ماگما: سنگ مذاب درون زمین
ماگما چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟
ماگما[1] سنگ‌های مذاب یا نیمه‌مذابی هستند که در زیر پوستهٔ زمین قرار دارند. این مادهٔ داغ و سیال، منشأ تمام سنگ‌های آذرین است. برای درک بهتر، یک قابلمه پر از آب را روی اجاق گاز تصور کنید که در حال جوشیدن است. حباب‌های بخار آب که به سطح می‌آیند، شبیه به خروج ماگما از یک آتشفشان هستند، با این تفاوت که ماگما بسیار پیچیده‌تر و داغ‌تر است.
تشکیل ماگما به سه عامل اصلی بستگی دارد: دما، فشار و وجود آب. با افزایش عمق درون زمین، دما به طور پیوسته بالا می‌رود (به ازای هر 1 کیلومتر عمق، دما حدود 30 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد). اما فشار ناشی از وزن سنگ‌های بالایی نیز زیاد می‌شود که مانع از ذوب سنگ‌ها می‌گردد. در نقاط خاصی از زمین، مانند مرز بین صفحات تکتونیکی، این تعادل به هم می‌خورد و سنگ‌ها شروع به ذوب شدن می‌کنند.
انواع مختلف ماگما و ترکیب شیمیایی آن‌ها
همهٔ ماگماها یکسان نیستند. آن‌ها بر اساس میزان سیلیس ($SiO_2$) که دارند، به انواع اصلی تقسیم می‌شوند. میزان سیلیس بر روی غلظت (ویسکوزیته)، دمای ذوب و نوع فوران آتشفشانی تأثیر مستقیم می‌گذارد.
| نوع ماگما | میزان سیلیس | ویژگی‌ها | نوع فوران |
|---|---|---|---|
| بازالتی | ~50% | گرم، رقیق، روان | آرام (مثال: هاوایی) |
| آندزیتی | ~60% | داغ، نسبتاً غلیظ | متوسط (مثال: وزوو) |
| ریولیتی | >70% | سرد، بسیار غلیظ، چسبنده | انفجاری (مثال: سنت هلن) |
ماگمای بازالتی از گوشتهٔ فوقانی زمین نشأت می‌گیرد و وقتی به سطح میرسد، سنگ بازالت را تشکیل می‌دهد. ماگمای ریولیتی که سیلیس بسیار بالایی دارد، معمولاً از ذوب سنگ‌های پوسته قاره‌ای ایجاد می‌شود و بسیار انفجاری است.
سفر ماگما: از اعماق تا سطح زمین
ماگما پس از تشکیل، به دلیل چگالی کمتر نسبت به سنگ‌های جامد اطراف خود، شروع به حرکت به سمت بالا می‌کند. این سفر می‌تواند به چندین شکل پایان یابد:
۱. فوران آتشفشانی (خروجی): ماگما به سطح زمین میرسد. در این حالت به آن لاوا[2] می‌گویند. لاوا سرد شده و سنگ‌های آذرین خروجی مانند بازالت را تشکیل می‌دهد.
۲. تبلور در عمق (نفوذی): ماگما ممکن است قبل از رسیدن به سطح، درون پوسته زمین سرد شود. این فرآیند بسیار کند (هزاران تا میلیون‌ها سال) اتفاق می‌افتد و منجر به تشکیل سنگ‌های آذرین نفوذی مانند گرانیت می‌شود. توده‌های بزرگ گرانیتی که به آرامی سرد شده‌اند، کانی‌های درشت‌بلوری دارند.
کاربردهای عملی و اهمیت ماگما برای انسان
ماگما تنها یک پدیده طبیعی مخرب نیست؛ منشأ منابع بسیار ارزشمندی برای انسان است:
• انرژی زمین‌گرمایی: حرارت ناشی از توده‌های ماگمایی در عمق زمین، منابع آب زیرزمینی را گرم می‌کند. از این آب‌های داغ و بخار می‌توان برای تولید برق پاک و گرمایش مستقیم استفاده کرد. کشورهایی مانند ایسلند به‌طور گسترده از این انرژی استفاده می‌کنند.
• تشکیل کانی‌های ارزشمند: بسیاری از معادن مهم طلا، مس، نقره و مولیبدن در اطراف توده‌های ماگمایی تشکیل شده‌اند. ماگما در حین سرد شدن، عناصر ارزشمند را در شکاف‌ها و حفره‌های سنگ‌ها رسوب می‌دهد.
• خاک حاصلخیز: سنگ‌های آذرین، به ویژه بازالت، پس از هوازدگی و تجزیه، خاک‌های بسیار حاصلخیزی را تشکیل می‌دهند که برای کشاورزی ایده‌آل هستند. بسیاری از مناطق کشاورزی مهم جهان روی خاک‌های آتشفشانی قرار دارند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. این یک اشتباه رایج است. به سنگ مذاب در داخل زمین ماگما می‌گویند. به محض اینکه همان ماده از یک آتشفشان فوران کرد و به سطح زمین رسید، نام آن به لاوا تغییر می‌کند.
خیر. رنگ ماگما به دمای آن و ترکیبات شیمیایی‌اش بستگی دارد. ماگمای بازالتی بسیار داغ (1000-1200°C) و به رنگ زرد-سفید است. ماگمای ریولیتی سردتر (700-900°C) و به رنگ قرمز تیره است. آنچه ما در عکس‌ها می‌بینیم، اغلب نور گدازه‌های سطحی است که در شب به رنگ قرمز-نارنجی دیده می‌شود.
قطعاً خیر. حتی ماگمای رقیق (بازالتی) دمایی بین 1000 تا 1200 درجه سانتی‌گراد دارد. هر ماده‌ای، از جمله فلزات و انسان، بلافاصله در تماس با آن تبخیر می‌شود. این ایده فقط در فیلم‌های تخیلی ممکن است!
پاورقی
[1] ماگما (Magma): از ریشه یونانی به معنای «خمیر» گرفته شده است. به توده‌سیلیکات مذاب داغ موجود در زیر سطح زمین گفته می‌شود.
[2] لاوا (Lava): به ماگمایی که از دهانه آتشفشان خارج شده باشد، لاوا گفته می‌شود.
[3] سیلیس ($SiO_2$) (Silica): ترکیب شیمیایی دی‌اکسید سیلیکون که اصلی‌ترین جزء سازنده‌ی بیشتر سنگ‌ها و به ویژه ماگماها است.