Overview
Quelle: Labor von Alan Lester - University of Colorado at Boulder
Magmatischen Gesteine sind Produkte der Kühlung und Kristallisation von hoher Temperatur flüssigen Gestein, Magma genannt. Magmatische Temperaturen reichen in der Regel von ca. 800 ° C bis 1.200 ° C. Geschmolzenes Gestein ist vielleicht zum Glück für den Menschen, eine Anomalie auf dem Planeten Erde. Wenn eine zufällige und imaginären Bohrung in der Erde vorgenommen wurden, es wahrscheinlich nicht erreichen würde eine Region wirklich und völlig geschmolzenen Materials bis zu den äußeren Kern fast 2.900 km unter der Oberfläche (Erdradius beträgt 6.370 km). Dieses geschmolzene Material bestünde auch dort überwiegend flüssige Eisen, nicht wahr Silikat-Rock und werden nicht in der Lage jemals die Erdoberfläche erreicht.
Vulkanausbrüche und magmatischen Gesteine treten jedoch auf, und sie sind Beweise dafür, dass gibt es in der Tat Randgebieten der Schmelz- und Magma Generation im Inneren der Erde.
Principles
Es gibt drei primäre Mechanismen für Rock im Inneren der Erde schmelzen:
(1) Wärmezufuhr
Schmelzen kann auftreten, wenn Felsen im Mantel oder Kruste der Erde erleben Sie eine Erhöhung der Umgebungstemperatur. Dies ist ein Ergebnis der Hochtemperatur Magma kommen in Kontakt mit Felsen, die eine niedrigere Schmelztemperatur haben.
(2) Zugabe von flüchtigen Stoffen
Schmelzende tritt in den Erdmantel flüchtige Bestandteile (in der Regel sind H2O, aber andere Komponenten wie CO2möglich) in eine Zone der Felsen zu verbreiten, die in der Nähe, aber nicht ganz an ihre Schmelztemperatur. Dies nennt man Flussmittel schmilzt und entspricht dem Schweißer mit einem Flussmittel, senken die Temperatur von schmelzendem für die Metalle, mit dem sie arbeiten. Dies ist der primäre Mechanismus zum Schmelzen von oben nach unten laufende Platte an einer Subduktionszone, wo flüchtige entkommen die abtauchende ozeanische Lithosphäre geben Sie den darüberliegenden Mantel und Flussmittel schmilzt herbeiführen. Über Subduktionszonen sehen wir oft eine Kette von Vulkanen, z. B. die Kaskade und Anden.
(3) Dekompression
Schmelzen tritt im Erdmantel auf, wenn der Kunststoff und mobile asthenospheric Mantel erhebt sich und Dekompression erfährt. Diese steigende Mantel Erfahrungen relativ geringen Wärmeverlust (wie Felsen schlechte Wärmeleiter sind), und da schmelzen ist Druck abhängig, kann der Druckverlust den steigenden asthenospheric Mantel zu schmelzen.
Kühlung und Kristallisation von Magma
Magmatische kühl- und Kristallisation können in einer Vielzahl von Umgebungen auftreten. Allerdings unterscheiden wir zwischen die zwei wichtigen Umstände Flächenkühlung (schnellen) und (langsam) Innenkühlung Erde. Felsen mit verschiedenen Kristallgröße, Form und Anordnung - die Kombination von Faktoren, die Geologen als Textur bezeichnen erzeugen. (Schnelle) Flächenkühlung erzeugt Felsen, die kollektiv extrusive aufgerufen werden. Extrusive magmatischen Gesteine zeichnen sich durch sehr kleine Kristalle (unsichtbar für das bloße Auge), eine Art Textur als aphanitic bezeichnet.
Im Gegensatz dazu Kühlung erfolgt durch Magma Körper erstarren in das Innere der Erde (d.h. Untergrund Kühlung) ist viel langsamer, und dies führt zu Felsen mit relativ großen Kristallen, die mit dem bloßen Auge sichtbar und werden zusammen als intrusiven magmatischen Gesteine bezeichnet. Die gröberen und größere Korngrößen erzeugen eine Textur als Phaneritic (Abbildung 1) bezeichnet.
Zusammensetzung des Magmas
Wie oben beschrieben, werden letztlich magmatischen Gesteine klassifiziert, ausgehend von zwei Merkmalen - Textur (das ist in der Regel eine Folge der Umwelt der Kühlung, d. h. Oberfläche oder Untergrund) und deren Zusammensetzung. Kompositorisch umfassen magmatischen Gesteine einen Bereich von Felsische bis zur Mittelstufe an mafischen. Felsische Felsen sind reich an Aluminium und Kieselsäure (Silizium und Sauerstoff), während mafischen bezieht sich auf Felsen, die weniger Kieselsäure und mehr Eisen und Magnesium enthalten. Magmen Kompositionen können das gesamte Spektrum zwischen Felsische und mafischen reichen. Diejenigen, die weder hoch Felsische noch hoch mafischen sind als Zwischenprodukt bezeichnet. Im quantitativen Sinne Felsische Felsen enthalten ca. 60-75 % (nach Gewicht) SiO2, und sind im großen und ganzen Granit genannt. Mafischen Gesteine enthalten ca. 45-60 % (nach Gewicht) SiO2und sind im großen und ganzen basaltische Zusammensetzung. Fortgeschrittene Kompositionen sind im Bereich 55-63 % SiO2 , und "andesitic" in Komposition.
Häufig werden zwei Experimente durchgeführt, die auf den Grundsätzen der magmatischen Felsformation beziehen. Das erste Experiment zeigt ein Schlüsselprinzip der Schmelzen in der Erde, und die zweite bezieht sich auf den Prozess der Kristallisation.
(1) ein zentraler Aspekt der Magma-Generation (ob es über Wärme Addition, flüchtige Zusatz oder Dekompression auftritt) ist, dass die Zusammensetzung der ursprünglichen Schmelze unterscheidet sich in der Regel von der Zusammensetzung des Mantels oder crustal Felsen, die schmelzen erfährt. Dies nennt man partielles Schmelzen und es bedeutet einfach, dass beim Schmelzen in der Erde auftreten, die erste Flüssigkeit (Schmelze Bruch) mehr Kieselsäure-reiche (mehr Felsische) im Vergleich zu dem Ausgangsgestein, das geschmolzen wird.
Eine Demonstration der partielles Schmelzen ist das Quetschen der gefrorenen Traubensaft. Wenn zusammengedrückt, ist die Flüssigkeit, die aus sickert in der Regel mehr lila oder Traube-gefärbt als das restliche gefrorenen Material. Das heißt, gibt es ein Unterschied in der Zusammensetzung der Flüssigkeit (Schmelze Bruch) und die verbleibenden gefrorenen (massiv) Ausgangsmaterial.
(2) ein wichtiger Aspekt von Eruptivgestein Kristallisation, bezieht sich wie oben beschrieben auf Kühlung Rate und seine zugeordnete Steuerelement auf Korngröße. Obwohl Felsen im Labor geschmolzen werden können, bedarf es hoch spezialisierte Ausrüstung und Temperaturen von über 800 ° C. Aber das Verhältnis zwischen Rate und Kristall Größe Kühlung nachgewiesen werden kann, mit einem niedrigen Schmelzpunkt (und nicht toxisch) organische Verbindung, Thymol (Öl Thymian), C10H14O.
Abbildung 1. Granit ist eine häufige Art von aufdringlich, Felsische, Eruptivgestein, das Granulat und Phaneritic in der Textur.
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Procedure
(1) Trauben Saft-experiment
- Öffnen Sie einen Kanister von gekauften künstliche Traubensaft.
- Einige Inhalte in Hände leer, und drücken Sie.
- Beachten Sie, dass die Flüssigkeit eine tiefe purpurrote Farbe ist, und die restlichen Solid hat einige der seine lila Färbung verloren und ist nun mehr wie klares Eis.
2. Rate und Kristallgröße Kühlung
- Streuen Sie eine Schicht von Thymol Kristalle im Boden einer Petrischale, nur über den Boden der Schale.
- Inmitten einer Petrischale auf heißer Platte, gut belüfteten Raum.
- Eingestellten Hitze der Platte auf einen sehr niedrigen Einstellung, gerade genug, um zu schmelzen beginnen. Schwacher Hitze ist wichtig, sonst werden die Kristalle verdampfen.
- Einmal geschmolzen, nehmen und auf einem Tisch gesetzt, um Cool zu sehen.
- Wiederholen Sie die obigen Schritte (2,1-2,3) mit einer zweiten Petrischale aber einmal geschmolzen, Gericht nehmen und auf ein Eis-Wasserbad setzen.
- Vergleichen Sie die Kristallgröße zwischen der Petrischale, die langsame Abkühlung auf einem Tisch in der Petrischale, die schnelle Abkühlung auf dem Eis-Wasserbad unterzogen wurde.
Bestimmung der Zusammensetzung von magmatischen Gesteinen kann Wissenschaftler über die letzten vulkanischen Aktivitäten eines Standortes informieren.
Magmatischen Gesteine bilden sich durch Abkühlung und Kristallisation von hoher Temperatur flüssigen Gestein, als Magma bezeichnet. Magma ist ein relativ seltenes Ereignis auf der Oberfläche und die oberen Schichten der Erde. Magma kann jedoch manchmal die Oberfläche durch Vulkanausbruch oder eine ähnliche Veranstaltung extrusive magmatischen Gesteine bilden erreichen. Alternativ wird Magma, das kühlt und kristallisiert sich unter der Erdoberfläche als aufdringlich Eruptivgestein bezeichnet.
Dieses Video wird zeigen, wie aufdringlich magmatischen Gesteine gebildet werden, und zeigen Sie, wie ihre Formation mit zwei einfachen Experimenten zu simulieren.
Magma Kühlung und Kristallisation können in einer Vielzahl von Umgebungen, in verschiedener Weise auftreten. Die Geschwindigkeit der Kühlung, schnell oder langsam, kann große Auswirkungen auf die daraus resultierenden Felsen gebildet haben. Unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten generieren Felsen mit verschiedenen Kristall Größe, Form und Anordnung, Faktoren, die die gesamte definieren rock Textur. Oberfläche oder schnelle Abkühlung erzeugt Felsen, die durch sehr kleine Kristalle in einer Textur bezeichnet als aphanitic gekennzeichnet sind.
Im Gegensatz dazu, die Kühlung erfolgt im Untergrund wie Magma Körper in erstarren das Innere der Erde passiert sehr viel langsamer. Magma kann in einem Stadium bekannt als partielle Schmelze vorhanden sein. Diese Abkühlung und Erstarrung erzeugt Felsen mit relativ großen Kristallen, die mit dem bloßen Auge sichtbar. Gestein dieser Art wird als aufdringlich Eruptivgestein bezeichnet, und gröber und größere Korngrößen generieren eine Textur, die als Phaneritic bezeichnet.
Struktur und Zusammensetzung definieren, die bestimmten Arten von Eruptivgestein. Kompositorisch umfassen magmatischen Gesteine einen Bereich von Felsische, Mittelstufe, um mafischen. Felsische Felsen sind reich an Aluminium und Silizium, während mafischen Gesteine weniger Kieselsäure, aber mehr Eisen und Magnesium enthalten. Magma-Kompositionen können überall auf dem Spektrum zwischen Felsische und mafischen fallen.
Quantitativ, Felsische Felsen enthalten ca. 60-75 % Siliziumdioxid nach Gewicht, und sind mehr im großen und ganzen Granit genannt. Mafischen Gesteine enthalten ca. 45-60 % Siliziumdioxid und sind im großen und ganzen basaltische Zusammensetzung. Fortgeschrittene Kompositionen bei etwa 55-63 % Siliziumdioxid, werden als andesitic bezeichnet.
Mit zwei Labor-Demonstrationen, können wir die Prozesse der intrusiven magmatischen Felsformation und Kristallbildung bei verschiedenen Kühltemperaturen verdeutlichen.
Die erste Etappe in partielle Schmelze Demo soll einen entsprechende Lava Ersatz auswählen. Farbige Flüssigkeiten wie Fruchtsäfte können auch dafür arbeiten. Um das Experiment zu starten, öffnen Sie einen Kanister von gefrorenen gekauften Traubensaft.
Als nächstes entleeren Sie eine Viertel des Containers in behandschuhten Hände. Drücken Sie den gefrorenen Saft, und achten Sie auf konstante und festen Druck. Beachten Sie, dass die Flüssigkeit ablassen des gefrorenen Saftes eine tiefe purpurrote Farbe ist. Im Gegensatz dazu die restlichen Solid hat verlor etwas von seiner Färbung und erscheint heller als vor.
Das Schmelzen von Traubensaft zeigt das Konzept der partielles Schmelzen, wie im Magma zu sehen. Eine erste Schmelze, die flüssig sein wird, ist in der Regel unterschiedlicher Zusammensetzung als Ausgangsgestein, die schmelzen erfährt.
Die pigmentierte Teil des Traubensafts schmilzt am schnellsten, was bedeutet, dass ein Großteil der Pigmente in den Behälter in das Experiment läuft, weniger Farbe hinterlässt. Dies simuliert, partielles Schmelzen und zeigt Unterschiede in der Zusammensetzung der Magma. Die erste Flüssigkeit während partielles Schmelzen eines Felsens, simuliert durch den gefärbten Teil der Traubensaft gebildet wird in Felsische Komponenten angereichert. Wenn diese Flüssigkeit aus dem System entfernt wird, passiert so in der Regel, dann werden die restlichen Felsen, vertreten durch die klarere Eis, einer mehr mafischen Komposition.
Thymol, eine natürlich vorkommende organische Verbindung, wird verwendet, um Rock Kristallisation zu simulieren. Streuen Sie eine Schicht von Thymol Kristalle in eine Petrischale, genug um den Boden zu decken. Legen Sie die Petrischale auf einer heißen Platte auf eine sehr niedrige Einstellung in einem gut belüfteten Raum. Schwacher Hitze ist wichtig, die Kristalle, die volatizing zu verhindern. Sobald die Kristalle geschmolzen sind, nehmen Sie die Petrischale vom Herd. Legen Sie die Schale auf einem Tisch bei Raumtemperatur und beobachten Sie die Kühlung. Wiederholen Sie die obigen Schritte der Heizung mit einer zweiten Petrischale und Thymol Kristalle, aber einmal geschmolzen, nehmen Sie die Schüssel und legen Sie auf ein Eis-Wasserbad abkühlen lassen.
Das Thymol Kristall Experiment zeigt, was passiert mit Eruptivgestein Korngröße bei unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten. Schnelle Abkühlung kleinere Kristalle als langsame Abkühlung erzeugt, und dieser Unterschied ist offensichtlich in den neu gebildeten Thymol-Kristallen. Die gemischte Kristalle gebildet unter langsamer Abkühlung Bedingungen ähneln jenen gesehen in intrusiven magmatischen Gesteinen, die während ein langsamer Prozess der Abkühlung in der Erde Untergrund gebildet werden. Im Gegensatz dazu ähneln die kleinere Kristalle gebildet unter schnelle Abkühlung extrusive magmatischen Gesteine, auch bekannt als aphanitic Felsen, die nach Magma Verletzungen die Oberfläche über eine Eruption bilden.
Identifizieren und verstehen die Eigenschaften und die Bildung von aufdringlichen Eruptivgestein hat große Anwendungen für Geologen und der menschlichen Bevölkerung als Ganzes.
Intrusiven magmatischen Gesteine können Marker für bestimmte Arten von Lagerstätte sein. Felsische intermediate aufdringlich Magma stellen sind beispielsweise oft verbunden mit der Bildung von Kupfer, Molybdän, gold oder Silber-Erze. Im Gegensatz dazu können mafischen Intrusionen Chrom, Platin und Nickelvorkommen zugeordnet werden. Die Fähigkeit, mögliche Ablagerungen leicht identifizieren ermöglicht gezielte Bohren oder Bergbau und gekostet hat und Auswirkungen auf die Umwelt für die Industrie.
Magmen die Oberfläche verletzen, auftreten vulkanischen Eruptionen. Intrusive igneous Rocks präsentieren in einem Bereich Akt als Marker für Feld Geologen für Hinweise auf vulkanische Felsen und Bestimmung des Gebiets als potenziell vulkanisch aktiv oder vormals vulkanisch aktiven zu überprüfen. Diese Informationen können verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit von Bereichen immer noch vulkanisch aktiv, oder haben das Potenzial in der Zukunft zu prognostizieren. Dies ist wichtig für Raumplanung, Verwaltung oder Beurteilung der potenziellen Risiken bestehender Siedlungen oder Strukturen.
Intrusiven magmatischen Gesteine sind auch nützliche Marker für die Entschlüsselung der Erdgeschichte. Magmatischen Gesteine sind relativ leicht zu Datum. Dies kann erreicht werden durch die Messung der relativen Fülle von dieser übergeordneten Tochter oder "Zerfall Produkt" Isotope. Qualitativ sind Felsen, die höhere Verhältnisse dieser Tochter zu übergeordneten Häufigkeiten haben ältere, weil mehr Zeit für übergeordnete Isotope, in Tochter Isotope zerfallen stattgefunden hat. Der Typ von magmatischen Gesteinen in einem Gebiet kann auch vorbei an Regionen des Schmelzens innerhalb der kontinentalen Kruste, Subduction Zone Aktivität und kontinentales oder Mid-Ocean Riftzonen angeben. Dies gibt Geologen die Möglichkeit, abzuleiten, welche Art von tektonischen Einstellungen während der Zeit der Felsformation anwesend waren.
Sie habe nur Jupiters Einführung in intrusiven magmatischen Gesteine beobachtet. Sie sollten nun die Unterschiede zwischen aufdringlich und extrusive Eruptivgestein, verstehen, wie aufdringliche Felsen gebildet werden und wie teilweise simulieren Schmelz- und aufdringlich in einem Labor Felsformation.
Danke fürs Zuschauen!
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Results
(1) das Traubensaft Experiment veranschaulicht das Konzept der partielles Schmelzen. Wo ist eine anfängliche Flüssigkeit (Schmelze) in der Regel eine andere Zusammensetzung als das Ausgangsgestein, das Schmelzen erfährt.
(2) das Thymol Experiment demonstriert das Konzept von Eruptivgestein Korngröße Abkühlgeschwindigkeit verwandt wird. Schnelle Abkühlung erzeugt kleinere Kristalle als langsame Abkühlung.
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Applications and Summary
Magmatischen Gesteine sind von wesentlicher Bedeutung. Geologen und intrusiven magmatischen Gesteine für eine Vielzahl von Gründen.
Intrusiven magmatischen Gesteine können Marker für bestimmte Arten von Erzlagerstätten. Z. B. Felsische zwischen Komposition, die aufdringlich Magma Körper als Wärmequellen dienen können, die hydrothermale Zirkulationssysteme und damit einhergehende Niederschlag innerhalb von Frakturen (Adern) der Erzminerale einschließlich Cu, Mo, Au und Ag zu fahren. Im Gegensatz dazu sind in ultramafischen mafischen Intrusionen Cr, Pt und Ni Einlagen zugeordnet.
Intrusiven magmatischen Gesteine können auch Marker der letzten magmatische Aktivität sein. Wenn Magmen die Oberfläche verletzt, treten vulkanische Eruptionen. Daher wird die Anerkennung von intrusiven magmatischen Gesteinen führen ein Feld Geologe zu beurteilen, ob alle zugeordneten vulkanischen Gesteinen vorhanden sind.
Intrusiven magmatischen Gesteine sind Teil der Entzifferung der Erdgeschichte. Dies ist teils, weil intrusiven magmatischen Gesteine datieren mit isotopischen Techniken relativ leicht sind, und weil magmatischen Gestein eine Markierung einer letzten tektonischen Platte-Einstellung sein kann. Felsische Felsen sind beispielsweise Bestandteil innerhalb der kontinentalen Kruste (d.h. Intraplate Bruchzonen) schmelzen. Zwischen Felsen sind charakteristisch für Subduktion Zoneneinstellungen. Mafischen Gesteine sind charakteristisch für Mittelozeanischen Rücken und kontinentalen Riftzonen.
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