magma

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La materia infuocata che proviene dall’interno della Terra

Il magma è una materia composta essenzialmente da silicati allo stato fuso che si forma nelle viscere della Terra. Alimenta i vulcani, origina i minerali e le rocce, trasporta energia e risorse minerarie verso la superficie del Pianeta; per i suoi effetti il magma evoca, da tempi lontanissimi, qualcosa di primordiale. La sua origine rappresenta un tema aperto della ricerca scientifica in cui si esercitano studiosi di varie discipline

Materia bollente

I miti legati al dio greco Efesto – Vulcano per i Romani –, figlio zoppo di Zeus (Giove) che, confinato nelle profondità dei vulcani, forgia il prezioso metallo delle armi, ricordano quanto già in tempi lontani il fuoco interno della Terra fosse considerato un elemento originario.

Oggi sappiamo che il magma è una sostanza naturale in equilibrio in un determinato intervallo di alte temperature, con limiti variabili secondo la pressione esterna e la composizione. Nel magma la materia è presente in tre diversi stati: liquido, solido e gassoso. La fase liquida è prevalente, ed è una massa fusa costituita da una miscela di silicati (composti del silicio). La fase solida è formata dal magma che, raffreddandosi, cristallizza (rocce). La fase gassosa, infine, è rappresentata dai gas disciolti nel fuso.

Catene di silicio

Il fuso magmatico non è però privo di ordine; nel magma la materia è organizzata in forme che anticipano la struttura dei minerali. Silicio e ossigeno sono gli elementi più abbondanti; attraverso legami chimici formano piccolissime strutture a forma di tetraedri in cui l’ossigeno è disposto ai vertici del poliedro e il silicio al centro. Questa unità elementare si ripete in catene alle quali si possono legare altri elementi chimici. Più le catene sono lunghe, più è alto il contenuto in silice e quindi la viscosità del magma, cioè la resistenza allo scorrimento.

All’interno della crosta terrestre, i magmi a elevato contenuto in silice sono comunemente detti acidi e hanno temperature minori. Quelli a contenuto in silice relativamente più basso sono detti invece basici: un fuso granitico, tipico magma acido, può avere temperature intorno ai 750 °C, contro quelle di circa 1.200 °C dei fusi basaltici, classici esempi di magmi basici.

Origine e formazione

L’unico liquido magmatico che si conosce per esperienza diretta è la lava (cioè magma che risale in superficie spinto dalla pressione dei gas), di cui sono note caratteristiche fisiche e chimiche. Tuttavia la lava costituisce un magma parziale, in quanto è l’ultimo stadio di una delle diverse vie che il magma può seguire nella sua evoluzione; condizioni differenti possono altrimenti condurre a una sua completa cristallizzazione all’interno della crosta terrestre.

Per ottenere informazioni sull’origine di un magma si fa ricorso a dati geofisici sull’interno della Terra e a esperimenti di laboratorio condotti ad alte temperature e pressioni sulle rocce. Da questi emerge che nel mantello superiore, alla profondità dell’astenosfera (litosfera) ci sono condizioni favorevoli alla formazione del magma, talvolta in modo da determinarne la risalita, da regioni molto profonde, in aree relativamente poco estese all’interno delle placche (vulcanismo intraplacca). Oltre all’aumento della temperatura con la profondità, altri fattori legati a fenomeni tettonici possono provocarne la formazione. Per esempio, se la pressione diminuisce rapidamente e la temperatura resta relativamente invariata, fenomeno che si verifica quando i materiali del mantello terrestre risalgono verso la superficie in aree (dorsali medio-oceaniche) in cui la litosfera è sottoposta a fratturazione. Un’altra causa può essere l’aumento della presenza di acqua liberata da processi metamorfici, fenomeno tipico delle zone in cui una porzione di litosfera si inflette (subduzione) e scorre sotto quella adiacente (tettonica).

Magma in risalita

Il magma risale in superficie attraversando porzioni di litosfera con caratteristiche diverse. Nell’astenosfera e nella porzione di mantello sovrastante (in particolare quella oceanica) il meccanismo prevalente è la differenza di densità tra magma e roccia, come accade nell’astenosfera: il magma più leggero si può muovere verso l’alto formando cupole tra livelli rocciosi deformati (diapirismo). Se invece il meccanismo dominante è quello della rottura delle rocce sovrastanti, come accade nella parte superficiale della litosfera continentale, e in generale nella crosta a causa della elevata viscosità dei materiali, il magma può risalire nelle fratture mentre i corpi rocciosi distaccati affondano nel fuso.