Bài giảng Địa chất đại cương: Chương 5 - Hoạt động Magma cung cấp cho các bạn những kiến thức về các môi trường thành tạo magma, các thuộc tính cơ bản của magma, một số cấu tạo cơ bản của đá magma xâm nhập, một số đặc cơ bản của magma phun trào. Đây là những kiến thức cơ bản mà các bạn chuyên ngành Địa chất cần nắm, mời các bạn tham khảo.
• Trunh bình cứ xuống sâu 1 km, nhiệt độ trái
đất tăng lên 30oC (gradient địa nhiệt)
• Ở lớp quyển mềm (độ sâu từ ~100 – 350
km), nhiệt độ đủ cao để làm nóng chảy đá
tạo thành magma ở những điều kiện nhất định. Sự nóng chảy và hình thành magma có
thể được diễn ra theo các quá trình sau:
1.
Tăng nhiệt độ: Bất đá nào khi nhiệt độ tăng cao đủ lớn sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang
trạng thái nóng chảy. Tuy nhiên, trong điều Chu trình thành tạo đá
kiện địa chất thì sự tăng cao nhiệt độ lại đóng vai trò kém quan trọng nhất quyết định sự nóng chảy của đá.
2. Hạ áp suất: Khi đá nóng chảy, các nguyên tử
phân bố lộ xộn, chuyển động tự do và thể tích giãn nở thêm (~10%). Trong quyển mềm
dù nhiệt độ đã vượt quá điểm nóng chảy Điều kiện kết tinh/nóng chảy magma
nhưng đá vẫn ở trạng thái cứng do áp suất
rất cao, khống chế sự giãn nở thể tích). Khi áp suất giảm đi sẽ làm cho đá có them thể
tích để chuyển sang trạng thái nóng chảy.
Giãn nở thể tích khi giảm áp suất
3. Bổ sung nguồn nước: Các đá ẩm thường có điểm nóng chảy thấp hơn các đá khô cùng loại.
Các yếu tố cấu trúc địa chất khi dẫn nước xuống sâu có thể làm cho đá nóng chảy ở nhiệt độ
thấp hơn điểm nóng chảy thông thường.
Khi các mảng thạch quyển tách giãn, phần vật chất dẻo ở quyển mềm di chuyển lên phía trên để lấp đầy chỗ trống.
•
Do vật chất nóng và dẻo đi lên trên sẽ bị giảm áp suất và bị nóng chảy tạo thành các dung nham magma.
•
Phần lớn các trung tâm tách giãn tập trung ở sống núi giữa đại dương và magma ở đây mang tính bazơ
Magma tại các vòm nhiệt (hot spot)
3. Magma tại các đới hút chìm:
•
Mảng đại dương bão hòa nước cắm xuống bên dưới mảng lục địa. Khi nhiệt độ tăng cao làm cho lượng nước trong mảng đại dương thoát ra và di chuyển lên trên.
•
Khi mảng đại dương cắm xuống manti, nó kéo theo một phần đá ở trạng thái dẻo ở quyển ,mềm đi xuống trong khi đó các đá nóng, dẻo ở dưới sâu lại đi lên và giải phóng áp suất
• Trong quá trình dịch chuyển mảng, sự ma sát làm sản sinh ra nhiệt
• Các quá trình trên dẫn đến sự hình thành magma do sự nóng chảy của các đá liên quan.
• Khoảng 75% các núi lửa đang hoạt động trên trái đất đều tập trung ở các đới hút chìm và tạo lên
các “vành đai lửa – ring of fire).
•
Nhiệt độ: Nhiệt độ của magma nằm trong khoảng 600-1400 oC, phụ thuộc vào (1). Thành phần hóa học của magma và (2). Độ sâu thành tạo. Magma có thành phần bazơ và siêu bazơ thành tạo ở độ sâu lớn
nhất nên có nhiệt độ cao hơn và ngược lại.
•
Thành phần hóa học: O và Si là hai thành phần chính trong magma, ngoài ra còn có 6 nguyên tố phổ biến khác là Al, Fe, Mn, Ca, K, và Na. Sự khác nhau cơ bản giữa các loại magma là sự khác nhau về tỉ
lệ tương đối của các thành phần hóa học cơ bản này.
•
Hành vi của magma: Khi magma thành tạo, thể tích của nó tăng lên khoảng 10% và như thế có tỉ trọng nhỏ hơn đá vây quanh. Magma với tỉ trọng nhỏ hơn sẽ đi lên phía trên và nguội lạnh tạo thành đá
magma.
•
Tùy theo vị trí kết tinh mà nó có thể tồn tại dưới mặt đất để tạo thành đá magma xâm nhập hoặc phun trào lên trên mặt đất tạo thành đá magma phun trào.
• Batholith (thể nền) là các thể xâm nhập
sâu có diện lộ > 100 km2.
• Stock (thể khối): diện lộ <100 km2.
• Dike (đai mạch): là các thể xâm nhập
dạng tấm xuyên vào các khe nứt cắt chéo với bêf mặt các lớp đá vây quanh.
• Sill (thể tường) là một dạng dike nhưng
song song với bề mặt các lớp đá vây quanh.
• Magma bắt đầu phun trào trên mặt đất bằng hiện tượng phát nổ. Ngoài dung
nham nóng chảy còn có các mảnh vụn
của đá vây quanh bắn lên (tro, cát, mảnh vụn, bomb núi lửa,…). Đá được
thành tạo từ các mảnh vụn này gọi là
đá vụn núi lửa (pyroclast)
• Dung nham magma khi di chuyển trên
mặt địa hình sẽ cuốn theo các vật liệu
vụn trên mặt đất vào thành phần của
nó. Ở những khu vực có nhiều mảnh vụn khi bị cuốn theo và đông cứng lại
sẽ tạo thành cuội kết núi lửa
(agglomerate)
•
Dung nham magma có độ nhớt thấp (bazơ) có thể di chuyển nhanh hơn
theo sườn dốc địa hình trên một quãng
đường dài hơn và ngược lại.
•
Những magma có độ nhớt cao (acid) thường tạo lên các cấu tạo đồi núi gọi là núi lửa
Những tai biến địa chất liên quan đến hoạt động của núi lửa:
• Gây tai họa trực tiếp đến sự an toàn của con người và sinh vật
• Phá hủy cơ sở hạ tầng và cảnh quan
• Gây biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường
Dự báo hoạt động của núi lửa:
1. Dự báo khu vực: Các hoạt động magma phun trào thường xảy ra ở các đới địa chất xung yếu:
trung tâm tách giãn, các đới hút chìm, các đới trượt kiến tạo,….Việc dự báo khu vực còn dựa
vào nghiên cứu xác suất xuất hiện của các hoạt động phun trào. Tuy nhiên các dự báo này chỉ
mang tính khu vực và không thể xác định được khi nào một núi lửa có thể hoạt động.
2. Dự báo ngắn hạn: Sử dụng các thiết bị đo để theo dõi các cấu hiệu biến đổi:
• Biến đổi bề mặt địa hình khi magma từ dưới sâu đi lên
• Các chấn động (động đất) nhỏ và thường xuyên có thể là dấy hiệu cho sự di chuyển của
magma
• Sự tăng cường phát ra các loại khí và khói bụi
• Trường địa nhiệt ở khu vực đó tăng cao
• Các dấu hiệu khác (dựa vào sự thay đổi tập tính đột ngột của động vật)
