A magma keletkezéséhez vezető fizikai folyamatokat bemutató ábra a Föld belsejében. A-tól D-ig különböző lemeztektonikai beállítások. A fenti ábrák a Föld geotermikus gradiensében a nyomás és a hőmérséklet ebből eredő perturbációit mutatják.
A köpenyben történő olvadáshoz három lehetséges esemény egyikének bekövetkezése szükséges: a hőmérséklet emelkedése, a nyomás csökkenése vagy illékony anyagok hozzáadása a rendszerhez (az összetétel megváltozása).
TemperatureEdit
Hőmérsékletemelés esetén a köpenyolvadás csak akkor következik be, ha a köpenyt a normál geotermikus hőmérsékleten túl felmelegítjük. Úgy gondolják, hogy a magból és az alsó köpenyből származó hőáramlás felelős a felső köpeny hőmérsékletének megemeléséért. A geotermikus gradiens helyi perturbációi, mint például a forró pontok, nem jól ismertek, de a köpeny valószínű hőforrásaként tartják számon.A radioaktív elemek bomlása, bár a köpeny hőtermelésének egyik legegyszerűbb módjának tartják, reálisan nem felelős a köpenyolvadásért, mivel a K, U és Th radioaktív bomlásának több mint 10 millió év kellene ahhoz, hogy a peridotit hőmérsékletét 1 Celsius-fokkal növelje. Ráadásul, még ha ez a folyamat kis mennyiségű olvadékot is hozna létre, a radioaktív elemek koncentrálódnának az olvadékban, és távoznának a rendszerből, végső soron megállítva az olvadék keletkezésének folyamatát.
PressureEdit
A szilárd oldatot mutató anyag olvadása, amelynek ömlesztett összetétele CB. A hőmérséklet emelkedésével a szilárd anyag a kék pályát követi, és TA hőmérsékleten kezd el olvadni. A keletkező kezdeti folyadék összetétele CL, és összetétele a piros pályát követi. A TB hőmérsékleten a teljes szilárd anyag megolvadt.
A köpenyben is bekövetkezhet olvadás, ha adott hőmérsékleten a rendszerben elegendő nyomáscsökkenés van. A nyomáscsökkenéshez a köpeny kőzeteknek sekélyebb szintre kell emelkedniük, miközben minimális hőveszteséget kell tapasztalniuk a környezet felé. Ezt a folyamatot adiabatikusnak nevezhetjük, ha a hőveszteség nulla. Ahogy a köpeny kőzet tömege tovább emelkedik a Föld rétegeiben, egy P-T útvonalat követ, amely végül átlépheti a szolidust, és megindulhat az olvadás. Ezt az olvadási folyamatot nevezzük dekompressziós olvadásnak.
Illékony anyagok hozzáadásaSzerkesztés
Az illékony anyagok (különösen H2O és CO2) jelenléte jelentősen csökkentheti egy adott rendszer szolidushőmérsékletét. Ez lehetővé teszi, hogy az olvadék az egyébként előre jelzettnél alacsonyabb hőmérsékleten keletkezzen, kiküszöbölve a rendszer nyomás- vagy hőmérsékleti viszonyainak megváltoztatását. A köpeny azonban jellemzően nagyon alacsony illóanyag-tartalommal rendelkezik, és ez korlátozhatja a keletkező olvadék mennyiségét. A részleges olvadás fontos folyamat a geológiában a kéreg kőzetek kémiai differenciálódása szempontjából. A Földön az óceánközépi gerinceknél a köpeny részleges olvadása óceáni kérget hoz létre, a szubdukciós zónáknál pedig a köpeny és az óceáni kéreg részleges olvadása kontinentális kérget hoz létre. Mindezeken a helyeken a részleges olvadás gyakran vulkanizmussal jár együtt, bár egyes olvadékok nem jutnak el a felszínre. Úgy gondolják, hogy a részleges olvadások fontos szerepet játszanak a kontinentális litoszféra régi részeinek inkompatibilis elemekkel való gazdagodásában. A mélyben keletkező részleges olvadékok a környező mátrix tömörödésének köszönhetően felfelé mozognak.