Procesy wulkaniczne są częścią składową procesów magmowych, ponieważ niezbędnym warunkiem wystąpienia działalności wulkanicznej jest obecność w głębi Ziemi magm, czyli stopów powstałych z upłynnienia skał, z których jest ona zbudowana.
Zbiorniki magmowe funkcjonują tylko przez pewien czas, ponieważ magmy powstają jedynie w określonych warunkach, istniejących okresowo w uprzywilejowanych geologicznie regionach. Wytapianie skał zachodzi w litosferze - sztywnej, zewnętrznej powłoce ziemi, obejmującej skorupę ziemską i górną część płaszcza Ziemi.
W normalnych warunkach, pomimo wysokich temperatur panujących na dużych głębokościach, skały litosfery znajdują się w stanie stałym, bowiem temperatury ich topnienia wzrastają wraz ze wzrostem ciśnienia. Tworzenie się magmy jest zatem możliwe w wyniku spadku ciśnienia, czyli wytapiania dekompresyjnego albo obniżenia temperatury wytapiania pod wpływem dostarczenia składników lotnych. Podczas gdy wytapianie dekompresyjne zachodzi na obszarach ryftów i plam gorąca, miejscem wytapiania wspomaganego dopływem składników lotnych są strefy subdukcji, gdzie uwodnione minerały skał skorupy uwalniają wodę do nadległego płaszcza.
Wytopiona magma oddziela się od skał źródłowych i skupia w zbiornikach, z których następnie wznosi się do góry. W wielu przypadkach wznoszące się magmy pozostają na różnych poziomach pod powierzchnią skorupy ziemskiej, gdzie krzepną, tworząc ciała magmowe, a ogół procesów prowadzących do ich powstania określa się jako plutonizm.
Kolejnym warunkiem wystąpienia erupcji wulkanicznych jest wydobycie się magm na powierzchnię Ziemi w formie law lub materiałów piroklastycznych (popiołów, lapilli i bomb wulkanicznych). Wznoszenie się magm jest uzależnione od ich składu (głównie od zawartości składników lotnych), objętości oraz od budowy geologicznej obszarów, na których rozwinęły się procesy magmowe.
Na wznoszenie się magm wpływają czynniki natury mechanicznej. Lekkie magmy (np. granitoidowe) mogą się wznosić, a następnie zbierać, tworząc komory magmowe, dzięki ich mniejszej gęstości od gęstości skał otaczających. Ze względu na większą objętość stopu od objętości wytopionych skał, jego nacisk na otaczające skały może wywołać ich spękania i powstanie szczelin umożliwiających wędrówkę magmy ku górze. Wyciskanie magm na wyższe poziomy może być też spowodowane parciem zapadających się górnych partii zbiornika magmowego.
Są to jednak tylko czynniki wspomagające wznoszenie się magm, na ogół niewystarczające do osiągnięcia przez nie powierzchni ziemi. Najistotniejsze bowiem znaczenie dla wznoszenia się magm ma dekompresja, wiążąca się z uwalnianiem rozpuszczonych w nich gazów. Przemieszczanie się magm na coraz wyższe poziomy, zwłaszcza połączone z otwieraniem się głębokich szczelin, wywołuje gwałtowne tworzenie się i wzbieranie pęcherzy gazowych, których ciśnienie wewnętrzne wypycha magmę coraz bliżej powierzchni Ziemi. Wskutek ciągłego spadku ciśnienia, na pewnym poziomie dochodzi do wrzenia magmy, podczas którego następuje utrata znacznej części gazów, bądź też fragmentacja magmy, czyli jej rozerwanie na drobne cząstki w wyniku wzrostu ciśnienia wewnętrznego pęcherzy.
Pierwszy przypadek dotyczy w ogólnym ujęciu magm o niskiej lepkości i stosunkowo niskiej zawartości gazów, które wydobywają się na powierzchnię ziemi jako lawy.
Drugi przypadek dotyczy magm o dużej lepkości i zawartości gazów, przy czym o fragmentacji magm w kominie wulkanicznym decydują także inne czynniki (np. prędkość ich wznoszenia się, przepuszczalność podczas odgazowywania). Powstała w efekcie fragmentacji zawiesina okruchów magmy w gazach, rozpręża się nabierając prędkości przekraczającej nawet prędkość dźwięku w chwili wyrzutu z kanału wulkanicznego, nad którym tworzy kolumnę erupcyjną, zwane też chmurą erupcyjną.
dr Elżbieta Jackowicz
Państwowy Instytut Geologiczny
