thumb|300px|Fluxo de lava no Havaí. A lava é o equivalente extrusivo do magma thumb|300px|Visão esquemáticas das estruturas e processos associados à formação e movimento dos magmas. Estruturas: A — câmara magmática activa (designada por plutão quando arrefecida e inteiramente cristalizada ou batólito se composta por múltiplas intrusões plutónicas); B — diques magmáticos arrefecidos; C — lacólito emergente; D — pegmatito; E — soleiras magmáticas emergentes e solidificadas; F — estratovulcão. Processos: 1 — intrusão subvulcânica emergindo através de outra preexistente; 2 — xenólito; 3 — metamorfismo de contacto; 4 — sobreelevação da superfície devida à intrusão de um lacólito subsuperficial. thumb|300px|Câmara magmática thumb|300px|Situações típicas de formação de magmas (a vermelho) na astenosfera thumb|300px|Afluxo de magma a um vulcão thumb|300px|Ascensão de magma numa dorsal oceânica
Magma (do grego μάγμα; "pasta") é a designação dada nas geociências às massas de rocha em fusão total ou parcial que existem em determinados pontos sob a superfície da Terra e provavelmente de outros planetas telúricos. Os magmas são constituídos por uma mistura de rocha em estado variável de fusão com materiais voláteis, composta maioritariamente por silicatos a alta pressão e temperatura acompanhados por um conjunto variável, em proporção e tipo, de iões metálicos e compostos voláteis ricos em enxofre, podendo ainda conter cristais em suspensão, gases dissolvidos e por vezes bolhas de gás. Os magmas acumulam-se em geral dentro de câmaras magmáticas situadas entre os 15 e os 150 km de profundidade, com temperaturas que variam entre 650 e 1 200 ºC, mas podendo atingir 1 560 °C. Quando expelido por um vulcão, o magma dá origem à lava e às rochas extrusivas, que quando ejectadas em erupções explosivas produzem tefras e outros piroclastos. Quando o magma solidifica em profundidade dá origem a intrusões nas rochas adjacentes, podendo formar diques e soleiras.
Descrição
O magma é uma substância fluida complexa, caracterizada por temperatura que na maioria dos casos se situam entre os 700 °C e os 1 300 °C, embora alguns raros magmas de carbonatito possam apresentar temperaturas de apenas 600 °C e os magmas de komatiito possam atingir mais de 1 600 °C. A vasta maioria dos magmas são misturas de silicatos.
Os ambientes geológicos e respectivas características ambientais durante o processo de formação dos magmas e a composição físico-química destes estão correlacionadas, funcionando como determinantes da sua tipologia. Entre os ambientes geradores de magmas incluem-se as zonas de subducção, as zonas de rifte continental, as dorsais oceânicas e pontos quentes. Apesar dos magmas poderem ser formados em ambientes geológicos tão diversos e em locais tão díspares, a vasta maioria da crosta e do manto da Terra não estão em fusão. Com excepção do núcleo externo líquido, a maioria da massa terrestre toma a forma de um reodo (em inglês rheid), uma forma de material sólido que se deforma por fluxo viscoso, movendo-se ou deformando-se sob a acção da pressão. O magma, como líquido, forma-se preferencialmente em ambientes de alta temperatura e baixa pressão situados pouco abaixo da superfície terrestre, em geral entre 15 e 150 km de profundidade.
A mistura de materiais e a presença de compostos voláteis permitem uma descida substancial da temperatura de fusão, quando comparada à que corresponderia aos materiais isolados. A relação entre a pressão e a temperatura de fusão de um material permite explicar a passagem ao estado líquido dos materiais quando se dá uma descida substancial destes valores. Uma rocha e o magma que a origina não têm um limite para mudar de estado, mas apenas um intervalo delimitado por duas temperaturas. A inferior, chamada ponto de solidus, é aquela à qual o primeiro componente funde e abaixo da qual todos os materiais estão no estado sólido. A superior, o ponto de fusão, é aquela que faz com que passe para o estado líquido o último componente sólido, isto é, o que possui o ponto de fusão mais alto. A partir daí, o magma estará completamente no estado líquido. Entre essas duas temperaturas, o magma será uma mistura de materiais fundidos e sólidos, em proporções que dependem da temperatura.
A composição do magma pode evoluir após a sua formação por cristalização fraccional, contaminação e mistura com outros magmas.
Por definição, uma rocha formada pela solidificação de um magma é designada por rocha ígnea, pois o magma é o ancestral de todas as rochas ígneas, sejam elas intrusivas ou extrusivas. O magma permanece sob alta pressão e, algumas vezes, emerge através das fendas vulcânicas, na forma de lava fluente e fluxos piroclásticos. Os produtos de uma erupção vulcânica geralmente contêm gases dissolvidos que podem nunca ter alcançado a superfície do planeta. O magma se acumula em várias câmaras de magma, situadas no interior da crosta terrestre, cuja localização resulta em leves alterações na sua composição.
Apesar do estudo dos magmas ter historicamente dependido da observação do magma na forma de lava naturalmente extruída, magma já foi encontrado in situ por três vezes durante perfurações geotérmicas — duas vezes na Islândia e uma no Hawaii. UC Davis News and Information, June 26, 2009.Magma Discovered in Situ for First Time 2008 Eos Trans. AGU, 89(53), Fall Meeting.
No caso da Islândia, o magma foi encontrado na execução do Iceland Deep Drilling Project (IDDP), que incluía a perfuração de diversos poços geotérmicos com 5 000 m de profundidade destinados a aproveitar o calor presente no subsolo vulcânico da ilha. Durante a perfuração de um dos poços foi encontrada uma bolsa de magma a 2 100 m de profundidade. Sendo apenas a terceira vez que a nível global se atingiu um magma, o IDDP decidiu investir no furo, designado-o como o poço IDDP-1. Naquele poço foi instalada uma manga em aço cimentado com perfurações na zona terminal, próxima do magma. As altas temperaturas e pressões do vapor de água gerado pelo magma foram usadas para alimentar uma central eléctrica com 36 MW de potência eléctrica, tornando o poço IDDP-1 o primeiro sistema geotérmico alimentado directamente por um magma.
Formação dos magmas
Quando as rochas fundem, a fusão ocorre de forma incremental e gradual, já que a maioria das rochas são constituídas por vários minerais, os quais apresentam diferentes pontos de fusão, e as relações físico-químicas que controlam fusão são complexas. À medida que uma rocha funde, ocorrem mudanças de volume entre os seus minerais constituintes. Quando uma porção suficiente da rocha é derretida, os pequenos glóbulos de material em fusão, que geralmente ocorrem entre grãos minerais, interligam-se progressivamente, um processo que conduz ao progressivo amolecimento da rocha. Sob as grandes pressões que ocorrem no interior da Terra, uma fracção de material em fusão parcial de apenas um por cento pode ser suficiente para permitir que o material em fusão seja espremido, segregando-se a partir da sua fonte.
Os materiais em fusão podem permanecer no local de formação o tempo suficiente para derreter 20% ou mesmo 35% do volume da rocha, mas as rochas raramente são fundidas em excesso de 50% do seu volume, porque, eventualmente, a massa de rocha fundida se transforma numa pasta contendo cristais em suspensão que pode então ascender em massa como um diapiro, o que pode, em seguida, causar ainda mais derretimento por fusão por descompressão. Fusão parcial O principal mecanismo de formação dos magmas é por fusão parcial das rochas que formam a porção superior do manto terrestre. Essa fusão das rochas sólidas para formar o magma é controlada por três parâmetros físicos: (1) a sua temperatura; (2) a sua pressão; e (3) a sua composição.
Em qualquer dada pressão e para qualquer composição de rocha, um aumento da temperatura após o ponto de solidus vai provocar a fusão. No interior da crusta terrestre sólida, a temperatura de uma rocha é controlada pelo gradiente geotérmico e pelo decaimento radioactivo no seio da rocha. Os valores médios do gradiente geotérmico oscilam em torno dos 25 °C/km, com uma vasta gama variação, que vai de um mínimo de 5-10 °C/km nas fossas oceânicas e nas zonas de subducção, a um máximo de 30-80 °C/km sob as dorsais oceânicas e nos ambientes de arco vulcânico.
A pressão é o outro dos factores que determinam a fusão, e por essa via a formação dos magmas. Quando o material aquecido sobe por convecção que induza flutuação e atravesse a barreira solidus-liquidus, a sua temperatura sofre redução por arrefecimento adiabático. Quando tal acontece, a rocha liquefaz-se por fusão, transformando-se em lava quando atinja a superfície. A fusão pode também resultar da redução da pressão, num fenómeno conhecido por fusão por decompressão.Geological Society of America, Plates, Plumes, And Paradigms, p. 590 ff., 2005, ISBN 0-8137-2388-4 Consequências geoquímicas da fusão parcial O grau de fusão parcial é crítico na determinação do tipo de magma que é produzido, na maior parte dos casos controlando efectivamente a sua composição e características físico-químicas. O grau de fusão parcial requerida para formar uma massa fundida pode ser estimado considerando o enriquecimento relativo dos elementos incompatíveis face ao teor de elementos compatíveis. O conjunto de elementos incompatíveis presente nos magmas geralmente inclui o potássio, o bário, o césio e o rubídio.
Os tipos de rocha produzidos por pequenos graus de fusão parcial no manto terrestre são tipicamente alcalinos (Ca e Na), potássicos (K) ou peralcalinos (com alta proporção do teor em Al em relação à sílica total). Normalmente, os magmas primitivos, isto é de fusão primária, com esta composição dão origem a lamprófiros, lamproítos, kimberlitos e, menos frequentemente, rochas máficas ricas em nefelinas, tais como basaltos alcalinos e gabros essexíticos, ou mesmo carbonatitos.
Pegmatitos podem ser produzidos por baixos graus de fusão parcial da crusta. Alguns magmas de composição granítica são produtos da fusão eutética (ou cotética), e podem ser produzidos por processos de baixo a alto grau de fusão parcial da crosta bem como por cristalização fraccionada. Quando ocorrem elevados graus de fusão parcial da crusta, podem ser produzidos granitóides como os tonalitos, os granodiorito e os monzonitos, mas outros mecanismos são tipicamente determinantes na sua produção. Mecanismos de produção dos magmas Cerca de 80 % do magmatismo é produzido nos bordos construtivos das placas tectónicas, sob as dorsais oceânicas, e a quase totalidade dos restantes 20% em zonas de subducção e em regiões localizadas no interior das placas onde ocorram os efeitos de pontos quentes. Os mecanismos de fusão são os seguintes: Magmatismo das dorsais — a fusão sob as dorsais oceânicas pode dever-se à diminuição da pressão nas rochas como consequência da sua ascensão devido aos movimentos convectivos, em estado sólido (reodo), do manto. A ascensão à superfície destes magmas primários, isto é sem diferenciação, é a origem das imensas massas basálticas dos fundos oceânicos; Magmatismo das zonas de subducção — a fusão produz-se pelo aumento da temperatura causada pela compressão da litosfera que subduz e pela fricção com as rochas do manto, a que acresce o efeito da água que se liberta e ascende, o que diminui o ponto de solidus das rochas superiores. Este mecanismo dá origem aos magmas que formam os batólitos típicos das zonas orogénicas. Magmatismo intraplaca — esta forma de magmatismo é devida à acção de pontos quentes, tanto debaixo de crusta continental como oceânica. As grandes fracturas litosféricas intraplaca também podem produzir magmatismo por fusão de rochas do manto, como se observa pela associação destas falhas com a presença de vulcões. Câmara magmática e migração