برای درک این که ماگما چگونه تشکیل می شود لازم است ابتدا تعریفی از آن ارایه دهیم. زمین شناسان اصطلاح «ماگما» را برای توصیف سنگ مذابی که هنوز در زیر زمین است به کار می برند. اصطلاح «گدازه» موقعی به کار می رود که ماگما در سطح فوران می کند.
سنگ های داخل گوشته و هسته از زمان شکل گیری زمین در حدود 4.6 میلیارد سال پیش تاکنون هنوز داغ اند. وقتی که زمین تشکیل می شد، مواد با سرعت بالا با هم برخورد می کردند. این برخوردها گرما تولید می کرد (تصور کنیم که وقتی کف دستانمان را پیاپی به هم می زنیم گرم می شوند). این گرما در زمین به دام افتاده است.
همچنین گرمایی درون زمین وجود دارد که از تجزیه رادیواکتیو عناصر رادیواکتیو طبیعی تولید می شود. این همان روندی است که یک راکتور هسته ای با آن گرما تولید کند. البته در زمین، مواد رادیواکتیو نسبت به یک رآکتور هسته ای تمرکز بسیار کمتری دارند اما به هر حال به دلیل این که زمین بسیار بزرگ تر از یک نیروگاه هسته ای است می تواند مقادیر بسیار زیادی گرما تولید کند. سنگ ها عایق های خوبی هستند بنابراین گرما به کندی پراکنده می شود.
این حرارت به حدی هست که تا حدودی برخی از سنگ ها را در گوشته فوقانی، در حدود 50-100 کیلومتری زیر سطح، ذوب کند. می گوییم تا حدی ذوب کند چون سنگ ها به طور کامل ذوب نمی شوند. بیشتر سنگ ها از بیش از یک ماده معدنی تشکیل شده اند و این مواد معدنی مختلف دماهای ذوب متفاوت دارند. این به آن معنی است که زمانی که سنگ ها شروع به ذوب شدن می کنند، برخی از مواد معدنی نسبت به بقیه مواد معدنی با درجه بسیار بیشتری ذوب می شوند. به همین دلیل مهم است که مایعی (ماگما) که تولید می شود دیگر مشابه سنگی نیست که در ابتدا شروع به ذوب شدن کرده است بلکه چیزی متفاوت است.
برای درک آن چه گفته شد می توانید «سنگ» را ترکیبی از شکر، کره و یخ ترسیم کنید. تصور کنید که یک سوم این سنگ از شکر، یک سوم آن از کره و یک سوم باقی مانده از یخ تشکیل شده است. وقتی این سنگ شروع به ذوب شدن می کند، ماگمایی که تولید می شود بیشتر از چیزهایی که راحت تر ذوب می شوند، یعنی یخ و کره، تشکیل می گردد. کمی شکر مذاب هم در ماگما وجود خواهد داشت اما نه خیلی و بیشتر آن هنوز هم کریستالی خواهد بود.
رایج ترین نوع ماگمای تولید شده بازالت است (ماده ای که در پشته های میان اقیانوسی فوران می کند و کف اقیانوس ها را تشکیل می دهد). بلافاصله پس از این که از سنگی ماگما تشکیل می شود، قطره های کمی از ماگمای سنگ بازالت شروع می کند به این که راهش را به سمت بالا پیدا کند (تراکم این ماگما کمی کمتر از سنگ جامد است) و خیلی زود این قطره ها با دیگر قطره ها به هم می پیوندند و در نهایت جریانی از ماگمای سنگ بازالت تشکیل می شود که به سمت سطح می روند. اگر این ماگما به سطح برسد به صورت گدازه بازالتی فوران می کند.
فرایند همرفت و تشکیل گدازه
سنگ های گوشته ثابت نیستند بلکه در حال حرکت اند. آنها توسط فرایند همرفت نقل و انتقال پیدا می کنند. سنگ های گوشته وقتی داغ تراز حد متوسط اند رو به بالا و زمانی که سردتر از حد متوسط اند رو به پایین حرکت می کنند. این فرایند انتقال حرارت، همرفت نامیده می شود. فرایند همرفت اصلی ترین روشی است که زمین با آن از دست گرمایی که در 4.5 میلیون سال پیش آغاز شده و همچنین از گرمایی که با تجزیه رادیو اکتیوی تولید می گردد خلاص می شود.
وقتی که این سنگ جامد (اما پلاستیکی) به بالا می رود، فشار کاهش می یابد و اگر فشار به اندازه کافی کاهش یابد، سنگ شروع به ذوب شدن می کند. مایع تشکیل شده نسبت به سنگ های اطراف تراکم کمتری دارد و شناور می شود، رو به بالا حرکت می کند و در نهایت بر روی سطح فوران می کند.
منابع:
http://volcano.oregonstate.edu/how-lava-formed
