مواد مذاب کوه آتشفشان چیست؟ – تفاوت ماگما و گدازه

مواد مذاب کوه آتشفشان به موادی گفته می شود که در هنگام فعالیت های آتشفشانی از دهانه آن ها به همراه خاکستر، بخارآب، مواد جامد و گازها خارج می شود.

مواد مذاب یا به صورت فوران های ناگهانی و انفجاری و یا به شکل تدریجی از دهانه کوه های آتشفشانی خارج می شود. به عبارتی دیگر سنگ ها با گرمایی که داخل زمین وجود دارد، ذوب شده و مواد مذاب را تشکیل می دهند که به آن ها ماگما و گدازه می گویند. کتاب علوم پایه ششم منبعی است که با مواد مذاب کوه آتشفشان برای اولین بار آشنا می شویم. با ماگما و مواد مذاب کوه آتشفشان و چگونگی تشکیل آن ها و همچنین ویژگی های آن در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک بیشتر آشنا می شویم.

آتشفشان چیست؟

از پدیده های طبیعی زمین که نقش مهمی در تغییر و تحول مربوط به گوشته و پوسته زمین را دارد، به نام آتشفشان است. نکته ای که اهمیت دارد این است که عواملی که باعث تولید آتشفشان می شود و نوع مواد آتشفشانی از گذشته تا به امروز تغییر چندانی نکرده است. علاوه بر زمین در کرات دیگی مانند سیاره مریخ و کره ماه نیز آتشفشان رخ می دهد. بعد از این که یک آتشفشان اتفاق می افتد، سنگ ها و مواد درونی زمین که در دمای بالا به شکل مذاب هستند، به صورت گدازه های آتشفشانی، گازها و خاکستر بیرون و به سطح زمین می رسند. این مواد روی سطح زمین به شکل های مختلفی سرد می شوند.

هر آتشفشانی بعد از مرحله ی فعال، دارای مرحله آرام و خاموشی است که فعالیت آن به شکل خفیف ادامه می یابد. مرحله خاموشی طولانی بوده و حتی ممکن است به صورت دایمی باشد.

مواد مذاب کوه آتشفشان

از خواص مواد مذاب که با ذوب شدن سنگ ها توسط گرمای درونی زمین تشکیل می شوند، داشتن چگالی کم، داغ و متحرک بودن را می توان نام برد. در پایین سطح زمین، در جایی که دما بالاست و فشار کمی وجود دارد، سنگ های مذابی است که به شکل مایع و یا نیمه جامد هستند. دمای این مواد بین ۱۲۰۰ تا ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد است. به مواد و سنگ های داخل زمین ماگما و مواد مذابی که به بیرون می ریزند، گدازه می گویند. سنگ های آذرین بعد از رسیدن این مواد به سطح زمین و در نتیجه سرد شدن، تشکیل می شوند. ماگما با ترکیبات سیلیکاتی خود دارای فراریت بیشتری نسبت به گدازه است. نقطه ذوب و یا نقطه انجماد کانی های موجود در گدازه بالاست.

چگونگی تشکیل ماگما و لایه های زمین

همان طور که می دانیم زمین دارای سه لایه اصلی پوسته، گوشته و هسته است. خارجی ترین لایه، پوسته است که روی آن زندگی می کنیم و دارای ضخامتی بین ۳۲ تا ۷۰ کیلومتر است. لایه زیر پوسته، گوشته است که با این که داغ است اما به دلیل تحمل فشار بالا، به شکل جامد است.

سنگ کره به مجموع پوسته بیرونی و قسمت سخت گوشته می گویند که خود از هفت لایه تشکیل شده است. لایه نرمی به نام سست کره بر روی این لایه ها وجود دارد که فعالیت مرزهای آن ها می تواند مقدمه ای برای تشکیل ماگما باشد. با دور شدن لایه ها از هم و جدا شدن آن ها، فضای بین آن ها را، سنگ های گوشته سست کره و با نفوذ به آن ها پر می کند. ماگما در نتیجه ذوب شدن سنگ گوشته به علت فشار کم ایجاد می شود. با خروج ماگما، پوسته جدید در این قسمت تشکیل می شود.

نکته

با برخورد دو لبه لایه ها به همدیگر و نفوذ یکی به زیر دیگری، گودال بزرگی در اقیانوس ها تشکیل می شود. مواد داخل سنگ کره با نفوذ به داخل گوشته داغ، تحت فشار، ذوب می شود. تحت همین فشار و گرما، آب بیرون رفته و به گوشته نفوذ می کند و نقطه ذوب را در آن جا کم می کند. این دلایل باعث زودتر ذوب شدن گوشته می شوند.

دسته های مواد مذاب کوه آتشفشان

مواد مذابی که از کوه های آتشفشانی خارج می شود به سه دسته جامد، مایع و گاز تقسیم می شوند.

مواد جامد

با این که بیشتر موادی که از یک کوه اتشفشانی خارج می شود به شکل گدازه و ماگما خواهد بود، ولی مواد جامدی با شکل و اندازه های مختلف نیز از آن خارج می شود. این مواد در نتیجه انفجار به یک دفعه از دودکش آتشفشان جدا و به بیرون پرتاب می شوند. بمب های آتشفشانی، لاپیلی، شن ها و خاکسترها از مواد جامدی هستند که از یک کوه آتشفشان خارج می شود.

بمب های آتشفشانی نتیجه چرخش مواد خمیری خارج شده از آتشفشان هاست که به شکل دوکی هستند. لاپیلی ها لایه هایی به ابعاد یک تا سه سانتی متر و یا بیشتر در دامنه کوه های آتشفشانی قرار می گیرند. شن ها و خاکسترها (مواد پودری) از اجسام مختلفی چون فلدسپات، منیتیت و اوژیت تشکیل شده اند. توفان ها از رسوب خاکسترهایی که توسط باد جابجا می شود، به وجود می آیند.

مواد مایع

مواد مایع یا گدازه، همان مواد مذاب کوه آتشفشان و بقایای ماگما است که بیشترین درصد آن را سیلیکات های مختلف تشکیل می دهند. اما گدازه نسبت به ماگمای داخلی دارای میزان کمتری از گاز و بخار آب است. مواد تشکیل دهنده گدازه ها که دمای آن ها مختلف بوده و حتی به ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد نیز می رسد، دارای ترکیب یکنواختی نسبت به ماگما هستند. بازالت، آندزیت و تراکیت از جمله سنگ هایی هستند که در نتیجه سرد شدن گدازه ها به صورت های لایه ای یا ورقه ای تشکیل می شوند. گدازه ها می توانند به سه شکل اسیدی، خنثی و یا بازی باشند.

مواد گازی

بخارات و گازها موادی هستند که در تمام مرحله های فعالیت یک آتشفشان از دهانه کوه ها خارج می شوند. به طوری که حتی بعد از خاموش شدن آن ها نیز، خروج این گازها ادامه خواهد داشت. از بیشترین میزان گازهایی که از دهانه آتشفشان خارج می شود، بخار آب است که به اندازه ۶۰ تا ۹۰ درصد حجم این گازها را تشکیل می دهد. سه نوع گاز با دماهای مختلف در ترکیب بخارات خارج شده از آتشفشان ها وجود دارد. فومارول ها با دمای بیشتر از ۱۸۰ درجه، سولفاتارها با دمای بین ۱۰۰ تا ۱۸۰ درجه و موفت ها با دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی گراد این سه دسته را تشکیل می دهند.

فعالیت ماگما

سست کره بخشی از زمین است که پایین سنگ کره و بالای گوشته بالایی زمین قرار دارد. ماگمای آتشفشانی در این بخش از داخل زمین قرار دارد اما قبل از فوران در مخزنی به نام انباشت گاه ماگما جمع می شود. مراحل تشکیل، حرکت ماگما و تبدیل آن به سنگ در طی دو بخش ژرف توده ای و فعالیت آتشفشانی انجام می شود.

فعالیت ژرف توده ای

در این نوع از فعالیت ها حرکت ماگما به سمت بالا از درون زمین انجام می شود ولی قبل از رسیدن به سطح در داخل زمین سرد شده و به سنگ تبدیل می شود. این بخش از ماگما که به روی سطح زمین نمی آیند، سنگ های آذرین درونی چون گرانیت را به وجود می آورند. شکل های مختلفی که توده های آذرین درونی دارند پنج دسته ژرف سنگ ها، کوژ سنگ ها (توده های قارچی شکل)، کاوسنگ ها (به شکل مقعر)، آذرین لایه و آذرین تیغه هستند.

فعالیت آتشفشانی

در فعالیت آتشفشانی ماگما راه به سطح زمین پیدا می کند و پخش مواد سنگی آواری روی سطح زمین در نتیجه پدیده انفجار، انجام می شود. در این فرایندهای آتشفشانی و خارج شدن مواد درونی به سطح زمین، سنگ های آذرین بیرونی تشکیل می شوند. از سنگ های آذرین بیرونی، بازالت معروفترین آن هاست.

نکته

ماگمای هم شیب در نتیجه برخورد ماگما و قرار گرفتن آن در بالا و پایین سنگ هایی که لایه بندی موازی مشخصی دارند، به وجود می آید. اما ماگمای ناهم شیب با قرار گرفتن به شکل قطع لایه بندی موازی در سنگ ها به وجود می آید.

تفاوت های ماگما با گدازه

شاید به اشتباه ماگما و گدازه به یک معنا به کار برده شود، ولی بین آن ها تفاوت هایی وجود دارد. اول این که وجود ماگما درون لایه های زمین و درون کوه هاست. ماگما موادی مذاب است که در زیر پوسته زمین بوده و چندین مایل زیر زمین هستند اما گدازه به سطح زمین می رسد. ماگما که شامل گازها و کریستال هایی مانند اکسیژن، سیلیکون، آلومینیوم، منیزیم، کلسیم، آهن، سدیم، پتاسیم، منگنز و مواد دیگر است. این مواد موجود در ماگما باعث می شود که سنگ هایی که از آن تشکیل می شود دارای مواد معدنی متنوعی باشند. گدازه شامل موادی چون سیلیکون، سدیم، پتاسیم، فسفر، کلسیم و … است که در برخی از ترکیبات با ماگما یکی است.

یکی از فرق های اساسی ماگما و گدازه در این است که ماگما داخل زمین و به شکل سنگی است اما گدازه مایعی سیال و داغ است که رنگ قرمزی داشته و متشکل از مواد مایع، حباب و کریستال است. اگر به دلیل غلیظ بودن گدازه، گازهای داخل آن به راحتی خارج نشود، تجمع این گازها و فشرده شدن آن ها، خروج انفجاری را سبب می شود. این گدازه که تازه از دهانه خارج شده دارای دمای ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد بوده و به دلیل دمای بالا به شکل مذاب است. اما شیشه آتشفشانی گدازه منجمد شده حاوی مقدار زیادی سیلیس است. به عبارتی تفاوت اصلی ماگما و گدازه در شکل فیزیکی آن هاست.

منشا مواد مذاب آتشفشان

ماگما از ذوب سنگ های گوشته و پوسته زمین سرچشمه می گیرد. فرآیند ذوب زمانی اتفاق می‌افتد که سنگ ‌ها در معرض دماهای بالا و یا کاهش فشار قرار می‌گیرند و باعث ذوب شدن کانی‌ها و تشکیل مخلوط مذابی از سیلیکات‌ها، گازها و سایر اجزا می‌شوند.

یکی از راه های متداول تشکیل ماگما از طریق فرآیند ذوب فشار زدایی است. این اتفاق زمانی رخ می دهد که سنگ گوشته داغ به اعماق کمتری در پوسته زمین بالا می رود، جایی که فشار کمتر است و باعث ذوب شدن سنگ می شود. این نوع ذوب می تواند در مرزهای صفحات واگرا رخ دهد، جایی که صفحات تکتونیکی از یکدیگر دور می شوند و فضایی برای بالا آمدن مواد گوشته داغ ایجاد می کنند.

راه دیگری که ماگما می تواند تشکیل شود از طریق فرآیند ذوب شار است. این زمانی اتفاق می افتد که مایعاتی مانند آب، دی اکسید کربن یا سایر ترکیبات فرار به سنگ اضافه می شود که می تواند نقطه ذوب مواد معدنی را کاهش داده و باعث ذوب شدن آنها شود. این نوع ذوب می‌تواند در مناطق فرورانش رخ دهد، جایی که یک صفحه اقیانوسی به زیر صفحه قاره‌ای فشار می‌آورد و باعث می‌شود آب و مایعات دیگر از صفحه نزولی آزاد شده و به گوه گوشته پوشاننده اضافه شود.

ماگما همچنین می تواند از طریق فرآیند انتقال حرارت تشکیل شود. این زمانی اتفاق می افتد که ماگما به داخل پوسته نفوذ می کند و سنگ اطراف را گرم می کند و باعث ذوب شدن آن می شود. این نوع ذوب می تواند در مناطقی رخ دهد که ماگما می تواند از گوشته بلند شود و به پوسته نفوذ کند، مانند نقاط آتشفشانی یا در مناطقی که اتاقک های ماگمایی عمیق وجود دارد. فرآیند دقیق تشکیل ماگما بسته به عوامل متعددی از جمله نوع سنگ های ذوب شده، شرایط دما و فشار و وجود سیالات یا سایر عوامل زمین شناسی می تواند متفاوت باشد.