Topire parțială - Partial melting

Topirea parțială apare atunci când se topește doar o porțiune de solid. Pentru substanțele amestecate, cum ar fi o rocă care conține mai multe minerale diferite sau un mineral care prezintă o soluție solidă , această topitură poate fi diferită de compoziția în vrac a solidului. Topire parțială are loc unde solidus și lichidus temperaturile sunt diferite. Pentru mineralele individuale acest lucru se poate întâmpla atunci când prezintă o soluție solidă, de exemplu în olivine între fier și magneziu . În roci formate din mai multe minerale diferite, unele se vor topi la temperaturi mai scăzute decât altele.

Topirea parțială a mantalei

Diagramă care arată procesele fizice din interiorul Pământului care duc la generarea magmei. De la A la D sunt diferite setări tectonice ale plăcilor . Graficele de mai sus arată perturbările rezultate în presiunea și temperatura gradientului geotermic al Pământului.

Topirea în manta necesită să apară unul dintre cele trei evenimente posibile: o creștere a temperaturii, o scădere a presiunii sau adăugarea de substanțe volatile la sistem (o schimbare a compoziției).

Temperatura

În cazul creșterii temperaturii, topirea mantalei va avea loc numai dacă mantala este încălzită după geotermă normală . Se crede că fluxul de căldură din miez și mantaua inferioară este responsabil pentru creșterea temperaturii mantei superioare. Perturbările locale ale gradientului geotermal, cum ar fi punctele fierbinți, nu sunt bine înțelese, dar sunt considerate a fi o sursă probabilă de căldură pentru manta. Dezintegrarea elementelor radioactive , deși considerată a fi una dintre cele mai simple modalități de a genera căldură în manta, nu este responsabilă în mod realist pentru topirea mantei, deoarece ar dura mai mult de 10 milioane de ani pentru ca decăderea radioactivă a K, U și Th să crească. temperatura peridotitei cu 1 grad Celsius. Mai mult, chiar dacă acest proces ar genera o mică fracțiune de topitură, elementele radioactive s-ar concentra în topitură și ar scăpa de sistem, oprind în cele din urmă procesul de generare a topiturii.

Presiune

Topirea unei substanțe care prezintă o soluție solidă, cu o compoziție în vrac de CB . Pe măsură ce temperatura crește, solidul urmează calea albastră și începe de topire la temperatura T A . Lichidul inițial produs are compoziția C L , iar compoziția sa urmează calea roșie. La temperatura T B întregul solid s-a topit.

Topirea în manta poate apărea, de asemenea, dacă există o scădere suficientă a presiunii în sistem la o temperatură dată. Pentru a reduce presiunea, rocile mantalei trebuie să se ridice la niveluri mai mici, în timp ce se confruntă cu o pierdere minimă de căldură în împrejurimi. Acest proces poate fi denumit adiabatic dacă pierderea de căldură este zero. Pe măsură ce masa rocii mantalei continuă să crească prin straturile Pământului, ea urmează o cale PT care poate traversa în cele din urmă solidusul, inițiind topirea. Acest proces de topire este cunoscut sub numele de topire de decompresie.

Adăugarea de substanțe volatile

Prezența volatilelor ( în particular H 2 O și CO 2 ) are potențialul de a reduce semnificativ temperaturile solidus ale unui sistem dat. Acest lucru permite generarea topiturii la temperaturi mai scăzute decât s-a prevăzut altfel, eliminând necesitatea unei modificări a condițiilor de presiune sau temperatură ale sistemului. Cu toate acestea, manta are de obicei un conținut volatil foarte scăzut și acest lucru poate limita cantitatea de topitură generată. Topirea parțială este un proces important în geologie în ceea ce privește diferențierea chimică a rocilor crustale . Pe Pământ , topirea parțială a mantalei la creastele mijlocii ale oceanului produce scoarță oceanică , iar topirea parțială a mantalei și a scoarței oceanice în zonele de subducție creează scoarța continentală . În toate aceste locuri topirea parțială este adesea asociată cu vulcanismul , deși unele topituri nu ajung la suprafață. Se consideră că topirile parțiale joacă un rol important în îmbogățirea părților vechi ale litosferei continentale în elemente incompatibile . Topirile parțiale produse la adâncime se deplasează în sus datorită compactării matricei înconjurătoare .

Referințe