Als Magma bezeichnet man eine Gesteinsschmelze im Erdinneren, welche aus geschmolzenen Mineralien besteht und flüchtige Substanzen enthält. Bei diesen handelt es sich um Fluide, die flüssig, oder gasförmig sein können. Wird die Gesteinsschmelze aus einem Vulkan eruptiert, entweichen diese Fluide zum großen Teil. Das Magma wird zur Lava. Die Lava kühlt ab und erstarrt zu festem Gestein. Diese Gesteine nennt man Vulkanite.
Magma entsteht im Wesentlichen aus silikatischen Gesteinen, deren wichtigste Komponente Siliziumdioxid (SiO2) ist. Aus einem ursprünglichen Stammmagma entstehen durch magmatische Differentiation und fraktionierte Kristallisation unterschiedlicher Gesteinschmelzen. Dieser Reifungsprozess eines Magmas findet für gewöhnlich in einer Magmakammer statt, die sich bereits in der Erdkruste befindet. Bis in einer Tiefe von ungefähr 5 km ist der Dichteunterschied zwischen Schmelze und umgebenen festen Gestein der Hauptmotor zum Aufstieg der Schmelze.
Entstehung des Magmas durch partielles Schmelzen
Wie Magma entsteht ist noch nicht komplett erforscht. Doch im Laufe der letzten Jahrzehnte kristallisierte sich 1 Modell zur Magmenentstehung heraus. Dachte man früher, der Erdmantel bestünde aus geschmolzenen Gestein, geht man heute davon aus, dass das Gestein überwiegend fest ist. Es verhält sich zwar plastisch, doch aufgrund des hohen Druckes schmilzt es nicht und es wird nicht flüssig. Schmelze, also Magma, entsteht durch partielles Schmelzen im Bereich des oberen Erdmantels, oder der unteren Erdkruste. Wahrscheinlich ist die Asthenosphäre jener Bereich im Erdinneren, in dem es die meiste Schmelze gibt. Ein wichtiger Faktor für partielles Schmelzen ist Wasser. Kommt Wasser in Kontakt mit dem Material der Asthenosphäre kann es teilweise aufschmelzen. Wasser reduziert die Schmelztemperatur von Kristallen, so dass sich diese verflüssigen, obwohl sich weder die Temperatur, noch der Druck änderten. Das Wasser kann aus den Gesteinen im Erdinneren selbst stammen, wird aber überwiegend entlang von Subduktionszonen mit den Tiefseesedimenten ins Erdinnere transportiert. Die Schmelztemperatur ist für jedes Mineral eines Gesteins unterschiedlich, darum spricht man bei Gesteinen nicht von einem Schmelzpunkt, sondern von einem Schmelzbereich. Der Punkt, bei dem alle Komponenten eines Gesteins fest sind, nennt man Solidus. Die Temperatur bei der das Gestein komplett geschmolzen ist, heißt Liquidus-Temperatur. In den seltensten Fällen sind alle Komponenten eines Magmas komplett geschmolzen. Es bleiben einige Mineralien als feste Kristalle in der Schmelze erhalten. Daher nennt man diese Art der Magmenbildung partielles Schmelzen.
Die chemische Zusammensetzung eines Magmas hängt von seinem Schmelzgrad ab. Dieser wird durch den Anteil des geschmolzenen Materials bestimmt. Wird die Schmelze an einem Vulkan eruptiert, spiegelt sich ihr Schmelzgrad in der Lava wider. Indirekt lässt die Untersuchung vulkanischer Gesteine Rückschlüsse über Druck- und Temperaturbedingungen zu, unter denen sich die partielle Schmelze bildete. Die Tiefe ihres Entstehungsortes und der Chemismus der partiellen Schmelze lassen sich so ermitteln.
Magma und Mantelplumes
Magma entsteht aber nicht nur durch partielles Schmelzen. Es kann auch durch Mantelplumes aufsteigen, die ihren Ursprung an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern finden. In der sogenannten Grenzschicht D, zwischen Mantel und Kern, liegt das Gestein offenbar in geschmolzenen Zustand vor. Von dieser Grenzschicht aus startet das Magma seinen weg zur Erdkruste durch schlauchartige Gebilde, den sogenannten Plumes. sie speisen die Hotspot-Vulkane, die sich inmitten der Erdplatten befinden.
