01. Il magma: caratteristiche chimiche e fisiche

Cosa è il magma?

E' un fuso di composizione silicatica. Oltre alla fase liquida, contiene anche una frazione di minerali e/o frammenti di roccia in sospensione, ed una fase gassosa, normalmente disciolta nel liquido. In alcune condizioni, il gas si separa dal liquido sotto forma di bolle.

Caratteristiche chimiche

• Composizione

  • Il magma ha composizione variabile. Il componente più abbondante è la silice SiO2. Dal punto di vista composizionale, tre tipi di magma sono i più abbondanti: basaltico (80%), andesitico (10%) e riolitico (10%).

• Gas disciolti

  • Per quanto riguarda la composizione dei gas, il grafico indica che l'acqua rappresenta di gran lunga il componente gassoso principale. 

Caratteristiche fisiche

• Temperatura

  • Il magma è caratterizzato da alte temperature.

  • La temperatura può essere misurata durante alcune eruzioni (1) a distanza con sistemi ottici o (2) in situ con sonde termiche.

  • Può anche essere stimata tramite calcoli teorici di tipo termodinamico

  • Le temperature misurate durante le eruzioni laviche variano in genere tra 1000 e 1200°C. Il magma esiste anche a temperature più basse (fino a circa 700°C), sia durante eruzioni non laviche, sia all'interno della crosta terrestre.

• Densità

  • La densità dipende dalla composizione (soprattutto dal contenuto in H2O), dalla temperatura e dalla pressione. Quest'ultimo fattore dipende dal fatto che, all'aumentare della pressione, l'alluminio Al passa dalla coordinazione tetraedrica (forma cioè 4 legami con l'ossigeno) o ottaedrica (6 ossigeni) a coordinazione esclusivamente ottaedrica più compatta, con aumento di densità.

  • La densità aumenta quando il magma solidifica: la densità di un basalto (circa 2.8 x103 kg m-3) è maggiore di quella del corrispondente magma basaltico (circa 2.6 x103 kg m-3). La variazione della densità con la temperatura e la pressione per i vari tipi di magma è riportate nelle due figure seguenti.

• Viscosità

  • Il magma ha la capacità di fluire. Per una lava basaltica in movimento lungo le pendici del vulcano Mauna Loa (Hawaii) è stata registrata una velocità di 16 km/h. Generalmente però le velocità che si osservano sono minori.

  • La viscosità è la proprietà di una sostanza che descrive la sua resistenza allo scorrimento

  • Viscosità = sforzo di taglio / tasso di deformazione 

• • La viscosità dipende da: (1) temperatura; (2) composizione (p.es. lave ricche in SiO2 fluiscono con estrema difficoltà, avendo viscosità simili a quella di un vetro); (3) gas disciolti; (4) fasi in sospensione.

  • Un esperimento da fare in classe per valutare la viscosità di diversi fluidi è riportato nelle pagine del laboratorio.

  • Gli audaci potrebbero fare questo... (vedi pagina del progetto):

• • • Ecco i risultati (notate la "lava a corde"):