Кіріспе

Жер бетінен төмен орналасқан ыстық, жартылай сұйық материал. Магма – барлық жанартаулық тау жыныстарының пайда болуына себеп болатын еріген немесе жартылай еріген табиғи материал. Магма (кейде қарапайым адамдар лава деп жаңылысады) Жер бетінен төмен орналасқан, ал магматизмнің белгілері басқа планеталарда және кейбір табиғи серіктерде де табылды. Еріген тау жыныстарынан басқа, магмада еріген кристалдар мен газ көпіршіктері де болуы мүмкін. Магма мантияның немесе жер қыртысының еруі нәтижесінде әртүрлі тектоникалық орталарда пайда болады, Жерде бұл субдукция аймақтары, құрлықтық жарылыс аймақтары, мұхиттың орталық жоталары және ыстық нүктелерді қамтиды. Манта және жер қыртысының балқымалары жер қыртысы арқылы жоғары көтеріліп, магма камераларында немесе кристалдарға толы, қабық арқылы өтетін шашақ тәрізді аймақтарда сақталады деп есептеледі. Магма жер қыртысында сақталып тұрғанда, оның құрамы фракциялық кристалдану, жер қыртысының балқымаларымен араласу, магманың қосылуы және газ шығару арқылы өзгеруі мүмкін. Жер қыртысынан жоғары көтерілгеннен кейін магма жанартауды қоректендіріп, лава ретінде ағып шығуы мүмкін, немесе жер астында қатып, бөгет, қабырға, лаколит, плутон немесе батолит сияқты интрузиялық денелерді құрауы мүмкін. Магманы зерттеу көбінесе лава ағынына айналғаннан кейін бақылауға негізделген, бірақ магма геотермалдық бұрғылау жобалары кезінде үш рет кездестірілді – Исландияда екі рет (энергия өндірісінде пайдалану) және Гавайиде бір рет.

Физикалық және химиялық қасиеттері

Магма - әдетте, ішінде қатты кристалдар еріген тау жынысынан тұрады. Магма жер бетіне жақындағанда және беткі қабаттың қысымы төмендегенде, еріген газдар сұйықтықтан көпіршіктей шығады, сондықтан жер бетіне жақын магма қатты, сұйық және газ күйіндегі материалдардан құралады.

Құрамы

Магманың көп бөлігі кремнийге бай. немесе магманың бөлек араласпайтын силикатты және силикат емес сұйық фазаларға ажырауы арқылы. Силикатты магмалар – жер қыртысындағы ең көп таралған химиялық элементтер – оттегі мен кремнийге негізделген балқыған қоспалар, олардан басқа алюминий, кальций, магний, темір, натрий және калий кішірек мөлшерде, ал көптеген басқа элементтер шамалы көлемде кездеседі. Петрологтар силикатты магманың құрамын магмадағы негізгі элементтердің (оттектен басқа) оксидтерінің салмақтық немесе молярлық массалық үлесі арқылы әдетте көрсетеді. Магманың көптеген қасиеттері (мысалы, тұтқырлығы мен температурасы) кремний мөлшерімен байланысты болатындықтан, силикатты магмалар кремний мөлшеріне сүйене отырып төрт химиялық түрге бөлінеді: фелсикалық, аралық, мафикалық және ультрамафикалық.

Фельстік магмалар

Фелсикалық немесе кремнийлі магмалардың кремний құрамы 63%-дан жоғары. Оларға риолит және дацит магмалары жатады. Осындай жоғары кремний құрамының салдарынан бұл магмалар өте тұтқыр болады, ыстық риолит магмасы үшін 108 cP (105 Pa⋅s) шамасынан бастап, салқын риолит магмасы үшін 1011 cP (108 Pa⋅s) дейін жетеді. Салыстыру үшін, судың тұтқырлығы шамамен 1 cP (0.001 Pa⋅s) құрайды. Осы өте жоғары тұтқырлықтың кесірінен, фелсикалық лавалар көбінесе жарылыс арқылы шығып, пирокластикалық (ұсақ бөлшекті) шөгінділерді құрайды. Дегенмен, риолит лавалары кейде лава тікендерін, лава күмбездерін немесе "кули" (қалың, қысқа лава ағындары) түзу үшін ақырын шығады. Лавалар шығу кезінде әдетте фрагменттерге бөлініп, блокты лава ағындарын жасайды. Олардың құрамында көбінесе обсидиан кездеседі. Фельсикалық лавалар өте төмен температурада, тіпті жарылуы мүмкін. Бірақ, ерекше ыстық (>950 °C; >1,740 °F) риолит лавалары ондаған шақырымға дейін ағып кетуі мүмкін, мысалы, АҚШ-тың солтүстік-батысындағы Жылан өзені жазығында.

Аралық магмалар

Аралық немесе андезиттік магмаларда 52%-дан 63%-ға дейін кремний болады, алюминийі аз, ал магний мен темірге қарағанда фельзиттік магмалардан байырақ болады. Аралық лавалар андезит дөңгелектері мен блокты лаваларды құрайды және Анд таулары сияқты тік, күрделі жанартауларда кездесуі мүмкін. Олар көбінесе ыстық болады, шамамен ). Кремнийдің төмен құрамы және жоғары жанасу температурасының арқасында олар әлдеқайда аз тұтқыр, әдеттегі тұтқырлығы 3,5 × 106 cP (3,500 Pa⋅s) құрайды. Бұл тегіс жержаңғақ майының тұтқырлығынан сәл жоғары. Аралық магмаларда фенокристердің пайда болуға бейімділігі жоғары. Темір мен магнийдің көп болуы қараңғы негізгі масса ретінде көрінеді, оның ішінде амфибол немесе пироксен фенокристалдары болуы мүмкін.

Мафикалық магмалар

Мафикалық немесе базальттық магмаларда кремнийдің мөлшері 52%-дан 45%-қа дейін. Олардың жоғары ферромагнезийлік құрамымен ерекшеленеді және әдетте жоғары температурада жарылады. Сылтықтығы салыстырмалы түрде төмен болуы мүмкін, шамамен 104–105 cP (10–100 Pa⋅s), бірақ бұл көрсеткіш судан бірнеше есе жоғары. Бұл тұтқырлық кетчуп тұтқырлығына ұқсас. Базальтты лавалар көбінесе төменгі профильді қалқан тәрізді жанартаулар немесе базальт ағындары түзеді, себебі сұйық лава кратерден ұзақ қашықтыққа ағып жатады. Базальтты лава қалыңдығы, әсіресе көлбеу беткейде, қозғалып жатқан лава ағынының қалыңдығынан әлдеқайда артық болуы мүмкін, өйткені базальтты лавалар қатты қабықтың астындағы лавамен толықтырылып, "көтерілуі" мүмкін. Көптеген базальтты лавалар блок лавалары емес, ʻAʻā немесе pāhoehoe типтес болады. Су астында олар жастық тәрізді лаваларды құрайды, олар құрлықтағы pāhoehoe лаваларына ұқсас.

Ультрамафикалық магмалар

Пикриттік базальт, коматит және бонинитті құрайтын жоғары магнийлі магмалар сияқты ультрамафикалық магмалар құрамы мен температурасын шектен тыс деңгейге жеткізеді. Олардың барлығының кремний құрамы 45%-дан төмен. Коматиттерде 18%-дан астам магний оксиді бар және олардың жоғары температурада атылып шыққандығы есептеледі. Осы температурада минералды қосылыстардың полимерленуі дерлік болмайды, нәтижесінде өте еркін ағатын сұйықтық пайда болады. Коматит магмасының тұтқырлығы 100-1000 cP (0,1-1 Па⋅с) аралығында болған деп саналады, бұл жеңіл мотор майының тұтқырлығына ұқсас. Көптеген ультрамафикалық лавалар Протерозойдан бұрын пайда болған, ал Орталық Америкадағы Фанерозой дәуірінен белгілі бірнеше ультрамафикалық магмалар ыстық мантия қауырсынымен байланысты. Қазіргі уақытта коматит лавалары табылған жоқ, себебі Жердің мантиясы жоғары магнийлі магмаларды құру үшін тым салқындаған.

Қатты магма

Кейбір кремнийлі магмаларда сілтілі металл оксидтерінің (натрий мен калий) мөлшері жоғары, әсіресе континенттік жарылу аймақтарында, терең суырылған пластиналардың үстіндегі немесе пластиналар ішіндегі ыстық нүктелерде. Олардың кремний құрамы ультрамафикалық (нефелиниттер, басаниттер және тефриттер) пен фелсикалық (трахиттер) болуы мүмкін. Олар субалькальды магмаларға қарағанда мантияның тереңінен пайда болуы ықтимал. Оливин нефелинит магмалары ультрамафикалық және өте сілтілі болып табылады және басқа магмаларға қарағанда Жердің мантиясының әлдеқайда тереңінен шыққан деп есептеледі. ++Магма құрамының мысалдары (салмақтық %-мен) Компонент Нефелинит Толеиттік пикрит Толеиттік базальт Андзит РиолитSiO2 39,7 46,4 53,8 60,0 73,2 TiO2 2,8 2,0 2,0 1,0 0,2 Al2O3 11,4 8,5 13,9 16,0 14,0 Fe2O3 5,3 2,5 2,6 1,9 0,6 FeO 8,2 9,8 9,3 6,2 1,7 MnO 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 MgO 12,1 20,8 4,1 3,9 0,4 CaO 12,8 7,4 7,9 5,9 1,3 Na2O 3,8 1,6 3,0 3,9 3,9 K2O 1,2 0,3 1,5 0,9 4,1 P2O5 0,9 0,2 0,4 0,2 0,0

Силикат емес магмалар

Кейбір ерекше құрамдас лавалар Жер бетіне шықты. Олардың ішінде:
Ол Дойнё Ленгай жанартауынан (Танзания) карбонатит және натрокарбонатит лавалары белгілі, бұл – белсенді карбонатит жанартауының жалғыз мысалы. Геологиялық деректердегі карбонатиттер әдетте 75% карбонат минералдарынан тұрады, сондай-ақ аз мөлшерде кремнийлі силикаттар (мысалы, мика мен оливин), апатит, магнетит және пирохлор да кездеседі. Бұл лаваның бастапқы құрамын толық көрсетпеуі мүмкін, себебі гидротермальдық әрекеттер нәтижесінде натрий карбонаты алынып тасталған болуы мүмкін. Алайда, зертханалық тәжірибелер кальцитке бай магманың пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді. Карбонатит лаваларының тұрақты изотоптық қатынастары олардың жоғары сілтілі кремнийлі лавалардан шыққандығын көрсетеді, бұл олардың араласпайтын фазаның бөлінуі арқылы пайда болған болуы мүмкін. Ол Дойнё Ленгай натрокарбонатит лаваларының құрамында негізінен натрий карбонаты бар, одан кейін кальций карбонатының шамамен жартысы және калий карбонатының жартысы, сондай-ақ аздаған мөлшерде галоидтар, фторидтер және сульфаттар бар. Лавалар өте сұйық, тұтқырлығы судан аздап жоғары және температурасы төмен, темір оксид магмалары Протерозой дәуірінде Швециядағы Кирунадағы темір кенін құрады деп саналады. Чилидегі Ластария жанартауында күкіртті лава ағындары ұзындығы және еніне дейін жетеді. Олар төмен температурада, күкірт диоксидінің қатысуымен күкірттің еруінен пайда болған. Басқа маңызды магмалық газдарға сутек сульфиді, сутек хлориді және сутек фториді жатады. Магмалық газдардың магмадағы ерігіштігі қысымға, магма құрамына және температураға байланысты. Лава ретінде шығарылатын магма өте құрғақ, бірақ тереңде және жоғары қысымдағы магма 10%-дан астам еріген суға ие болуы мүмкін. Аз кремнийлі магмада су, жоғары кремнийлі магмаға қарағанда аз ериді, сондықтан 1100°C және 0,5 ГПа температурада базальтты магма 8% H2O, ал гранитті пегматитті магма 11% H2O еріте алады. Дегенмен, магмалар әдеттегі жағдайларда толық қанықпайды. ++Магмадағы судың концентрациясы (салмақтық%) Магма құрамы | H2O концентрациясы (салмақтық%) MORB (толейиттер) | 0,1 – 0,2 Аралық толейиттер | 0,3 – 0,6 Сілтілі базальттар | 0,8 – 1,5 Вулканикалық доға базальттары | 2–4 Басаниттер және нефелиниттер | 1,5–2 Аралдық доға андезиттері және дациттері | 1–3 Континенттік шет андезиттері және дациттері | 2–5 Риолиттер | 7-ге дейін Көмірқышқыл газы магмаларда суға қарағанда нашар ериді және тіпті үлкен тереңдікте де жеке сұйық фазаға ажыратылады. Бұл магманың тереңдегі кристалдарында көмірқышқыл газының сұйық инклюзияларының болуын түсіндіреді.

Реология

Ілгектілік – магмалардың мінез-құлқын түсінудегі маңызды еру қасиеті. Силикатты лавалардың температурасы фелсикалық лавалар үшін шамамен 700-ден 1400°C-қа дейін, ал мафикалық лавалар үшін 1000-ден 1600°C-қа дейін өзгереді, бірақ олардың ілгектілігі жеті шамадан астам мәнді аралықта, мафикалық лава үшін 104 cP (10 Pa⋅s) -ден фелсикалық магма үшін 1011 cP (108 Pa⋅s) -қа дейін ауытқиды. Ілгектілік негізінен құрамымен анықталады, бірақ температураға да тәуелді. Фелсикалық лаваның мафикалық лавадан салқын болу бейімі ілгектілік айырмашылығын арттырады. Кремний ионы кішкентай және жоғары зарядталған, сондықтан ол төрт оттегі ионымен координацияланады, олар кремний ионының айналасында тетраэдрлік құрылымды құрайды. Бұл кремний тетраэдрі деп аталады. Кремнийге азырақ магмада бұл кремний тетраэдрлері оқшауланған, бірақ кремнийдің мөлшері артқан сайын кремний тетраэдрлері жартылай полимерленіп, тізбектерге, қабаттарға және кремний тетраэдрлерінің өзара байланысқан топтарына айналады. Бұл магманың ілгектілігін күрт арттырады. Полимерленуге бейімділік NBO/T арқылы көрсетіледі, мұнда NBO – байланыссыз оттегі иондарының саны, ал T – желі құраушы иондардың саны. Кремний – негізгі желі құраушы ион, бірақ натрийге бай магмаларда алюминий де желі құраушы ретінде әрекет етеді, ал басқа желі құраушылар жетіспеген жағдайда ферролі темір де желі құраушы болып табылуы мүмкін. Басқа металл иондарының көпшілігі полимерленуге бейімділікті азайтады және желі модификаторлары деп сипатталады. Толығымен балқыған кремнийден тұратын гипотетикалық магмада NBO/T 0-ге тең болады, ал желі құраушылардың саны өте аз болған гипотетикалық магмада полимерлену орын алмаса, NBO/T 4-ке тең болады. Мұндай шекті жағдайлар табиғатта сирек кездеседі, бірақ базальттық магмаларда NBO/T әдетте 0,6-дан 0,9-ға дейін, андезиттік магмаларда 0,3-тен 0,5-ке дейін, ал риолиттік магмаларда 0,02-ден 0,2-ге дейін болады. Су желі модификаторы ретінде әрекет етеді, ал еріген су балқыманың ілгектілігін күрт төмендетеді. Көмірқышқыл газы желі модификаторларын бейтараптайды, сондықтан еріген көмірқышқыл газы ілгектілікті арттырады. Жоғары температурадағы балқымалар аз ілгекті болады, себебі оттегі мен желі құраушылар арасындағы байланыстарды бұзу үшін көбірек жылу энергиясы қолжетімді. Басқаша айтқанда, көптеген магмалар Ньютон сұйықтығы сияқты мінез танытпайды, онда ағыс жылдамдығы серпімді кернеуге пропорционалды. Керісінше, әдеттегі магма – Бингхам сұйықтығы, ол шығымдылық кернеуі деп аталатын кернеу шегіне жеткенше ағысқа қарсылық көрсетеді. Бұл жартылай кристалды магманың ағынын тоқтатуға алып келеді. Пластырдың түтікшенің аузынан сығылып шығуы – ағынның кең таралған мысалы. Пластыр жартылай қатты тығын түрінде шығады, себебі серпімді кернеу түтікшенің қабырғасына жақын пластирдің жұқа қабатында шоғырланады және тек осы жерде пластир сұйықтық сияқты мінез танытады. Тиксотроптық қасиеттер де кристалдардың магмадан шөгуіне кедергі келтіреді. Кристаллдық құрамы 60%-қа жеткенде магма сұйықтық сияқты мінез танытуын тоқтатып, қатты зат сияқты әрекет ете бастайды. Мұндай кристалдар мен балқыған тау жыныстарының қоспасы кейде кристалдық қойма деп аталады. Магма, әдетте, сондай-ақ вискоэластикалық болып табылады, яғни ол төмен кернеулерде сұйықтық сияқты ағып тұрады, бірақ қолданылатын кернеу белгілі бір шекті мәннен асқанда, балқыма кернеуді тек серпілу арқылы жеткілікті жылдам таратуға шамасы келмейді, нәтижесінде уақытша жарықтар пайда болады. Кернеу шекті мәннен төмендегенде балқыма қайтадан икемделіп, жарықты жазады.

Декомпрессия

Декомпрессиялық балқу қысымның төмендеуінен туындайды. Бұл жоғарғы мантиядан магманың пайда болуының ең маңызды механизмі болып табылады. Судың болмаған жағдайында көптеген тау жыныстарының қатты температурасы (толығымен қатты күйде болатын температура) қысымның артуымен бірге өседі. Жер мантиясының тереңдігіндегі перидотит, кейбір жерлерде беткейге жақын деңгейдегі қатты температурасынан жоғары болуы мүмкін. Егер мұндай тау жынысы қатты мантияның конвекциясы кезінде жоғары көтерілсе, ол адиабатикалық процесте кеңейген кезде сәл салқындайды, бірақ салқындау шамамен бір километрге 0,3°C ғана жетеді. Тиісті перидотит үлгілерінің зертханалық сынақтары көрсеткендей, қатты температура бір километрге 3°C-тан 4°C-қа дейін артады. Тау жынысы жеткілікті биіктікке көтерілсе, ол балқуды бастайды. Балқыған тамшылар үлкен көлемге бірігіп, жоғары қарай жылжиды. Қатты мантияның жоғары қарай қозғалуынан туындайтын бұл балқу процесі Жердің эволюциясында маңызды рөл атқарады. Декомпрессиялық балқу мұхит қыртысын ортаңғы мұхит жоталарында жасайды, осылайша Жердегі магманың ең маңызды көзіне айналады. Бұл құбылыс Еуропа, Африка және Тынық мұхитының түбіндегі аймақтардағы вулканизмге де себеп болады. Интраплаталық вулканизм мантия қалыңдықтарының көтерілуіне немесе интраплаталық кеңеюге байланысты, және әрбір механизмнің маңыздылығы қазіргі зерттеулердің тақырыбы болып табылады.

Су мен көмірқышқыл газының әсері

Магманың пайда болуына ең көп жауапты тау жыныстарының құрамындағы өзгеріс – судың қосылуы болып табылады. Су белгілі бір қысымда тау жыныстарының балқу температурасын төмендетеді. Мысалы, шамамен 100 километр тереңдікте, судың көп болуы жағдайында перидотит 800°C шамасында балқуға бастайды, ал судың болмауында 1500°C шамасында. Су субдукция аймақтарында мұхиттық литосферадан шығарылады және ол үстіндегі мантияның еруіне себеп болады. Базальт немесе андезит құрамындағы сулы магмалар субдукция процесінде сусыздану нәтижесінде тікелей және жанама түрде пайда болады. Мұндай магмалар және олардан туындаған магмалар Тынық мұхитының отты сақинасындағыдай аралдық доғаларды құрайды. Бұл магмалар континенттік қабықтың маңызды бөлігі болып табылатын сілтілі-карбонатты қатардың жыныстарын құрайды. Төмен тығыздық пен тұтқырлыққа ие сулы магмалар өте жоғары жүзуге қабілетті және Жердің мантиясында жоғары қарай жылжиды. Көмірқышқыл газының қосылуы магманың пайда болуына судың қосылуымен салыстырғанда әлдеқайда аз себеп болып табылады, бірақ кейбір кремний азайтылған магмалардың пайда болуы олардың мантиялық бастапқы аймақтарында суға қарағанда көмірқышқыл газының басымдығына байланысты. Көмірқышқыл газының қатысуымен жүргізілген тәжірибелер шамамен 70 км тереңдікке сәйкес қысымда, қысымның тар аралығында перидотиттің балқу температурасы 200°C-қа дейін төмендейтінін көрсетеді. Одан да үлкен тереңдікте көмірқышқыл газының әсері күштірек: шамамен 200 км тереңдікте көміртегілі перидотит құрамының бастапқы балқу температурасы көмірқышқыл газы жоқ сол құрамнан 450°C-тан 600°C-ға дейін төмен анықталды. Нефелинит, карбонатит және кимберлит сияқты тау жыныстары түрлерінің магмалары 70 км-ден астам тереңдікте мантияға көмірқышқыл газының енуінен кейін пайда болуы мүмкін.

Температураның көтерілуі

Температураның көтерілуі – материк қабығының ішінде магманың пайда болуының ең көп кездесетін механизмі. Мұндай температураның жоғарылауы мантиядан магманың жоғары қарай ілгерілеуі нәтижесінде туындауы мүмкін. Температура континенттік қабықтағы қысылғандықтан қалыңдаған қабық тау жынысының балқу температурасынан да асып кетуі мүмкін. Үнді және Азия құрлықтары арасындағы тақта шекарасы осыған жақсы мысал, себебі шекараның солтүстігіндегі Тибет жотасының қалыңдығы шамамен 80 километрге жетеді, бұл қалыпты материк қабығының қалыңдығынан екі есеге жуық. Магниттеллурлық деректерге негізделген электрлік кедергінің зерттеулері Тибет жотасының оңтүстік жиегіндегі ортаңғы қабықтың ішінде кемінде 1000 километрге созылған, силикаттық балқымадан тұратын қабатты анықтады. Гранит және риолит – температураның көтерілуі салдарынан материк қабығының балқуынан пайда болған деп есептелетін магмалық тау жыныстарының түрлері. Температураның жоғарылауы субдукция аймағында төмен тартылған литосфераның балқуына да себеп болуы мүмкін.

Балқыту процесі

Тау жыныстары ерігенде, олар әртүрлі температурада еріледі, себебі көптеген тау жыныстары әртүрлі балқу температураларына ие бірнеше минералдан тұрады. Алғашқы балқыма пайда болатын температура (солидус) кез келген таза минералдың балқу температурасынан төмен болады. Бұл тұз қосылған мұздың балқу температурасының төмендеуіне ұқсас. Алғашқы балқыма эвтектика деп аталады және оның құрамы бар минералдардың комбинациясына байланысты. Мысалы, базальттың негізгі минералдарының екеуі – анортит пен диопсид қоспасы шамамен 1274°C температурада еріуді бастайды. Бұл таза диопсид үшін 1392°C және таза анортит үшін 1553°C балқу температураларынан төмен. Нәтижедегі балқыма шамамен 43 мас.% анортиттен тұрады. Тасқа қосымша жылу қосылғанда, анортит немесе диопсид толығымен ерігенше температура 1274°C деңгейінде қалады. Содан кейін температура жоғарылайды, себебі қалған минерал еріуді жалғастырады, бұл балқыманың құрамын эвтектикадан ауыстырады. Мысалы, егер анортит мөлшері 43%-дан жоғары болса, диопсидтің барлық мөлшері 1274°C температурада ериді, сонымен қатар балқыманың эвтектикалық құрамын сақтау үшін жеткілікті анортит ериді. Қосымша қыздыру температураның біртіндеп жоғарылауына себеп болады, себебі қалған анортит біртіндеп ериді және балқыма анортит сұйықтығына байиды. Егер қоспада аздап анортит болса, ол температура 1274°C-тан жоғары көтерілгенше ериді. Егер қоспаның көп бөлігі анортиттен тұрса, температура таза анортит толығымен ерігенге дейін таза анортиттің балқу температурасына жуықтайды. Егер қоспаның анортит мөлшері 43%-дан кем болса, барлық анортит эвтектика температурасында диопсидтің бір бөлігімен бірге ериді, ал қалған диопсид температураның жоғарылауымен біртіндеп ериді. Эвтектикалық еріудің нәтижесінде балқыманың құрамы бастапқы тау жынысынан мүлдем өзгеше болуы мүмкін. Мысалы, 10% анортит пен диопсид қоспасы эвтектикадан ауытқуынан бұрын шамамен 23% ішінара балқыуы мүмкін, оның құрамында 43% анортит бар. Бұл ішінара балқу әсері әртүрлі магмалардың құрамында көрінеді. Жоғарғы мантияның аз мөлшерде (2%-дан 4%-ға дейін) ішінара балқыуы мелилиттер сияқты жоғары сілтілі магмаларды, ал көп мөлшерде (8%-дан 11%-ға дейін) ішінара балқыуы сілтілі оливин базальтын тудырады. Мұхиттық магмалар, әдетте, бастапқы тау жынысының 3%-дан 15%-ға дейін ішінара балқуынан пайда болады. Кейбір сілтілі граниттер жоғары деңгейдегі ішінара балқудан, 15%-дан 30%-ға дейін пайда болуы мүмкін. Магнийге толы магмалар, мысалы, коматит пен пикрит, мантиялық тау жынысының жоғары деңгейдегі ішінара балқуының өнімдері болуы мүмкін. Кейбір химиялық элементтер, үйлеспейтін элементтер деп аталады, иондық радиусы мен иондық заряды бастапқы тау жынысындағы көптеген элементтерден ерекшеленеді. Бұл элементтердің иондары бастапқы тау жынысын құрайтын минералдардың құрылысына нашар сәйкес келеді және аз мөлшерде ішінара балқудан пайда болған балқымаларда жоғары концентрацияға ие болады. Үйлеспейтін элементтерге көбінесе ірі және әлсіз зарядталған калий, барий, цезий және рубидий (ірі ионды литофилді элементтер немесе LILE), сондай-ақ иондары жоғары зарядты (жоғары өріс күшті элементтер немесе HSFE) элементтер жатады, оларға цирконий, ниобий, гафний, тантал, сирек жер элементтері және актинидтер кіреді. Калий өте аз мөлшерде ішінара балқудан пайда болған балқымада байып, магма салқынданып, қатып қалғанда лампрофир, лампроит немесе кимберлит сияқты ерекше калийлі тау жыныстарын құрайды. Жеткілікті мөлшерде тау жынысы балқығанда, балқыманың ұсақ тамшылары (әдетте минералды түйіршіктер арасында пайда болады) бірігіп, тасты жұмсартады. Жердің ішіндегі қысым кезінде, ішінара балқудың шағын бөлігі ғана балқыманың бастапқы жыныстан сығылып шығуына жеткілікті болуы мүмкін. Балқыма бастапқы жыныстан 30%-дан астам ішінара балқуға жеткеннен кейін тез бөлінеді. Алайда, әдетте, магмалық тау жынысының бастапқы көзінің 30%-дан азы жылу көзі толыққанша таусылғанша балқытылады. Пегматит қабықтың аз мөлшерде ішінара балқуынан да пайда болуы мүмкін. Кейбір граниттік магмалар эвтектикалық (немесе котектикалық) балқымалардан тұрады және олар қабықтың аз мөлшерде ішінара балқуынан, сондай-ақ фракциялық кристалданудан пайда болуы мүмкін.

Магмалардың эволюциясы

Көптеген магмалар өзінің тарихының шағын бөліктері үшін ғана толықтай балқиды. Көбінесе олар балқыма мен кристалдардың, кейде газ көпіршіктерінің қоспасы болып табылады. Норман Л. Боуэн форстерит, диопсид және кремний қышқылының салқындаған балқымасынан кристалданып шыққан оливин мен диопсид кристалдары геологиялық маңызды уақыт аралығында балқыма арқылы батып кететінін көрсетті. Кейін геологтар мұндай фракциялық кристалданудың көптеген нақты дәлелдерін тапты. Кристаллдар магмадан бөлінген кезде, қалдық магманың құрамы бастапқы магмадан өзгеше болады. Мысалы, габбройлық құрамдағы магма, егер ерте қалыптасқан кристалдар бөлініп кетсе, граниттік құрамдағы қалдық балқымасын жасай алады. Габброның балқу температурасы шамамен 1200 °C болуы мүмкін, ал туынды граниттік құрамдағы балқыманың балқу температурасы шамамен 700 °C-қа дейін төмендеуі мүмкін. Фракциялық кристалдану кезінде кемелсіз элементтер магманың соңғы қалдықтарында және ішінара балқу кезінде пайда болатын алғашқы балқымаларда шоғырланады: екі процестің кез келгені бейімделмеген элементтерге бай тау жынысы түріне – пегматитке кристалданатын магманы қалыптастыра алады. Боуэннің реакциялар тізбегі магманың фракциялық кристалдануының идеалды тізбесін түсіну үшін маңызды. Магманың құрамын ішінара балқудан және фракциялық кристалданудан басқа да процестер арқылы анықтауға болады. Мысалы, магмалар көбінесе олардың ішіне енген тау жыныстарымен әрекеттеседі, оларды балқытып немесе олармен химиялық реакцияға түседі. Магма камерасының жоғарғы жағындағы ассимиляция және оның төменгі жағындағы фракциялық кристалдану бір уақытта жүруі мүмкін. Әр түрлі құрамдағы магмалар бір-бірімен араласа алады. Сирек жағдайларда балқыма екі араласпайтын, әртүрлі құрамдағы балқымаларға бөлінуі мүмкін.

Бастапқы магмалар

Тау жыныстары ерігенде түзілетін сұйықтық бастапқы магма деп аталады. Бастапқы магмалар ешқандай дифференциацияға ұшырамаған және магманың бастапқы құрамын көрсетеді. Іс жүзінде, бастапқы магманы нақты анықтау қиын, алайда бонинит бастапқы магмадан кристалдасқан андезит түрі болуы мүмкін деген болжам бар. Зимбабведегі Ұлы Дике де бастапқы магмадан кристалдасқан тау жынысы ретінде қарастырылған. Мигматиттердің лейкосомаларын бастапқы магма деп түсіндіру циркон деректерімен келіспейді, себебі циркон деректері лейкосомалардың бастапқы магманы бөліп алу нәтижесінде қалған қалдық (жиналған тау жынысы) екенін көрсетеді.

Ата-аналық магма

Бастапқы немесе алғашқы магма құрамын табу мүмкін болмаған жағдайда, ата-аналық магманы анықтауға тырысу көбінесе пайдалы болады. Ата-аналық магма – бұл магмалық химияның байқалған диапазонының магмалық дифференциация процестері арқылы туындаған магмалық құрамы. Ол міндетті түрде алғашқы балқыма болғаны шарт емес. Мысалы, базальт ағындарының бірімен-бірі байланысты екендігі болжанады. Фракциялық кристалдану арқылы оларды жасауға болатын құрам ата-аналық магма деп аталады. Олардың ортақ ата-аналық магмаға ие екендігі туралы гипотезаны тексеру үшін фракциялық кристалдану модельдері жасалады.

Көші-қон және қату

Магма мантияның немесе қабықтың ішінде температура мен қысым жағдайлары еріген күйге түсуге қолайлы болғанда пайда болады. Құрылғаннан кейін, магма бастапқы тау жынысынан төмен тығыздыққа ие болғандықтан, Жер бетіне қарай жоғары көтеріледі. Қабық арқылы қозғалғанда магма магма камераларында жиналуы және онда тұруы мүмкін (бірақ соңғы зерттеулер магманың басым сұйық магма камераларында емес, қабық бойындағы кристалдық қалың аймақтарда сақталуы мүмкін екенін көрсетеді).

Энергия өндіруде пайдалану

Исландияның терең бұрғылау жобасы, Исландияның жер беті астындағы жанартаулық тау жыныстарының жылуын пайдалану мақсатында бірнеше 5000 метрлік тесіктерді бұрғылау кезінде 2009 жылы 2100 метрде магма қалтасына тап болды. Бұл тарихқа енген үшінші рет магмаға жететін жағдай болғандықтан, IDDP осы тесікке инвестиция жасап, оны IDDP 1 деп атады.