เรียนรู้

ลาวา : รูปแบบและปัจจัยการประทุ

แมกมา (magma) ประกอบด้วย 1) หินหนืด (molten rock) จากการหลอมละลายของหินใต้พื้นผิวโลก 2) ไอระเหย (volatile)ของน้ำและก๊าซ รวมทั้ง 3) หินแปลกปลอม (xenolith) ต่างๆ ที่อาจปะปนกันมาตลอดระยะทางระหว่างการแทรกดันของแมกมาขึ้นมาสู่พื้นผิวโลก

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จำแนกแมกมาออกเป็น 3 ชนิด ตามองค์ประกอบทางเคมีและสัดส่วนความเข้มข้นของแร่ซิลิกา (SiO2) ซึ่งแมกมาแต่ละชนิดส่งผลให้เกิดคุณลักษณะเฉพาะต่างๆ ของกิจกรรมทางภูเขาไฟ ทั้งรูปร่างภูเขาไฟ สไตล์การปะทุ วัสดุที่เกิดจากภูเขาไฟ ตลอดจนรูปแบบของภัยพิบัติภูเขาไฟที่มีโอกาสเกิดขึ้น ซึ่งในเชิงองค์ประกอบ แมกมารายละเอียดและคุณสมบัติของแมกมาแต่ละชนิดแสดงในตารางด้านล่าง (Schmincke, 2005) และสรุปคุณสมบัติสำคัญของแมกมาที่ส่งผลต่อพฤติกรรมของ ลาวา (lava) ออกเป็น 3 ปัจจัย คือ

คุณสมบัติแมกมาบะซอลต์ (basaltic)แมกมาแอนดิไซต์ (andesitic)แมกมาไรโอไรท์ (rhyoritic)
1.สีเข้มปานกลางจาง
2.อุณหภูมิ (oC)1,000-1,200800-1,000600-900
3.ความเข้มข้นของแร่ซิลิกาต่ำ (45-55%)กลาง (55-56%)สูง (65-75%)
4.ความเข้มข้นน้ำ0.1-1%ประมาณ 2-3%ประมาณ 4-6%
5.ความเข้มข้นก๊าซ1-2%3-4%4-6%
6.ความหนืดต่ำปานกลางสูง
7.สัดส่วนบนโลก80%10%10%
ตารางสรุปคุณสมบัติต่างๆ ของแมกมาในแต่ละชนิด

1) ความหนืด

ความหนืด (viscosity) คือ ความสามารถในการไหลของแมกมา โดยแมกมาที่มีความหนืดสูงอย่างแมกมาไรโอไรท์ (ดูตาราง) จะไหลได้ช้าและไม่ไกลจากแหล่งกำเนิด โดยมีรูปแบบการไหลคล้ายกับเศษหินที่ถูกครูดและลากไถไปอย่างต่อเนื่อง เรียกลักษณะการไหลแบบนี้ว่า ลาวาอาอ้า (‘a‘a) ส่วนแมกมาที่มีความหนืดต่ำอย่างแมกมาบะซอลต์ จะไหลหลากไปได้ไกลจากแหล่งกำเนิด โดยผิวภายนอกเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ภายในยังหลอมละลายและเคลื่อนที่ได้ต่อ ทำให้มีลักษณะคล้ายกับเกลียวเชือก เรียกลักษณะการไหลแบบนี้ว่า ลาวาปาฮอยฮอย (pahoehoe) นอกจากนี้หากแมกมาแทรกดันขึ้นมาใต้ทะเล แมกมาจะแสดงรูปแบบเฉพาะของการไหลออกมาเป็นก้อนๆ คล้ายกับหมอน เรียกว่า ลาวารูปหมอน (pillow lava)

ตัวอย่างชนิดและรูปแบบการไหลของลาวา ตามความหนืดและสภาพแวดล้อม (ซ้าย) ลาวาอาอ้า (‘a‘a) (กลาง) ลาวาปาฮอยฮอย (pahoehoe) (ขวา) ลาวารูปหมอน (pillow lava)

แมกมา (magma) คือ หินหนืดที่อยู่ภายในโลก ถ้าปะทุขึ้นมาบนพื้นผิวโลกเรียกว่า ลาวา (lava)

ลาวาอาอ้า (‘a‘a) เกิดจากลาวาที่มีความหนืดสูง
ลาวาปาฮอยฮอย (pahoehoe) เกิดจากลาวาที่มีความหนืดต่
ลาวารูปหมอน (pillow lava) เกิดจากลาวาไหลหลากใต้น้ำ

2) ไอระเหย

ไอระเหย (volatile) มีอยู่หลายชนิด (ดูตาราง) โดยในช่วงที่แมกมาอยู่ใต้พื้นผิวโลกไอระเหยจะถูก ความดันปิดล้อม (confining pressure) บีบอัดไว้ให้ละลายอยู่กับแมกมา แต่เมื่อแมกมาแทรกดันสูงขึ้น ความดันปิดล้อมลดลง ทำให้ก๊าซชนิดต่างๆ ที่อยู่ในแมกมาขยายตัวเป็นฟองและพุ่งสู่พื้นผิวโลกโดยมีแมกมาติดมาด้วย ซึ่งรูปแบบคล้ายกับการเกิดฟองหลังจากเปิดกระป๋องน้ำอัดลม ดังนั้นแมกมาที่มีปริมาณก๊าซมาก เช่นแมกมาไรโอไรท์จะสามารถปะทุได้รุนแรงกว่าแมกมาที่มีก๊าซอยู่น้อยอย่างแมกมาบะซอลต์

ส่วนประกอบปริมาตร (%) ส่วนประกอบปริมาตร (%)
H2O67.70S21.04
CO212.70H20.75
N27.65CO0.67
SO27.03Cl20.41
SO31.86Ar0.20
ตัวอย่างปริมาณของก๊าซที่ละลายอยู่ในแมกมาจากกรณีศึกษาหมู่เกาะฮาวาย
รูปแบบการปะทุของภูเขาไฟ ซึ่งแตกต่างกันตามชนิดของแมกมาและคุณสมบัติของลาวา

ประทุแบบไอซ์แลนด์ (Icelandic eruption) แมกมาบะซอลต์ ลาวาเหลว  (VEI = 0-1) เป็นการปะทุตามรอยแยก (fissure eruption) ของแมกมาบะซอลต์ความหนืดต่ำ และไม่มีปากปล่องแน่ชัด ลาวาไหลหลากเหมือนกับน้ำท่วม เช่น ค.ศ. 1783 ภูเขา Laki ไอซ์แลนด์ ประทุตามแนวแตก ลาวาไหลหลาก 5,000 ลูกบาศก์เมตร/วินาที

การปะทุแบบม่านลาวา (curtain Lava) บนเกาะไอซ์แลนด์

ปะทุแบบพลิเนียน (Plinian eruption) แมกมาไรโอไรท์ ลาวาหนืด (VEI = 3-8) เป็นการปะทุอย่างรุนแรงของก๊าซและเศษหินพุ่งสูง 5-60 กิโลเมตร เช่น ภูเขาไฟเตาโป (Taupo) ในนิวซีแลนด์

การปะทุแบบพลิเนียน ภูเขาไฟเซนต์ เฮเลน พ.ศ. 2523 (ที่มา : www.oregonlive.com)

เพิ่มเติม : 6 ลีลาการ ถ่ม-ถุย-ผุย-พ่น ของภูเขาไฟ

นอกจากนี้ ปริมาณของไอระเหยยังส่งผลต่อลักษณะของหินที่เกิดขึ้นด้วย ยิ่งไอระเหยมีมาก การปะทุรุนแรง หินจะยิ่งมีความเป็นรูพรุนมากขึ้นไปด้วย ตัวอย่างเช่น หินไรโอไรท์ (rhyolite) หรือหากแมกมาไรโอไรท์มีปริมาณก๊าซสูง เมื่อแข็งตัว หินจะมีรูพรุนมากคล้ายกับฟองน้ำ เนื้อฟอง (vesicular texture) เรียกว่า หินพัมมิซ (pumice) ซึ่งมีเนื้อสีขาว น้ำหนักเบาและลอยน้ำได้

หินไรโอไรท์และเพื่อนๆ ของเขา

หินบะซอลต์ (basalt) เกิดจากการปะทุของแมกมาบะซอลต์ มีสีดำคล้ำเป็นส่วนใหญ่ บางครั้งหากแมกมาเดิมมีไอระเหยมาก การประทุรุนแรงกว่าปกติ อาจทำให้เกิดหินที่มีองค์ประกอบคล้ายกับหินบะซอลต์แต่มีรูพรุนคล้ายกับฟองน้ำเหมือนกับหินพัมมิช ซึ่งนักธรณีวิทยาจำแนกและเรียกหินชนิดนี้แยกต่างหากว่า หินสคอเรีย (scoria)

หินแอนดิไซท์ หินบะซอลต์ และเพื่อน

เพิ่มเติม : สิ่งที่ภูเขาไฟผุยออกมา ไม่ได้มีลาวาแค่อย่างเดียว

3) ปริมาตร

ปริมาตร (volume) หากแมกมามีปริมาณมาก จะทำให้การปะทุรุนแรงมากหรือยาวนานขึ้น โดยลาวาปริมาณน้อยจะทำให้เกิดเป็นภูเขาไฟลูกเล็กๆ เช่น ภูเขาไฟพนมรุ้ง ภูเขาไฟกระโดง จังหวัดบุรีรัมย์ แต่หากแมกมามีปริมาณมาก จะได้ ภูเขาไฟรูปโล่ (shield volcano) ขนาดใหญ่ครอบคลุมพื้นที่กว้าง (> 1,000 กิโลเมตร) เช่น ภูเขาไฟเมานาโลอา บนหมู่เกาะฮาวาย ซึ่งเป็นภูเขาไฟที่กว้างใหญ่ที่สุดในโลก

ภูเขาไฟรูปโล่ เกาะฮาวาย

แต่ถ้าแหล่งแมกมามีปริมาณมหาศาล เช่นในกรณีของ จุดร้อน (hotspot) ซึ่งหากจุดร้อนเกิดขึ้นในทะเลจะเกิดเป็น แนวหมู่เกาะภูเขาไฟ (volcanic chain) แต่หากจุดร้อนเกิดขึ้นบนพื้นทวีปจะพบลักษณะแบบ ที่ราบสูงหินบะซอลต์ไหลหลาก (flood basalt plateau)

การกระจายตัวของจุดร้อน (จุดสีเหลือง) และแนวหมู่เกาะภูเขา (เส้นสีแดง) รวมทั้งที่ราบสูงหินบะซอลต์ไหลหลาก (พื้นที่สีดำ)
แผนที่ตอนบนของมหาสมุทรแปซฺฟิ แสดงการกระจายตัวของ แนวหมู่เกาะภูเขาไฟฮาวาย-เอ็มเพอเรอร์ (Hawaiian-Emperor volcanic chain)
ชั้นหินบะซอลต์แสดงการไหลหลากของลาวาจำนวนมาก จนกลายเป็น ที่ราบสูงหินบะซอลต์ไหลหลาก (flood basalt plateau) ในไซบีเรีย (ที่มา : www.howstuffworks.com)

เพิ่มเติม : หมู่เกาะภูเขาไฟฮาวาย-เอ็มเพอเรอร์ : ร่องรอยการเดินทางของแผ่นเปลือกโลก

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: