آتشفشان و عجايب آن (1)

مقدمه:

آتشفشان روزنه‌ای در سطح زمین است که سنگ‌های گداخته، خاکستر و گازهای درون زمین از آن به بیرون فوران می‌کنند. فعالیت آتشفشانی با برون‌افکنی صخره‌ها، با گذشت زمان باعث پیدایش کوه‌های آتشفشانی بر سطح زمین می‌شود. آتشفشان‌ها معمولاً در نقاطی یافت می‌شوند که ورقه‌های زمین‌ساخت، همگرایی یا واگرایی دارند.
آتشفشان یک ساختمان زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد یاهر 3)از درون زمین به سطح آن راه می یابند. انباشتگی این مواد در محل خروج، برجستگی هایی به نام کوه آتشفشان ایجاد می نماید.
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.

آتشفشان ها

تعريف :

آتشفشانها، مکانهايى هستند که به علل مختلف فيزيکى و تکتونيکى مواد مذاب درونى زمين را به شکل گدازه‌هاى آتشفشانى، مواد پيروکلاستيک و گازها از خود خارج و امکان راهيابى آنها را به سطح زمين مى‌دهند. يک انفجار آتشفشانى مى‌تواند همراه با خروج قطعات سنگى جامد، مواد مذاب و گازهاى آتشفشانى باشد. بطور معمول هر يک از ما با شنيدن نام آتشفشان، گدازه‌هاى آتشفشانى سيال و روان را به خاطرمى‌آوريم که با حرکت خود هر چيزى را در روى سطح زمين به کام خود مى‌کشد. عواملى همچون غلظت ماده مذاب سيال، ميزان گازها، شيب سطح زمين و سرعت سرد شدن بر روى ميزان سرعت حرکت گدازه‌ها تأثيرگذار مى‌باشند. يک فوران آتشفشانى قادر است ستونى از مواد مختلف را تا ارتفاعى حدود 19 کيلومتر (در بالاى قله آتشفشان) به بيرون پرتاب نمايد و منجر به تشکيل يک ابر آتشفشانى گردد. در 15 سال اخير بيش از 80 فروند هواپيماى تجارى در اثر برخورد با ابرهاى آتشفشانى صدمه ديده‌اند. خاکسترهاى آتشفشانى حاصل از يک فوران قادرند تا منطقه وسيعى در اطراف خود را بپوشانند و اين وسعت گاه تا 35000 کيلومترمربع را نيز دربرمى‌گيرد.

تصوير 1- ابرهاى آتشفشانى بر فراز ام تى پيناتوبو (فيليپين) ،1991
گازهاى آتشفشانى به صورت مستقيم مى‌توانند بر روى سلامتى انسانها تأثيرگذارند و يا با تسهيل در ايجاد بارانهاى اسيدى مشکلاتى را ايجاد نمايند. جريانهاى مواد پيروکلاستيک، زمين لغزشهاى حاصل از آتشفشانها، جريانهاى گلى (Lahars) از جمله پديده‌هاى مخربى مى‌باشند که با وقوع آتشفشانها همراهند. در هر سال تقريباً 50 فوران آتشفشانى در جهان رخ مى‌دهد. خطرهاى ناشى از يک آتشفشان خاص، بستگى به نوع عملکرد، نوع ماگما و نيز جايگاه زمين شناسى و جغرافيايى آن دارد. نظير زمين لرزه ها، پراکندگى و عملکرد آتشفشان ها توسط شکل هندسى صفحات تکتونيکى کنترل مى شود و آتشفشان ها در سه خاستگاه تکتونيکى ديده مى شوند. در درجه نخست تمرکز آنها در مناطق بين صفحات تکتونيکى بسيار زياد است. نزديک به 80% آتشفشان هاى فعال در مناطق فرورانش يعنى جايى که صفحات تکتونيکى توسط صفحة ديگر به زير مى روند واقع اند. آتشفشان‌هاى واقع در منطقة فرورانش انفجارى ترين نوع هستند. مهمترين نوع اين آتشفشان ها استراتوولکانو و آتشفشان مرکب است. نوع دوم، آتشفشان هاى ريفتى مى باشند و در جايى که صفحات از يکديگر دور مى شوند، رخ مى دهند. اين نوع آتشفشان ها با انفجار کمترى همراهند و در کف اقيانوس ها واقع مى شوند. نوع سوم، آتشفشان هاى نقطة داغ (Hot spot) مى باشند که در مرکز صفحات جايى که پوسته ضعيف بوده و اجازة نفوذ مواد مذاب از درون زمين داده مى شود ايجاد مى شوند. در حدود 80% آتشفشان‌هاى فعال روى زمين در منطقة حلقة آتشين قرار گرفته اند.

در کشور ما عظيم‌ترين فعاليتهاى آتشفشانى مربوط به دوره ائوسن مى‌باشند که در سه منطقه جغرافيايى، ايران مرکزى (اروميه – دختر)، البرز و بلوک لوت توسعه دارند. اما از ديدگاه کاربردى آتشفشانهايى فعال شمرده مى‌شوند که در دوران کواترنر فعاليتى را از خود نشان داده باشند. مهمترين اين آتشفشانها در ايران خصوصياتى مانند خروج بخار آب، گازهاى گوگردى را در مرحله گوگردزائى نشان مى‌دهند. البته براى اينکه مشخص گردد که آتشفشانى پتانسيل فعاليت مجدد را نشان مى‌دهد يا نه مطالعات جامعى مورد نياز است. چنين آتشفشانهائى بايد بصورت مداوم تحت بازرسى و کنترل باشند. گروه زمين شناسى مهندسى سازمان زمين‌شناسى کشور، طرح کنترل و مطالعات ادوارى آتشفشانهاى با قابليت فعاليت را در دستور کار خود قرار داده و مطالعه منظم در مورد فعاليت دماوند در اين گروه از مدتى پيش آغاز گرديده است.

آتشفشان هاى منفرد

بسيارى از افراد فکر مى کنند که آتشفشان ها از يک دودکش مرکزى از يک منطقه نظير يک کوه بلند فوران مى کنند. اکثريت فعاليت آتشفشان ها نزديک به مرکز صفحات زمين ساختارى اتفاق مى‌افتد. همچنين بيشتر آتشفشان ها روى مناطق فرورانش قرار گرفته اند و معرف مکان هايى هستند که ماگماها در عمق در اثر ذوب شدن ورقه (slab) ليتوسفر اقيانوسى يا با ذوب ليتوسفر فوقانى يا استنوسفر در حال فرورانش به سمت بالا صعود مى کنند. مجاورت با يک منطقة فرورانش، معرف يک منطقة آتشفشانى است، همين طور احتمال زمين لرزه و خطرهاى همراه با آن، در اين ناحيه وجود دارد.
آتشفشان ها توسط نوع ساختمانى که تشکيل مى دهند، رده بندى مى شوند. ساختمان آنها معمولاً منعکس کنندة نوع مواد آتشفشانى است که فوران مى کند و اغلب نوع جايگاه تکتونيکى نيز از روى آن مشخص مى شود. اين ويژگى ها تا حد زيادى در تعيين نوع فوران از چنين آتشفشان هايى که در آينده احتمال آن داده مى شود، کمک فراوانى مى کنند.
در آتشفشان هاى «سپرى شکل» ، مواد مذاب بازالتى که نسبتاً از نظر SiO2 فقير و داراى ميزان بالايى از تمرکز آهن و منيزيم هستند، نسبتاً روان بوده و به آزادى و سهولت جارى مى شوند و فاصلة زيادى را از نقطه فوران طى مى کنند. نوع توپوگرافى و منظر آتشفشانى تشکيل شده بسيار مسطح است. به دليل شباهت اين آتشفشان ها به سپر مسطح، به آنها آتشفشان هاى سپرى (Shield volcano) گويند. هرچند مواد مذاب به صورت متناوب روان مى شوند و ممکن است از نظر ضخامت نازک و کمتر از چند متر ضخامت داشته باشند،‌ولى چندين فوران مادة مذاب باعث به وجود آمدن ضخامت گسترده اى مى شود. براى مثال، جزاير هاوايى از نوع آتشفشان سپرى است. مرتفع ترين نقاط اين جزاير، ارتفاعى در حدود 5/3 کيلومتر از سطح دريا دارد اگر اندازه گيرى ها دقيق باشد، اين ارتفاع بسيار قابل توجه است.
در آتشفشان هاى گنبدى،‌ مواد مذاب آتشفشانى حاوى SiO2 بيشتر و فقير از آهن و منيزيم نسبت به مواد مذاب بازالتى هستند، همچنين مواد مذاب ويسکوزيتة بالايى دارند و به آسانى در سطح روان نمى‌شوند. اين مواد که به صورت خميرى به سطح راه مى يابند، ساختمانى متراکم ايجاد مى کنند که داراى پهلوهاى با شيب زياد است و يک گنبد آتشفشانى را تشکيل مى دهند. گدازه‌هاى ضخيم و متحرک با جريان بسيار کم بسرعت انسجام يافته و باعث مسدود شدن راه دودکش و مجرا مى گردند.
هنگامى که ماگما به طرف بالا حرکت مى کند از فشار بر روى آن کاسته مى شود و گازهاى محلول در آن شروع به خارج شدن و فرار از آن مى کنند. بعضى اوقات گازهاى تحت فشار در ماگماى در حال بالا آمدن، به طور ناگهانى و با قدرت زياد همراه با انفجار از آن خارج مى شود و بخش هايى از ماگماى محلول به صورت بخش هايى با انفجار توأم خواهد بود. اين ماگما قبل از رسيدن به سطح زمين انسجام مى يابد. قطعات مواد آتشفشانى که به صورت ناهنجار فوران مى کنند در مجموع مواد آذرآوارى (pyroclastics) ناميده مى شوند. پرقدرت ترين فوران هاى آذر آوارى معمولاً آتشفشانهايى هستند که داراى مواد مذاب غليظ با ويسکوزيتة بالا مى باشند. در صورت اين ويژگى،‌ مواد مذاب قادر به حبس گازها مى‌باشند.
قطعات آذرآوارى در اندازه هاى متفاوت از بسيار بزرگ تا ريز يا به صورت خاکستر مى باشند. آتشفشان نوع ترکيبى داراى فوران هاى متناوب در زمان هاى مختلف مى باشند. بسيارى از اين آتشفشان‌ها ممکن است مقدارى مواد آذرآوارى و سپس مقدارى مواد مذاب و سپس مقدارى مواد آوارى و غيره از خود خارج کنند. آتشفشان هايى که بدين صورت و به شکل لايه اى ساخته مى‌شوند، به استراتوولکانو (stratovolcanoes) يا آتشفشان هاى چينه اى موسوم اند، زيرا از بيش از يک نوع ماده ساخته شده اند.

شکل 1– آتشفشان چينه‌اى
بيشتر آتشفشان هاى خطرناک در غرب ايالات متحده و همچنين آتشفشان دماوند در نزديکى تهران و نيز آتشفشان تفتان در نزديکى شهرستان خاش در استان سيستان و بلوچستان ،‌ از اين نوع اند. اين آتشفشان ها طبيعت سختى دارند و گاهى اوقات با فوران گاز همراه اند و گاهى اين گازها به حدکافى به تله مى افتند که باعث انفجار شده و مواد آذرآوارى به صورت باران سقوط مى کنند.

ساختمان آتشفشان

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

ويژگى هاى طبيعى آتشفشان

از مهمترين ويژگى هاى محيطى و سيماهاى زمين شناختى بيشتر آتشفشان ها،‌ وجود چشمه هاى آب گرم، آبفشان، دهانه و مخروط آتشفشانى است. چشمه هاى آب گرم از جمله ويژگى هاى هيدرولوژيکى و سيماهاى زمين گرمايى هستند که در بسيارى مناطق آتشفشانى نظير دماوند و سبلان ديده مى شوند. آب هاى سطحى و زيرزمينى در تماس با سنگ هاى داغ گرم مى شوند و سپس در اثر چرخه به سطح راه مى يابند و چشمه هاى آب گرم را تشکيل مى دهند. چشمه هاى آب گرم منطقة سرعين در استان اردبيل به علت وجود کوه آتشفشان سبلان است. بهره بردارى از ويژگى هاى طبيعى آتشفشانى در بسيارى از مناطق جهان متداول است و مهمترين آن استفاده از انرژى زمين گرمايى جهت گرمايش، توليد برق، آب درمانى، کشاورزى، پرورش آبزيان و توريسم مى باشد.

بلاياى همراه با آتشفشان
آثار اوليه:
مواد مذاب (Lava) :

اکثر مردم که راجع به آتشفشان ها مطالبى شنيده اند، مواد مذاب را به عنوان مهمترين عامل در ايجاد خطر تصور مى کنند. عملاً مواد مذاب جان انسان ها را به مخاطره نمى اندازد. بيشتر مواد مذاب که پيشرفت مى کنند با سرعت بسيار کمى در حدود چند کيلومتر در ساعت يا کمتر پيش مى روند، و در نتيجه مى توان سرعت حرکت انسان را سريع تر از حرکت آن در نظر گرفت. با اين حال، مواد مذاب قادر به تخريب و صدمه زدن به املاک و سرزمين هايى که در سر راه آن قرار مى گيرند خواهند بود. درجة حرارت مواد مذاب اغلب بيش از 500 درجه سانتى گراد است و گاهى به 1400 درجه نيز مى‌رسد. مواد قابل احتراق، خانه ها، جنگل ها در چنين دمايى مى سوزند و بعضى مناطق توسط مواد مذاب که در حال انجماد هستند، احاطه مى شوند.
مواد مذاب آتشفشانى نظير سيالات ديگر هنگام ورود به سطح زمين در جهت سراشيبى حرکت مى‌کنند. يکى از ساده ترين راه هاى نگهدارى ساختمان ها و منازل، بنا نکردن آنها در نزديکى شيب ها و در مسير حرکت مواد مذاب آتشفشانى است. به دلايل گوناگون، در طول تاريخ، انسان ساختمان ها و شهرها را در نزديکى آتشفشان بنا کرده است. اولين دليل اين بوده که انتظار نمى رفت آتشفشان فعاليت مجدد پيدا کند، همچنين خاکى که بر روى سنگ هاى آتشفشانى تشکيل مى گردد ممکن است بسيار آهسته بوجود آيد ولى اين خاک بسيار حاصلخيز است.

شکل 2 - بلاياى آتشفشانى که در هنگام وقوع آتشفشان رخ مى دهد.
هنگامى که بخشى از تودة عظيم مواد مذاب انسجام يابد، مى تواند به صورت يک سد از جريان مواد مذاب جلوگيرى کند. هر قدر مواد مذاب سردتر شود، ضخامت آن زيادتر و ويسکوزيته آن بيشتر و سرعت حرکت آن کاهش مى‌يابد. و اگر آب در دسترس باشد مى‌توان از آن براى سرد کردن مواد مذاب استفاده نمود.
در جايى که توقف مواد مذاب عملى نيست، ممکن است با انحراف مسير حرکت، مواد مذاب را به جاى جريان در مناطق مسکونى و اقتصادى مهم، به مناطق کم اهميت انتقال داد.

جريان هاى گل

مواد آذرآوارى در مناطق پوشيده از برف خطرهاى خاص خود را دارند. حرارت حاصل از سقوط خاکستر و مواد داغ، موجب ذوب شدن برف ها شده و سبب ايجاد يک جريان گل (Flow Mud) توسط آب هاى در حال ذوب شدن مى شود که به آن لاهارا (Lahara) گويند. چنين جريانى از گل به طرف شيب و معمولاً در جهت نهرها و کانالها حرکت کرده و آنها را مسدود مى کنند و باعث ايجاد سيل مى شوند. اين گونه رسوبات آذرآوارى که از ذوب شدن برف ها و ايجاد جريان رسوبات به صورت گل ايجاد مى شود، در منطقة آتشفشانى سبلان نيز در رخنمون هاى رسوبى مشاهده مى شود. در منطقه سبلان رسوبات گسترده لاهارا نشان دهندة وقوع جريانهاى گلى در گذشته مى باشد و بدون شک وقوع چنين پديده‌اى در آينده نيز امکان پذير مى باشد.
يکى از انواع بخصوص فوران ها و انفجارات آتشفشانى و آذرآوارى، مخلوطى از گازهاى داغ و خاکستر داغ و ريزدانه به نام nuee ardente مى باشد که بسيار کشنده است. اين گونه ابرهاى سوزان (glowing clouds) بسيار گرمند و در داخل ابر دما تا 1000 درجه نيز مى رسد و قادرند از شيبها بطرف پايين با سرعتى حدود صد کيلومتر در ساعت روان شوند و باعث از بين رفتن و به آتش کشيدن همه اجسام در طول مسير شوند. از آنجايى که ابرهاى سوزان ممکن است به طور ناگهانى تشکيل شوند نمى توان از ايجاد آن جلوگيرى کرد و وقوع آن را اطلاع داد، ولى مى توان گفت که ايجاد آنها جزء فعاليت هاى اولية آتشفشان محسوب نمى شود. به عقيده معين وزيرى و امين سبحانى (1357) آخرين فعاليت هاى انفجارى آتشفشان تفتان شامل دو فاز انفجارى است. در اين انفجارات از يک طرف روانه هاى ابر سوزان بر دامنه جنوبى کوه تفتان سرازير شده و از طرف ديگر پهنه هاى وسيع سنگهاى آتشفشانى نظير توف دامنه ها و دشت هاى اطراف آتشفشان را پوشانيده است. بنابراين با توجه به سوابق زمين شناسى و مطالعات موجود مى توان نتيجه گيرى کرد که آتشفشان تفتان قادر به ايجاد ابرهاى سوزان مى باشد که اثرات زيست محيطى عمده اى به همراه خواهد داشت.

فعاليت آذر آوارى

علاوه بر مواد مذاب و پيروکلاستيک، آتشفشان ها داراى گازهاى مختلفى هستند. بسيارى از آنها نظير بخار آب و CO2 سمى نيستند، ولى با اين حال اين قبيل گازها هنگامى که از نظر تمرکز بالا باشند، سمى و خطرناکند. گازهاى ديگر نظير CO و گازهاى مختلف سولفور، اسيد کلريدريک نسبتاً خطرناک و سمى اند. بسيارى از افراد با وجود آگاهى از وجود گازهاى آتشفشانى، جان خود را از دست داده اند. گاز CO2 در حدود 50% سنگين تر از هواست و چنين گازى در اثر چگالى بالاتر از هوا به آهستگى بر روى سطح زمين پراکنده مى شود. در اين حالت، اگر شخص توسط اين گاز احاطه شود، به علت نرسيدن اکسيژن خفه مى شود و چون اين گاز بى رنگ و بى بوست، شخص هيچ گونه آگاهى از احاطه شدن درون اين ابر نخواهد داشت. منشأ گاز و علت وقوع ناگهانى آن هنوز مورد بحث و بررسى است. چون CO2 يکى از گازهاى عادى آتشفشانى است، ممکن است از ماگماى سطحى رها شده و به درياچه راه پيدا کرده باشد و در آب هاى زير انباشته گرديده باشد. وارونگى و چرخة فصلى آب درياچه در اثر تغيير دما باعث رها شدن آن به اتمسفر محيط شده است.
انفجار در اثر تجمع بخار در بعضى از آتشفشان ها، بسيار مهيب و کشنده است. اين ويژگى به سبب قرار گرفتن اين آتشفشان ها در مکان هاى خاص است. در مورد جزاير آتشفشانى، بايد گفت مقدار زيادى آب دريا به درون سنگ ها نفوذ کرده و آب نفوذى با ماگماى داغ در زير تماس پيدا مى کند و به بخار تبديل مى شود. در اين هنگام آتشفشان را شبيه يک ديگ بخار به حد انفجار مى رساند. اين نوع فوران ها، فرياتيک (Phreatic eruption) نام دارند.

تصوير2- نمونه‌اى از فوران فرياتيک در قله کوه سنت هلن، واشنگتن

آثار ثانويه

فوران منفرد آتشفشانى، هرچندکوتاه مدت، قادر به تأثير آب و هوا در سطح جهانى است. فوران‌هاى شديد همراه با انفجار مقدار زيادى خاکسترآتشفشانى به داخل اتمسفر وارد مى کنند. اين گرد و غبار چندين سال طول مى کشد که فرونشست کند. در اين حين گرد و غبار حاصله، به طور بخشى باعث عدم ورود اشعة خورشيد به زمين شده و موجب سردشدن محسوس سطح زمين مى شود.
آثار آب و هوايى آتشفشان ها به آثار غبار خلاصه نمى شود. آتشفشان الچيچون در سال 1982 گرد و غبار زيادى ايجاد نکرد، اما مقدار زيادى گاز سولفورى به داخل اتمسفر فرستاد. اين گاز موجب ايجاد اسيدسولفوريک شد که در نقاط مختلف زمين به صورت باران فرود آمد. قطرات اسيد حاصله نه تنها باعث سد شدن خورشيد نظير گرد و غبار شد،‌ بلکه اين اسيد به صورت باران اسيدى به زمين باريد.

بلاياى آتشفشانى

بيشتر مرگ و مير حاصله از آتشفشان، هنگامى است که نوع فوران انفجارى و همراه با مواد آذر آوارى باشد. لاهارا و جريان هاى گل در حدود 10 درصد از بلاياى حاصله از آتشفشان را سبب مى شوند. از طرف ديگر، فوران هاى بيرون ريزنده مواد مذاب و خاکسترهاى در حال فرود (Tephra)، صدمات زيادى را به اراضى مى رسانند.
نظير بسيارى از بلاياى طبيعى ديگر، تأثير فوران هاى آتشفشانى بر روى انسان ها، به ميزان بسيار زيادى به تراکم جمعيت و نوع ساختمان ها در اين مناطق بستگى دارد. اغلب حواشى آتشفشان ها مناطقى هستند که محل هاى مناسبى براى زيست مى باشند.
موضوعى که در مورد آتشفشان ها بايد خاطر نشان ساخت اين است که آتشفشان ها منابع طبيعى مهمى نيز به شمار مى روند. به غير از حاصلخيز بودن بعضى خاکسترها، آتشفشان ها منبع توليد انرژى، مصالح ساختمانى و نيز منبع درآمد از طريق جلب گردشگرد مى باشند.

پيش بينى فعاليت آتشفشان ها

از نظر فعاليت، آتشفشان ها به سه گروه تقسيم مى شوند: 1) فعال، 2) خفته (dormant) ، 3) خاموش يا مرده.
متأسفانه قوانينى که در مورد بررسى آتشفشان ها وجود دارد، آنچنان دقيق نيست. به طور کلى، آتشفشان هنگامى فعال ناميده مى شود که در سال هاى اخير فوران کرده باشد. چنانچه آتشفشانى اخيراً فوران کرده باشد و از نظر ظاهرى و فرسايش تازه به نظر برسد، از نوع غيرفعال و يا خفته است اما داراى پتانسيل فعاليت مى باشد. به طور کلى، يک آتشفشان که به تازگى فوران نداشته و به نظر مى رسد که تحت تأثير فرسايش زياد نيز بوده است خاموش يا مرده محسوب مى شود و احتمال فعال شدن آن بسيار کم است.
آتشفشان ها در الگوى فعاليت خود بسيار متفاوتند. از نظر آمارى، يک آتشفشان تيپيک هر 220 سال يک بار فوران مى کند. اما 20% آنها کمتر از يک بار در هزار سال و 2% آنها کمتر از يک بار در سال فوران مى کنند. مدت زمان طولانى آرامش، تضمينى براى خاموشى آتشفشان نيست.
اولين قدم در پيش بينى فوران هاى آتشفشانى، زيرنظر گرفتن و پايش اين آتشفشان ها است. با اين وجود، در تمام مواقع به اندازة کافى افراد و نيز وسايل و ابزار مورد نياز، در دسترس نيستند. به طور تخمين، در حدود 300 تا 500 آتشفشان فعال در دنيا وجود دارد (اين ميزان براساس مطالعات تغيير مى‌کند). بررسى و در نظر گرفتن آنها، به تنهايى وظيفة بزرگى است. معمولاً بازرسى و بررسى مرتب و دقيق آتشفشان ها تنها بعد از اينکه نشانه هايى از فعاليت در آنها مشخص مى شود، صورت مى گيرد. آتشفشان هاى خفته ممکن است در هر زمانى فعال شوند، به طور کلى فعاليت اين گونه آتشفشان ها نيز بايد پايش و زيرنظر گرفته شوند. از نظر تئورى، مى توان از آتشفشان هاى خاموش چشم پوشى کرد به شرطى که خاموشى آنها کاملاً ‌مشخص شده باشد.

پيش درآمدهاى آتشفشان

فوران هاى آتشفشانى مهم به طور آنى اتفاق نمى افتند، اين قبيل فوران ها با يک سرى تغييرات محيطى گوناگون در اثر بالا آمدن مواد مذاب به سطح زمين همراهند. مشاهدات و اندازه گيرى اين تغييرات، مى تواند به عنوان يک سيستم آگاهى و نيز پيش بينى هاى قابل اعتماد به کار گرفته شود.
سازمان رفع بلاياى ملل متحد (United Nations Disaster Relief Organization) در سال 1985 پديده هاى فيزيکى و شيميايى مختلف غيرعادى را که قبل از آتشفشان رخ مى دهد، طبقه بندى کرد (جدول 1). متأسفانه چنين پديده هايى هميشه اتفاق نمى افتند، از اين رو پيش بينى اکثر آتشفشان‌ها قدرى مشکل است.

فعاليت هاى لرزه اى	-  افزايش فعاليت موضعى زمين لرزه ها - صداى غرش قابل ضبط و ثبت
تغيير شکل زمين	- باد کردن يا بالا آمدن محل خروج مواد آتشفشانى - تغيير در شيب توپوگرافى زمين در نزديکى آتشفشان
3- پديده هاى زمين گرمايى	- افزايش خروجى آب از چشمه هاى آب گرم - افزايش خروجى بخار از فرمرول ها - افزايش دماى چشمه هاى آب گرم يا افزايش خروج گاز - افزايش دماى درياچة احتمالى موجود در دهانه (crater) - ذوب شدن برف يا يخ موجود در بالاى آتشفشان - سفيدشدگى (Whitening) گياهان در شيب آتشفشان
4- تغييرات شيميايى	- تغييرات در ترکيب شيميايى گازهاى خروجى از دهانة آتشفشان (براى مثال افزايش در ميزان SO4 و H2S)

جدول 1. پديده هاى فيزيکى و شيميايى قبل از وقوع آتشفشان (نقل از دکر و دکر، 1998)

فعاليت هاى زمين لرزه اى

يکى از عادى ترين سيستم هاى آگاهى در بدو وقوع آتشفشان، فعاليت هاى زمين لرزه اى است. بالا آمدن حجم زيادى از مواد مذاب و گازها از ميان ليتوسفر در زير آتشفشان نيروى زيادى را بر روى سنگ هاى ليتوسفر وارد مى کند، اين فرايند باعث ايجاد زمين لرزه هاى کوچک مى شود. زمين لرزه باعث تکان و ايجاد يک زمين لغزش در حين برآمدگى در شيب دامنة آتشفشان شده و در اين حالت، از زون طبقات قرار گرفته در روى آتشفشان کاسته مى شود و مواد گازى به تله افتاده، خارج مى گردند. به طور کلى، ثبت امواج زمين لرزه در مناطق آتشفشانى بسيار مهم است، و اين قبيل اطلاعات لرزه نگارى همواره بايد به طور منظم ثبت و جمع آورى شوند.

تغيير شکل زمين

فرورفتگى نامتقارن يا بالا آمدن سطح آتشفشان ها، نشانه هاى آگاه کننده هستند و معمولاً منطبق با وجود يک ماگماى در حال بالاآمدن مى باشند و يا اينکه دلالت بر انباشته شدن گازها و فشار يا هردو دارند. اين موضوع در آتشفشان هاى مختلف متفاوت است، زيرا فشارها و نيروهاى اعمال شده و مقاومت سنگ هاى فوقانى متفاوت است. بالاآمدگى، کج شدگى و فعاليت هاى زمين لرزه اى ممکن است نشانة فوران در حال به سر رسيدن باشند، اما زمين شناسان هنوز قادر به پيش بينى زمان دقيق زمين لرزه‌ها نيستند.
در اين مورد استفاده از سيستم هاى مختلف بسيار ضرورى است. براى مثال، اندازه گيرى به طريق الکترونيکى [electronic distance measurement (EDM)] يکى از بهترين راه هاى تغييرات فاصله اى در سطح زمين است. هر چند اين روش اغلب در دسترس نيست و به داشتن هدف هاى مرئى بر روى آتشفشان نياز دارد. اندازه گيرى به وسيلة دستگاه (Global positioning System)GPS که با ماهواره ها در ارتباط است و داده ها را کسب مى‌کند نيز يکى از شيوه هاى تعيين تغييرات فاصله اى و تغيير شکل در روى آتشفشان ها مى باشد.

بررسى هاى حرارتى و زمين گرمايى

مادامى که مواد مذاب درونى زمين به طرف سطح زمين حرکت مى کنند، انتظار مى رود که درجة حرارت درونى زمين و شيب گرمايى افزايش يابد. اما بسيارى از آتشفشان ها بدون تغييرات حرارتى قابل اندازه گيرى و محسوس فوران کرده اند. با اين حال، بررسى درجة حرارت سطحى ممکن است مناطق گرم را که در آنجا ماگما تقريباً نزديک به سطح و نيز ممکن است به سطح برسد آشکار سازد. دماى چشمه هاى آب گرم و بخار متصاعد شده از آنها را به آسانى مى توان اندازه گيرى کرد، اما اين کار تنها يک بررسى غيرمستقيم از آنچه که در درون زمين مى گذرد مى باشد. با اين حال، هرگونه افزايش در دماى سطحى که مربوط به تغييرات جريان حرارت زمين باشد، ممکن است توسط يک دورة بارانى از نظر پوشيده بماند. مسئلة ديگر اين است که هدايت حرارت داخلى زمين به کندى به سطح برسد و عملاً براى امور پيش بينى مناسب واقع نشود. در صورت وجود يک درياچه در دهانه آتشفشان، اندازه گيرى هاى منظم دما معنى دار خواهند شد. چنين مشاهداتى را مى توان با اطلاعات حاصله از ماهواره ها تلفيق کرد. تصاعد گرما و حرارت يکى از ويژگى هايى است که به طريق سنجش از دور در ارزيابى بلايا به کار مى رود. انجام چنين اقدامات پايشى در منطقه آتشفشان سبلان که در آنجا درياچه اى نيز وجود دارد امکان پذير مى باشد و با مطالعات پيوسته مى‌توان فعاليت سبلان را همواره زيرنظر داشت.

بررسى هاى ژئوشيميايى

بسيارى از آتشفشان شناسان پيش بينى مى کنند که تغيير در ترکيب گازهايى که از آتشفشان بيرون مى‌آيند، احتمالاً نشانه هايى از فعال شدن يک آتشفشان هستند. با اين حال،‌ هرگونه تفسير در مورد پيش بينى ترکيب گازهاى حاصله از يک آتشفشان، کار بسيار دشوارى است، زيرا گازهاى آتشفشانى معمولاً داراى تغييرات قابل ملاحظه اى هستند. بنابراين معمولاً ممکن نيست بتوان تغييرات ترکيبى را که معرف شرايط خاص آتشفشان مى باشد مشخص کرد. يکى از اين روش ها تطابق طيف سنجى (Correlation Spectrometry) است که در آن اندازه گيرى جذب اشعة فرابنفش مدنظر است و به کمک آن مى توان تصاعد SO4 را بررسى کرد. مشاهدات عينى تصاعد بخار يا ابرهاى خاکستر، به شرايط اقليمى بستگى دارد.

بررسى هاى ديگر

درست مانند زمين لرزه ها، گزارش هايى موجود است که پيش بينى آتشفشان را توسط رفتار حيوانات (رفتار آنها قبل از وقوع آتشفشان غيرعادى مى شود) حکايت مى کند. شايد حيوانات نسبت به برخى از تغييرات که در روى زمين روى مى دهد حساس تر باشند. بدون شک تحقيقات بيشترى نياز است تا بتوان زمان و طبيعت فوران هاى آتشفشان هاى اصلى را به طور دقيق پيش بينى کرد.

عکس العمل در برابر پيش بينى فوران

هنگامى که اطلاعات به دست آمده نشان دهندة وقوع يک فوران مى باشد و ممکن است جمعيت منطقه اى را تهديد کند، امن ترين راه، تخلية منطقه تا زمان کاهش و فرونشست فعاليت هاى آتشفشانى است. با اين حال يک آتشفشان خاص ممکن است براى مدت زمان طولانى خطرناک باقى بماند. مرحلة فعال که شامل فوران هاى مقطعى است، ممکن است ماه ها يا سال ها ادامه داشته باشد. در اين گونه موارد، مستغلات بايد ترک شده و براى مدت زيادى به مناطق مسکونى مراجعت نکرد يا اينکه ساکنان بايد فوراً و به دفعات قادر به ترک محل باشند. در حال حاضر، با توجه به طبيعت نامعلوم در پيش بينى فوران ها، اقدامات احتياطى لازم است.
پيش بينى دقيق و ارزيابى صدمات مخصوصاً در مورد آتشفشان هايى که مدت زيادى فعال نبوده اند، بسيار دشوار است. اين امر بدليل نبود سوابق تاريخى و مقايسة آنها با اطلاعات موجود است.
به طور خلاصه، بسيارى از فعاليت هاى آتشفشانى در نزديکى مرزهاى صفحات تکتونيکى متمرکزند. آتشفشان ها از نظر نوع فوران متفاوتند، همچنين خطرهاى حاصله از آنها نيز متفاوت است. آنهايى که در اطراف بلندى هاى در حال گسترش و نقاط داغ وجود دارند، معمولاً آرام ترند و مواد مذاب فوران شده از نوع گدازة بازالتى است. آتشفشان هاى منطقة فرورانش موجب ايجاد يک مادة مذاب با ويسکوزيتة بالا و غنى از سيليس و گازها مى شوند. بنابراين علاوه بر مواد مذاب، مقدار زيادى مواد آذرآوارى و نيز ترکيبات و محصولات کشنده نظير ابرهاى سوزان و گازهاى سمى ايجاد مى کنند. در حال حاضر، آتشفشان شناسان قادر به آشکار سازى نشانه هاى اوليه که يک آتشفشان در مراحل اوليه ايجاد مى کند مى باشند، اما نمى توانند زمان دقيق يا نوع فوران را مشخص کنند. با اين حال، آتشفشان‌هاى منفرد ويژگى هاى فورانى خاصى نشان مى دهند. بنابراين دانش نوع فوران آتشفشان و تاريخچة آن اجازه مى دهد که طبيعت کلى فوران ها و احتمالاً فعاليت مجددآنها در آيندة نزديکى را پيش بينى کرد.
پايش کافى و صحيح، ويژگى هاى ژئوفيزيکى، تغييرات توپوگرافى و فعاليت هاى زمين لرزه اى و نيز تاريخچة اخير زمين شناسى آتشفشان ها، ممکن است تا حد زيادى براى پيش بينى فعاليت آتشفشان ها مفيد باشند.
ادامه دارد.....
/خ