แมกมา (magma) เป็นปัจจัยตั้งต้นสำคัญที่ควบคุมลักษณะเฉพาะทั้งหมดที่สัมพันธ์กับภูเขาไฟ ทั้งรูปร่างของภูเขาไฟ สไตล์การปะทุ วัสดุที่เกิดจากภูเขาไฟ ตลอดจนรูปแบบของภัยพิบัติภูเขาไฟที่มีโอกาสเกิดขึ้น ซึ่งในเชิงองค์ประกอบ แมกมาประกอบด้วย 1) หินหนืด (molten rock) จากการหลอมละลายของหินใต้พื้นผิวโลก 2) ไอระเหย (volatile) ของน้ำและก๊าซ รวมทั้ง 3) หินแปลกปลอม (xenolith) ต่างๆ ที่อาจปะปนกันมาตลอดระยะทางระหว่างการแทรกดันของแมกมาขึ้นมาสู่พื้นผิวโลก ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จำแนกแมกมาออกเป็น 3 ชนิด ตามองค์ประกอบทางเคมีและสัดส่วนความเข้มข้นของแร่ซิลิกา (SiO₂) ซึ่งรายละเอียดคุณสมบัติของแมกมาแต่ละชนิดแสดงในตารางด้านล่าง 1 (Schmincke, 2005)

พ.ศ. 2471 นอร์แมน เลวี โบเวน (Bowen N.L.) นักวิทยาศาสตร์ชาวแคนนาดานำเสนอ ชุดปฏิกิริยาของโบเวน (Bowen’s reaction series) (Cornelis และ Hurlbut, 1985) ซึ่งอธิบายถึงช่วงอุณหภูมิการหลอมละลายหรือการตกผลึกที่แตกต่างกันของแร่ประกอบหินในแต่ละชนิด โดยมีทั้งปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง (ชุดแร่ด้านขวา) และไม่อย่างต่อเนื่อง (ชุดแร่ด้านซ้าย) เช่น ที่อุณหภูมิ 1,200 องศาเซลเซียส โดยประมาณ แร่โอลิวีนสามารถหลอมละลายหรือตกผลึกได้ ในขณะที่แร่มัสโคไวท์ และควอซ์ต นั้นมีอุณหภูมิอยู่ในช่วงประมาณ 750 องศาเซลเซียส ด้วยเหตุนี้แมกมาซึ่งประกอบด้วยแร่หลายชนิด จึงมีช่วงของการหลอมละลายหรือตกผลึกที่กว้าง และจากคุณสมบัติดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงประยุกต์ใช้ในการอธิบายการเกิดและวิวัฒนาการของแมกมา

“ชนิดและคุณสมบัติของแมกมาขึ้นอยู่กับ ความเข้มข้นของแร่ซิลิกา”

สืบเนื่องจากองค์ประกอบหลักของแมกมานั้นได้จากการหลอมละลายของหินหนืดใต้พื้นผิวโลก ดังนั้นการที่จะได้มาซึ่งแมกมาชนิดต่างๆ จึงขึ้นอยู่กับวัสดุต้นกำเนิดที่ถูกหลอมละลายและสภาพแวดล้อมทางธรณีแปรสัณฐานในแต่ละพื้นที่ เช่น หากมีการหลอมละลายบริเวณ สันเขากลางมหาสมุทร (mid-oceanic ridge) ซึ่งโดยส่วนใหญ่เป็นหินบะซอลต์ แมกมากตั้งต้นที่ได้จะเป็นแมกมาบะซอลต์ หรือหากเป็นโซนการชนกันและมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร 2 แผ่น จะได้แมกมาบะซอลต์เช่นกัน ในขณะที่กรณีของแผ่นเปลือกโลกมาสมุทรมุดลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกทวีป แมกมาบะซอลต์จากการหลอมละลายแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่มุดลงไป อาจลอยขึ้นไปและผสมกับแมกมาสีจางอย่างแมกมาไรโอไรท์ ที่ได้จากการหลอมละลายแผ่นเปลือกโลกทวีป และกลายเป็นแมกมาแอนดิไซต์ เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่ากระบวนการเกิดแมกมาตั้งต้นนั้นดูเรียบง่ายไม่ซับซ้อน แต่ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์พบว่าแมกมานั้นมีวิวัฒนาการที่ทำให้องค์ประกอบของแมกมาเปลี่ยนไปจากเดิม ซึ่งสาเหตุสำคัญของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวคือ กระบวนการลำดับส่วนแมกมา (magmatic differentiation) ซึ่งอ้างอิงหลักการจากชุดปฏิกิริยาของโบเวน โดยรูปแบบที่สำคัญของกระบวนการลำดับส่วนแมกมา ได้แก่

1) การตกผลึกลำดับส่วน (fractional crystallization) เป็นกระบวนการตกผลึกของแร่ในแต่ละชนิดที่ไม่พร้อมกันตามหลักการของชุดปฏิกิริยาของโบเวน เช่น กรณีของแมกมาบะซอลต์ที่มีแร่สีเข้มจำนวนมากเมื่อเทียบกับแร่สีจาง แต่เมื่ออุณหภูมิลดลง แร่สีเข้ม เช่น แร่โอลิวีน ซึ่งมีอุณหภูมิในการตกผลึกที่สูงนั้นตกผลึกกลายเป็นของแข็ง ในขณะที่แมกมาส่วนที่เหลือจะมีสัดส่วนของแร่สีจาง เช่น แร่ควอซ์ต มากขึ้น กระบวนการนี้บ่งชี้ว่าถึงแม้แมกมาตั้งต้นจะเป็นแมกมาบะซอลต์ แต่ก็สามารถพัฒนาไปเป็นแมกมาแอนดีไซต์หรือแมกมาไรโอไรท์ จากส่วนที่เหลือจากการลำดับส่วนแมกมาได้

2) การย่อยและดูดซึมของแมกมา (magma assimilation) เป็นอีกกระบวนการที่พบบ่อยในธรรมชาติ เกิดจากการที่แมกมาบะซอลต์แทรกดันแผ่นเปลือกโลกทวีป ซึ่งโดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยแร่สีจาง ความร้อนจากแมกมาบะซอลต์จะ หลอมละลายบางส่วน (partial melting) หินแข็งของแผ่นเปลือกโลกทวีป ได้แมกมาสีจาง เช่น แมกมาไรโอไรท์ หรือหากแมกมาไรโอไรท์เข้ามาผสมปนกับแมกมาบะซอลต์ต้นกำเนิด ก็อาจทำให้เกิดเป็นแมกมาสีปานกลางอย่างแมกมาแอนดิไซต์ได้เช่นกัน

3) การปะปนกันของแมกมา (magma mixing) เป็นอีกกระบวนการที่สามารถพบได้ในธรรมชาติ เกิดจากการผสมกันของมวลแมกมาสองกระเปาะที่แทรกดันอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกัน

ชนิดของภูเขาไฟ

การจำแนกภูเขาไฟตามภูมิลักษณ์ เป็นการจำแนกเพื่อประโยชน์ในการศึกษาทางธรณีวิทยาเป็นหลัก ซึ่งจากการศึกษาภูมิลักษณ์ภูเขาไฟทั่วโลกและชนิดของแมกมาในแต่ละภูเขาไฟ นักวิทยาศาสตร์จำแนกภูเขาไฟตามภูมิลักษณ์ออกเป็น 3 ชนิด ได้แก่

 1) ภูเขาไฟรูปโล่ (shield volcano) เป็นภูเขาไฟที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเมื่อเทียบกับภูเขาไฟแบบอื่นๆ เกิดจากการไหลหลากของแมกมาบะซอลต์ความหนืดต่ำ ไม่ทับถมกันสูงแต่ครอบคลุมพื้นที่กว้าง (> 1,000 กิโลเมตร) เกิดเป็นภูเขาไฟรูปทรงคล้ายกับโล่คว่ำ มีความชันอยู่ในช่วง 2-10 องศา เช่น ภูเขาไฟเมานาโลอา บนหมู่เกาะฮาวาย ซึ่งเป็นภูเขาไฟที่กว้างใหญ่ที่สุดในโลก

2) ภูเขาไฟกรวยกรวด (cinder cone volcano) มีขนาดเล็ก แต่มีความชันมาถึง 33 องศา เกิดจากแมกมาความหนืดสูงหรือกรวดภูเขาไฟปะทุและกองทับถมกันรอบปล่อง เช่น ภูเขาไฟแฟลกสตาฟฟ์ (Flagstaff) ในประเทศสหรัฐอเมริกา

3) ภูเขาไฟสลับชั้น (composite volcano หรือstratovolcano) เกิดจากการแทรกสลับชั้นของลาวาและกรวดภูเขาไฟ รูปร่างคล้ายกับกรวยมีความชันประมาณ 25 องศา เช่น ภูเขาไฟฟูจิ ในประเทศญี่ปุ่น ภูเขาไฟมายอน (Mayon) ในประเทศฟิลิปปินส์และภูเขาไฟเซนต์เฮเลนต์ ในประเทศสหรัฐอเมริกา

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