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magma

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Descrizione generale

sm. (pl. -i) [sec. XIX; dal greco mágma-atos, impasto]. Massa fusa, incandescente, a composizione essenzialmente silicatica, che può contenere elementi volatili in soluzione, o separati sotto forma di bolle, e parti solide costituite da cristalli in sospensione. Questa massa si trova entro o sotto la crosta terrestre a costituire i focolai magmatici; può consolidare per lento raffreddamento in situ oppure dopo intrusione entro la crosta terrestre: viene in questo modo a costituire i plutoni, trasformandosi in roccia intrusiva. Può altresì fuoriuscire sulla superficie terrestre: in tal caso viene definito lava; questa, solidificando, dà luogo alle rocce effusive. Il magma provoca sulle rocce incassanti trasformazioni più o meno intense, dall'assimilazione a fenomeni metasomatici e metamorfici. Il magma può essere variamente classificato; nell'ambito dell'attività vulcanica risulta particolarmente utile una distinzione in base al contenuto in gas e al grado di saturazione rispetto agli stessi (vedi ipomagma, piromagma, epimagma).

Geologia: classificazione

Petrograficamente è più vantaggioso ricorrere a una classificazione basata sulla composizione chimica, classificazione che risulta identica a quella delle rocce eruttive formatesi appunto per consolidamento del magma: così per esempio per magma dacitico si intende un magma avente la composizione chimica delle daciti, ecc. Più generalmente, sulla base del maggiore o minore contenuto di silice, si hanno magmi ipersilicici (SiO₂>80%), persilicici (80-65%), mesosilicici (65-52%), iposilicici (52-45%) e ultrabasici (SiO₂<45%). I primi termini (magmi acidi) sono più leggeri, meno caldi e più viscosi degli ultimi (magmi basici). Una classificazione chimica di notevole significato geologico è quella che distingue i magmi in alcalini, alcali-calcici e potassici. Ciascuno di essi dà luogo a serie di rocce, dette comagmatiche, dal chimismo particolare; esse si trovano associate in natura nelle province petrografiche. I magmi alcalini sono tipici della provincia cosiddetta atlantica, cioè di questa regione oceanica e in genere delle aree continentali fratturate; quelli alcali-calcici, tipici della provincia pacifica, sono solitamente connessi alle zone mobili della crosta terrestre, mentre quelli alcalino-potassici sono espressione tipica della provincia mediterranea caratterizzata da un vulcanesimo postorogenetico. Dal punto di vista genetico è detto primario o primordiale il magma dal quale per semplice differenziazione o per intervento di processi particolari (anatessi, sintessi, ibridismo, ecc.) hanno tratto origine tutti gli altri magmi (magmi secondari). Alcuni ammettono che un tale magma sia stato presente solo nelle prime fasi di esistenza della crosta terrestre, altri ne ipotizzano tuttora l'esistenza in profondità, al di sotto della crosta terrestre, come fluido ad altissima viscosità, a causa delle elevate pressioni, dato che, rispetto alla trasmissione delle onde sismiche, si comporta come un solido. Altri studiosi hanno ammesso l'esistenza di due magmi primari, uno acido e uno basico, dato che le rocce più diffuse nella litosfera sono riferibili a due tipi fondamentali, i graniti e i basalti. Riguardo però al magma granitico, sulla base delle considerazioni fatte a proposito dell'origine del granito, è più opportuno accettare una sua derivazione da processi di rifusione (palingenesi, anatessi) di rocce portate in profondità, anziché riferirsi a un magma primario di composizione granitica. Per quello basaltico, la supposizione che esso derivi da uno strato profondo solido della stessa natura, anche se solo localmente fuso, urta contro la constatazione che i magmi risalgono da profondità di qualche decina di chilometri, ossia da profondità dove regnano condizioni di temperatura e di pressione tali da non consentire la presenza di basalto solido. Si ammette che i magmi basaltici si originino a partire da un involucro ultrasimatico profondo, al di sotto della discontinuità di Mohorovičić; la composizione di questo involucro non è accertata, anche se si propende per una natura eclogitica. Infatti basalto ed eclogite, pur a composizione mineralogica diversa, si possono considerare espressioni eteromorfe di uno stesso magma: l'eclogite è stabile alle alte pressioni, il basalto alle basse. Il magma basaltico può quindi considerarsi giovanile, nel senso che giunge in superficie senza aver subito trasformazioni, al contrario del magma granitico. L'osservazione che un magma granitico difficilmente arriva in superficie (rioliti) a differenza di quello basaltico, che invece raramente forma rocce intrusive (gabbri), trova la sua giustificazione nel fatto che un magma si mantiene in condizioni intrusive finché presenta una fase liquida, ossia fin quando la sua temperatura rimane superiore ai valori di temperatura corrispondenti alla sua completa solidificazione. Per mantenere fluido un magma a composizione granitica occorrono temperature man mano crescenti quanto più la pressione diminuisce, mentre il magma basaltico mostra tendenza opposta: ne consegue che un magma acido è costretto a consolidarsi in profondità, mentre un magma basico raggiunge tranquillamente la superficie terrestre allo stato liquido.

Geologia: composizione delle rocce eruttive

La genesi delle rocce eruttive a composizione diversa da quella dei graniti e dei basalti viene interpretata attraverso processi di differenziazione che si verificano sia in un magma essenzialmente liquido sia durante le diverse fasi del suo consolidamento. Allo stato liquido la separazione di liquidi a composizione diversa e in equilibrio reciproco sarebbe provocata dal verificarsi di differenze di temperatura all'interno della soluzione: gli elementi femici tenderebbero così a concentrarsi in margine ai corpi intrusivi; i sialici, più abbondanti, nelle parti interne. Ai gas che si liberano dal liquido sarebbe dovuto il trasporto gassoso verso le parti alte dei serbatoi magmatici di elementi o gruppi ionici altrimenti dotati di scarsa mobilità: sembra tuttavia, in base agli studi sulle proprietà fisiche dei magmi in corso di solidificazione, che ciò avvenga non nel corso dello stadio ortomagmatico, quando il magma è ancora per lo più liquido, ma solo quando è in gran parte ormai cristallizzato, oppure in condizioni vulcaniche, cioè quando, in seguito alla comunicazione del serbatoio magmatico con l'esterno, la pressione subisce un netto calo. Predominante importanza, come agente fondamentale della differenziazione magmatica, è attribuita al processo di cristallizzazione frazionata, ossia alla separazione in un determinato ordine da un magma inizialmente liquido di una o più fasi solide (vedi N. L. Bowen e consolidamento). Rocce a diversa composizione mineralogica potrebbero essersi prodotte per concentrazione di minerali formatisi nelle diverse fasi del consolidamento magmatico di un unico magma. Un altro fattore di differenziazione magmatica è l'espulsione del liquido residuale presente negli interstizi dei cristalli separatisi dal magma, in seguito a forti pressioni, per esempio dovute a compressioni tettoniche: il liquido si concentrerebbe nelle parti alte del serbatoio o sarebbe iniettato nelle rocce incassanti (effetto di filtro-pressa). Anche la separazione per gravità è un processo preso in considerazione, come complementare però, cioè dopo che si sia già verificata per altra via la separazione di cristalli: i cristalli di densità superiore a quella del magma tenderebbero a scendere verso le parti inferiori della massa magmatica, mentre quelli meno densi tenderebbero a salire. La composizione originale di un magma può anche cambiare in seguito a fenomeni di contaminazione e di assimilazione: ciò porta alla formazione di magmi misti. È possibile inoltre la formazione di magmi ibridi per mescolamento di due magmi primari o di due frazioni dello stesso magma in diversi stadi di differenziazione.