sciolto, prendere il piatto e sistemarlo su un tavolo per guardare fresco.</li>
	<li>Ripeti i passaggi precedenti (2.1-2.3) con una seconda capsula di Petri, ma una volta sciolta, prendi il piatto e adagia il piatto sopra un bagno di acqua ghiacciata.</li>
	<li>Confronta la dimensione del cristallo tra la capsula di Petri che ha subito un lento raffreddamento su un tavolo con la capsula di Petri che ha subito un rapido raffreddamento in cima al bagno di acqua ghiacciata.</li>
</ol><div class="chapter_text" id="script_0" style="line-height: 20.8px;">
Determinare la composizione delle rocce ignee può informare gli scienziati sulla passata attività vulcanica di un luogo.
Le rocce ignee sono formate dal raffreddamento e dalla cristallizzazione della roccia liquida ad alta temperatura, nota come magma. Il magma è un evento relativamente raro sulla superficie e sugli strati superiori della Terra. Tuttavia, il magma a volte può raggiungere la superficie attraverso un'eruzione vulcanica o un evento simile, formando rocce ignee estrusive. In alternativa, il magma che si raffredda e cristallizza sotto la superficie terrestre è indicato come roccia ignea intrusiva.
Questo video illustrerà come si formano le rocce ignee intrusive e dimostrerà come simulare la loro formazione con due semplici esperimenti.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1" style="line-height: 20.8px;">
Il raffreddamento e la cristallizzazione del magma possono verificarsi in una varietà di ambienti, in vari modi. La velocità di raffreddamento, rapida o lenta, può avere grandi effetti sulla roccia risultante formata. Diverse velocità di raffreddamento generano rocce con varie dimensioni, forma e disposizione dei cristalli, fattori che definiscono la trama complessiva della roccia. La superficie, o raffreddamento rapido, genera rocce caratterizzate da cristalli molto piccoli, in una trama definita afaniatica.
Al contrario, il raffreddamento che avviene nel sottosuolo mentre i corpi magmatici si solidificano all'interno della Terra avviene molto più lentamente. Il magma può esistere in uno stadio noto come fusione parziale. Questo raffreddamento e solidificazione genera rocce con cristalli relativamente grandi, visibili ad occhio nudo. La roccia di questo tipo è indicata come roccia ignea intrusiva, e le granulometrie più grossolane e più grandi generano una trama denominata fanerotica.
Sia la trama che la composizione definiscono i tipi specifici di roccia ignea. Dal punto di vista compositivo, le rocce ignee si estendono su una gamma di felsiche, intermedie, mafiche. Le rocce felsiche sono ricche di alluminio e silice, mentre le rocce mafiche contengono meno silice, ma più ferro e magnesio. Le composizioni di magma possono cadere ovunque nello spettro tra felsico e mafico.
Quantitativamente, le rocce felsiche contengono circa il 60-75% di biossido di silicio in peso e sono più ampiamente chiamate granitiche. Le rocce mafiche contengono circa il 45-60% di biossido di silicio e sono ampiamente basaltiche nella composizione. Le composizioni intermedie, a circa il 55-63% di biossido di silicio, sono indicate come andesitiche.
Utilizzando due dimostrazioni di laboratorio, possiamo illustrare i processi di formazione di rocce ignee intrusive e formazione di cristalli a diverse temperature di raffreddamento.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2" style="line-height: 20.8px;">
La prima fase della dimostrazione di fusione parziale consiste nel selezionare un sostituto della lava appropriato. I liquidi colorati come i succhi di frutta possono funzionare bene per questo. Per iniziare l'esperimento, apri un contenitore di succo d'uva congelato acquistato in negozio.
Quindi, svuotare un quarto del contenitore in mani guantate. Spremere il succo congelato, assicurandosi di fornire una pressione costante e ferma. Si noti che il liquido che drena il succo congelato è di un colore viola intenso. Al contrario, il solido rimanente ha perso parte della sua colorazione e appare più pallido di prima.
La fusione del succo d'uva dimostra il concetto di fusione parziale, come si vede nel magma. Una fusione iniziale, che sarà liquida, è tipicamente di composizione diversa rispetto alla roccia madre che subisce la fusione.
La porzione pigmentata del succo d'uva si scioglie più velocemente, il che significa che gran parte del pigmento si imbatterà nel contenitore all'inizio dell'esperimento, lasciando meno colore alle spalle. Questo simula la fusione parziale ed evidenzia le differenze nella composizione del magma. Il primo liquido formatosi durante la fusione parziale di una roccia, simulato dalla porzione tinta del succo d'uva, è arricchito in componenti felsiche. Quando questo liquido viene rimosso dal sistema, come tipicamente accade, allora la roccia rimanente, rappresentata dal ghiaccio più chiaro, sarà di una composizione più mafica.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3" style="line-height: 20.8px;">
Il timolo, un composto organico naturale, viene utilizzato per simulare la cristallizzazione della roccia. Cospargere uno strato di cristalli di timolo in una capsula di Petri, abbastanza da coprire il fondo. Impostare la capsula di Petri su una piastra calda in un ambiente molto basso in un'area ben ventilata. Il calore basso è importante per evitare che i cristalli volitino. Una volta che i cristalli si sono sciolti, togliere la capsula di Petri dal fuoco. Impostare il piatto su un tavolo a temperatura ambiente e osservare il raffreddamento. Ripeti i passaggi di riscaldamento di cui sopra con una seconda capsula di Petri e cristalli di timolo, ma una volta sciolto, prendi il piatto e metti sopra un bagno di acqua ghiacciata per raffreddare.
L'esperimento del cristallo di timolo dimostra cosa succede alle dimensioni dei grani di roccia ignea a diverse velocità di raffreddamento. Il raffreddamento rapido genera cristalli più piccoli rispetto al raffreddamento lento e questa differenza è facilmente osservabile nei cristalli di timolo ri-formati. I cristalli misti formati in condizioni di raffreddamento più lente assomigliano a quelli visti nelle rocce ignee intrusive, che si formano durante un processo più lento di raffreddamento nel sottosuolo terrestre. Al contrario, i cristalli più piccoli formati sotto rapido raffreddamento assomigliano a rocce ignee estrusive, note anche come rocce afanitiche, che si formano dopo che il magma ha violato la superficie attraverso un'eruzione.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4" style="line-height: 20.8px;">
Identificare e comprendere le proprietà e la formazione della roccia ignea intrusiva ha vaste applicazioni per i geologi e le popolazioni umane nel loro complesso.
Le rocce ignee intrusive possono essere marcatori per alcuni tipi di deposito di minerali. Ad esempio, i corpi di magma intrusivo da felsici a intermedi sono spesso associati alla formazione di minerali di rame, molibdeno, oro o argento. Al contrario, le intrusioni mafiche possono essere associate a depositi di cromo, platino e nichel. La capacità di identificare potenziali depositi consente facilmente perforazioni o attività minerarie mirate e ha implicazioni in termini di costi e ambientali per l'industria.
Se i magmi violano la superficie, si verificano eruzioni vulcaniche. Le rocce ignee intrusive presenti in un'area fungono da marcatore per i geologi sul campo per verificare eventuali prove di rocce vulcaniche e determinare l'area come potenzialmente vulcanicamente attiva o precedentemente vulcanicamente attiva. Queste informazioni possono essere utilizzate per prevedere la probabilità che le aree siano ancora vulcanicamente attive o che abbiano il potenziale per diventarlo in futuro. Ciò è importante per la pianificazione o la gestione dell'uso del territorio o per la valutazione dei potenziali rischi per gli insediamenti o le strutture esistenti.
Le rocce ignee intrusive sono anche utili indicatori per decifrare la storia della Terra. Le rocce ignee sono relativamente facili da datare. Ciò può essere ottenuto misurando l'abbondanza relativa di isotopi radiogeni da genitore a figlio o "prodotto di decadimento". Qualitativamente, le rocce che hanno rapporti più elevati di abbondanza radiogena figlia e genitore sono più vecchie, perché c'è stato più tempo per gli isotopi dei genitori di decadere in isotopi figli. Il tipo di rocce ignee presenti in un'area può anche indicare regioni passate di fusione all'interno della crosta continentale, attività della zona di subduzione e zone di rift continentale o medio-oceanico. Ciò dà ai geologi la capacità di dedurre che tipo di impostazioni tettoniche erano presenti durante il periodo della formazione rocciosa.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5" style="line-height: 20.8px;">
Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle rocce ignee intrusive. Ora dovresti capire le differenze tra roccia ignea intrusiva ed estrusiva, come si formano le rocce intrusive e come simulare la fusione parziale e la formazione di rocce intrusive in un laboratorio.
Grazie per l'attenzione!
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Le rocce ignee sono di notevole importanza. I geologi identificano e mappano le rocce ignee intrusive per una serie di motivi.
Le rocce ignee intrusive possono essere marcatori di alcuni tipi di depositi di minerali. Ad esempio, i corpi magmatici intrusivi di composizione da felsica a composizione intermedia possono agire come fonti di calore che guidano i sistemi di circolazione idrotermale e la concomitante precipitazione all'interno di fratture (vene) di minerali minerali tra cui Cu, Mo, Au...

rocce ignee intrusive

Fonte: Laboratorio di <a href="https://www.jove.com/author/Alan_Lester">Alan Lester</a> - Università del Colorado Boulder
Le rocce ignee sono prodotti del raffreddamento e della cristallizzazione della roccia liquida ad alta temperatura, chiamata magma. Le temperature magmatiche variano tipicamente da circa 800 °C a 1.200 °C. La roccia fusa è, forse fortunatamente per gli esseri umani, un'anomalia sul pianeta Terra. Se un foro di perforazione casuale e immaginario fosse fatto sulla Terra, molto probabilmente non raggiungerebbe una regione di materiale veramente e totalmente fuso fino al nucleo esterno, a quasi 2.900 km sotto la superficie (il raggio della Terra è di 6.370 km). Anche lì, questo materiale fuso sarebbe prevalentemente costituito da ferro liquido, non vera roccia silicata, e non sarebbe mai in grado di raggiungere la superficie terrestre.
Tuttavia, si verificano eruzioni vulcaniche e rocce ignee, e sono la prova che ci sono effettivamente regioni isolate di fusione e generazione di magma all'interno della Terra.

1) L'esperimento del succo d'uva dimostra il concetto di fusione parziale. Dove un liquido iniziale (fusione) è tipicamente di una composizione diversa rispetto alla roccia madre che subisce la fusione.
2) L'esperimento del timolo dimostra il concetto di granulometria della roccia ignea come correlato alla velocità di raffreddamento. Il raffreddamento rapido genera cristalli più piccoli rispetto al raffreddamento lento.

Rocce ignee intrusive

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Igneous rocks are products of the cooling and crystallization of high temperature ...

Determinare la composizione delle rocce ignee può informare gli scienziati sull'attività vulcanica passata di un luogo. Le rocce ignee si formano dal raffreddamento e dalla cristallizzazione di rocce liquide ad alta temperatura, note come magma. Il magma è un evento relativamente raro sulla superficie e sugli strati superiori della Terra. Tuttavia, il magma a volte può raggiungere la superficie attraverso un'eruzione vulcanica o un evento simile, formando rocce ignee estrusive. In alternativa, il magma che si raffredda e cristallizza sotto la superficie terrestre è indicato come roccia ignea intrusiva. Questo video illustrerà come si formano le rocce ignee intrusive e dimostrerà come simulare la loro formazione con due semplici esperimenti. Il raffreddamento e la cristallizzazione del magma possono avvenire in una varietà di ambienti, in vari modi. La velocità di raffreddamento, rapida o lenta, può avere grandi effetti sulla roccia risultante formata. Diverse velocità di raffreddamento generano rocce con varie dimensioni, forma e disposizione dei cristalli, fattori che definiscono la struttura complessiva della roccia. La superficie, o raffreddamento rapido, genera rocce caratterizzate da cristalli molto piccoli, in una tessitura denominata afanitica. Al contrario, il raffreddamento che avviene nel sottosuolo quando i corpi magmatici si solidificano all'interno della Terra avviene molto più lentamente. Il magma può esistere in una fase nota come fusione parziale. Questo raffreddamento e solidificazione genera rocce con cristalli relativamente grandi, visibili ad occhio nudo. La roccia di questo tipo è indicata come roccia ignea intrusiva e le granulometrie più grossolane e più grandi generano una struttura denominata faneritica. Sia la tessitura che la composizione definiscono i tipi specifici di roccia ignea. Dal punto di vista composizionale, le rocce ignee abbracciano una gamma di campi felsici, intermedi, mafici. Le rocce felsiche sono ricche di alluminio e silice, mentre le rocce mafiche contengono meno silice, ma più ferro e magnesio. Le composizioni di magma possono rientrare ovunque nello spettro tra felsico e mafico. Quantitativamente, le rocce felsiche contengono circa il 60-75% di biossido di silicio in peso e sono più ampiamente chiamate granitiche. Le rocce mafiche contengono circa il 45-60% di biossido di silicio e sono di composizione basaltica. Le composizioni intermedie, con circa il 55-63% di biossido di silicio, sono indicate come andesitiche. Utilizzando due dimostrazioni di laboratorio, possiamo illustrare i processi di formazione intrusiva di rocce ignee e di formazione di cristalli a diverse temperature di raffreddamento. La prima fase della dimostrazione del fuso parziale consiste nella selezione di un sostituto della lava appropriato. I liquidi colorati come i succhi di frutta possono funzionare bene per questo. Per iniziare l'esperimento, apri un barattolo di succo d'uva congelato acquistato in negozio. Quindi, svuota un quarto del contenitore con le mani guantate. Spremere il succo congelato, assicurandosi di fornire una pressione costante e decisa. Si noti che il liquido che fuoriesce dal succo congelato è di un colore viola intenso. Al contrario, il solido rimanente ha perso parte della sua colorazione e appare più pallido di prima. La fusione del succo d'uva dimostra il concetto di fusione parziale, come si vede nel magma. Una fusione iniziale, che sarà liquida, è tipicamente di composizione diversa rispetto alla roccia madre che subisce la fusione. La parte pigmentata del succo d'uva si scioglie più velocemente, il che significa che gran parte del pigmento finirà nel contenitore all'inizio dell'esperimento, lasciando meno colore. Questo simula la fusione parziale ed evidenzia le differenze nella composizione del magma. Il primo liquido formatosi durante la fusione parziale di una roccia, simulato dalla parte tinta del succo d'uva, si arricchisce di componenti felsici. Quando questo liquido viene rimosso dal sistema, come tipicamente accade, allora la roccia rimanente, rappresentata dal ghiaccio più chiaro, sarà di una composizione più mafica. Il timolo, un composto organico presente in natura, viene utilizzato per simulare la cristallizzazione delle rocce. Cospargere uno strato di cristalli di timolo in una capsula di Petri, quanto basta per coprire il fondo. Posizionare la piastra di Petri su una piastra calda a una temperatura molto bassa in un'area ben ventilata. Il calore basso è importante per evitare che i cristalli volizzino. Una volta che i cristalli si saranno sciolti, togliete la capsula di Petri dal fuoco. Posizionare il piatto su un tavolo a temperatura ambiente e osservare il raffreddamento. Ripeti i passaggi di riscaldamento precedenti con una seconda capsula di Petri e cristalli di timolo, ma una volta sciolto, prendi la piastra e mettila sopra un bagno di acqua ghiacciata per raffreddare. L'esperimento del cristallo di timolo dimostra cosa succede alla granulometria della roccia ignea a diverse velocità di raffreddamento. Il raffreddamento rapido genera cristalli più piccoli rispetto al raffreddamento lento e questa differenza è facilmente osservabile nei cristalli di timolo riformati. I cristalli misti che si formano in condizioni di raffreddamento più lento assomigliano a quelli osservati nelle rocce ignee intrusive, che si formano durante un processo di raffreddamento più lento nel sottosuolo terrestre. Al contrario, i cristalli più piccoli formati sotto un rapido raffreddamento assomigliano a rocce ignee estrusive, note anche come rocce afanitiche, che si formano dopo che il magma ha violato la superficie attraverso un'eruzione. L'identificazione e la comprensione delle proprietà e della formazione della roccia ignea intrusiva ha vaste applicazioni per i geologi e le popolazioni umane nel loro complesso. Le rocce ignee intrusive possono essere indicatori di alcuni tipi di depositi minerari. Ad esempio, i corpi magmatici intrusivi felsici e intermedi sono spesso associati alla formazione di minerali di rame, molibdeno, oro o argento. Al contrario, le intrusioni mafiche possono essere associate a depositi di cromo, platino e nichel. La capacità di identificare facilmente potenziali giacimenti consente perforazioni o miniere mirate e ha implicazioni in termini di costi e ambiente per l'industria. Se i magmi irrompono in superficie, si verificano eruzioni vulcaniche. Le rocce ignee intrusive presenti in un'area fungono da indicatore per i geologi sul campo per verificare la presenza di eventuali prove di rocce vulcaniche e determinare l'area come potenzialmente vulcanicamente attiva o precedentemente vulcanicamente attiva. Queste informazioni possono essere utilizzate per prevedere la probabilità che le aree siano ancora vulcanicamente attive o che abbiano il potenziale per diventarlo in futuro. Ciò è importante per la pianificazione o la gestione dell'uso del territorio o per la valutazione dei potenziali rischi per gli insediamenti o le strutture esistenti. Le rocce ignee intrusive sono anche utili marcatori per decifrare la storia della Terra. Le rocce ignee sono relativamente facili da datare. Ciò può essere ottenuto misurando l'abbondanza relativa degli isotopi radiogeni da genitore a figlio, o "prodotto di decadimento". Qualitativamente, le rocce che hanno rapporti più elevati tra abbondanze radiogeniche tra figli e genitori sono più vecchie, perché c'è stato più tempo per gli isotopi genitori di decadere in isotopi figli. Il tipo di rocce ignee presenti in un'area può anche indicare regioni passate di fusione all'interno della crosta continentale, attività della zona di subduzione e zone di rift continentali o medio-oceaniche. Questo dà ai geologi la possibilità di dedurre che tipo di impostazioni tettoniche erano presenti durante il periodo della formazione rocciosa. Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle rocce ignee intrusive. A questo punto è necessario comprendere le differenze tra roccia ignea intrusiva ed estrusiva, come si formano le rocce intrusive e come simulare la fusione parziale e la formazione di rocce intrusive in laboratorio. Grazie per l'attenzione!

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magma cooling and igneous rock

Igneous rocks form when hot liquid rock, called magma, cools and crystallizes. Magma temperatures typically range from about 800 °C to 1,200 °C. These rocks record the freezing of molten material inside Earth.

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Explore how magma cools and crystallizes to form igneous rocks, and why molten rock is rare near Earth’s surface in this high school science video.

Magma Cooling and Igneous Rock | JoVE K12

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Alan Lester

University of Colorado Boulder

Overview

Principles of Intrusive Igneous Rocks

Partial Melting Demonstration

Cooling Rates and Crystal Size

Applications

Summary

Igneous Volcanic Rock

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Igneous rocks are the products of cooling and crystallization of magma. Volcanic rocks ...

The Carbon Cycle

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among ...

Using Topographic Maps to Generate Topographic Profiles

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Topographic maps are &#34;plan-view&#34; representations of Earth&#39;s ...

Determining Spatial Orientation of Rock Layers with the Brunton Compass

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Most rock units exhibit some form of planar surfaces or linear features. Examples ...

Making a Geologic Cross Section

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Geologic maps were first made and utilized in Europe, in the mid-to-late 18th century. ...

Use models to explain how mantle convection powers plate tectonics.

Analyze and interpret data to predict locations of volcanoes and earthquakes based on plate boundaries.

An Overview of Alkenone Biomarker Analysis for Paleothermometry

Source: Laboratory of Jeff Salacup&#160;- University of Massachusetts Amherst
Throughout this series of videos, natural samples were extracted and ...

Use models to explain how plate tectonics influence topography.

ESS.EES.2.3

Analyze how the geosphere is shaped by plate tectonics and the rock cycle.

Magma Cooling and Igneous Rock

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