Arku bolkanikoa osatzen duten sumendien lerrokadura hondoratutako ozeano-litosferaren azalaren gainetik 100 eta 150 km artean garatzen da. Arkuan gora egiten dituzten magmak, ezpala astenosferan hondoratu ahala ezpalaren gainetik edo ezpalan bertan sortzen dira. Sakonera horietan ezpalaren gaineko mantuak fusio partziala jasaten dute. Behin fusioa gertatzen hasten denean, magmek inguruko materialek baino dentsitate txikiagoko diapiroak eratzen dituzte eta goranzko bideari ekin. Bolkanismoaren eta hondoratutako ezpalaren sakoneraren artean dagoen erlazio estuak iradokitzen du magmen jatorria, batez ere, presioaren eraginpeko prozesuen menpe dagoela[2].
Arku bolkanikoa beti subdukzitutako ozeano-litosferaren azalaren gainetik 100- 150 km-tara aurkitzen bada ere, arkuaren eta fosaren ardatzen arteko tartea, arku-fosa eremua, aldakorra da. Alde batetik, arku-fosa eremuaren tamaina hondoratutako plakak duen okerduraren menpe dago. Arku-fosa eremua estuagoa izango da plakaren hondoratze okerdura zenbat eta handiagoa izan[2].
Petrologia
Uharte-arkuetan
Nahiz eta basaltoak uharte-arkuetako zenbait bolkanetako produktuen % 80 izan, orotara, oso eskasak dira uharte-arku osoan. Era berean, dazitak eskasak dira eta erriolitak are bitxiagoak. Andesitak eta basalto andesitikoak dira uharte-arkuetako arroka nagusiak. Askogatik, andesitak dira plaken arteko muga konbergenteetako arroka ugarienak[2].
Arku kontinentaletan
Arku kontinentaletako arroka plutonikoak, batez beste, bolkanikoak baino azidoagoak izan ohi dira. Gabro eta kuartzodioritak oso urriak dira tonaliten proportzio izugarriekin, baita montzonita edo granitoekin, konparatuta ere. Arroka intrusiboen artean, arroka bolkanikoetan bezala, mantuan jatorria duten baina azalera heldu aurretik solidotzen diren magmak (fusiourrats bakarrekoak) eta magma mafikoen birfusioaren bitartez sortutakoak (bi urratseko fusioa) bereiz daitezke. Magma berrien solidotzearen eta konpresioaren eraginez, lurrazala loditu ahala, mantuan sortutako magmek zailagoa izango dute lurrazalaren oina zeharkatzea eta gero eta gehiago izango dira bertan kristaltzen direnak[2].
Izaera eta egitura
Subdukzioa ozeano-litosfereren azpian gertatzen denean uharte-arkuen sistemak eratzen dira, eta hondoratzen ari den plakarantz ganbilak dira (adibidez, Indonesiako uharte-katea). Subdukzioa kontinente-litosferaren azpian gertatzen bada, aldiz, kontinenteen ertzarekiko paraleloa den arku bolkanikoa sortzen da, hau da, arku-kontinentala (adibidez Andeak). Geometrikoki eta mekanikoki arku kontinentalak uharte-arkuen parekoak dira, ezberdintasun nagusi batekin: 70 km-ko lodiera izan dezakeen kontinente-lurrazalaren presentzia subdukzio azpikontinentalaren gainetik[2].
Uharte-arkua edo arku azpiozeanikoa
Uharte arkuek, 200-300 km-ko zabalera eta zenbait milaka km-tako luzera izan dezaketen arkugeometriak (Java, Marianak edo Aleutiarretako uharte-arkuak) irudikatzen dituzte. Subdukzioa azpi-ozeanikoa izaki, uharte-arkuek basamentu ozeanikoa erakutsiko dute. Uharte-arkuetan arkuaren basamentua goratzen ari diren ozeano-lurrazala zein sakonera txikiko plataforma itsastarra osatzen dituzten materialak izan ohi dira. Uharte-arku gehienetako bolkanek 1 eta 2 km bitarteko garaiera izaten dute itsas mailarekiko, arkuko basamentuaren garaiera edozein izanik ere[2].
Arku-kontinentala edo azpikontinentala
Arku kontinental gehienetan, lurrazalak batez beste 25-40 km bitarteko lodiera izaten du, arku bolkanikoa bera barne. Zenbaitetan, lurrazala askoz lodiagoa izan daiteke (50-70 km), erdiko Andeak kasu. Subdukzioa azpikontinentala izaki, arku kontinentalaren basamentua kontinente-lurrazala arrunta izango da. Arku kontinentalak, itsas mailatik 1 eta 5 kilometro artean goratuta daude eta basamentua kontinente-lurrazal heterogeneoak osatzen du. Arku kontinentaletako bolkanen altuera basamentuko altueraren araberakoa izango da eta, gehienetan, basamentuaren azaletik gora 3 km luzatzen dira[2].
Magmatismoaren jatorria
Uharte-arkuetan bezala, arku kontinentaletako estreinako magmen jatorria plaka zamalkatzailearen mantuko peridotitetan bilatu behar da, zeina fusioa hondoratzen ari den plakaren deshidratazioaren eraginez fluidoak gehitzen direlako (eta agian magmak ere) gertatzen baita. Uharte-arkuen eta arku kontinentalen arteko ezberdintasun magmamen jatorrriari dagokionez plaka zamalkatzailearen mantu litosferikoaren izaerari dagokio. Kontinentearen azpiko mantu litosferikoak kontinentea sortu zenetik ez du aldaketarik jasan, kontinenteari atxikita mantentzen delako. Aldiz, ozeano-lurrazalaren mantu litosferikoa birziklatu egiten da, subdukzioa jasaten duen aldi bakoitzeko. Horrek bi mantu litosferikoen arteko ezberdintasun kimikoak eragiten ditu, eta onartzen den bezala magmen jatorria mantu litosferikoan aurkituz gero, jatorrizko magmen kimismoa ezberdina izango da. Arku kontinentaletako eta uharte-arkuetako magmatismoaren artean badago beste ezberdintasun nabarmen bat[2].
Arku kontinentaletako magmatismoaren jatorria
Arku kontinentaletako magmatismoa jatorri anitzeko eta urrats anitzeko prozesua da . Arku kontinentaletako magmatismoa hondoratutako ozeano-lurrazaletik eta sedimentuetatik, plakazamalkatzailearen mantutik (mantua bera peridotita txirotu eta aberastuen arteko nahasketa izango litzateke), kontinente-lurrazal hetoreogeneotik, lurrazalaren azpian pilatutako materialetatik eta kontinentearen azpiko mantu litosferikotik hornitzen da, neurri handiago edo txikiago batean. Eremu bakoitzeko materialak beraien artean nahastu edota partzialki urtu daitezke neurri ezberdinetan. Beraz, subdukzioa gertatu ahala hondoratutako ozeano-lurrazala deshidratatu egiten da eta urak gaineko peridotitak hidratatzen ditu fusio partziala eraginez. Magmek kristaltze frakzionatua jasan dezakete kontinente-lurrazalaren azpian edo sakonera txikiagoko kokapenetan pilatzean. Magma gorakorren artean nahasketa-prozesuak ere gerta daitezke. Era beran, kontinente-lurrazal hetereogeneoaren asimilazioak aldaketa kimikoak eragiten ditu magmetan. Beste alde batetik, baldintza tektonikoek eragin zuzena dute azaleratzen edo sakonera txikietan kokatzen den magma-kopuruan. Konpresio-inguruneetan ugariagoak dira sakonean kristaltzen diren magmak; norabide-mugimenduko edo estentsio-inguruneetan, aldiz, magmaren igoera azkarra bermatzen duten egiturak sortzen dira[2].
Uharte-arkuetako magmatismoaren jatorria
Magmen sorreran jatorri ezberdineko iturriek eta maila ezberdineko frakzionazioek parte hartzen dutela. Gainera, plaka zamalkatzailearen mantua heterogeneoa izan daiteke, aberastutako eta txirotutako eremuak barneratuz, subdukzioa jasaten duen lurrazalaren eta sedimentuen osagai ezberdinek proportzio ezberdinetan har dezakete parte, eredu termikoa eta mantuko fluxuak aldakorrak izan daitezke eta hain garrantzitsua den fluidoaren izaera eta portaera ez dago behar beste finkatuta. Magmen sorrera sinple batek ezin du uharte-arkuetan behatzen diren arroka bolkaniko guztien jatorria azaldu. Uharte-arkuetako magmen sorreran parte hartzen duten prozesu orokorrenak baino ez dira deskribatzen ondoren laburbiltzen den ereduan:
Subdukzioa jasan duen ozeano-lurrazala eta berarekin hondoratutako sedimentuak berotu eta deshidratatu egiten dira ura askatuz. Material horiek baldintza oso konkretuetan baino ez dute fusio partziala jasaten: uharte-arkua edo hondoratzen den lurrazala oso gazteak direnean.
Askatutako fase fluidoa eta bertan disolbatutako zenbait elementu gaineko manturaino garraituak izaten dira.
Peridotita hidratatuak sakonera handiagoetara garraiatuak izaten dira. Gutxi gorabehera 110 km-ko sakoneran peridotita horien fusio partziala hasteko behar diren P eta T baldintzak aurkitzen dira. Baldintza horietan peridotitek % 1-% 2 fusio partziala jasaten dute eta izaera toleitikoa duen basalto olibinikoa sortzen da.
Era horretan sortutako magma toleitikoak arkuko lurrazalaren azpian pilatzen dira eta kristaltze frakzionatua aktibatzen da. Magmen pilaketaz sortutako ganbera magmatiko handiek gaineko lurrazalaren fusioa eragin dezakete eta magma azidoagoak sortu.
Ondoren, magma toleitiko eta kalkoalkalinoen desberdintze-prozesua gertatzen da (kristaltze frakzionatuaren bitartez, asimilazioz zein magmen nahasketaz), uharte-arkuetan behatzen diren konposizio ezberdineko arroka-espektro osoa sortuz. Azaleratzen ez diren magmek plutoiak eratzen dituzte sakonean.
Magma alkalinoagoak ere sor daitezke, uharte-arkutik askoz atzerago, agian subdukzioeremuarekin erlazionatutako fluidoak agortzen direnean.
Arkuaren ostean ere, subdukzioak eragindako konbekzio lokalaren bitartez, mantuko konbekzio-korronte gorakorra era daiteke, arku osteko bolkanismoa sortuz. Prozesu honen bitartez arro marjinalak sortzen dira[2].
