I magmi

Il magma è una sostanza naturale ad alta temperatura (800° – 1200° C), parzialmente o totalmente fusa, che costituisce un sistema chimico – fisico complesso nel quale prevale una fase liquida di composizione silicatica dove sono disciolte quantità variabili di specie gassose.

Esistono anche rari casi di magmi a composizione carbonatica, noti come magma carbonatitici (temperatura massima di circa 700° C).

I magmi vengono definiti sistemi multicomponente:

• Parte fusa = liquido,
• Parte solida = cristalli,
• Parte gassosa = gas presenti in soluzione.

chimicamente complessi, variabili di composizione, temperatura, contenuto di cristalli e di volatili. La loro variabilità risiede nella loro diversa storia evolutiva.

La formazione dei magmi avviene in genere per fusione parziale del mantello (astenosfera), ma può anche formarsi per fusione di rocce della crosta terrestre. Possono inoltre formarsi per tempi anche molto lunghi in camere magmatiche più o meno superficiali e modificare la loro composizione chimica in seguito ad una serie di processi.

La composizione dei magmi

I magmi eruttati, e quindi nelle rispettive rocce vulcaniche, risultato costituti per più della metà del proprio peso da ossigeno (O2), e per l’altra metà da altri elementi chimici.

Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P, Ti, Mn presentano concentrazioni superiori allo 0,1% circa del peso totale del magma e sono detti elementi maggiori. Dal momento che le proporzioni tra l’ossigeno e gli altri elementi sono fissate dalle rispettive valenze, è abitudine riportare le composizioni dei magmi e delle rocce in termini di percentuale in peso degli ossidi piuttosto che di elementi. Altri elementi chimici noti come elementi in traccia (Rb, Sr, Y, Zr, Ni, Co, etc…), sono presenti a livelli di concentrazione molto più bassi, pari o inferiore alle parti per milione ppm (1ppm = 1 grammo di elemento/1 tonnellata di roccia), o anche alle parti per miliardo ppb (1ppb = 1 milligrammo/tonnellata).

Il costituente più abbondante dei magmi e delle rocce magmatiche è la silice (SiO2), che varia tra valori minimi di 35-40% in peso, a valori massimi superiori al 75% .

• Magmi Ultrabasici SiO2 < 45%
• Magmi Basici SiO2 = 45-52%
• Magmi Intermedi SiO2 = 52-63%
• Magmi Acidi SiO 2 > 63%

L’aumento del contenuto in silice è di norma accompagnato dalla diminuzione più o meno regolare di tutti gli altri elementi tranne dei cosiddetti alcali (Na2O e K2O).

I gas vulcanici disciolti nei magmi

La natura dei gas magmatici (componenti volatili), può essere studiata attraverso il campionamento e l’analisi diretta delle emissioni da fumarole o da colate laviche, come pure attraverso l’analisi della composizione di piccole porzioni di fuso intrappolate in cristalli, le cosiddette inclusioni vetrose.

L’analisi diretta dei gasi vulcanici ha mostrato che essi, contengono un numero limitato di elementi come specie molecolari diverse: H, C, O, S, N, Cl, F, Br. L’idrogeno è l’elemento più abbondante essenzialmente presente come H2O e, in misura molto minore, come H2 .

L’anidride carbonica CO2 è il gas dominante tra le specie del carbonio, tra le quali è presente anche la CO. Sono inoltre presenti anche varie specie dello zolfo come l’anidride solforosa SO2 , ed il solfuro di idrogeno H2S.

Altri elementi come F, Cl, Br, e i gas nobili sono presenti in piccolissime quantità.

I rapporti tra le diverse specie gassose sono abbastanza variabili da vulcano a vulcano, ma in ogni caso sia l’ H2O e la CO2 sono le specie di gran lunga predominanti.

La quantità di volatili disciolti nei magmi prima dell’essoluzione è assai variabile. I magmi più primitivi sono in genere i più poveri in volatili (spesso con un contenuto complessivo inferiore all’1% in peso). Al diminuire della temperatura e all’aumentare del grado di evoluzione del magma quasi tutte le specie volatili tendono ad aumentare la loro concentrazione nel fuso (ad eccezione delle specie dello S).

Approfondimenti

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Il presente articolo è stato scritto dal collega Giorgio Capotosti