مقاله در مورد آتشفشان ها

بخشی از مقاله

آتشفشان ها

چکیده
فعالیتهای آتشفشانی ایران بر دو امتداد قرار دارند یکی امتداد ایران شمالی یا البرز است که روی ان بطوری که دیدیم آتشفشانهای دماوند ، سهند ، سبلان ، آرارات کوچک و بزرگ قرار گرفته است و دیگری ، قوس ایران جنوبی یا زاگرس است که آتشفشانهای الوند و تفتان را دربر می‌گیرد. با توجه به این دو امتداد می‌توان گفت که امتدادهای مزبور در حقیقت امتداد نقاط ضعیف ایران هستند.

با توجه به اینکه اکثر زلزله‌های ایران در این دو ردیف متمرکز بوده‌اند (زلزله‌های قوچان ، بجنورد ، گرگان ، ترود لاریجان ، بوئین زهرا و آستارا در ردیف ایران شمالی و زلزله‌های بلوچستان ، لار ، کردستان ، شاپور و خوی در ردیف ایران جنوبی) صحت این ادعا تایید می‌شود
آتشفشان‌هاي بزرگ باعث وقوع رعد و برق مي‌شوند
محققان براي نخستين بار موفق به مشاهده مستقيم ارتباط آتشفشان با وقوع رعد و برق شدند.
به گزارش خبرنگارايرنا به نقل از ماهنامه علمي،آموزشي و خبري سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني كشور، آتشفشان‌ها مي‌توانند سبب وقوع زلزله، ريزش بهمن و جاري شدن مواد مذاب شوند كه براساس نتايج مطالعه جديد ، ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع آذرخش را نيز اثبات مي‌كند.
گروهي از محققان در آمريكا براي شناسايي ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع رعد و برق ، اقدام به نصب گيرنده‌هاي راديويي اطراف كوه آتشفشان " آگوستاين " در نزديكي آلاسكا كردند ، آتشفشان " آگوستاين " در يك جزيره غيرمسكون

ي در خليج" كوك" واقع شده وتقريبا هر ‪ ۱۰‬سال يك بار فوران مي‌كند.
محققان پيش از نيز از روش مشابهي براي مطالعه رعد و برق‌هاي ايجاد شده در طوفان‌ها استفاده كرده بودند، وقوع رعد وبرق سبب ايجاد پالسهاي راديويي مي‌شود كه در صورت روشن بودن راديوي خانگي و يا راديوي خودرو نيز مي‌توان نشانه‌هاي اين پالسها را به صورت صداهاي " هيس" مانند در لحظه وقوع آذرخش از طريق اين دستگاه‌ها شنيد.
دانشمندان مي‌توانند بااستفاده از گيرنده‌هاي راديويي كه در نقاط مختلف كار گذاشته‌اند،پالسهاي راديويي آذرخش‌ها را در دريافت و از آنها براي شناسايي محل دقيق وقوع آذرخش در يك ابر استفاده كنند و به عبارتي ، تصويري سه بعدي از شكل آذرخش درون ابر را ترسيم كنند.
محققان عقيده دارند هنگام فوران آتشفشان و درلحظات اصلي اين واقعه به دليل برخورداري اين ذرات از ميزان زيادي بار الكترونيكي ، همانند لحظه‌اي كه ابرهاي باردار با يكديگر برخورد مي‌كنند ، پديده آذرخش رخ مي‌دهد.
دانشمندان از مدتها قبل به وقوع آذرخش در پي فوران‌هاي بزرگ آتشفشاني پي برده بودند، اما هم‌اكنون محققان موفق شدند مرحله ابتدايي وقوع آذرخش در اين فوران‌ها را كه درست در دهانه آتشفشان رخ مي‌دهد ، شناسايي كنند.

به گفته آنها،اطلاعات جمع‌آوري شده از آتشفشان " آگوستاين " نشان مي‌دهد جرقه‌هاي بزرگي از دهانه آتشفشان به درون ستون خاكستر وغبار موجود در بالاي آتشفشان پرتاب مي‌شود ، سپس درون ابري كه بالاي آتشفشان در حال شكل‌گيري است ، آذرخش رخ مي‌دهد .
هنگامي كه ابر خاكستر و غبار بر فراز آتشفشان رشد كرده و ابعاد آن افزايش يابد ، اين آذرخش‌ها مستقل از دهانه آتشفشان و درون خود اين ابر شكل مي‌گيرند.
رعد وبرق در ابرهاي بزرگ آتشفشاني از بسياري جهات مشابه رعد و برق‌هاي اي

جاد شده درون توفان‌ها است و از لحاظ ظاهري شاخه‌هاي متعددي دارد كه ظرف حدود نيم ثانيه در ابر آتشفشاني ايجاد مي‌شود ، دراين مطالعه محققان تنها موفق به شناسايي آذرخش‌هايي شدند كه درون ابر آتشفشاني جابه جا مي‌شوند، اما در گذشته گزارش‌هايي ازبرخورد آذرخش‌هاي مربوط به فوران‌هاي آتشتفشاني با زمين ، وجود داشته است.
سال ‪ ۱۹۸۰‬درخلال فوران آتشفشان "سنت هلنز" برخورد آذرخش ناشي از آتشفشان به زمين سبب بروز آتش سوزي در جنگل‌هاي اطراف كوه شد. به گفته دانشمندان ،احتمالا بين شدت فوران آتشفشان و وقوع آذرخش‌هاي آتشفشاني ارتباط كلي وجود دارد زيرا هرچه آتشفشان شديدتر باشد ذرات باردار بيشتري ازآن بيرون پرتاب مي‌شود و احتمال وقوع اين پديده افزايش مي‌يابد.
شكل آتشفشانها
بطور عمومي آتشفشانها سه شكل هندسي عمده دارند:
مخروطها ( Cones ) , سپر ها ( Shields ) و ورق ها ( Sheets ) .
ورق ها( Sheets )
سپر ها ( Shields )
مخروطها ( Cones )
مخروط ميتواند متقارن باشد, مانند آنچه در مورد برخي ازآتشفشانهاي آندزيتي ملاحظه مي گردد.
مخروط ميتواند بواسطه يك كالدراي مركزي قطع شده باشد.مخروط ميتواند كنده مانند كوتاه با دهانه مركزي وسيع باشد ( مانند مخروطهاي توفي حلقوي ) غلظت , ميزان فوران , دوره فازهاي فوراني , نوع ميكانيسم انفجاري از جمله فاكتور هاي عمده در نحوه شكل يافتن مخروط ها و ديگر اشكال آتشفشان مي باشند.
نمایی از یک مخروط
گدازه هاي بسيار غليظ ( يا جريانهاي پيروكلاستيك غليظ ) در اطراف دامنه آتشفشان و يا در پاي آن تجمع مي يابند ( حتي اگر ميزان فوران بالا باشد ) در حالي كه گدازه هاي بسيار رقيق و همچنين جريانهاي پيروكلاستيك جيم و روان , بسرعت از دهانه مركزي آتشفشان دور شده و تشكيل دامنه هاي كم شيب و بالنتيجه سپرهاي آتشفشاني كم ارتفاع مي دهند.

آتشفشانهاي سپري مي توانند بعنوان حد واسط مخروط ها و ولكانيسم ورقي محسوب شوند.
نمایی از یک آتشفشان سپری
آتشفشانهاي اخير تشكيل بازالتهاي سيلابي و يا جلگه اي مي دهند. اين بازالتها تجمع عظيمي از مواد خروجي بصورت ورقي يا صفحه اي داده كه برخي از جريانها گدازه اي مساحتي متجاوز از يكصد هزار (000/100) كيلومتر مربع را مي پوشانند, بدون اينكه تغييرات مهمي در ضخامت جريانها ملاحظه گردد .
همچنين برخي از گدازه هاي تحول يافته و رقيق شده تشكيل ورق هاي گسترده داده اند. وسيع ترين نوع ته نشستهاي آتشفشاني ورقي مواد آذر آواري و يا در واقع تفراهاي ريزشي ( Fallout tephra ) مي باشند كه تشكيل پوشش هاي گسترده از لاپيلي هاي پاميسي و يا خاكستر هاي آتشفشاني مي دهند .
تفراي ريزشي ( Fallout tephra )
شكل عمومي اينگونه صفحات تفرائي بيضوي مي باشد زيرا بعلت تاثير جريان باد در يك جهت خاص كه منطبق با جهت وزش باد است بيشتر پراكنده ميشوند ‏بطوريكه طول آن ممكن است به صدها و حتي هزاران كيلومتر برسد . البته اكثر اين ورق ها كم ضخامت مي باشند و حجم بازالتهاي جلگه اي يا سيلابي و جريانهاي پيرو كلاستيك عمده را ندارند . چنين ورق هاي تفرائي منفرد نتيجه انفجارهاي پر قدرت مي باشند كه رد آنها را مي توان تا مبداء كه معمولاً يك كا لدرا مي باشند دنبال نمود . اين ته نشستهاي تفرائي بخصوص لايه هاي خاكستر دار آتشفشاني را كه خوب حفظ شده اند مي توان ما بين ته نشستهاي عميق دريائي ملاحظه كرد. در روي خشكي , بخش عمده اي از آنها فرسوده مي گرددو يا ممكن است آثار آنها را در توپوگرافيهاي پست, در بين ته نشستهاي درياچه اي در زير جريانهاي آذر آواري و غيره مشاهده نمود.
ماگما را در اينجا به دو گروه تقسيم ميكنند:
الف: ماگماي اوليه و يا مادر ( Parental magma ) كه بواسطه ذوب بخشي گوشته فوقاني ( Upper mantle ) و يا پوسته تشكيل مي شوند.
ماگماي مادر ( Parental magma )
ب : ماگماي اشتقاقي ( Derivative magma ) كه بواسطه پديده تفريق از ماگما ي اوليه و يا در اثر اختلاط ماگماها ( Magma mixing ) حاصل شده اند.
سنگ حاصل از ماگمای اشتقاقی
دو دسته از شرايط در تحول ماگمائي مي توانند مد نظر قرار گيرند:
-دسته اول آنهايي مي باشند كه در محل تشكيل ماگما آنرا متاثر ميسازند.
- دسته دوم آنهايي هستند كه ضمن صعود ماگما و تا زمان فوران ماگما, آنرا تحت تاثير قرار مي دهند.

ماگما هاي بازالتي عموماً بعنوان ماگماهاي اوليه نگريسته شده اند . البته در هر صورت هر ماگمائي مي تواند بعنوان ماگماي مادر ديگر ماگماي بيشتر تفريق شده محسوب گردَد.
عواملي كه باعث كنترل تركيب ماگماهاي بازالتي مي شوند پيچيده بوده و از جمله عبارتند از :
الف – تركيب : كه شامل تركيب شيميائي و كاني شناسي سنگ مادر ( منشاء ) و همچنين تركيب مواد فرار ( Volatipes ) يعني نوع مواد فرار و فراواني نسبي آنها مي گردد.

ب – فرايند ذوب: كه ارتباط با درجه ذوب بخشي ( كه خود در ارتباط با فشار , حرارت و ميزان مواد فرار مي باشد) و عمقي كه ماگما در آنجا تشكيل مي شود دارد.
ماگماهاي بازالتي هنگامي اوليه اطلاق مي شوند كه مستقيماً از محل تشكيل به سطح زمين برسند ( از طريق شكستگيها ) و عملاً متحمل هيچگونه تغيير شيميائي ضمن انتقال نشده باشند.
ماگماهائي كه بتوان آنها را اوليه ناميد كم و نادر ميباشند زيرا اغلب ماگماها ضمن سرد شدن ممكن است متحمل تبلور بخشي شده و يا با اختلاط و آلودگي در مسير خود به سطح زمين دچار تغيير تركيب شيميايي بشوند.درجه ذوب بخشي در هر عمقي در رابطه با فشار و ميزان مواد فرار سيستم مي باشد. كارهاي انجام شده در دهه اخير نشان داده است كه نوع ميزان مواد فرار تاثير عمده اي بر درجه حرارت ذوب , درجه ذوب بخشي پريدوتيت گوشته و تركيب شيميائي ماگماي حاصله بر اثر ذوب بخشي دارد. مواد چفرار اصلي مطالعه شده همانا آب H2O و گاز كربنيك CO2 مي باشند.
فوران هاي انفجاري از ويژگيهاي ماگماهاي مافيك خيلي تحت اشباع از سيليس بوده بنظر ميرسد بواسطه فراواني مواد فرار موجود در ماگماهاي مزبور ميباشد.
نمایی از فوران ماگما از نوع استرامبولی
همچنين خروج غير انفجاري بازالتهاي توله ئيتي, محتملاً بواسطه پايين بودن ميزان مواد فرار موجود در آنها مي تواند باشد. ميزان پايين مواد فرار مي تواند بواسطه درجه ذوب بخشي بالا و يا پائين بودن آن در سنگ ها در گوشته باشد. در واقع درجه ذوب بخشي بالا سبب ترقيق مواد فرار ميشود.زيرا اين مواد فراركه درمواد ذوب شده اوليه ( براثر ناپايداري زودرس فازهاي هيدراته ) تمركز مي يابند , بر اثر ذوب بخشي زيادتر در ماده مذاب ترقيق مي گردند.
دانشمندان در جست‌و‌جوي عامل زمين‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها [ January 31, 2006 ]
ايسنا:يكي از بزرگترين كشتي‌هاي تحقيقاتي جهان موسوم به چيكوي (CHIKYU) كه مجهز به بزرگترين مته ويژه ايجاد حفره در زير دريا و يك آزمايشگاه شناور بسيار پيشرفته است، پس از پشت سرگذاشتن آزمايش‌هاي اوليه آماده انجام ماموريت اصلي خود است.
اين كشتي ژاپني مجهز علمي و پژوهشي با بودجه‌اي بالغ بر 500 ميليون دلار به همراه قايق‌هاي مجهز خود راهي اقيانوس خواهد شد تا به تحقيقات گسترده‌اي در قالب نفوذ به قلب زمين با

استفاده از پيشرفته‌ترين تجهيزات تحقيقاتي نخستين نشانه‌هاي حيات زميني را در اعماق پوسته اقدام كنند.
از ديگر اهداف دانشمندان در اين پروژه عظيم تحقيقاتي مي‌توان به كشف رموز مربوط به تغييرات آب‌و‌هوايي، كشف ميكروب‌هايي كه اساس حيات را توضيح مي‌دهند و پي بردن به علل وقوع زمين‌لرزه‌ها اشاره كرد.
اين كشتي 192 متري نخستين آزمايش اصلي خود را در ماه نوامبر گذشته در كف اقيانوس واقع در شمال آب‌هاي ژاپن انجام داد كه طي آن دانشمندان از امكان به دست‌آوردن اطلاعات تاريخي درخصوص چرخه‌يي از آتشفشان‌ها گرفته تا فرآيند گرم‌شدن زمين خبر دادند.
اين كشتي در مرحله نخست 7 كيلومتر از كف اقيانوس را سوراخ كرده و سپس سيلندر 5/1 متري آن در اين عمق پر از موادي خواهد شد كه احتمالا دربرگيرنده نخستين نشانه‌هاي علائم حيات بر روي زمين هم مي‌باشند.
اين عمق سه برابر طولاني‌تر از تمام سوراخ‌ها و شكاف‌هاي است كه طي سال‌هاي اخير به منظور فعاليت‌هاي علمي و پژوهشي از سوي دانشمندان در بستر اقيانوس‌ها حفر شده است.
در همين خصوص مدير كل اين پروژه به مجله تايمز گفت: در قرن بيستم ذهن دانشمندان و مردم به اساس ماده و جهان مطعوف شده بود و از اين رو اين طور به نظر مي‌رسد كه سفر به فضا و حتي ماه بسيار مفيد باشد.
به گزارش ايسنا، اين كشتي تحقيقاتي همچنين تحقيقات فراواني را در خصوص اساس زمين لرزه‌ها خواهد داشت.
به گفته دانشمندان، آنها در تلاشند با گذاشتن حس‌گرهايي در زير پوسته زمين نخستين سيستم مؤثر پيش‌بيني زمين لرزه را در ژاپن و شرق آسيا طراحي و ارائه كنند.
فلسفه اين ماموريت اين است كه ممكن است حيات بر روي زمين ريشه در زير پوسته زمين و دما و فشارهاي ناشناخته آن داشته باشد.
به گفته دانشمندان انرژي‌اي كه نخستين نشانه‌هاي زندگي را بر روي زمين رقم زده است، ممكن است بيشتر وابسته به حرارت مركزي زمين باشد تا خورشيد.
به گزارش ايسنا، نمونه‌هايي از پوسته زمين طي هزاران سال گذشته به سطح زمين رسيده‌اند و دانشمندان هم به مطالعه آنها پرداخته‌اند با اين حال هيچ كس تاكنون يك ارگانيسم «زنده» آن را مشاهده نكرده و حتي هيچ كس نمي‌داند كه آيا ميكروارگانيسم‌هايي در آنجا زندگي مي‌كنند يا نه!
آتشفشان‌ها و جريان گدازه
آتشفشان‌ها بوسيله تزريق ذرات گرد و غبار و گازها به داخل هوا باعث تغييرات در نيروي جو

مي‌شوند. نحوه دخالت آتشفشان‌ها پيچيده است. به طور استثناء انفجارهاي شديد آتشفشاني سبب كاهش موقت دماي كره زمين خواهد شد. كاهش دما چطور ممكن است رخ دهد؟ براي مثال بعد از فوران آتشفشان مانت آگيونگ باليا در مارس 1963 بعد از شروع سال 1964 و قبل از 1965 دماي تروپوسفر بالايي و مياني حاره‌اي يك درجه سانتيگراد كاهش يافت. (Newell 1970, 1981). بر خلاف اين چندين فوران آتشفشاني بزرگ مانند كوس گيونيا و نيكاراگوا در سال 1980 (Kerr 1987, Deepak 1983) اثرات قابل تشخيصي بر روي دماي جوي نداشته‌اند. فوران كوه استي هلن تقريباً نصف مقدار مواد را در داخل استراتوسفر نسبت به فوران كوه آگيونگ باليا وارد نمود. ولي با اين وجود تغييرات واقعي دراز مدتي روي تغيير اقليم نداشت و فقط اثرات كوتاه مدت داشت. (Robock and mass 1982). اين وضعيت دشوار اكنون حل شده است. عامل‌هاي كليدي در فهم رابطه ميان فوران‌ها و اقليم تركيب دفع و مقدار خاص سولفور رها شده و موقعيت، زمان سال، شايط اقليمي غالب در موقع فوران آتشفشان كه انتشار و طول عمر ابرهاي ناشي از آئروزول‌هاي آتشفشاني را تعيين مي‌كند. (Rampin et al 1988)، (Palais and Sigurdsson 1989) و (Sigurdsson 1990).
كاهش دماي بر آورد شده در نيمكره شمالي بعد از فوران كوه آگيونگ، فيوگو، كوه استي هلن، كاتمايي، كراكاتاي، لاكي، كوه سانتاماريا و تامبورا همبستگي مثبتي با برآورد افزايش سولفور داشته است (شكل 6ـ4). قسمت زيادي از تغيير اقليم جهاني در قرن اخير ممكن است ناشي از خروج گازهاي آتشفشاني باشد. (Robock 1991).
نكته قابل اشاره اين است كه فعاليت‌هاي آتشفشاني در دوره‌هاي كوتاه مدت در چرخه‌هاي فرا كروي ناپديد مي‌شود. حداكثر آنتروپي روش‌هاي تحليل طيفي زماني كه انديكس پوشش گرد و غبار لامباس براي نيمكره شمالي به كار مي‌بريم از 1968-1500 و حداكثر اوج آن با دوره بازگشت 6/18 و 8/10 سال آشكار شده است. (Currie 1994).
بدون شك فوران‌هاي اخير هيچ كدام به بزرگي فوران‌هاي آتشفشاني دوران گذشته زمين شناسي نبوده‌اند. آتشفشان توبا در سوماترا تقريباً 73500 سال پيش فوران كرد. (شكل 7ـ4).
اين فوران غول پيكر بر آورد شده است تقريباً 10000-1000 ميليون تن آئروزل اسيد سولفوريك و همين اندازه‌ خاكستر‌هاي ريز در 37-27 كليومتري جو منتشر كرده است.
(Ram pino and et al 1988) (Rampino and self 1992)
فوران تام بورا در سال 1815 در مقايسه با ديگر فوران‌ها فقط 100 ميليون تن آئروزل اسيد سولفور

يك ‌آزاد كرد. اگر چه واقعه فوران آتشفشان تامبورا سبب خورشيد گرفتگي شد اما برآوردهاي دقيق‌تر نشان مي‌دهد حادثه فوران توبا سبب قطع عمل فتوسنتز در گياهان و كاهش
C°5-3 دما در نيمكره شمالي شد.
فوران‌هاي شديدي مانند توبا و حتي بزرگتر مي‌توان انتظار داشت شرايطي مانند انفجارهاي عظيم اتمي ايجاد كند، هر چند ذرات گرد و غبار آتشفشاني پايداري طولاني‌تري نسبت به دود انفجارات هسته‌اي دارند. بزرگترين فوران‌ها كه فوران‌هاي شديد ناميده مي‌شوند ممكن است نتايج جهاني داشته باشند و سبب ايجاد زمستان‌هاي آتشفشاني مانند آنچه اخيراً تحت عنوان «زمستان‌هاي اتمي» پيشنهاد شده است شود. (RamPino et al 1985, 1988).
مغناطيس خالص بعضي از آتشفشان‌هاي گذشته اين تفكر هوس‌انگيز را به خاطر مي‌آورد كه فوران‌هاي شديد (يا شايد تعداد زيادي از فوران‌هاي كوچكتر) ممكن است نقش اساسي در آغاز و تنظيم زمان چرخه‌هاي يخچالي و ميان يخچالي داشته باشد. (e.g. Gentilli 1948. wexler 1952, Bray 1974, 1977). مطمئن باشيد تغيير اقليم در كواترنر زمانيكه بازخورد ميان فعاليت‌هاي آتشفشاني و اقليم بسيار شديد بوده است رخ داده است.
پايين رفتن سطح دريا سبب افزايش فوران آتشفشان در نتيجه كاهش بيشتر دما مي‌شود. (Rampino and self 1993). ممكن است فوران آتشفشان توبا كه در زمان رشد سريع يخ‌ها و پايين رفتن سطح آب درياها صورت گرفته است اتفاقي نباشد و ممكن است اين موضوع شديداً به تغيير شرايط يخچالي كه تحت آن شرايط صورت گرفته كمك كند. (Rampino and self 1992).

شكل (7ـ4) زمين ساخت صحفه‌اي و نقشه موقعيت مجموعه كالدرا كوه توبا. شكل الحاقي سمت چپ بالا موقعيت جاهائيكه خاكستر آتشفشاني از جوانترين فوران توف‌هاي كوه توبا را نشان مي‌دهد. شكل الحاقي سمت راست بالا توزيع كنوني جوانترين توف‌هاي كوه توبا در اطراف درياچه توبا در سوماترا را نشان‌ مي‌دهد.

يك ارتباط ميان توليد گرمايي زمين‌شناسي و اقليم اخيراً آشكار شده است. جريان‌هاي بزرگ گدازه در زير درياها با حجمي در حدود km10 در ته اقيانوس آرام تصور كنيد! اين گدازه‌ها ممكن است توليد ناهنجاريهاي گرمايي زيادي كند كه باعث بر هم ريختن فرايندهاي چرخه‌اي اقيانوس شود و عاملي براي ماهيت پديده ال نينو باشد (Shaw and Moore 1988). ماگماهاي ميان اقيانوسي مستعد ايجاد تكرار نابهنجاري گرمايي به بزرگي 10 درصد نابهنجاري ال نينو در سطح دريا در فاصله تقري

باً 5 سال حوادث ال نينو كه در فاصله سال 1935 و 1984 رخ داده است مي‌باشد. ميزان برآورد فوران، سرد شدن ماگما در كف دريا و انتقال گرما به سطح اقيانوس مي‌تواند دليل ايجاد يك ناهنجاري دمايي در مقايسه با ناهنجاري ناشي از ال نينو شود