Il magma

La temperatura della Terra aumenta di circa 30°C ogni chilometro di profondità. Nell'astenosfera, che è situata tra 100 e 250 chilometri circa, la temperatura è sufficientemente alta da far fondere la roccia: si ha quindi la formazione di magma.

In questo ambiente, sono tre le condizioni che incidono sulla formazione del magma:

• aumento della temperatura
• diminuzione della pressione litostatica
• contatto con l'acqua

La prima condizione è intuitiva; si sa che un aumento di temperatura determina la fusione delle sostanze solide. L'importanza di un decremento di pressione si comprende se si pensa che, quando un minerale fonde, il suo volume aumenta: nell'astenosfera la pressione è così elevata da prevenire la fusione totale delle rocce.

Infatti solo l'1-2% dell'astenosfera è allo stato liquido: essa è plastica, scorre lentamente, ad una velocità stimata di pochi centimetri all'anno. Dovete pensare ad un materiale con una viscosità simile al dentifricio, oppure all'asfalto quando viene steso caldo sulle strade. La viscosità è la resistenza allo scorrimento esercitata da un fluido.

Quindi, se si verifica una diminuzione della pressione, quest'ultima favorisce la fusione dell'astenosfera e, di conseguenza, la formazione del magma.

La terza condizione si verifica quando una vena acquifera entra a contatto con le rocce calde: infatti una roccia asciutta di solito fonde a temperature più alte rispetto alla stessa roccia posta a contatto con l'acqua.

Riassumendo

perché si formi il magma dalle rocce solide si deve verificare almeno una delle seguenti condizioni:

• la temperatura deve aumentare
• la pressione deve diminuire
• la roccia deve venire a contatto con l'acqua, che provoca la diminuzione della temperatura di fusione.

perché si formi la roccia, per solidificazione del magma fuso, si deve verificare almeno una delle seguenti condizioni:

• la temperatura deve diminuire
• la pressione deve aumentare
• l'acqua deve essere allontanata, così che la temperatura di fusione sia più elevata.

Il raffreddamento e la diminuzione di pressione hanno così effetti opposti sul magma: il raffreddamento tende a farlo solidificare, mentre il decremento di pressione tende a farlo restare allo stato fuso.

Il comportamento del magma può dipendere anche dalla sua composizione chimica. Il magma basaltico di solito risale fino alla superficie per eruttare da un vulcano, mentre il magma granitico di solito solidifica all’interno della crosta terrestre.

Il magma granitico è composto per il 70% circa da silice, mentre nel magma basaltico essa è presente solo fino ad un 50%. Inoltre il magma granitico contiene fino al 10% di acqua mentre quello basaltico contiene solo l’1-2% di questa sostanza.

Nei minerali silicatici, gli ioni silicatici (SiO₄)^4- si legano tra di essi per formare strutture a catena, planari e tridimensionali. Nel magma questi tetraedri si legano in una maniera simile. Essi formano lunghe catene e strutture simili se la silice è in percentuale elevata, mentre le catene sono più corte se la percentuale di silice è bassa.

Grazie all’alto contenuto di silice, i magmi granitici contengono catene più lunghe rispetto a quelli basaltici. Nei magmi granitici le catene lunghe si intrecciano rendendo il magma più compatto e quindi più viscoso.

Esso risale perciò molto lentamente ed ha tempo di solidificarsi all’interno della crosta prima di raggiungere la superficie. Il magma basaltico, invece, è meno viscoso e quindi scorre con facilità. Grazie alla sua fluidità risale rapidamente per eruttare sulla superficie terrestre.

Questa è una delle ragioni per cui i batoliti, estensioni di plutoni di grandi dimensioni (anche svariati chilometri), sono formati da rocce granitiche.

Una seconda e più importante differenza consiste nell’alta percentuale di acqua presente nei magmi granitici. L’acqua abbassa la temperatura di solidificazione del magma. Ad esempio, se un determinato magma granitico è anidro, solidifica a 700°C, mentre lo stesso magma, con la stessa composizione chimica ma con il 10% di acqua rimane allo stato fuso a 600°C.

L’acqua tende a sfuggire dal magma fuso sotto forma di vapore. Nella crosta terrestre però, dove si forma il magma granitico, le alte pressioni si oppongono a questo fenomeno. Durante la risalita del magma, la pressione delle rocce circostanti diminuisce e l’acqua viene liberata. Dato che il magma perde acqua la sua temperatura di solidificazione sale, provocandone così la cristallizzazione. Quindi la perdita di acqua permette al magma che risale di solidificare all’interno della crosta. Per questa ragione molti magmi granitici solidificano a profondità che vanno da 5 a 20 chilometri al di sotto della superficie.

Nei magmi basaltici invece, che presentano solo un 1-2 % di acqua, la perdita di questa sostanza è relativamente ininfluente. Di conseguenza i magmi basaltici, risalendo in superficie, rimangono liquidi e possono fuoriuscire: i vulcani basaltici sono perciò molto comuni.

A seconda del contenuto di silice, i magmi vengono definiti: acidi, se la percentuale di SiO₂ è superiore al 65%intermedi, se la percentuale di SiO₂ è compresa tra il 52% ed il 65% basici, se la percentuale di SiO₂ è inferiore al 52%.

I magmi acidi sono molto viscosi ed hanno una densità bassa; i magmi basici hanno una viscosità meno elevata, rispetto a quelli acidi, ma una densità più alta.I magmi, oltre all'acqua, già citata, contengono anche una certa percentuale di gas: quando fuoriesce dalla crosta terrestre, il magma perde questi gas e prende il nome di lava.