آتشفشان

آتشفشان روزنه‌ای در سطح زمین است که سنگ‌های گداخته، خاکستر و گازهای درون زمین از آن به بیرون فوران می‌کنند. فعالیت آتشفشانی بابرون‌افکنی صخره‌ها، با گذشت زمان باعث پیدایش کوه‌های آتشفشانی بر سطح زمین می‌شود. آتشفشان‌ها معمولاً در نقاطی یافت می‌شوند که ورقه‌هایزمین‌ساخت، همگرایی یا واگرایی دارند.

دید کلی

می‌دانیم که زمین در ابتدا به حالت کره گداخته‌ای بوده‌است 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 پدیده‌هاست آتشفشان‌شناسی 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 انفجارهای 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 کرهٔ 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 کرده‌است ۱۰ کیلومتر ارتفاع دارد. این آتشفشان، همراه با سایر قسمت‌های جزایر هاوایی نشان‌دهندهٔ موادی هستند که به وسیله فوران‌هایی که از یک میلیون سال پیش تاکنون ادامه داشته‌اند، بیرون ریخته شده‌اند.

بزرگترین آتشفشان کشف بشر

بزرگترین آتشفشانی که تا کنون به وسیله بشر کشف شده‌است، الیمپوس مونز یا کوه المپوس نام دارد که در بهرام واقع است. شواهد به دست آمده از طریق عکس‌برداری‌های سفینهٔ فضایی مارینر ۹ نشان می‌دهد که ارتفاع این آتشفشان احتمالاً ۲۳ کیلومتر بوده و کالدرای آن نیز ۶۵ کیلومتر عرض دارد.

رابطهٔ آتشفشان‌شناسی 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.

§         سنگ‌شناسی: جهت اطلاع از اختصاصات گدازه و شناسایی دقیق سنگ‌های آتشفشانی.

§         رسوب‌شناسی: پراکندگی و نحوه انتشار مواد جامد آتشفشانی در دریاها و خشکی‌ها که به صورت خاکستر، توف، برش و... ته‌نشین می‌شوند.

اهمیت آتشفشان‌شناسی

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 کرده‌است و در کشور ما نیز اخیراً برای استفاده از نیروی حرارتی زمین (انرژی ژئوترمال) حفاری‌هایی انجام شده‌است.

آتشفشان یک ساختمان زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی (به صورت مذاب ، گاز ، قطعاتجامد 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 تجربیمانند 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 گدازههای 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 ماویهاوایی 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.

مفاهیم آتشفشان

·         ماگما Magma:

ماده طبیعی، داغ و سیال که عمدتا سیلیکاته بوده و ماده اصلی سازنده سنگ ها به شمار می رود. 

·         گدازه Lava:

ماگمایی است که به سطح زمین راه یافته است. گدازه می تواند در سطح زمین مانند رودخانه جریان یابد یا تشکیل دریاچه را بدهد. 

·         گرانروی ماگما ( ویسکوزیته Viscosity) :

هر چه میزان Sio2 در ماگما بیشتر باشد، گرانروی ماگما بیشتر شده و سیالیت کاهش می یابد. 
گرانروی ماگما، میزان مقاومت ماگما در مقابل جریان یافتن است یا میزان اصطکاک داخلی ماگما که بهترکیب شیمیایی، دما و فشار حاکم بر ماگما بستگی دارد. واحد گرانروی NS/m2 که به آن پواز می گویند و با u نشان داده می شود. 

·         آشیانه های ماگمایی:

شواهد ژئوشیمیایی، ژئوفیزیکی و پترولوژیکی نشان دهنده آن است که در زیر اغلب آتشفشان ها آشیانه های ماگمایی وجود دارد. اشیانه های ماگمایی دارای اشکال و اندازه های متعددی می باشد (از 001/0 تا 1000 کیلومتر مکعب یا بیشتر) و به صورت منفرد تا شبکه ای پیچیده که توسط دایک ها و سیل ها برهم مرتبط می شوند. ژرفای آشیانه های ماگمایی متغیر می باشد ولی به طور کلی آشیانه های ماگمایی در ژرفای کم، بهتر تشکیل می شوند. 
آشیانه های ماگمایی در اعماق بیشتر از نظر حرارتی گرم تر و از نظر شیمیاییمافیک تر و دارای بلورهای درشت تری می باشند. 

·         دیاپیر Diapirs:واژه دیاپیر از دو کلمه Dia به معنی ( از وسط یا از میان ) و Peiro به معنی ( سوراخ کردن یا رخنه کردن ) اقتباس شده است. تصور بر این است که معمولا ماگماها از گوشته ( اغلب استنوسفر ) منشاء می گیرد و به صورت دیاپیر حرکت می کند.

دیاپیرها توده های سنگی یا ماگمایی شناوری هستند که ضمن حرکت به سمت بالا، سنگ بالائی را سوراخ می کنند. 
در زون زاگرس، به ویژه در جنوب ایران و در مناطق بندرعباس ، داراب و شهرکرد گنبدهای نمکی با چگالی و گرانروی کمتر به سن کامبرین زیرین وجود دارند که سنگ های رسوبی بالایی خود را با چگالی و گرانروی بیشتر قطع کرده اند و از میان آنها خود را به سطح زمین رسانده اند. به نظر می رسد که سنگ هایی که توسط این گنبدها قطع شده اند، اغلب بیش از 15 کیلومتر ضخامت دارند. 

·         توده های نفوذی:

شکل توده های نفوذی با توجه به سنگ های دربرگیرنده (میزبان) به 2 دسته تقسیم می شوند: 

الف – توده های نفوذی که سنگ میزبان و سنگ های مجامد را قطع می کنند مانند باتولیت، ایتوک و دایک 

ب – توده های نفوذی که با سنگ میزبان حالت موازی مانند سیل ، لاکولیت و فاکولیت 

·         دایک:

توده های آذرین نفوذی تخته ای یا دیواره مانند که شیب تندی داشته و لایه بندی یافولیاسیون سنگ های دربرگیرنده را قطع می کند. 

·         سیل:

توده های آذرین نفوذی تخته ای که به موازات ساختمان های صفحه ای سنگ در برگیرنده نفوذ می نماید. 

·         باتولیت:

توده های نفوذی بزرگ و معمولا متقاطع با سنگ های درونی که وسعت بیرون زدگی های آنها بیش از 100 کیلومتر مربع می باشد. 

·         استوک : توده های کوچک و متقاطع سنگ های درونی، با بیرون زدگی کمتر از 100 کیلومتر مربع.

·         لاکولیت:

مجموعه وسیعی از سنگ های آذرین در بین لایه های رسوبی را لاکولیت گویند که به صورت عدسی شکل می باشد. لاکولیت ها معمولا از سیل ها ستبرتر ولی در ازای آن کمتر است. که لویولیت، فاکولیت و بیسمالیت حالات خاصی از آن می باشند. 

·         بیسمالیت:

لاکولیتی است که قسمتی از سقف آن بر اثر شکستگی ها به طرف بالا رانده شده است. 

·         فاکولیت:

اشکالی از مواد گداخته که به صورت هم شیب باتاق تاقدیس یا ناو ناودیس لایه های رسوبی، انجماد می یابد. فاکولیت می تواند بی ریشه باشد و از ذوب موضعی سنگ های رسوبی به هنگام چین خوردن به وجود آید. 

·         لوپولیت:

توده های بزرگ و معمولا هم شیب با سنگ های درونی بوده و به شکل عدسی شکل یا با سطح محدب می باشد.