كيف تتغير الصهارة عندما تبرد

تعريف الصهارة

الصهارة هي خليط صخري يتكون من صهر وشبه صهر يتواجد تحت سطح الأرض، ويتكون هذا الخليط عادة من أربعة أجزاء: الذوبان، وهو قاعدة سائلة ساخنة، وتبلور المعادن في الذوبان، والصخور الصلبة المدمجة في المصهور من الحدود المحيطة، والغازات المذابة. عندما يتم طرح الصهارة من بركان أو منفذ آخر، يسمى المادة الناتجة الحمم البركانية، ويسمى الصهارة التي تبرد وتصبح صلبة الصخور البركانية.

تصل درجة حرارة الصهارة إلى ما بين 700 درجة و 1300 درجة مئوية (1،292 درجة و 2372 درجة فهرنهايت)، وهذه الحرارة تجعل المادة الصهارة سائلة وديناميكية للغاية، وقادرة على إنشاء أشكال جديدة ومشاركة التحولات الفيزيائية والكيميائية في مجموعة متنوعة من البيئات المختلفة.

كيف تتشكل الصهارة

تنقسم الأرض إلى ثلاث طبقات عامة ، وهما ، اللب هو المركز شديد الحرارة ، والعباءة هي الطبقة السميكة والمتوسطة ، والقشرة هي الطبقة العليا التي نعيش عليها ، وتنشأ الصهارة في الجزء السفلي من قشرة الأرض وفي الجزء العلوي من الوشاح ، معظم الوشاح والقشرة صلبة ، لذا فإن وجود الصهارة ضروري لفهم جيولوجيا وتشكل الوشاح ، حيث تؤدي الاختلافات في درجة الحرارة والضغط والتكوينات الهيكلية في الوشاح والقشرة إلى تكوين الصهارة بطرق مختلفة.

يتضمن الانصهار الناتج عن تخفيف الضغط حركة وشاح الأرض الصلب في الغالب، وترتفع هذه المادة الساخنة إلى منطقة ضغط منخفض خلال عملية الحمل الحراري، وتتميز المناطق ذات الضغط المنخفض بنقطة انصهار أقل من المناطق ذات الضغط العالي، ويمكن لإزالة الضغط العلوي أو تخفيفه أن تؤدي إلى انصهار صخور الوشاح وتشكيل الصهارة.

تغير الصهارة عند التبريد

غالبا ما يحدث الانصهار الناتج عن تخفيف الضغط عندما تكون هناك حدود متباينة، حيث تنفصل الصفائح التكتونية. تؤدي حركة التصدع إلى ارتفاع الصهارة الخفيفة تحتها وملء المساحة التي تحمل ضغطا منخفضا، ثم تتبرد الصخور لتشكل قشرة جديدة. ويحدث الانصهار الناتج عن تخفيف الضغط أيضا في أعمدة جبل الشارة، وهي أعمدة من الصخور الساخنة التي تتصاعد من الجزء الداخلي للأرض ذي الضغط المرتفع إلى قشرة الأرض ذات الضغط المنخفض. وعندما تتأثر هذه الأعمدة تحت المحيط، والتي تعرف أيضا باسم بقع ساخنة، يتم دفع الصهارة إلى قاع البحر. ويمكن لهذه التلال البركانية أن تتحول إلى جزر بركانية على مدى ملايين السنين من النشاط.

يمكن أيضًا تكوين الصهارة عندما تتسلل الصخور السائلة الساخنة إلى القشرة الأرضية الباردة. عندما تصلب الصخور السائلة ، تفقد حرارتها في القشرة المحيطة ،يشبه إلى حد كبير سكب الهراء الساخن فوق الآيس كريم البارد ، فإن نقل الحرارة هذا قادر على إذابة الصخور المحيطة (“الآيس كريم”) في الصهارة.

غالبًا ما يحدث انتقال الحرارة عند حدود متقاربة ، حيث تتصادم الصفائح التكتونية معًا ، عندما تنحدر الصفيحة التكتونية الأكثر كثافة ، أو تغرق في الأسفل ، أو الصفيحة التكتونية الأقل كثافة ، يمكن أن تتسلل الصخور الساخنة من الأسفل إلى الصفيحة الأكثر برودة أعلاه ، هذه العملية تنقل الحرارة وتنتج الصهارة ، على مدى ملايين السنين ، يمكن للصهارة في منطقة الاندساس هذه أن تخلق سلسلة من البراكين النشطة المعروفة باسم القوس البركاني.

ماذا يحدث للصهارة عندما تبرد

في المناطق التي تسمح فيها درجة الحرارة والضغط والتكوين الهيكلي، يمكن للصهارة أن تتجمع في غرف الصهارة، حيث تقع معظم غرف الصهارة تحت سطح الأرض، ويتكون تجمع الصهارة في غرفة الصهارة من طبقات، حيث ترتفع الصهارة ذات الكثافة الأقل إلى الأعلى، بينما تغرق الصهارة ذات الكثافة الأكثر بالقرب من قاع الحجرة، وعلى مدار ملايين السنين، تبرد العديد من غرف الصهارة لتشكل بلوتونا أو تتحول إلى صخور نارية كبيرة.

ومع ذلك، إذا تعرضت حجرة الصهارة لضغط هائل، فقد تنكسر الصخور المحيطة بها، وهي تسمى الشقوق أو الفتحات، وتشير إلى وجود بركان. من هنا نستنتج وجود العديد من البراكين فوق حجرة الصهارة. وبسبب تسرب المزيد من الصهارة إلى الحجرة، يتعرض البركان لضغط أكبر، وبالتالي قد ينفجر. الانفجار يقلل الضغط داخل حجرة الصهارة. وطالما أن المزيد من الصهارة يتجمع في حجرة الصهارة البركانية، فإن هناك احتمالا لثوران البركان وستظل البراكين نشطة.

يمكن للانفجارات الكبيرة أن تفرغ حجرة الصهارة تقريبًا ، وعلى حسب نوع مادة الانفجار التي ينبعث منها البركان ، تنبعث الغازات والرماد والصخور ذات الألوان الفاتحة أولاً من الطبقة العلوية الأقل كثافة من حجرة الصهارة ، قد يتم إطلاق الصخور البركانية الكثيفة الداكنة من الجزء السفلي من حجرة الصهارة لاحقًا.

في الانفجارات العنيفة، يتقلص حجم الصهارة بشدة، حتى تنهار غرفة الصهارة بالكامل وتشكل هيئة دائرية، وتترك الصهارة حدود الوشاح العلوي والقشرة بطريقتين رئيسيتين: إما بالتسرب أو التفجير. يمكن للصهارة أن تتسلل إلى منطقة ذات كثافة منخفضة في تشكيلة جيولوجية أخرى، مثل تكوين صخري رسوبي. عندما تبرد وتتصلب الصهارة في صخور صلبة، يشار إليها غالبا بالبلوتون. والبلوتون هو تسرب للصهارة الناتجة من الاندفاع تحت السطح. يمكن أيضا للصهارة أن تنبثق في الغلاف الجوي للأرض كجزء من انفجار بركاني عنيف. تتصلب هذه الصهارة في الهواء وتشكل صخورا بركانية تسمى التيفرا. في الغلاف الجوي، يطلق على التيفرا في العادة اسم الرماد البركاني. عندما تتساقط على الأرض، تحتوي التيفرا على صخور مثل الخفا.

أنواع الصهارة

تحتوي جميع الصهارة على غازات ومزيج من العناصر البسيطة ، نظرًا لأن الأكسجين والسيليكون هما أكثر العناصر وفرة في الصهارة ، فإن الجيولوجيين يحددون أنواع الصهارة من حيث محتواها من السيليكا ، معبراً عنها بـ SiO2 ، ترتبط هذه الاختلافات في التركيب الكيميائي ارتباطًا مباشرًا بالاختلافات في محتوى الغاز ودرجة الحرارة واللزوجة واشهر انواع الصهارة مايلي؛

الصهارة مافيك

تحتوي الصهارة المافيك على نسبة منخفضة نسبيا من السيليكا، تقريبا 50٪، وتحتوي على نسب أعلى من الحديد والمغنيسيوم. تتميز هذه الصهارة بانخفاض الغازات وانخفاض لزوجتها أو مقاومتها للتدفق. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الصهارة المافيك على درجات حرارة عالية، ويتم تبريدها لتتحول إلى البازلت، وهو صخرة داكنة اللون ثقيلة بسبب ارتفاع مستويات الحديد والمغنيسيوم فيها. يعتبر البازلت من أكثر أنواع الصخور شيوعا في قشرة الأرض وفي الجزر البركانية التي تكونت نتيجة للبقع الساخنة.

الصهارة المتوسطة

الصهارة المتوسطة تحتوي على نسبة عالية من السيليكا (حوالي 60 ٪) من الصهارة المافيك. ينتج عن هذا محتوى غاز ولزوجة أعلى ، يتراوح متوسط ​​درجة الحرارة فيها من 800 إلى 1000 درجة مئوية (1472 درجة إلى 1832 درجة فهرنهايت) ، ونتيجة لارتفاع اللزوجة ومحتوى الغاز ، تتراكم الصهارة المتوسطة الضغط تحت سطح الأرض قبل أن يتم إطلاقها على شكل حمم بركانية ،تميل هذه الحمم البركانية الأكثر غازية ولزجة إلى الانفجار بعنف وتبرد مثل صخور أنديسايت ، وتتحول الصهارة الوسيطة بشكل شائع إلى أنديسايت بسبب انتقال الحرارة عند حدود الصفائح المتقاربة.