آتشفشان
آتشفشان
آتشفشان یکی از پدیده های طبیعی و دائمی زمین شناسی است که در طول تاریخ زمین شناسی نسبتا بدون تغییر باقی مانده و در ایجاد، تحول و تکامل پوسته و گوشته زمین نقش اساسی داشته و دارد.
تولید مواد آتش فشانی و پدیده های مؤثر در ایجاد آتشفشان از دوره پرکامبرین تا عهد حاضر تغییر چندانی نداشته است و آنچه در این راستا تغییر کرده است، نوع دانسته ها، چگونگی اندیشیدن و نحوه بهره گیری از آنهاست.آتشفشانها پدیده های جهانی هستند و در سایر کرات منظومه شمسی به ویژه سیارات مشابه زمین یک پدیده عادی محسوب می شود و آتشفشان بی شک در کیهان نیز رخ می دهد.
همچنین پوشش سطحی ماه اغلب با سنگ های آتشفشانی پوشیده شده است و بارزترین ارتفاعات مریخ توسط آتش فشانها ساخته شده است.
فوران های فومرولی در برخی کرات مانند قمر آیو در سیاره مشتری یک پدیده عادی می باشد. زبانه های آتش و لکه های خورشیدی را جدا از ماهیتشان، می توان نوعی فوران آتش فشانی در خورشید تلقی نمود.
علم آتشفشان شناسی به مباحث نحوه تشکیل و تحول ماگما، چگونگی جابجایی و حرکت انواع مواد، گدازه ها و ماگماها و نیز تحولات آنها در اتاقک های ماگمایی، چگونگی فعالیت آتش فشان ها و گسترش مواد آتشفشانی در سطح زمین، چگونگی تحول مواد آتشفشانی و ... اشاره می کند. علم آتشفشان شناسی از برخی علوم زمین چون پترولوژی ، تکتونیک جهانی، ژئوشیمی، چینه شناسی ، رسوب شناسی ، ژئوفیزیک ، کیهان شناسی و برخی دیگر از علوم تجربی مانند شیمی، فیزیک ، آمار و ریاضی کمک می گیرند.
ساختمان آتشفشان شامل 3 بخش است:
- دودکش آتشفشانی مجرایی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی از درون زمین به سطح آن راه می یابند. نک (Neck) مجرای آتشفشانی قدیمی است که اکنون از گدازه های قدیمی پرشده است و چون از سنگ های پیرامون خود مقاوم تر است، به صورت برجستگی ستون مانند باقی مانده و سنگهای اطراف آن که مقاومت کمتری دارند، فرسایش یافته اند.
- دهانه آتشفشان: پایانه بالایی مجرای آتشفشان که اغلب از قسمتهای دیگر مجرا وسیع تر است، دهانه آتشفشان گفته می شود که شامل انواع مختلف ذیل می باشد:
- دیاترم (Diatreme) عبارت است از دهانه های انفجاری که براثر انفجار ناشی از وجود گازهای آتشفشانی تشکیل گردیده است. این گازها خاستگاه ماگمایی و غیر ماگمایی دارند.
- مآر (Maar) دهانه های نسبتا وسیع آتشفشانی که اغلب به وسیله بخار آب حاصل از گرمای ایجاد می شوند. مآرها اغلب در مناطق مرطوب و دریایی رخ می دهند.
- کالدرا (Caldera) دهانه های خیلی وسیع آتشفشانی که قطر آنها به چندین کیلومتر می رسد و شامل انواع ذیل می باشد:
- کالدرای انفجاری:این نوع کالدرا بر اثر انفجار حجم عظیم از مواد آتشفشانی و پی سنگ در اثر گازهای تحت فشار حاصل می شود و دهانه های وسیعی را تشکیل می دهد بالتدکالدرای آتشفشانی باندائی سان در ژاپن (فوران در سال 1888).
- کالدرای ریزشی: متداولترین نوع کالدرا می باشد می باشد که عمل فرونشست و یا ریزش1، 1- Collap se
در اثر انفجار و خارج شدن حجم زیادی از مواد ماگمایی و نیز سنگینی بخشهای بالایی آتشفشان اتفاق می افتد که با ایجاد شکستگی های همراه است. ممکن است این شکستگی ها توسط مواد مذاب به صورت دایک پرشود و یا از طریق آنها مواد فرار یابد احتمالا مواد گدازه ای جدید به سطح کالدرا برسد.
اگر دایک ها به صورت حلقوی پیرامون مخروط آتشفشان ظاهر شوند به آنها دایک های حلقوی می گویند. در حالی که اگر دایک ها به سمت درون زمین به صورت همگرا یا متقارب باشند و یک نوع شکل مخروطی مانند ایجاد نمایند که راس آنها به طرف درون زمین باشد به آنها صفحات مخروطی گفته می شود.
در مواردی نیز دایک ها نسبت به مخروط آتشفشان آرایش شعاعی دارند که به آنها دایک های شعاعی گفنه می شود.
- کالدراهای فرسایشی بر اثر فرسایش دهانه آتشفشان قدیمی و گسترش آنها به وسیله عوامل جوی، یخچالی و بادی حاصل می شوند. کراترهالکا کالا در جزیره ماوی هاوایی است.
- مخروط آتشفشانی: برجستگی های مخروطی شکل که از انباشتگی مواد آتشفشانی در پیرامون دهانه آتشفشان حاصل می شود و بر حسب این که کدام مواد آتشفشانی تشکیل شده است تحت نام های مختلفی است:
- مخروط های تغرایی که فقط از مواد آذرآواری تشکیل شده است.
- مخروط های گدازه ای که فقط از گدازه تشکیل شده است.
- مخروط های چینه ای که تناوبی از گدازه و مواد آذر آواری «پیروکلاستیک) است.
مشخصات آتشفشان
آتشفشانها دستگاههای طبیعی خروج مواد مذاب یا گاز و یا جامدی هستند که از درون زمین به خارج رانده میشوند. این مواد در سطح زمین پخش گردیده ، برجستگیهای خاصی متناسب با غلظت گدازههای خود تولید مینمایند. فعالیت آتشفشانها همیشگی نیست، بلکه منقطع و متناسب است. مثلا آتشفشان دماوند چندین مرحله فوران و آرامش را داشته است. آتشفشانهای امروزی هم خاموش و گاهی فعالند.
شدت انفجار
- بدون انفجار : در این حالت قسمتی از پوسته جامد زمین شکافته شده و گدازهها که غالبا غلظتی کم داشته و روان میباشند، به بیرون جاری میشوند.
- با انفجار محدود : نمونه آتشفشانهای با انفجار محدود در مونالوآ (هاوایی) که در سال 1949 دیده شده است. اینگونه آتشفشانها در مراحل اولیه فعالیت ، بدون انفجار میباشند، ولی در مراحل آخر با انفجار همراهند.
- انفجار نقطهای : این نوع آتشفشانها را میتوان گونههای حقیقی آتشفشان به حساب آورد انفجارهای نقطهای ممکن است منفرد و تنها باشند یا تکراری و کم و بیش همیشگی. این نوع آتشفشانها احتمال دارد در هر نوبت گونههای خاصی از گدازه که ممکن است اسیدی یا قلیایی و یا حد واسط باشند، بیرون بریزند. نمونه این آتشفشانها ، آتشفشان استرومبولی در جزایر لیپاری است.
اشکال آتشفشان
آتشفشان گونه هاوایی
آتشفشان گونه استرومبولی
شکل مخروط اینگونه آتشفشان ، بر اثر داشتن گدازههای به شکل مایع ، جامد ، ریز و درشت ، در هنگام فعالیت منظم بوده و ارتفاع زیاد و شیب تند دارد و فقط ممکن است انحنای بعضی از قسمتهای مخروط کمی بیشتر باشد. آتشفشان گونه استرومبولی دارای گدازهای نسبتا غلیظ بوده انفجار آن کمی شدید است و قطعات مختلف را به بیرون پرتاب میکند. اینگونه آتشفشان در هنگام فعالیت بدون خاکستر است و برعکس دارای مقدار بسیار زیادی از بمبها و قطعات آذرین میباشد. آتشفشان خاموش دماوند نمونهای حد واسط از آتشفشان نوع استرومبولی و ولکانو است
آتشفشان گونه ولکانو
آتشفشان گونه وزوو
آتشفشان گونه پله
آتشفشانها همانند زمین لرزهها با بلایا و خسارات زیادی همراهند. خطرهای ناشی از یک آتشفشان خاص ، بستگی به نوع عملکرد ، نوع ماگما ، و نیز جایگاه زمین شناسی و جغرافیای آن دارد. البته خاکسترهای آتشفشانی باعث حاصلخیزی زمینهای زراعی میشود. عملکرد آتشفشانها توسط شکل هندسی ، صفحات تکتونیکی کنترل میشود و آتشفشانهای فعال در اکثر قارهها جز قاره استرالیا وجود دارند.
طیقه بندی تکتونیکی آتشفشانها
- آتشفشانها در سه خاستگاه تکتونیکی دیده میشوند. در درجه نخست تمرکز آنها در مناطق بین صفحات تکتونیکی بسیار زیاد است نزدیک به 80% آتشفشانهای فعال در مناطق فرورانش یعنی جایی که صفحات تکتونیکی توسط صفحه دیگر به زیر میروند واقعاند. و انفجاریترین نوع هستند مهمترین نوع اینها استراتو ولکانو و آتشفشان مرکب است.
- نوع دوم آتشفشانهای رنیتی در جایی که صفحات از یکدیگر دور میشوند، رخ میدهند این نوع آتشفشانها با انفجار کمتری همراهند و در کف اقیانوس واقع میشوند.
- نوع سوم آتشفشانهای نقطه داغ (Hot spot) که در مرکز صفحات جایی که پوسته ضعیف بوده و اجازه نفوذ مواد مذاب از درون زمین داده میشود. مثل آتشفشان جزایر هاوایی در میان اقیانوس آرام.
آتشفشانهای سپری شکل Shield Volcano
آتشفشانهای گنبدی
آتشفشان نوع ترکیبی (مرکب)
آتشفشانها دستگاههایی هستند که سطح زمین را با مناطق درونی زمین ، یعنی جایی که بر اثر بالا بودن دما ، سنگها به صورت مذاباند، مربوط میکند و از آن گدازههای آتشفشانی ، مواد آذر آواری و گازها خارج میشود. هنگامی که مواد مذاب به سطح زمین میرسند. غالبا برجستگیها و اشکال خاصی ایجاد میکنند. در بسیاری از آتشفشانها ، فعالیت به یکباره به اتمام نمیرسد و در اکثر موارد ، مراحل خروج مواد یا مراحل فعالیت آتشفشانها با مراحل آرامش توام است. مرحله آرامش یک آتشفشان ، که ممکن است بسیار طولانی هم باشد، به نام مرحله خاموشی آتشفشان نامیده میشود (مانند مرحله فعلی سهند).
در بعضی از آتشفشانها مرحله خاموشی ممکن است دائمی باشد، اما این امر نسبی است. اصطلاح آتشفشان معمولا تصوری از کوه مخروطی را در خاط تجسم میکند که قله آن شکل قیف مانند داشته و دهانه آتششان در داخل آن قرار دارد و معمولا از آن دودهای غلیظ و رنگی خارج میشود. بسیاری از محققین سعی کردهاند برای فعالیتهای آتشفشانی که به صور مختلف انجام میپذیرد، نظم و ترتیب قائل شده و آنها را ردهبندی نماید. انواع فعالیتهای آتشفشانی بر اساس اهمیت مواد خارج شده به قرار زیر است:
فورانهای اصلی
اول خاکهای محل دهانه بر اثر انفجار به اطراف پراکنه میشود. این عمل با لرزشهای موضعی شدید همراه است. بعد فوران گاز شروع میگردد که آبهای زیرزمینی و گل را به خارج پرتاب میکند و پس از باز شدن دودکش آغاز میگردد که قطعات سنگ با شدت به اطراف پراکنده میشود و برش خاصی تولید میکند که به آن برش حفر دودکش میگویند. و به این ترتیب آتشفشان متولد میشود و تمام آتشفشانهایی که در قرن اخیر فعالیت نمودهاند در مجاورت آتشفشانهای قدیمی تولید شدهاند.
فورانهای گازی
فورانهای آبدار
نوع اول
نوع دوم
نوع سوم
مراحل فعالیت آتشفشان
آتشفشان یک مرحلهای
آتشفشان چند مرحلهای
مقدار قابل ملاحظهای از گازهای آتشفشانی ، هنگام فعالیت آتشفشان با شدت هر چه تمامتر از آن خارج میگردد که مشخص نمودن جنس آنها بسیار مشکل است، زیرا غالبا غیر ممکن است این گازها را که دارای دمای زیاد بدست آورد. به علاوه با ورود گازهای آتشفشانی به اتمسفر ، واکنشهای شیمیایی انجام میشود و ترکیب اصلی آنها تغییر میکند. جدیدترین بررسیهایی که در مورد گازهای آتشفشانی انجام شده است نشان میدهد که بسیاری از گازهای آتشفشانی منشا ثانوی دارند، چون اتمسفر اکسید کننده است در حالی که در اعماق زمین شرایط احیا غلبه دارد. از اینرو گازهای آتشفشانی را از دو نظر میتوان تقسیم نمود.
تقسیم بندی گازهای آتشفشانی از نظر شیمیایی
بطور کلی گازهای آتشفشانی یا فومرولها از نظر شیمیایی به دو دسته تقسیم میشوند.- فرمرولهای قلیایی : به صورت آمونیاک ، نوشادر و بعضی از ترکیبات کلردار خارج میشوند.
- فومرولهای اسید : به مراتب فراوانتر از فومرولها قلیایی است و شامل اسید کلریک ، گازهای سولفورو و سولفوریک و SH2 میشود. رنگ قهوهای و گاه زرد و یا بنفش نتیجه تاثیر این گازها بر سنگها در محل خروج گازهاست.
تقسیم بندی گازهای آتشفشانی از نظر دما
اصولا انواع گازهای آتشفشانی را بر حسب دما تقسیم بندی میکنند. البته هر قدر از دهانه آتشفشان دور شویم دمای گازها کاسته میشود و هر قدر زمان استراحت آتشفشان زیادتر باشد دمای آنها کمتر میشود. با افزایش دما مقدار SO2 زیاد و SH2 کم میشود در همین شرایط نسبت Ca به H2 , CO2 به H2O افزایش مییابد.گازهای خیلی گرم
گازهای خیلی گرم ، غالبا در دهانه دیده میشوند، دمای آنها ممکن است گاهی به 1000 درجه سانتیگراد نیز برسد. در ترکیب این نوع گازها H2/NH3BO3H3/SH3/CO2 و بویژه بخار آب وجود دارد (غالبا بخار آب بیش از 90 درصد حجم کل گازها را تشکیل میدهد). به علاوه در آن اسید کلریدریک و کلریدهایی مانند FeCl3/ALCl3/CLNa/NH3Cl نیز پیدا میشود.گازهای گرم
در نزدیکی پوزول قدیمی در ایتالیا آتشفشانی وجود دارد که فقط بخار آب گرم از بعضی از نقاط آن خارج میشود. کف این منطقه به صورت تشتگی به قطر 400 تا 500 متر است و از خاکسترهای آتشفشانی بسیار حفرهدار پوشیده شده است. در اینجا بخار آب سوت زنان خارج میشود. دمای این بخار آب که با مقداری کمی اسید کربنیک و سولفید هیدروژن مخلوط است بین 130 تا 165 درجه سانتیگراد است. در مجاورت اکسیژن هوا ، سولفید هیدروژن ابتدا به گوگرد و سپس به اسید سولفورو تبدیل میشود.به دلیل وجود همین گوگرد در گذشته آن را سولفاتارا یا گوگردزا مینامیدند. سیلیس موجود موجود در محیطهای سیلیکاته نیز به صورت اوپال ته نشین میشود که رنگ آن سفید و دارای حفرههای فراوان است. در داخل حفرههای مزبور گاهی سولفاتهای محلول به صورت زاج طبیعی آلونیت (سولفات آلومینیوم) رسوب مینمایند که از نظر اقتصادی دارای اهمیت است. بطور کلی سولفاتار عبارت از خروج بخار آب و سولفید هیدروژن ، با دمای 90 تا 300 درجه سانتیگراد است و در تمام مناطق آتشفشانی دیده میشود.
گازهای سرد
گازهای سرد که به آن موفت Moffette هم گفته میشود گازی است که کمی از هوای معمولی گرمتر باشد. این گازها ممکن است منشا ماگمایی داشته یا نتیجه تصاعد گازها از سنگهای آهکی باشد (انحلال آهک در مجاورت گازهای اسیدی). در ترکیب آن علاوه بر بخار آب ، گاز CO2 به فراوانی یافت میشود. در سال 1986 از یکی از دریاچههای کامرون (دریاچه نیوس Nyos) ناگهان گاز CO2 با نیروی عظیم از درون آب بیرون آمد و راه دهکده را در پیش گرفت. بیش از دو هزار نفر اهالی دهکده و چهارپایان را حقه کرد. این گاز منشا ماگمایی داشت و به صورت حباب عظیم در زیر آب دریاچه (از منشا آتشفشانی) پنهان بود.چشمههای آب گرم و چشمه های معدنی
چشمههای آب گرم غالبا در اطراف نواحی آتشفشانی و حتی در اطراف آتشفشانهای خاموش دیده میشوند. این چشمهها نشانهای از آخرین مرحله سرد شدن مواد ذوب در درون زمیناند که از آن بخار آب و گازهای کم و بیش گرم متصاعد میگردد. ترکیب عمده مواد متصاعد بخار آب بسیار گرم و پرفشار و گاز کربنیک است که در هنگام بالا آمدن تدریجا از گرمای آن کاسته میشود. اگر صعود همچنان ادامه یابد بخار آب تقطیر میشود و به صورت چشمههای آب گرم تظاهر میکند. دمای چشمههای آب گرم عموما 5 تا 10 درجه سانتیگراد گرمتر از آب محیط اطراف است.کوه تفتان نوعی استراتوولکان است. آتشفشان تفتان در زون ساختاری نهبندان - خاش ( کوههای خاور ایران ) ، در 50 کیلومتری شمال خاش و 99 کیلومتری جنوب - جنوب خاوری زاهدان قرار دارد.
ارتفاع این کوه از سطح دریا 3940 متر و نسبت به زمین های اطراف 2000 متر است.ساختار اصلی کوه شامل د قله مجزا است که بخش زین مانند و باریک به هم وصل میشوند. قله جنوب شرقی تا اندازه ای شکل مخروطی خود را حفظ کرده و بوسیله جریان گدازه آندزیتی ضخیم و جوانتر پوشیده شده است. لایه های خاکستری در این آتشفشان کم است و حد گسترش لاپیلی ها و آلگومرا هم زیاد نیست.
دهانه آتشفشان تفتان
دهانهای با شیب تند در دامنه جنوبی قله این آتشفشان وجود دارد که قسمتی از آن بوسیله انفجار شدید و فرسایش بعدی خراب شده است. از دیوارهایی که شیب تند دارند فومرولهای زرد و سفید رنگ صوتزنان بالا میآیند که همراه با فومرولهای متعددی که از بلندترین قله کوه بیرون میآیند ابر سفید و مشخصی را تشکیل می دهند که از فاصله 100 کیلومتری قابل روئیت است و منظره یک آتشفشان فعال را بخوبی نشان میدهند. گدازه های تفتان مساحتی معادل 1300 کیلومتر مربع را زیر پوشش دارند.فعالیت آتشفشان تفتان
نخستین تکاپوی آتشفشانی ، در بیست کیلومتری شمال باختری قله فعلی بوده و سپس مراکز دیگری در خاور این نقطه فعال شدهاند. فعالیت این مراکز به صورت فورانهای انفجاری بوده و حاصل آن برشهای داسیتی و آگلومرایی است. آخرین تکاپوی انفجاری تفتان دو فاز انفجاری است که حاصل آن ایگنمبریت دامنه جنوبی (شمال ترشاب) و توفهای گسترده در دشتهای اطراف آتشفشان است.اولین فعالیتی که شکل امروزی مخروط شمال غربی آن را درست کرده است، باید سنی قبل از پلسیتوسن داشته باشد. فعالیتهای گدازهای تفتان ، در کواترنری صورت گرفته که شامل گدازه های آندزیتی است که بر روی توفهای قبلی ریختهاند.
ویژگیهای ساختمانی تفتان
تفتان یک آتشفشان چینهای است که از پائین به بالا شامل سنگهای آذر آواری و گدازه های داسیتی در زیر ، توف و ایگنمبریت در وسط و گدازه های اندزیتی در بالاست که در بین آنها آذر آواریها و گدازه های داسیتی از همه بیشتر است. در قاعده آتشفشان تفتان چینهایی با شیب تند وجود دارد که بیشتر از رسوبات فلینشن گسل خورده ائوسن و بالا آمدگیهای محلی کرتاسه فوقانی (به صورت مجموعه افیولیتی تظاهر می کند و تحت عنوان کالرد میلانژ خوانده می شود) تشکیل شده است. به نظر میرسد که آتشفشان تفتان پیچیدگی تاریخی بیشتری نسبت به دماوند دارد.سنگ شناسی تفتان
جریانهای جدید و قدیم گدازه آتشفشان تفتان تقریبا یکنواخت و بیشتر شامل آندزیت است ولی این آندزیتها بیشتر از نوع آندزیت هورنبلنددار ، آندزیت هیپرستندار ، داسیت و به مقدار کمتر دولریت هورنبلنددار بوده است.ویژگیهای ژئوشیمیایی سنگهای آتشفشان تفتان
مطالعه شیمیایی سنگ و سنگزایی سنگهای آتشفشان تفتان نشان می دهد که تفتان ، آتشفشانی کلسیمی-قلیایی یعنی از نوع کالکوآلکالن است که ماگمای آن در نتیجه نیروهای فشاری و فاز کوهزایی نئوژن حاصل شده است.آتشفشانهای بازالتی پیرامون تفتان
آتشفشان بازالتی تخت رستم در 20 کیلومتری جنوب تفتان و آتشفشان کوه چاه شاهی در شمال ایرانشهر ، از جمله بازالتهای جوان کواترنری ایران هستند. بازالتهای چاه شاهی بسیار جوان است به گونهای که روانه های آن ، در مسیل ها ، هنوز به طور کامل تخریب نشدهاند. در هر حال ، سن پرتوسنجشی این بازالتها به روش پتاسیم - آرگون ، کمتر از نیم میلیون سال است که این سن نیاز به بازنگری دارد و سن های حدود چندده هزار سال پذیرفتنی است.گفتنی است که تفتان یکی از مراکز آتشفشانی کمان ماگمایی حاصل از فرورانش پوسته اقیانوسی عمان به زیر منشور بر افزاینده قارهای مکران است. دو مرکز آتشفشانی دیگر این کمان ماگمایی عبارتند از : قله بزمان در شمال جازموریان و کوه سلطان در پاکستان.
بهره برداری از ویژگیهای طبیعی آتشفشانی
بلایای همراه آتشفشان
پیش بینی فعالیت آتشفشان
پیش درآمدهای آتشفشانی
عکسالعمل در برابر پیش بینی فوران
انجام پروژه های درسی و پایان نامه های رشته های محیط زیست و شیلات و کلیه رشته های مرتبط با کشاورزی پذیرفته می شود.