آتشفشان
می دانیم که زمین در ابتدا به حالت کره گداخته‌ای بوده است که پس از طی میلیونها سال بخش خارجی آن به صورت قشر سختی در آمد. این پوسته به دفعات بر اثر عبور مواد مذاب درونی سوراخ گردید و سنگهای آتشفشانی زیادی به سطح آن رسید.
می دانیم که زمین در ابتدا به حالت کره گداخته‌ای بوده است که پس از طی میلیونها سال بخش خارجی آن به صورت قشر سختی در آمد. این پوسته به دفعات بر اثر عبور مواد مذاب درونی سوراخ گردید و سنگهای آتشفشانی زیادی به سطح آن رسید.
این عمل حتی در عصر کنونی نیز ادامه دارد. تمام پدیدههایی که با فوران تودههای مذاب بستگی دارند، پدیده آتشفشانی می‌گویند و علمی را که هدف آن بررسی این پدیده هاست با آتشفشان شناسی می‌نامند.
وقتی که از فعالیت آتشفشانی صحبت میشود در فکر خود فورانهای بزرگ ، سیلهایی از گدازه ، بهمن‌هایی از سنگهای گرم و خاکستر ، گازهای سمی و خطرناک و انفجارات شدید در نظر مجسم می‌نماییم که با مرگ و خرابی همراه است. به قول ریتمن کسی که این حوادث را می‌بیند هرگز نمی‌تواند فراموش کند و این امر به قدرت عظیم طبیعت و ضعف نیروی انسانی مربوط می‌باشد.
● بزرگترین آتشفشان کره زمین
بزرگترین آتشفشان کره زمین مونالوآ نام دارد که بخشی از جزایر هاوایی را تشکیل میدهد. محیط قاعده مخروط این آتشفشان ۶۰۰ کیلومتر و قله آن نسبت به کف اقیانوس که آن را احاطه کرده است ۱۰ کیلومتر ارتفاع دارد. این آتشفشان ، همراه با سایر قسمتهای جزایر هاوایی نشاندهنده موادی هستند که به وسیله فورانهایی که از یک میلیون سال پیش تا کنون ادامه داشته‌اند، بیرون ریخته شده‌اند.
● بزرگترین آتشفشان کشف بشر
بزرگترین آتشفشانی که تا کنون به وسیله بشر کشف شده است، الیمیوس مونز یا کوه المپیک نام دارد که در کره مریخ واقع است. شواهد به دست آمده از طریق عکسبرداریهای سفینه فضایی ماریند ۹ نشان میدهد که ارتفاع این آتشفشان احتمالا ۲۳ کیلومتر بوده و کالدرای آن نیز ۶۵ کیلومتر عرض دارد.
● نمونه‌ای از فورانهای مهم دنیا
▪ آتشفشان وزوو
▪ آتشفشان مونالوآ
▪ آتشفشان پله
▪ آتشفشان بزیمیانی
▪ آتشفشان پاری کوتین در مکزیک
▪ آتشفشان نست هلن
● اقسام آتشفشانها
آتشفشانهای نقطهای که مواد گداخته از یک محل بیرون می‌آید (آتشفشان نوع مرکزی). انواع آتشفشانهای نقطهای عبارتند از:
▪ آتشفشانهای نوع هاوایی یا سپری
▪ آتشفشانهای نوع استرومبولی
▪ آتشفشانهایی پرکابی
▪ آتشفشانهای نوع پله
▪ آتشفشانهای نوع ولکانو
آتشفشانهای شکافی یا خطی که فوران آن در امتداد یک شکاف صورت می‌گیرد. انواع آتشفشانهای شکافی یا خطی عبارتند از:
▪ فورانهای خطی غیر انفجاری
▪ فورانهای خطی انفجاری
آتشفشان چگونه بوجود می آید؟
هر قدر از سطح زمین پایین تر برویم ، و دما را در اعماق آن اندازه گیری کنیم ، متوجه می شویم که مرتبا" همه جا بر میزان دما ، متناسب با عمق آن افزوده میشود . بطوری که دمای محیط درعمق ۳۰ کیلومتری به ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد میرسد د و میدانیم که در این دما اغلب سنگها بصورت مذاب هستند .وقتی سنگ می جوشد ، گازهایی از آن حاصل میشود که حجمش خیلی زیاد است ، و به فضای وسیعی نیاز دارد .
به این دلیل منفذهای کوچکی پیدا میکند ، و ابتدا دودهای کم و بیش تیره رنگ از آنها بیرون میاید د سرانجام وقتی فشار گازهای درون محفظه زیرزمین ، از فشاری که از وزن زمین دوروبر و آتمسفر روی آن حاصل میشود، بیشتر گردد ، مواد مذاب با فشار عجیبی فواران میکنند و هر چه سر راهشان است می سوزانند و از بین می برند.
معمولا" دهانه های سوراخی که به این وسیله باز شده است ، با مواد مذاب دوباره پوشیده میشود د این به چوپ پنبه ای می ماند ، که در دهانه بطری قرار گرفته است .مدتی بعد وقتی دوباره فشار محفظه مواد مذاب بیشتر میشود ، این بار به سادگی همان دهانه را باز میکنند ، و فوران از نو شروع میشود . هم اکنون امریکای مرکزی یکی از فعالترین نقاط کوه آتشفشان است . در واقع دو سوم آتشفشانهای فعال کره زمین در آنجا قرار دارند .
دهانه آتشفشان
قطعات پرتابی به صورت هلال کم و بیش منظم در اطراف دهانه دیده می شود و حداقل نصف اطراف دهانه را در بر می گیرد.
● آشنایی
غالبا انتهای فوقانی دودکش در سطح زمین وسیع تر می گردد و دهانه را بوجود می آورد ومعادل لاتین آن crater می باشد.
بعضی آتشفشانها دهانه وسیع و دریاچه مانند (Lake Crater) دارند. در آتشفشانهای انفجاری دهانه بر اثر انفجار ، از بین می رود و دهانه های جدید بوجود می آید.
● اشکال مختلف دهانه آتشفشان
۱) دهانه های دریاچه مانند (Lake Crater): در آتشفشانهای نوع هاوایی دیده می شود.
۲) دیاترم (Diatreme):
عبارت از حفره ها و چاههایی است که بر اثر انفجار گاز بوجود می آید. منشا این گازها ممکن است ماگمایی باشد و یا از بخار شدن آبهای زیرذ زمینی بر اثر حرارت حاصل شود. دیاترم های که انواعی از پایپ یا دودکشهستند که در اعماق پوسته واقع شده اند و پر از برش های سنگی هستند. هنوز بدرستی ، مکانیسم ایجاد دیاترم ها مشخص نشده است. منشا گازهای داغ و پرفشار در اعماق ، قدرت انفجار گازهایی که بتواند حجم های زیاد برش ها را در داخل پایپ ها در اعماق ایجاد کند، و مکانیسم حرکت مواد فرار هنوز بدرستی شناخته نشده است.
گاهی پیدایش حفره ها ، ممکن است بدون انفجار و بر اثر خروج گازها در دهانه های بعضی از آتشفشانها باشد. این عمل سبب پراکنده شدن مواد سبک وزن وخاکستری می گردد و حفره های قیفی شکل حاصل می شود که به آنها نیز ، دیاترم می گویند.
۳) مآر (Maar):
به دهانه انفجاری اطلاق می شود که قطر بزرگ داشته و بوسیله دریاچه یا برکه اشغال شده باشد. قطر آن ممکن است ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ متر برسد. معمولا مآر در راس مخروط آتشفشانی قرار ندارد و بلکه بر اثر انفجار به صورت گودال هایی در زمین های اطراف آتشفشان حاصل می شود مآر ممکن است بوسیله ماگمای بازیک و یا ماگمای اسیدی بوجود آید.
▪ مآرهای بازالتی
قطعات پرتابی به صورت هلال کم و بیش منظم در اطراف دهانه دیده می شود و حداقل نصف اطراف دهانه را در بر می گیرد. جنس این مواد متفاوت است و شامل قطعات لاپیلی ، گدازه شیشه ای ، بمب های گل کلمی می باشد. مآرهای بازالتی بر اثر فوران فراتوماگماتیک (pheratlo-magmatic) حاصل می شود. یعنی بر اثر برخورد سفره های آب دار زیرزمینی با ستون ماگما که از شکاف سنگها نفوذ می کند. در این عمل بدون اینکه ماگما با آب مخلوط شود و در محل برخورد ، در اثر تبخیر آب فشار هیدرواستاتیک فوق العاده ایجاد می کتند. که مانع صعود ماگما می شود. در این حالت کشش بخار در قاعده ستون زیاد می شود. هنگامی که این کشش بیشتر از فشار هیدرواستاتیک گردید انفجار شدید گاز حاصل می شود و بمب های گل کلمی . قطعات جدا شده از جدار دودکش را با خود جدا میکند و از این ماگما لاپیلی های فراوان همراه با بخار آب خارج می گردد. پس از انفجار، نفوذ دوباره آب سبب تکرار این پدیده می شود. انفجار سبب پرتاب مواد به ارتفاع زیاد می شود به نحوی که مواد سنگین تر در مجاورت دهانه و اجزای سبکتر به وسیله ابرهای گازی به اطراف برده می شود. اختلاف عمده مآرهای بازالتی با مآرهای اسیدی در علت انفجار در اثر فشار فوق العاده گازهایی است که در گدازه خیلی غلیظ محبوس مانده و ایجاد آتشفشانهایی از نوع ولکانو، این نوع مآرها را بوجود می آورد.
۴) کالدارها (caldera)
کالدراها ، گودیهای نسبتا مهمی هستند که در ساختمان آتش فشانها پدید می آید و قطر آنها ممکن است به چند کیلومتر برسند کالدراها بر سه نوع هستند: کالدراهای انفجاری ، کالدراهای ریزشی ، کالدراهای فرسایشی.
▪ کالدراهای انفجاری
این کالدراها فقط بر اثر انفجار حاصل می شوند، تراکم و فراوانی گازهای تحت فشار که به انفجار همراه است دهانه وسیعی ایجاد می کند. موادپرتابی ممکن است آتش فشانی نباشد. حتی بعد از انفجار هم گدازه ای ظاهر نمی شود. فوران آتنشفشان باندائی سان در ژاپن نمونه جالب این انفجارات در مقیاس های کوچک کالدراهای انفجاری را می توان دیاترم نامید.
▪ کالدراهای ریزشی
فراوان ترین انواع کالدراها ، کالدراهای ریزشی هستند. در واقع وقتی از کالدراها صحبت می شود منظور فقط کالدراهای ریزشی است. به دنبال تغییر شکل مخازن ماگمایی در اعماق و خالی شدن بخش های زیرین و سنگین قسمت های فوقانی ، ریزش انجام می شود (در سبلان قطر کالدراهای ریزش ۱۲ کیلومتر و در دماوند ۹ کیلومتر است). با پیدایش کالدراهای ریزشی شکاف هایی در مخروط ایجاد می شود که ممکن است حلقه مانند بوده و در اطراف مخروط ظاهر شود در این صورت آن را دایک حلقوی گویند.
▪ کالدراهای فرسایشی
این قبیل کالدراها کمیابند. بر اثر فرسایش جوی مخصوصا یخچالی و بادی فرورفتگیهایی در دهانه بوجود می آید که می توان آن را کالدرا نامید. مسلما این قبیل کالدراها در انواع قدیمی آتشفشانها قابل رویت هستند.
● رابطه آتشفشان شناسی با سایر علوم زمینی
▪ ژئوفیزیک:
برای اثبات و آگاهی از کانونهای درونی آتشفشانها و پیشگویی شکل و محل و موقعیت آن.
▪ ژئوشیمی:
تعیین دقیق عناصر که بصورت مواد جامد ، مایع و گاز از آتشفشان خارج می‌شوند.
▪ ترمودینامیک:
برای فهم و ارزیابی نیروی حرارتی آتشفشان و انرژی حاصله از آن و رابطه تشکیل مواد گداخته با حرارت و فشار و همچنین انجماد آن.
▪ سنگ شناسی:
جهت اطلاع از اختصاصات گدازه و شناسایی دقیق سنگهای آتشفشانی
▪ رسوب شناسی:
پراکندگی و نحوه انتشار مواد جامد آتشفشانی در دریاها و خشکیها که به صورت خاکستر ، توف ، برش و ... ته نشین می‌شوند.
علل پیدایش آتشفشان
بنا بر تعریف قدما ، آتشفشانها کوههایی هستند که آتش از آنها بیرون می‌جهد. این تعریف محافل علمی قدیم تاحدی با واقعیت تطبیق می‌کرد و شامل مورفولوژی و عملکرد این پدیده‌های طبیعی بود.
بنا بر تعریف قدما ، آتشفشانها کوههایی هستند که آتش از آنها بیرون می‌جهد. این تعریف محافل علمی قدیم تاحدی با واقعیت تطبیق می‌کرد و شامل مورفولوژی و عملکرد این پدیده‌های طبیعی بود. وقتی از آتشفشان صحبت میشود دملهایی عظیم و مشتعلی در سطح زمین در نظر مطرح میشود که دارای شکل و ابعاد خاصی بوده و از سنگهای ویژه با بافت و ترکیب شیمیایی مشخصی ساخته شده‌اند.
ولی غیر از شکل مخروطی مخصوص ، آنچه که آتشفشان را نسبت به سایر برجستگیهای روی زمین متمایز میکند پدیده‌های فورانی آن است که با بیرون ریختن متوالی مواد ، کوه آتشفشان متولد میشود و این کل مسائل حاکم بر آن است. بطور کلی آتشفشانهای عهد حاضر در سه منطقه تکتونیکی ، حاشیه صفحات همگرا ، مرز صفحات واگرا و در داخل صفحات پراکنده‌اند. اصولا صعود ماگما به سطح زمین به وجود شکستگیهای قائم یا تقریبا قائم و معابری در پوسته زمین وابسته است.
● آتشفشانهای حاشیه صفحات همگرا
این آتششانها یا درحاشیه قاره‌ها و یا در داخل جزایر و در کنار دراز گودالهای اقیانوسی قرار دارند مانند ژاپن و اندونزی. در محل مرزهای همگرا جایی که صفحات به هم می‌رسند سه حالت ممکن است اتفاق بیافتد.
▪ فرورانش یک صفحه اقیانوسی به زیر صفحه اقیانوسی دیگر :
مثل فرورفتن صفحه اقیانوس آرام به زیرصفحه اقیانوس هند در شمال زلاندنو.
▪ فرورانش صفحه اقیانوسی به زیرصفحه قاره‌ای :
در این حالت به دلیل نازکی و چگالی بیشتر ، لیتوسفر اقیانوسی در امتداد سطح موربی به زیر صفحه قاره‌ای کشیده میشود. در محل برخورد ، دراز گودال عمیق اقیانوسها بوجود می‌آید. این قبیل فرورانش با گسترش عظیم آتشفشانهای آندزیتی و ضخامت زیاد لبه صفحه قاره‌ای توام است. این آتشفشانها غالبا انفجاری‌اند و ابتدا ولکانهایی با مخروط مرتفع و قطر قاعده بزرگ (مانند آتشفشان فوجی یاما در ژاپن ) بوجود می‌آورند.
▪ برخورد قاره با قاره (اشتقاق قاره‌ای) :
وقتی دو توده قاره‌ای به سوی هم حرکت میکنند، در محل برخورد یک صفحه ممکن است به زیر صفحه مقابل فرو رود ولی هیچگاه تا گوشته ادامه پیدا نمی‌کند. در محل تصادم ، چین خوردگی و گسل خوردگی اتفاق می‌افتد و بنابراین پوسته جمع و جور شده و صفحات لیتوسفر زیاد میشود. ارتفاع زیاد کوه هیمالیا را نتیجه برخورد قاره هندوستان با فلات تبت می‌دانند.
● آتشفشانهای در مرز صفحات واگرا
این آتشفشانها در طول شکافهایی در قلمرو اقیانوسها و یا در قلمرو قاره‌ها حاصل می‌شوند. شکافهای مزبور به صورت ریفتهای طویلی هستند که گاه هزاران کیلومتر طول دارند و در امتداد آنها دو صفحه از هم دور می‌شوند. عملکرد ریفتهای مذکور در اقیانوسها و قاره‌ها نسبت به هم متفاوت است. ریفتهای اقیانوسی در پشته میانی اقیانوسها قرار دارند. در این محلها ، ماگمای تازه از آستنوسفر بالا می‌آید.
● جزیره ایسلند
جزیره ایسلند بر روی مرز واگرای اقیانوس اطلس واقع است و بزرگترین جزیره متعددی است که منشا کاملا آتشفشانی دارد و از مخروطهای آتشفشانی متعدد تشکیل گردیده است. کف اقیانوس اطلس دائما در حال کشش و بازشدگی است و ایسلند نیز از این قاره مجزا نیست. کشش باعث پیدایش شکاف و گسترش کف اقیانوس میشود. این شکافها با پشته میانی اقیانوس موازی‌اند و در امتداد آنها آتشفشانهایی در حال فعالیت‌اند.
در کنیا ، نازک شدن پوسته قاره‌ای (در نتیجه حرکات کششی پوسته قاره‌ای نازک شده و می‌شکند و سرانجام به ایجاد یک حوضه اقیانوسی منتهی میشود) به کندی انجام شد به نحوی که در اواسط میوسن ، فورانهای بازالتی آغاز گردید و سپس با حجم زیاد نفلینیت و کربناتیت دنبال شد. در اواخر میوسن از فوران شکافی گدازه‌های متولیتی بیرون ریخت و در پلیوسن ، فوران تراکیت طغیانی و خاکستر رواج داشت.
● آتشفشانهای درون صفحه‌ای
برای تفسیر این آتششانها عده‌ای از دانشمندان نظریه نقطه‌های داغ را پیشنهاد دادند که به موجب این نظریه در درون زمین و در مناطق عمیقتر در زیر صفحات لیتوسفر ، مناطق گرم و داغی وجود دارد که مواد مذاب از آنها بالا می‌آیند و به سطح زمین می‌رسند. از انباشته شدن همین مواد ، کوههای آتشفشانی در داخل صفحات بوجود می‌آیند. این محلها ممکن است در داخل صفحات اقیانوسی یا در داخل صفحه قاره‌ای باشند. در محل این نقاط داغ ، از نقطه ثابتی که در زیر لیتوسفر واقع است تاولهایی از ماگما به خارج صادر میشود.
لیتوسفر واقع بر روی این نقطه داغ با ورود این تاولها ، سوراخ میشود و مواد مذاب به سطح زمین راه پیدا میکند. با حرکت صفحه لیتوسفر کوههای آتشفشانی ممتد بوجود می‌آید. این نقاط داغ ممکن است در داخل صفحات اقیانوسی قرار داشته باشند که از این نمونه می‌توان به آتشفشان جزایر هاوایی اشاره کرد که در اقیانوس آرام قرار دارند و فعالترین آتشفشانهای دنیا به شمار می‌آیند.
همچنین این نقاط داغ در داخل صفحه قاره‌ای هم وجود دارند که از این نمونه می‌توان به آتشفشانهای ماسیف سانترال فرانسه اشاره کرد که در داخل صفحه قاره‌ای اورازی قرار دارند.
● اهمیت آتشفشان شناسی
▪ از نظر اقتصادی: استفاده از انرژی گرمایی آن و انرژی گازهای فومرولی در گردش توربین و به دست آوردن مواد شیمیایی با ارزش که امروزه در ایتالیا ، زلاندنو ، ژاپن و ایسلند اهمیت پیدا کرده است و در کشور ما نیز اخیرا برای استفاده از نیروی حرارتی زمین (انرژی ژئوترمال) حفاریهایی انجام شده است.
● پیشگیری از خطرات اجتماعی آتشفشان
▪ اطلاع و آگاهی از ساختمان و ترکیب پوسته و تا اندازه‌ای گوشته زمین.
فوران آتشفشان
فورانهای آتشفشانی معمولا براساسی شکل دهانه ای که از آن فوران صورت می گیرد، محل قرار گیری دهانه در کوه آتشفشان، شکل و نوع مخروط آتشفشانی و بالاخره خصوصیات عمومی فوران (آرام یا شدید – انفجاری یا غیر انفجاری) طبقه بندی می شوند.
گدازه های اسیدی به علت درصد Sio۲ بالا و درجه حرارت نسبتا پایین دارای گرانروی (ویسکوزیته) بالا و سیالیت پائین بوده و در نتیجه به صورت انفجاری همراه با مواد پرتابی می باشد. اما در گدازه های بازیک به علت درصد Sio۲ پائین و درجه حرارت نسبتا بالا، گرانروی پائین بوده و سیالیت افزایش می یابد و در نتیجه مواد پرتابی با مقدار کم و فوران آرام انجام می شود
● انواع فوران
۱) نوع هاوایی:
این نوع آتشفشان به شکل گنبدی می باشد و بیشتر مخروط آن از گدازه رقیق با ضخامت زیاد و گسترش کم است. ارتفاع این نوع آتشفشان نسبتا کم است. از دهانه آن اغلب گدازه های بازیک با سیالیت بالا و مواد پرتابی کم، بیرون می ریزد.
به علت وجود میزان کم گاز در گدازه این نوع آتشفشان، فوران جریانی در آن دیده می شود.ماگمایی که به سطح می رسد، معمولا به صورت فواره یا چشمه های گدازه ای خارج می شود. این نوع آتشفشان در جزایر هاوایی به تعداد زیاد یافت می شود. در جزیره ایسلند نیز از این نوع آتشفشان یافت می شود.