Parcijalno taljenje

Kada se stijena krene taliti, mali dio inicijalne taljevine formira kapljice u prostoru među zrnima, obično na mjestima gdje se spajaju tri ili četiri zrna. Kada se proizvede kritična količina taljevine tada postoji dovoljan volumen da taljevina formina povezanu mrežu među zrnima te da se taljevina oslobodi djelovanja površinske adsorpcije kristala.

Kritični volumen taljevine, koji je potreban za formiranje povezane mreže, ovisi o dihedralnom kutu, θ, koji nastaje između dva zrna i taljevine (detaljnije na slici 1.). Kada je površinska napetost taljevine slična površinskoj napetosti minerala, dihedralni kut je nizak i taljevina formira povezanu mrežu već pri malom volumenu taljevine. Ako je θ < 60°, taljevina može formirati mreže s manje od ~ 1% taljevine. Kako se povećava kut iznad 60° tako se povećava potreban volumen taljevine za nastanak mreže. U mafičnim sustavima, dobiveno je da je θ ispod 50° što dopušta uzrazito mali volumen taljevine za formiranje mreže. Neki eksperimentalni podatci pokazuju da riolitna taljevina ima veće kuteve, ali neznatno veće u rasponu 50-60°. Iz navedenog se može zaključiti da je potrebna količina od 1%  taljevine kako bi se formirala mreža koja povezuje taljevinu te omogućavanja njezino kretanje.

parcijalno taljenje
Slika 1. a) – Ilustracija dihedralnog kuta (θ) kapljica taljevine koji se najčešće javlja u međuzrnskom prostoru. b) – Kada je površinska napetost taljevine slična površinskoj napetosti minerala tada je kut θ nizak te ona ima sposobnost „vlaženja“ površine zrna i formiranja povezane mreže. c) – Velika razlika u površinskoj napetosti rezultira se u većem kutu θ te dolazi do izolacije kapljica taljevine.

Odvajanje taljevine ponekad zahtjeva veće količine nego na koje ukazuje θ i prag propusnosti. Viskoznost je važan faktor u segregaciji taljevine nakon što se formira povezana mreža. Viskozne silikatne taljevine, kao što su granitno-riolitne taljevine, teže se odvajaju. Kritični volumen taljevine ili reološki kritični postotak taljevine (rheological critical melt percentage – RCMP) postotak je taljevine pri kojoj kristali, rigidni granularni okvir, ustupaju mjesto taljevini. U teoriji, kod sfernih sustava RCMP iznosi 26% taljevine, ali za nepravilne sustave varijabilnih veličina vrijednost RCMP može varirati od 30 do 50% za statične situacije koje uključuju granitni viskozni sastav.

Separacija taljevine često je potaknuta gravitacijskim efektima kako se taljevina zbog uzgona izdiže prema gore i bježi iz čvrste faze. Budući da su zone taljenja duboko položene i pod veliki pritiskom, separaciju potpomaže i proces kompakcije u kojem se kristalno-tekući sustav stišće kao spužva te potiće kretanje magme iz kompaktnog dijela čvrste faze. Uzimajući u obzir deformaciju ili kompakciju sustava vrijednosti RCMP opadaju od početne navedene vrijednosti koja iznosi 26%.

Važno je naglasiti da postoje rasprave o modelu dihedralnog kuta budući da su stijene anizotropne. Eksperimenti su također pokazali da vrijednosti RCMP nisu pouzdane i da segregaciju taljevine u prirodnim sustavima kontrolira niz varijabli, koje uključuju dubinu taljenja, tip reakcije, promjenu volumena nakon taljenja, zatim i temperaturu, viskoznost, sastav stijene i udio volatila. Iz ovoga se procjenjuje da za bazalte/peridotite vrijednost RCMP iznosi 1-7 %, a za viskozne silikatne magme 15-30%.

Parcijalno taljenje je proces u kojem se plaštni lherzolit razdvaja kako bi nastale primarne bazaltne magme. Znamo da postoji relativno nekoliko primarnih tipova magme iako postoji debata koliko ih točno ima. Pretpostavlja se da je većina islandskih riolita, naprimjer, nastala u dvije faze parcijalnog taljenja. Prvom fazom nastali su bazalti iz plaštnog lhertzolita, a u drugoj fazi nastao je riolit parcijalnim taljenjem bazaltne kore. U prilog da su primarne plaštne magme bazaltne idu i rezultati dobiveni pručavanjem andezita koji su nastali direktno parcijalnim taljenjem plašta, kao i kimberliti, karbonatiti i neke druge alkalne stijene. Također se smatra da je većina silikatne magme nastala parcijalnim taljenjem stijena bogatim na silicij i aluminij (sialic rocks) ili mafičnih stijena nastalih iz plaštne magme zarobljene u bazi kore. Neki andeziti subdukcijkih zona također mogu nastati iz dvije faze taljenja plašta: u prvoj fazi se stvara oceanska kora na srednjeoceanskim hrptovima koja se kasnije parcijalno tali nakon subdukcije.

Osim parcijalnog taljenja, i diferencijacija magme igra veliku ulogu u kreiranju širokog raspona kemijske i mineraloške raznolikosti u magmama i stijenama. [1]

Korišteni izvori   [ + ]

1. Winter, J.D., (2014), Principles of Igneous and Metamorphic Petrology, 2nd ed., Essex: Pearson Education Limited, pp 212-214.

Da li vam je ovaj članak pomogao?

Povezane objave

Ostavi svoj komentar…