آتشفشان
آتشفشان چگونه شکل می‌گیرد و چرا فوران می‌کند؟ با انواع آتشفشان، گدازه و خاکستر، خطرهای فوران، آتشفشان‌های مشهور جهان و دماوند، سبلان و تفتان آشنا شوید.
آتشفشان؛ کوه‌هایی که از دل زمین آتش، گدازه و خاکستر بیرون می‌ریزند
آتشفشان‌ها از شگفت‌انگیزترین پدیده‌های طبیعی زمین هستند؛ ساختارهایی که گاهی هزاران سال آرام می‌مانند و گاهی در مدت کوتاهی حجم عظیمی از گاز، خاکستر و سنگ‌های داغ را به آسمان می‌فرستند. فوران یک آتشفشان می‌تواند منظره یک منطقه را دگرگون کند، مسیر رودخانه‌ها را تغییر دهد، زمین‌های تازه بسازد و حتی بر آب‌وهوا در مقیاس گسترده اثر بگذارد.
اما همه آتشفشان‌ها شبیه کوه‌هایی نیستند که در تصاویر فوران‌های بزرگ می‌بینیم. بعضی به شکل مخروط‌های بلند و شیب‌دار ظاهر می‌شوند، بعضی در بستر اقیانوس‌ها قرار دارند و برخی دیگر به‌صورت شکاف‌هایی در سطح زمین، گدازه را به بیرون هدایت می‌کنند. حتی در جاهایی که هیچ کوه آتشفشانی دیده نمی‌شود، فعالیت‌های آتشفشانی ممکن است در زیر سطح زمین یا در اعماق دریا ادامه داشته باشد.
آتشفشان‌ها پنجره‌ای به درون زمین هستند. بررسی آنها به دانشمندان کمک می‌کند ساختار داخلی سیاره، حرکت صفحات زمین‌ساختی، ترکیب مواد مذاب و خطرهای طبیعی را بهتر بشناسند. در این صفحه از راز بقا با چگونگی شکل‌گیری آتشفشان‌ها، انواع فوران، آتشفشان‌های خطرناک جهان و نقش این پدیده در شکل دادن به زمین آشنا می‌شویم.
آتشفشان چیست و چگونه شکل می‌گیرد؟
آتشفشان ساختاری زمین‌شناختی است که از طریق آن مواد داغ درون زمین، از جمله سنگ مذاب، گازها و گاهی خاکستر و قطعات سنگی، به سطح راه پیدا می‌کنند. این مواد ممکن است از دهانه‌ای مشخص، شکافی در پوسته یا چندین مجرای مرتبط خارج شوند.
در بخش‌هایی از گوشته زمین، شرایط دما و فشار می‌تواند باعث ذوب بخشی از سنگ‌ها شود. مواد مذاب حاصل که «ماگما» نام دارند، به دلیل تفاوت چگالی و فشار ممکن است به سمت بالا حرکت کنند. اگر این مواد به سطح زمین برسند، به آنها «گدازه» یا لاوا گفته می‌شود.
ماگما همیشه به‌سرعت به سطح نمی‌رسد. گاهی در زیر زمین جمع می‌شود، درون پوسته سرد می‌شود و سنگ‌های آذرین زیرسطحی می‌سازد. در شرایط دیگر، افزایش فشار گازها و حرکت ماگما می‌تواند به فوران منجر شود.
آتشفشان‌ها اغلب در مناطقی شکل می‌گیرند که صفحات زمین‌ساختی با یکدیگر برخورد می‌کنند، از هم دور می‌شوند یا در نقاط خاصی از گوشته، مواد داغ به سمت سطح بالا می‌آیند. بااین‌حال، سازوکار شکل‌گیری همه آتشفشان‌ها یکسان نیست.
چرا آتشفشان‌ها فوران می‌کنند؟
فوران آتشفشانی زمانی رخ می‌دهد که ماگما و گازهای موجود در آن بتوانند از فشار محیط اطراف عبور کنند و به سطح برسند. میزان گاز، ترکیب شیمیایی و گرانروی ماگما نقش مهمی در نوع فوران دارند.
ماگمایی که سیلیس کمتری دارد، معمولاً روان‌تر است و گازها می‌توانند آسان‌تر از آن خارج شوند. چنین ماگمایی اغلب فوران‌های آرام‌تر و جریان‌های گسترده گدازه ایجاد می‌کند. در مقابل، ماگمای غنی‌تر از سیلیس معمولاً گرانروی بیشتری دارد و ممکن است گازها را در خود نگه دارد. افزایش فشار گاز در این شرایط می‌تواند فورانی انفجاری ایجاد کند.
البته نوع فوران تنها به میزان سیلیس وابسته نیست. دما، مقدار گاز، سرعت صعود ماگما و ساختار مجرای آتشفشان نیز بر رفتار آن اثر می‌گذارند. به همین دلیل، حتی یک آتشفشان ممکن است در دوره‌های مختلف فعالیت، رفتارهای متفاوتی نشان دهد.
گدازه، ماگما و خاکستر آتشفشانی چه تفاوتی دارند؟
این سه اصطلاح اغلب در گزارش‌های مربوط به فوران آتشفشان به کار می‌روند، اما معنای یکسانی ندارند.
ماگما سنگ مذابی است که در زیر سطح زمین قرار دارد و معمولاً حاوی بلورها و گازهای حل‌شده نیز هست.
گدازه همان مواد مذابی است که به سطح زمین رسیده‌اند. گدازه با سرد شدن به سنگ تبدیل می‌شود و می‌تواند شکل زمین را برای مدت طولانی تغییر دهد.
خاکستر آتشفشانی برخلاف تصور رایج، خاکستر حاصل از سوختن چوب یا زغال نیست. این ماده از ذرات ریز سنگ، شیشه آتشفشانی و بلورهای معدنی تشکیل می‌شود که هنگام فوران‌های انفجاری به هوا پرتاب می‌شوند. ذرات درشت‌تر نیز ممکن است به شکل قطعات سنگی یا بمب‌های آتشفشانی از دهانه خارج شوند.
خاکستر آتشفشانی می‌تواند مسافت‌های بسیار زیادی را طی کند و بر سلامت انسان، کشاورزی، منابع آب، حمل‌ونقل و فعالیت هواپیماها اثر بگذارد.
انواع آتشفشان‌ها کدام‌اند؟
آتشفشان‌ها را می‌توان بر اساس شکل ظاهری، نوع مواد خارج‌شده، شیوه فوران و وضعیت فعالیت دسته‌بندی کرد.
آتشفشان سپری
آتشفشان‌های سپری معمولاً پهن و کم‌شیب هستند و از انباشته شدن جریان‌های نسبتاً روان گدازه شکل می‌گیرند. گدازه در این آتشفشان‌ها می‌تواند مسافت زیادی را طی کند و به‌تدریج ساختاری گسترده بسازد. بسیاری از آتشفشان‌های هاوایی در این گروه قرار می‌گیرند.
آتشفشان چینه‌ای یا مرکب
این آتشفشان‌ها معمولاً مخروطی بلند و شیب‌دار دارند و از لایه‌های متناوب گدازه، خاکستر و مواد آذرآواری تشکیل می‌شوند. برخی از مشهورترین فوران‌های انفجاری جهان در آتشفشان‌های چینه‌ای رخ داده‌اند. کوه فوجی در ژاپن و وزوو در ایتالیا از نمونه‌های شناخته‌شده این گروه هستند.
مخروط خاکستر
این آتشفشان‌ها معمولاً کوچک‌ترند و از انباشته شدن قطعات سنگی و مواد آتشفشانی اطراف دهانه شکل می‌گیرند. برخی از آنها در مدت نسبتاً کوتاهی ساخته می‌شوند و ممکن است پس از یک دوره فعالیت طولانی‌مدت خاموش شوند.
آتشفشان‌های شکافی
در این نوع فعالیت، گدازه از شکاف‌های طولانی سطح زمین بیرون می‌آید و لزوماً به یک مخروط مرکزی محدود نیست. فوران‌های شکافی می‌توانند جریان‌های گدازه گسترده‌ای ایجاد کنند و در طول زمان سطح بزرگی از زمین را بپوشانند.
آتشفشان خاموش، فعال و خفته چه تفاوتی دارند؟
در زبان روزمره معمولاً از سه اصطلاح فعال، خفته و خاموش استفاده می‌شود، اما مرزبندی آنها همیشه ساده نیست.
آتشفشان فعال می‌تواند در حال فوران باشد یا نشانه‌هایی از فعالیت جاری داشته باشد. آتشفشان خفته ممکن است برای مدت طولانی آرام بماند، اما همچنان توان فوران دوباره را داشته باشد. اصطلاح خاموش نیز اغلب برای آتشفشانی استفاده می‌شود که انتظار نمی‌رود دوباره فوران کند، هرچند تعیین این وضعیت به اطلاعات زمین‌شناختی بستگی دارد.
دانشمندان برای ارزیابی وضعیت آتشفشان، سابقه فوران‌ها، زمین‌لرزه‌های محلی، تغییر شکل سطح، خروج گازها و نشانه‌های حرکت ماگما را بررسی می‌کنند. نبود فوران در چند دهه یا حتی چند قرن، به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که یک آتشفشان دیگر هرگز فعال نخواهد شد.
خطرناک‌ترین پیامدهای فوران آتشفشان چیست؟
تصویر مشهور فوران‌ها معمولاً جریان‌های سرخ‌رنگ گدازه را نشان می‌دهد، اما در بسیاری از فوران‌ها، خطرناک‌ترین پدیده‌ها الزاماً گدازه نیستند. بسته به نوع آتشفشان و شرایط محیطی، چند خطر اصلی وجود دارد.
جریان‌های آذرآواری
جریان آذرآواری ترکیبی بسیار داغ از گاز، خاکستر و قطعات سنگی است که می‌تواند با سرعت زیاد در دامنه آتشفشان حرکت کند. این جریان‌ها بسیار ویرانگرند و فرار از مسیر آنها پس از نزدیک شدن، ممکن است دشوار یا ناممکن باشد.
جریان گل‌ولای آتشفشانی
جریان گل‌ولای آتشفشانی که «لاهار» نام دارد، هنگامی شکل می‌گیرد که خاکستر و مواد آتشفشانی با آب باران، آب حاصل از ذوب یخ یا آب دریاچه‌ها مخلوط شوند. این جریان می‌تواند از دره‌ها پایین برود و حتی پس از پایان فوران، مناطق دورتر را تهدید کند.
ریزش خاکستر
خاکستر آتشفشانی می‌تواند دید را کاهش دهد، موتور هواپیماها را به خطر بیندازد، به محصولات کشاورزی آسیب برساند و مشکلات تنفسی ایجاد کند. وزن خاکستر مرطوب نیز ممکن است به سقف ساختمان‌ها فشار وارد کند.
گازهای آتشفشانی
آتشفشان‌ها گازهایی مانند بخار آب، دی‌اکسید کربن و دی‌اکسید گوگرد آزاد می‌کنند. برخی از این گازها در غلظت‌های بالا برای انسان و جانوران خطرناک‌اند. گازهای سنگین‌تر، از جمله دی‌اکسید کربن، ممکن است در نقاط کم‌ارتفاع جمع شوند و خطر خفگی ایجاد کنند.
سونامی
برخی رویدادهای آتشفشانی، از جمله فروپاشی بخش‌هایی از آتشفشان، رانش زمین به دریا یا انفجارهای زیرآبی، می‌توانند موج‌های بزرگ ایجاد کنند. بااین‌حال، همه فوران‌های دریایی یا ساحلی به سونامی منجر نمی‌شوند.
آیا فوران آتشفشان می‌تواند آب‌وهوای زمین را تغییر دهد؟
بله، فوران‌های بسیار بزرگ می‌توانند برای مدتی بر دمای متوسط زمین و شرایط جوی اثر بگذارند. یکی از عوامل مهم در این فرایند، انتشار دی‌اکسید گوگرد به لایه‌های بالایی جو است. این گاز می‌تواند به ذرات سولفاتی تبدیل شود که بخشی از نور خورشید را بازتاب می‌دهند و باعث کاهش موقت دمای سطح زمین می‌شوند.
شدت و مدت این اثر به حجم مواد منتشرشده، ارتفاع تزریق آنها به جو و شرایط جوی بستگی دارد. همه فوران‌ها تأثیر اقلیمی قابل‌توجهی ندارند و اثرات یک فوران بزرگ نیز معمولاً با گذشت زمان کاهش می‌یابد.
فوران کوه پیناتوبو در سال ۱۹۹۱ نمونه‌ای شناخته‌شده از فورانی است که به دلیل تزریق مقدار زیادی دی‌اکسید گوگرد به استراتوسفر، باعث سرد شدن موقت میانگین دمای جهانی شد.
آیا آتشفشان‌ها برای زمین مفید هستند؟
آتشفشان‌ها فقط نیروهایی ویرانگر نیستند. آنها در طول تاریخ زمین نقش مهمی در شکل‌گیری خشکی‌ها، جزایر و بستر اقیانوس‌ها داشته‌اند. بسیاری از سنگ‌های پوسته زمین منشأ آذرین دارند و فعالیت‌های آتشفشانی در چرخه بلندمدت مواد شیمیایی میان درون زمین، جو و سطح سیاره نقش ایفا می‌کنند.
مواد آتشفشانی پس از هوازدگی می‌توانند خاک‌هایی غنی از مواد معدنی بسازند. در برخی مناطق، این خاک‌ها برای کشاورزی مناسب‌اند؛ هرچند حاصلخیزی به ترکیب سنگ، شرایط آب‌وهوایی و مدت زمان هوازدگی وابسته است.
انرژی زمین‌گرمایی نیز در بعضی مناطق آتشفشانی قابل بهره‌برداری است. گرمای درون زمین می‌تواند برای تولید برق یا تأمین گرمایش به کار رود، البته استفاده از آن به شرایط زمین‌شناختی و فناوری موجود بستگی دارد.
در نتیجه، آتشفشان‌ها همزمان می‌توانند منشأ خطر و بخشی از فرایندهای طبیعی سازنده زمین باشند.
آتشفشان‌های مشهور جهان کدام‌اند؟
در نقاط مختلف جهان، آتشفشان‌هایی وجود دارند که به دلیل فوران‌های تاریخی، شکل ظاهری یا فعالیت کنونی مورد توجه دانشمندان و گردشگران قرار گرفته‌اند.
وزوو در ایتالیا: فوران مشهور سال ۷۹ میلادی شهرهای پمپئی و هرکولانیوم را زیر لایه‌هایی از مواد آتشفشانی مدفون کرد. این رویداد یکی از شناخته‌شده‌ترین فوران‌های تاریخ است.
کوه اتنا در سیسیل: اتنا یکی از آتشفشان‌های فعال اروپا است و سابقه طولانی از فوران‌ها دارد. فعالیت‌های آن به‌طور پیوسته توسط نهادهای علمی و پایش آتشفشانی بررسی می‌شود.
کوه فوجی در ژاپن: این آتشفشان چینه‌ای به دلیل شکل مخروطی چشمگیرش شهرت جهانی دارد. آخرین فوران شناخته‌شده آن در سال ۱۷۰۷ رخ داد؛ اما این سابقه به معنای تضمین خاموش ماندن آن در آینده نیست.
کیلاوئا در هاوایی: کیلاوئا یکی از آتشفشان‌های سپری شناخته‌شده جهان است و فوران‌های آن نمونه‌های مهمی برای مطالعه حرکت گدازه و فعالیت آتشفشانی فراهم کرده‌اند.
پیناتوبو در فیلیپین: فوران بزرگ سال ۱۹۹۱ این آتشفشان نمونه مهمی برای بررسی تأثیر فوران‌های عظیم بر جو و آب‌وهوای زمین است.
هر یک از این آتشفشان‌ها ویژگی‌های خاص خود را دارند و میزان خطر آنها به شرایط فعلی، نوع فعالیت، فاصله از مناطق مسکونی و آمادگی جوامع اطراف بستگی دارد.
آیا در ایران هم آتشفشان وجود دارد؟
بله. ایران چند آتشفشان مهم و ساختار آتشفشانی شناخته‌شده دارد که در تاریخ زمین‌شناختی کشور نقش داشته‌اند. دماوند، سبلان و تفتان از مشهورترین نمونه‌ها هستند.
دماوند در رشته‌کوه البرز قرار دارد و به‌عنوان بلندترین قله ایران شناخته می‌شود. این کوه یک آتشفشان چینه‌ای است و نشانه‌هایی از فعالیت‌های زمین‌گرمایی در منطقه آن دیده می‌شود. وجود چشمه‌های آب گرم یا خروج گاز، به‌تنهایی به معنای نزدیک بودن فوران نیست و ارزیابی خطر نیازمند بررسی مجموعه‌ای از داده‌های علمی است.
سبلان در شمال‌غرب ایران قرار دارد و ساختار آتشفشانی آن در طول تاریخ زمین‌شناختی شکل گرفته است. تفتان نیز در جنوب‌شرق ایران، در استان سیستان و بلوچستان، قرار دارد و از ویژگی‌های شناخته‌شده آن می‌توان به خروج گازهای آتشفشانی اشاره کرد.
وضعیت آتشفشان‌های ایران را نباید فقط با مشاهده دود، بخار یا چشمه‌های آب گرم ارزیابی کرد. برای تشخیص احتمال فعالیت آینده، داده‌هایی مانند زمین‌لرزه‌های محلی، تغییر شکل سطح، ترکیب گازها و تغییرات دمایی اهمیت دارند.
آیا می‌توان فوران آتشفشان را پیش‌بینی کرد؟
دانشمندان نمی‌توانند زمان دقیق همه فوران‌ها را از مدت‌ها قبل مشخص کنند، اما پایش مداوم آتشفشان‌ها می‌تواند احتمال وقوع فوران و تغییر وضعیت خطر را بهتر نشان دهد.
از جمله نشانه‌هایی که بررسی می‌شوند، افزایش زمین‌لرزه‌های کوچک، تغییر شکل زمین، تغییر در مقدار و ترکیب گازهای خارج‌شده و تغییرات حرارتی سطح هستند. حرکت ماگما می‌تواند برخی از این نشانه‌ها را ایجاد کند، اما هر تغییر لزوماً به فوران منجر نمی‌شود.
به همین دلیل، پیش‌بینی آتشفشانی معمولاً به شکل ارزیابی احتمال و سطح هشدار ارائه می‌شود، نه اعلام زمان قطعی فوران. پایش علمی، برنامه‌های تخلیه اضطراری و رعایت دستورالعمل‌های مسئولان محلی از مهم‌ترین ابزارهای کاهش خطر به شمار می‌روند.
پرسش‌های متداول درباره آتشفشان
آتشفشان چیست؟
آتشفشان ساختاری زمین‌شناختی است که از طریق آن ماگما، گازها و مواد سنگی از درون زمین به سطح راه پیدا می‌کنند. فعالیت آتشفشانی می‌تواند به شکل فوران انفجاری، خروج آرام گدازه یا انتشار گاز ظاهر شود.
چرا آتشفشان فوران می‌کند؟
حرکت ماگما به سمت سطح، افزایش فشار گازها و شرایط مجرای آتشفشان می‌توانند به فوران منجر شوند. ترکیب شیمیایی و گرانروی ماگما نیز در تعیین شدت و نوع فوران نقش دارند.
تفاوت ماگما و گدازه چیست؟
ماگما سنگ مذابی است که زیر سطح زمین قرار دارد. هنگامی که این ماده به سطح می‌رسد، گدازه نامیده می‌شود.
آیا همه آتشفشان‌ها فعال هستند؟
خیر. آتشفشان‌ها از نظر وضعیت فعالیت با یکدیگر تفاوت دارند. برخی در حال فوران‌اند، برخی دوره‌های طولانی آرامش را می‌گذرانند و بعضی دیگر شواهدی از فعالیت در گذشته دور دارند.
خطرناک‌ترین بخش فوران آتشفشان چیست؟
خطر به نوع فوران بستگی دارد. جریان‌های آذرآواری، ریزش خاکستر، گازهای سمی و جریان‌های گل‌ولای آتشفشانی از مهم‌ترین خطرها هستند. در برخی شرایط، گدازه نیز می‌تواند خانه‌ها، جاده‌ها و زمین‌های کشاورزی را تخریب کند.
آیا آتشفشان می‌تواند باعث سرد شدن زمین شود؟
فوران‌های بزرگ می‌توانند با انتشار دی‌اکسید گوگرد به لایه‌های بالایی جو، ذراتی ایجاد کنند که بخشی از نور خورشید را بازتاب می‌دهند. این فرایند ممکن است به سرد شدن موقت میانگین دمای جهانی منجر شود.
آیا دماوند یک آتشفشان فعال است؟
دماوند یک آتشفشان چینه‌ای با نشانه‌هایی از فعالیت زمین‌گرمایی است. ارزیابی دقیق وضعیت آن به داده‌های پایش علمی نیاز دارد و وجود چشمه‌های آب گرم یا گازهای خروجی به‌تنهایی زمان یا احتمال فوران را مشخص نمی‌کند.
آیا آتشفشان‌ها برای طبیعت مفیدند؟
بله. فعالیت آتشفشانی در شکل‌گیری خشکی‌ها، جزایر و سنگ‌های آذرین نقش دارد. مواد آتشفشانی می‌توانند در شرایط مناسب خاک‌های حاصلخیز بسازند و گرمای درون زمین نیز در برخی مناطق برای تولید انرژی به کار می‌رود.
آیا دانشمندان می‌توانند فوران آتشفشان را پیش‌بینی کنند؟
پایش زمین‌لرزه‌ها، تغییر شکل سطح، گازها و دمای زمین به دانشمندان کمک می‌کند احتمال فوران را ارزیابی کنند. بااین‌حال، تعیین زمان دقیق همه فوران‌ها ممکن نیست و پیش‌بینی‌ها معمولاً همراه با سطح عدم قطعیت هستند.
