CHƯƠNG 5 – HOẠT ĐỘNG MAGMA pps

Sự nóng chảy và hình thành magma có thể được diễn ra theo các quá trình sau: 1.. Magma tại trung tâm tách giãn Khi các mảng thạch quyển tách giãn, phần vật chất dẻo ở quyển mềm di chuy

CHƯƠNG 5 – HOẠT ĐỘNG MAGMA

• 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

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

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

Chu trình thành tạo đá

Điều kiện kết tinh/nóng chảy magma

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

Giãn nở thể tích khi giảm áp suất

CÁC MÔI TRƯỜNG THÀNH TẠO MAGMA

1 Magma tại trung tâm tách giãn

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

2 Magma tại các vòm nhiệt: các vòm vật chất manti

nóng và dẻo đi lên phía trên, giải phóng áp suất và bị

nóng chảy

Magma tại trung tâm tách giãn

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)

Sơ đồ phân bố vành đai lửa trên thế giới

CÁC THUỘC TÍNH CƠ BẢN CỦA MAGMA

• Nhiệt độ: Nhiệt độ của magma nằm trong khoảng 600-1400oC, 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

Một số cấu tạo cơ bản của đá magma xâm nhập

• 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

Dike

Một số đặc cơ bản của magma phun trào

• 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

Agglomerate

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)