מאמר זה היווה פריצת-דרך משמעותית במחקר התגבשות סלעים מתוך מאגמה. בונזן הכיר גם בהתגבשות מינרלים מתוך מאגמה בטמפרטורות נמוכות בהרבה מנקודת ההתכה שלהם. מסקנה נוספת שלו הייתה כי אם המאגמות בהרכבים כימיים שונים הן תמיסות אמיתיות, הרי שהן יכולות להתערבב זו בזו – מסקנה ישירה לתצפיותיו באיסלנד.
לתרומה נוספת אחראי שותפו של בונזן למסע – וולפגנג סרטוריוס פון ואלטרסהאוזן (Wolfgang Sartorius von Waltershausen, 1809-1876) – שהיה הראשון לדון בקיומם ובתפוצתם של יסודות קורט בסלעים געשיים – מהם מנה 23, כמו גם בהימצאות תחמוצות באותם סלעים.
מקור המאגמה.
במחצית הראשונה של המאה ה-20 היו קיימות שתי השערות עיקריות על מקור המאגמה ועל טבעו:
השערות אלה נבעו מנוכחות קסנוליתים של אקלוגיט ופרידוטיט בכמה הרי געש, ומאחר ואלה נמצאו בתוך המאגמה – נראה היה הגיוני כי סלעים אלה הם המקור למאגמה כולה. מדידות גאופיזיות שנערכו בפרידוטיט ובסלעים אולטרה-מאפיים בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים היטו את הכף לטובת מקור פרידוטיטי, מאחר שהשוואת תוצאות מדידות אלה לתוצאות שהתקבלו ממדידת מהירותם של גלים סייסמיים הנעים בעומק כדור הארץ בעת רעידת אדמה העלתה תכונות דומות. בעקבות כך אומץ הרעיון כי הרכבה של המעטפת פרידוטיטי. בשנת 1928 הציע בואן כי סוג הסלע היחיד היכול להפיק מאגמה בזלתית הוא פרידוטיט, וכי זו נוצרת בעומק שבין 75 ל-100 ק"מ, ותהה אם ההתכה מתרחשת כתוצאה מהפחתת לחץ או כתוצאה מחימום מחדש. באותה שנה פרסם ארתור הולמס את רעיון זרמי הערבול, אולם נראה שבואן לא היה מודע לכך. רק עם התפתחות הגאודינמיקה וקבלת התאוריה של הולמס בדבר זרמי ערבול ניתן היה להראות כי פרידוטיט יכול לעלות לאזורים של לחץ נמוך במעטפת, ובכך לגרום להתכה ללא תוספת של חום.
במחצית הראשונה של המאה ה-20 עדיין נדון רעיון ההתכה החלקית של פרידוטיט, אולם רעיון אחר – הגורס התכה מלאה של שכבה בזלתית עמוקה כמקור למאגמה – היה מקובל על קבוצה אחרת של גאולוגים, רעיון ששרד עד שנות ה-60. בספרו "הרי געש" (Volcanoes) משנת 1936 הציע הוולקנולוג השווייצרי אלפרד ריטמן (Alfred Rittmann, 1893-1980) כי כל הסלעים הגעשיים נובעים משכבה גלובלית של מאגמה בזלתית. לספר זה הייתה השפעה רבע על חוקרים. אחד מהם, הפטרולוג הנורווגי טום בארת (Thomas Fredrik Weiby Barth, 1899-1971) – שכיהן כראש השירות הגאולוגי הנורווגי. בארת כתב בשנת 1951 כי העובדה שמכל מקום בו נסדק קרום – יהא זה ביבשת או באוקיינוס – נפלטת מאגמה בזלתית זמינה, מהווה הוכחה לקיומה של שכבה בזלתית מותכת תת-קרומית, והיה מודע להתנגדות הגאופיזיקאים לפיה שכבה שכזו לא הייתה יכולה להעביר גלים סייסמיים – בניגוד לתצפיות. אותם גאופיזיקאים הציעו כי מאגמה בזלתית מתנהגת כזכוכית בתנאי הלחץ הגבוה השוררים מתחת לקרום, ולכן יכולה להעביר גלים סייסמיים. לכן, קבע בארת בעבודתו על פטרולוגיה תאורטית משנת 1962, כי חיוני הדבר ששכבת הבזלת התת-קרומית מותכת ולא גבישית בבסיסה התת-קרקעי, אחרת לא תוכל להגיע אל פני השטח בהרכב הומוגני כפי שנראה בתצפיות.
הגאולוגים פרנסיס טרנר (Francis John Turner, 1904-1985) מניו זילנד וג'ון ורהוגן (John Verhoogen, 1912-1993) מבלגיה נפגשו באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. השניים קיבלו בשנת 1951 את העדויות הסייסמיות למוּצקוּת המעטפת, וחישבו כי היא מורכבת מפרידוטיט או מאקלוגיט. מכך נבע כי המאגמה הבזלתית המקורית חייבת הייתה לנבוע ממעטפת מוצקה בעיקרה, שהרכבה היה שונה מזה של הבזלת. הם סברו כי עליית הטמפרטורה בהתאם לעומק והחום הנובע מדעיכה רדיואקטיבית בתוך כדור הארץ יכולים לספק את החום הנדרש להתכה. בספר הלימוד שכתבו ב-1951 על פטרולוגיה של סלעי יסוד וסלעים מותמרים קבעו טרנר וורהוגן:
במשך זמן קצר שקלו טרנר וורהוגן את ההשערה כי מאגמה בזלתית יכולה להיווצר באמצעות התכה של פרידוטיט במעטפת בתהליך של הפחתת לחץ, אולם במהרה דחו אותה מאחר שלא הצליחו לראות כיצד יכולה הפחתת לחץ להתרחש באופן אפקטיבי בעומקים כאלה. הם הבינו כי התכה עשויה להתרחש אם תתקיים הסעה של חומרי מעטפת לשכבות רדודות יותר – כפי שהציע ארתור הולמס. מנגנון זה אכן נראה אפשרי, כל עוד הטמפרטורה בעומק המעטפת הייתה גבוהה יותר מזו של נקודת ההתכה של המעטפת בעומק פחוּת. ועדיין, השניים לא היו בשלים לקבל את קיומה של הסעה בכדור הארץ המוצק, דבר שהוביל אותם למסקנה כי לא ידוע בוודאות איזו הסעה קיימת במעטפת, וכן לא ידוע אם הסעה שכזו יכולה להיות אפקטיבית בחלקי המעטפת העליונים, במקום בו נוצרת המאגמה. להבנתם, על אף שהסעה עשויה להוביל להתכה – קשה יהיה לראות זאת, והבעיה של היווצרות המאגמה "נותרת חידתית כשהייתה".
הצהרה זו משקפת את היחס לתאוריות על היווצרות המאגמה באמצע המאה ה-20. בשעה שחלה התקדמות רבה בהבנת הכימיה והמינרלוגיה של סלעים געשיים, חוקרי מדעי כדור הארץ היו אובדי עצות בניסיון להסביר את ההתכה. הסיבה העיקרית לכך הייתה התפישה הסטטית של כדור הארץ באותה עת, לפיה במעטפת מוצקה לא יכולה להתקיים הסעה. עם זאת, שנות ה-60 זימנו גילויים חדשים על קרקעית האוקיינוסים והתקדמות רבה בתחום הגאודינמיקה – שבמהרה שינו את ראיית הדברים. על אף שההתכה לא הובנה כראוי באותה תקופה, החל להצטבר ידע על אזורי המקור במעטפת באמצעות חקר קסנוליתים, שרבים מהם פרידוטיטים בהרכבם – דבר שהעניק אמינות רבה יותר לרעיון אזור ההיווצרות של מאגמה בזלתית בתוך המעטפת, המורכבת בעיקר מפרידוטיט.
תפקיד המים.
אי-אפשר היה שלא להבחין כי פעילות געשית מלווה בענני אדים הנפלטים מהרי געש או מסביבתם הקרובה, וההנחה הייתה כי מקורם במי תהום או בגופי מים סמוכים. להבנת החוקרים, הימצאותם של הרי געש בסמוך לאוקיינוסים ולימים הייתה עדות לכך כי למים תפקיד מכריע ביצירת התפרצויות מתפוצצות והשפעה על רמת הצמיגות של המאגמה. בשנת 1794 הכיר ספלנצאני בחשיבות הימצאותם של כמה גזים בלבה ובחבלים געשיים, גזים הכוללים גזים מימניים, גזים מימניים מגופרים, גזים חנקנים ופחמן דו-חמצני, וציין כי למי הים חשיבות רבה במיוחד, בהתקשרותם ל"שורשי הרי הגעש": בהגיעם לשריפה תת-קרקעית הם מתאדים, והגז הגמיש מתרחב במהירות וגורם להתפרצות הגעשית. כדי לתמוך בטענתו מציין ספלנצאני תאונות המתרחשות במפעלי ייצור זכוכית, כאשר זכוכית מותכת נמזגת לתבניות שאינן יבשות ויוצרת התפוצצות אדים.
ב-1825 ייחס ג'ורג' סקרופ את נזילוּת המאגמה לנוכחות מים:
לדעת סקרופ, אותם "נוזלים גמישים" הם בעיקר אדים וגזים געשיים, וכי הייתה זו התפשטות הגז בתוך המאגמה שגרמה לעלייתה כלפי הקרום והובילה להתפרצות מתפוצצת ואלימה בהגיעה אל פני השטח. לאחר שחקר לעומק את התפתחות האדים בתוך המאגמה במעמקי כדור הארץ הדגיש סקרופ כי מים המצויים בלחץ רב יתמוססו אל תוך הנתך, וכי עם הפחתת הלחץ או עלייה בטמפרטורה יתאדו המים ויגרמו להתפרצות מתפוצצת. הוא נשען על עדויות מנקודות עמוקות במכרות – שם חלה עלייה בטמפרטורה – והסיק כי בעומק רב שורר חום מתמשך וכי הצטברות קלוריק הוא הגורם לזרימה כלפי מעלה במגמה להשיג שיווי משקל קלורי. הנחתו הייתה כי היווצרות המאגמה נובעת ממעבר קלוריק באמצעות הולכה מעומק כדור הארץ לשכבות העליונות, שם חלה התכה של סלעים. לדבריו, כמות הקלוריק בסלעים מותכים הייתה גדולה בשל נוכחות מים ויש סיבה להאמין כי "נוזל זה אינו אלא אדי מים הקשורים עם המרכיבים המינרליים של הלבה" ומתנדפים באמצעות חום רב בתנאים המאפשרים את התפשטותו.
במחצית השנייה של המאה ה-19 נערכו מחקרים נוספים הקושרים נוכחות מים בפעילות געשית. בשנת 1865 מדד הגאולוג הצרפתי פרדיננד פוק (Ferdinand André Fouqué, 1828-1904) את כמות המים בתוצרים הגעשיים של אטנה, וחישב את כמות פליטת האדים מצינור ההזנה. מודלים מתוחכמים יותר פותחו על ידי גאולוגים אחרים, שהציעו כי פליטת האדים בהתפרצויות געשיות נבעה ממקור עמוק ולא ממים הקיימים על פני השטח. אחד מהם היה אוסמונד פישר, שבשנת 1881 ראה במאגמה את מקור הגזים הנפלטים. באותה עת החל להתפתח רעיון המייחס לפליטת מים מהרי געש תפקיד חשוב בהתפתחות האוקיינוסים. אדוארד סואס (Eduard Suess, 1831-1914) – הגאולוג האוסטרי שהגה בשנת 1861 את קיומם של ים טתיס ויבשת העל גונדוונה – הציע כי כל המים באוקיינוסים ובאטמוספירה נובעים מפליטת גזים מתוך פנים כדור הארץ. הגאולוג הבריטי ג'ון וסלי ג'אד (John Wesley Judd; 1840-1916) העלה בשנת 1881 את התפיסה לפיה פעילות געשית ממחזרת מים מן האוקיינוסים והאטמוספירה ובחזרה אל פנים כדור הארץ. הוא הצביע על קיומם של הרי געש בסמוך לאוקיינוסים ושיער כי סדקים בקרום עשויים להיות המוליכים של מי הים מן האוקיינוסים אל המאגמה וכי התפרצויות געשיות עשויות להיגרם ממים שמצאו את דרכם למטה, אל שכבות סלע חמות – שם הורידו את טמפרטורת ההתכה וגרמו להמסת הסלעים. ג'אד שיער כי טמפרטורות גבוהות ונוכחות מים וגז הם גורמי המפתח לפעילות געשית, וטען כי מאגמה יכולה לספוג ולהמיס לתוכה כמויות מים גדולות, הנפלטות באלימות במהלך התפרצות מתפוצצת – כפי שהציע ספלנצאני לפניו. לדבריו, המאגמה יכולה לספוג מים וגזים בתהליך ראשוני בעת היווצרות כדור הארץ, או בכל יחידת זמן גאולוגית מאוחרת יותר באמצעות חלחול מים לקרום כדור הארץ.