ماگما: آتش مایع درون زمین
ماگما چیست و از چه چیزی ساخته شده است؟
تصور کنید یک دیگ بزرگ پر از سوپ داغ و در حال جوشیدن است. ماگما نیز دقیقاً چنین حالتی دارد، اما این دیگ در اعماق زمین قرار دارد و به جای سبزیجات، از سنگ‌های ذوب‌شده پر شده است. ماگما مخلوطی پیچیده از سنگ‌های مذاب، کریستال‌های۳ نیمه‌شکل‌گرفته و گازهای محلول۴ است. دمای آن بین 700 تا 1300 درجه سانتی‌گراد است که می‌تواند حتی فولاد را نیز ذوب کند!
اجزای اصلی تشکیل‌دهنده‌ی ماگما عبارتند از:
- سیلیکات‌ها۵: اینها ترکیبات اصلی سنگ‌ها هستند که نقطه ذوب آن‌ها تعیین‌کننده‌ی حالت ماگما است.
- گازهای محلول: مهم‌ترین این گازها بخار آب ($H_2O$)، دی‌اکسید کربن ($CO_2$) و دی‌اکسید گوگرد ($SO_2$) هستند. وجود این گازها مانند گازهای داخل یک بطری نوشابه است که وقتی در آن باز می‌شود، با سرعت خارج می‌شوند.
- کریستال‌های معدنی: با کاهش دما، مواد معدنی شروع به بلور شدن می‌کنند.
| عنصر شیمیایی | نماد | میزان تقریبی (درصد) |
|---|---|---|
| اکسیژن | O | 46.6% |
| سیلیسیم | Si | 27.7% |
| آلومینیوم | Al | 8.1% |
| آهن | Fe | 5.0% |
ماگما در کجا و چگونه تشکیل می‌شود؟
ماگما عمدتاً در دو منطقه از زمین تشکیل می‌شود: گوشتهٔ فوقانی۶ و پوسته۷. برای ذوب سنگ‌ها و تشکیل ماگما سه مکانیسم اصلی وجود دارد:
- کاهش فشار: وقتی سنگ‌های گوشته به سمت بالا حرکت می‌کنند، فشار روی آن‌ها کم می‌شود. این کاهش فشار، نقطه ذوب سنگ را پایین می‌آورد و حتی بدون افزایش دما، سنگ ذوب می‌شود. این پدیده در پشته‌های میانی اقیانوس۸ رخ می‌دهد.
- افزایش دما: ورود گرما از بخش‌های داغ‌تر درون زمین می‌تواند باعث ذوب سنگ‌های اطراف شود.
- افزایش مواد فرار: افزوده شدن موادی مانند آب می‌تواند نقطه ذوب سنگ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این فرآیند عمدتاً در مناطق فرورانش۹، که صفحه‌ی اقیانوسی به زیر صفحه‌ی قاره‌ای می‌رود، اتفاق می‌افتد.
انواع اصلی ماگما و ویژگی‌های آن‌ها
همه‌ی ماگماها شبیه هم نیستند. مهم‌ترین عامل تفاوت بین آن‌ها، مقدار سیلیس۱۰ ($SiO_2$) است. سیلیس بر روی غلظت (ویسکوزیته)، دمای ذوب و نوع فوران آتشفشانی تأثیر مستقیم دارد.
| نوع ماگما | میزان سیلیس | ویژگی‌ها | نوع فوران |
|---|---|---|---|
| بازالتیکم‌سیلیس | ~50% | رقیق، داغ، جریان‌پذیر | آرام و روان |
| آندزیتیمتوسط | ~60% | غلظت متوسط | متوسط تا انفجاری |
| ریولیتیپرسیلیس | >70% | بسیار غلیظ و چسبناک | بسیار انفجاری و خطرناک |
سفر ماگما به سطح: از اعماق تا آتشفشان
ماگما به دلیل چگالی کمتر نسبت به سنگ‌های اطراف خود، به سمت بالا حرکت می‌کند. این سفر می‌تواند به چند شکل پایان یابد:
- فوران آتشفشانی: اگر ماگما به سطح زمین برسد، به آن گدازه می‌گوییم. گدازه و گازهای همراه آن، فوران آتشفشانی را ایجاد می‌کنند.
- سرد شدن در عمق: گاهی ماگما در اتاقک‌های ماگمایی درون پوسته سرد و سفت می‌شود و سنگ‌های آذرین درونی مانند گرانیت را تشکیل می‌دهد.
مهم‌ترین نکته در این سفر، رفتار گازهای محلول است. وقتی ماگما به سطح نزدیک می‌شود، فشار کاهش یافته و گازها (مانند $CO_2$ و $H_2O$) از آن خارج می‌شوند، درست مانند زمانی که در نوشابه را باز می‌کنید. اگر ماگما غلیظ باشد (مانند نوع ریولیتی)، این گازها به راحتی نمی‌توانند فرار کنند و در نتیجه انفجارهای عظیمی رخ می‌دهد.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
ماگما، این ماده مذاب و قدرتمند درون زمین، موتور محرک بسیاری از پدیده‌های سطحی و درونی سیاره‌ی ما است. از تشکیل کوه‌های عظیم و فوران آتشفشان‌های مهیب گرفته تا ایجاد معادن غنی و حتی شکل‌گیری اولین قاره‌ها، همه و همه مدیون فعالیت این ماده داغ هستند. درک ماگما به ما کمک می‌کند تا نه تنها گذشته زمین، بلکه آینده آن را نیز بهتر پیش‌بینی کنیم.
پاورقی
۱ ماگما (Magma)
۲ گدازه (Lava)
۳ کریستال (Crystal)
۴ گازهای محلول (Dissolved Gases)
۵ سیلیکات‌ها (Silicates)
۶ گوشته فوقانی (Upper Mantle)
۷ پوسته (Crust)
۸ پشته‌های میانی اقیانوس (Mid-Ocean Ridges)
۹ مناطق فرورانش (Subduction Zones)
۱۰ سیلیس (Silica)
۱۱ صفحات تکتونیکی (Tectonic Plates)
