آتشفشان ها

کوه‌های آتشفشانی با کوه‌های معمولی بسیار تفاوت دارند، به این دلیل که این کوه‌ها توسط فرایندهایی نظیر چین‌خوردگی یا بالاآمدگی یا فرسایش ایجاد نشده‌اند بلکه در اثر تجمع مواد فورانی، بمب‌های آتشفشانی و یا خاکسترهای آتشفشانی ایجاد شده اند. یک آتشفشان معمولاً یک کوه و یا یک تپه مخروطی شکل است که در اثرتجمع مواد مذاب اطراف دودکش که به مخزن مواد در زیر زمین وصل است ایجاد شده است.

حرکت مواد مذاب توسط نیروی ارشمیدس و یا فشار گازها و به دلیل سبک‌تر بودن ماگما از سنگ‌های اطراف خود به بالا رانده می‌شود و در نهایت در نواحی از پوسته که ضعیف می‌باشد پوسته را شکسته و ماده مذاب به سطح زمین می رسد و بدین‌ترتیب است که فوران صورت می گیرد. در صورتی که آتشفشان انفجاری باشد به صورت قطعات لاوا و سنگهای دیگر به هوا پرتاب می شوند، دراین صورت قطعات درشت بلوک‌ها و بمب‌ها در اطراف آتشفشان نهشته می‌شوند و همچنین ممکن است ذرات ریز خاکستر توسط جریان‌های بادهای استراتوسفری پیرامون کره زمین حرکت کرده و درنهایت رسوب می کنند. مواد مذابی‌که در زیرزمین قرار دارند و از طریق دودکش یا لوله آتشفشانی به طرف بالا حرکت می‌نمایند و به آن اصطلاحاً ماگما ‌می‌گویند. اما بعد از این‌که این ماگما از آتشفشان فوران نموده به آن گدازه گفته می شود.گدازه هنگامی که از دودکش به خارج حرکت می‌نماید ماده گداخته متخلخلی و سرخ میباشد. اما در اثر سرد و اکسید شدن به رنگ خاکستری، قرمز تیره و یا رنگهای دیگر تغییر می‌کند. گدازه‌های خیلی داغ، دارای گاز فراوان (حاوی آهن و منیزیم) به صورت سیال بوده و جریانی نظیر قیر داغ دارند. ماده مذاب موجود در زیرزمین که در حال صعود به طرف قسمتهای بالای پوسته زمین می‌باشد حاوی بلورها، قطعات سنگهای دربرگیرنده گازهای محلول می‌باشد. در حین سرد شدن ماگما در داخل زمین که معمولاً به آرامی صورت می‌گیرد بلورهای کانیهای مختلف تشکیل شده و در نهایت کل ماگما به صورت جامد در آمده و سنگهای آذرین درونی و یا سنگهای ماگما‌تیک را ایجاد می کند. این مواد از طریق شکستگی ها به طرف بالا حرکت می کنند. در برخی از مواقع مواد مذاب در داخل زمین تجمع حاصل کرده و اشکالی نظیر باتولیت، دایک را می‌سازند.گازهای موجود در گدازه را می‌توان با گاز موجود در یک شیشه نوشابه مقایسه نمود. هنگامی که انگشتمان را بر روی درب شیشه گذاشته و آن را به شدت تکان می دهیم گاز جدا شده از نوشابه به صورت حباب‌هایی ایجاد می‌شود و هر گاه انگشتمان را به صورت ناگهانی برداریم محتویات داخل نوشابه به بیرون فوران خواهد نمود. گازهای داخل ماگما نیز چنین رفتاری را از خود نشان می‌دهند.جدایش شدید گازها از گدازه ممکن است سنگی بنام پومیس را تشکیل دهد. این سنگ به‌علت وجود حباب‌های گاز در آن بسیار سبک بوده و بر روی آب شناور می‌باشد. در بسیاری از آتشفشان‌های انفجاری رخ می‌دهد که شدت انفجار آنقدر زیاد بوده که مقداری از مواد تشکیل دهنده آتشفشان به هوا پرتاب شده و بمب‌ها و خاکسترهای‌آتشفشانی و گرد و غبار آتشفشان‌ها را تشکیل ‌دهند.اگر ماگما نزدیک به سطح زمین سرد شود سنگ‌های آذرین ریزبلور و یا شیشه‌ای را بوجود می‌آورد. در صورتی که دما در سطح زمین به سرعت کاهش یابد سنگهای ولکانیکی را بوجود می‌آورد. که از مشخصه آنها می‌توان قرار گرفتن بلورها در زمینه‌‌ای شیشه‌ و یا مواد کریستالی دانه‌ریزتر را نام برد. و هر گاه ماگما در اعماق زمین قرار داشته باشد و هرگز به سطح زمین نرسد به آرامی سرد شده و بنابراین در نهایت سنگ‌های آذرین با بلورهای درشت را ایجاد می نماد. پس از بلوری شدن نهایی و سنگی شدن ممکن است این توده‌ها تحت تأثیر عواملی نظیر فرسایش پس از هزاران و میلیون‌ها سال در سطح زمین نمایان شود و بدین‌ترتیب توده‌های بزرگ از سنگهای آذرین درونی ظاهر می‌شوند. مثلاً گرانیت الوند همدان و یا گرانیت علم‌کوه از مثال‌های بارز در این رابطه می‌باشد

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.

بعضی آتشفشانها دهانه وسیع و دریاچه مانند (Lake Crater) دارند. در آتشفشانهای انفجاری دهانه بر اثر انفجار ، از بین می رود و دهانه های جدید بوجود می آید.

اشکال مختلف دهانه آتشفشان

1- دهانه های دریاچه مانند (Lake Crater): در آتشفشانهای نوع هاوایی دیده می شود.

2- دیاترم (Diatreme):

عبارت از حفره ها و چاههایی است که بر اثر انفجار گاز بوجود می آید. منشا این گازها ممکن است ماگمایی باشد و یا از بخار شدن آبهای زیرذ زمینی بر اثر حرارت حاصل شود. دیاترم های که انواعی از پایپ یا دودکشهستند که در اعماق پوسته واقع شده اند و پر از برش های سنگی هستند. هنوز بدرستی ، مکانیسم ایجاد دیاترم ها مشخص نشده است. منشا گازهای داغ و پرفشار در اعماق ، قدرت انفجار گازهایی که بتواند حجم های زیاد برش ها را در داخل پایپ ها در اعماق ایجاد کند، و مکانیسم حرکت مواد فرار هنوز بدرستی شناخته نشده است.

گاهی پیدایش حفره ها ، ممکن است بدون انفجار و بر اثر خروج گازها در دهانه های بعضی از آتشفشانها باشد. این عمل سبب پراکنده شدن مواد سبک وزن وخاکستری می گردد و حفره های قیفی شکل حاصل می شود که به آنها نیز ، دیاترم می گویند.

3- مآر (Maar):

به دهانه انفجاری اطلاق می شود که قطر بزرگ داشته و بوسیله دریاچه یا برکه اشغال شده باشد. قطر آن ممکن است 100 تا 1000 متر برسد. معمولا مآر در راس مخروط آتشفشانی قرار ندارد و بلکه بر اثر انفجار به صورت گودال هایی در زمین های اطراف آتشفشان حاصل می شود مآر ممکن است بوسیله ماگمای بازیک و یا ماگمای اسیدی بوجود آید.

• مآرهای بازالتی

قطعات پرتابی به صورت هلال کم و بیش منظم در اطراف دهانه دیده می شود و حداقل نصف اطراف دهانه را در بر می گیرد. جنس این مواد متفاوت است و شامل قطعات لاپیلی ، گدازه شیشه ای ، بمب های گل کلمی می باشد. مآرهای بازالتی بر اثر فوران فراتوماگماتیک (pheratlo-magmatic) حاصل می شود. یعنی بر اثر برخورد سفره های آب دار زیرزمینی با ستون ماگما که از شکاف سنگها نفوذ می کند. در این عمل بدون اینکه ماگما با آب مخلوط شود و در محل برخورد ، در اثر تبخیر آب فشار هیدرواستاتیک فوق العاده ایجاد می کتند. که مانع صعود ماگما می شود. در این حالت کشش بخار در قاعده ستون زیاد می شود. هنگامی که این کشش بیشتر از فشار هیدرواستاتیک گردید انفجار شدید گاز حاصل می شود و بمب های گل کلمی . قطعات جدا شده از جدار دودکش را با خود جدا میکند و از این ماگما لاپیلی های فراوان همراه با بخار آب خارج می گردد. پس از انفجار، نفوذ دوباره آب سبب تکرار این پدیده می شود. انفجار سبب پرتاب مواد به ارتفاع زیاد می شود به نحوی که مواد سنگین تر در مجاورت دهانه و اجزای سبکتر به وسیله ابرهای گازی به اطراف برده می شود. اختلاف عمده مآرهای بازالتی با مآرهای اسیدی در علت انفجار در اثر فشار فوق العاده گازهایی است که در گدازه خیلی غلیظ محبوس مانده و ایجاد آتشفشانهایی از نوع ولکانو، این نوع مآرها را بوجود می آورد.

4- کالدارها (caldera)

کالدراها ، گودیهای نسبتا مهمی هستند که در ساختمان آتش فشانها پدید می آید و قطر آنها ممکن است به چند کیلومتر برسند کالدراها بر سه نوع هستند: کالدراهای انفجاری ، کالدراهای ریزشی ، کالدراهای فرسایشی.

• کالدراهای انفجاری

این کالدراها فقط بر اثر انفجار حاصل می شوند، تراکم و فراوانی گازهای تحت فشار که به انفجار همراه است دهانه وسیعی ایجاد می کند. موادپرتابی ممکن است آتش فشانی نباشد. حتی بعد از انفجار هم گدازه ای ظاهر نمی شود. فوران آتنشفشان باندائی سان در ژاپن نمونه جالب این انفجارات در مقیاس های کوچک کالدراهای انفجاری را می توان دیاترم نامید.

فراوان ترین انواع کالدراها ، کالدراهای ریزشی هستند. در واقع وقتی از کالدراها صحبت می شود منظور فقط کالدراهای ریزشی است. به دنبال تغییر شکل مخازن ماگمایی در اعماق و خالی شدن بخش های زیرین و سنگین قسمت های فوقانی ، ریزش انجام می شود (در سبلان قطر کالدراهای ریزش 12 کیلومتر و در دماوند 9 کیلومتر است). با پیدایش کالدراهای ریزشی شکاف هایی در مخروط ایجاد می شود که ممکن است حلقه مانند بوده و در اطراف مخروط ظاهر شود در این صورت آن را دایک حلقوی گویند.

ین قبیل کالدراها کمیابند. بر اثر فرسایش جوی مخصوصا یخچالی و بادی فرورفتگیهایی در دهانه بوجود می آید که می توان آن را کالدرا نامید. مسلما این قبیل کالدراها در انواع قدیمی آتشفشانها قابل رویت هستند.

تعریف

Magma کلمه‌ای است یونانی به معنی خیر که برای مذابهای طبیعی سیلیکاته بکار گرفته می‌شود. اما در اصطلاح زمین شناسی، ماگما مایعی است سیلیکاته با گرانروی زیاد همراه با گاز و مواد فرار گدازه یا لاوا ماگمایی است که مواد فرار خود را از دست داده باشد. ماگماها ممکن است کاملا مایع و یا نیمه متبلور باشند. گدازه‌ها معمولا نیمه متبلورند. زیرا محتوی بلور ، کانیهایی هستند که نقطه ذوب و یا انجماد بالاتر دارند. این بلورها یا مستقیما از ماگما متبلور شده‌اند و یا کانیهای دیرگداز سنگ ما در ماگما هستند که از سنگ مادر جدا شده و به داخل ماگما افتاده‌اند.

انواع ماگما

"یاگار" ماگماها را از لحاظ محتوی گاز به سه دسته به قرار زیر تقسیم می‌کند:

• هیپوماگما: ماگمایی است محتوی گاز فراوان و تحت فشار که به علت فشار زیاد لیتوستاتیک گازها در ماگما بصورت محلول باقی مانده‌اند.

• پیرو ماگما: ماگمایی است پرگاز و کف مانند که گازهای آن آزاد شده اما از ماگما خارج نشده است.

• اپی ماگما: ماگمایی است فقیر از گاز شبیه به گدازه ها.

گرانروی ماگماها

گرانروی ماگما بسته به ترکیب شیمیایی ، درجه حرارت و مقدار درصد گاز محلول تغییر می‌کند. گرانروی ماگماهای بازالتی حداقل 100 پواز و گرانروی ماگماهای گرانیتی بین ³ 10 تا ⁶ 10 پواز می‌باشد. گازهای محلول در ماگما سبب پایین آمدن وزن مخصوص کلی ماگما و نیز تقلیل گرانروی می‌شوند. گرانروی یک ماگما با پیشرفت تبلور در آن ماگما نسبت مستقیم دارد. زیرا افزایش فازهای جامد و بالا رفتن درصد سیلیس در مایع باقی مانده موجب افزایش گرانروی می‌شود.

حرارت ماگماها

حرارت ماگماها بین 1500 تا 500 درجه سانتیگراد است. ماگماها وقتی می‌توانند به سطح زمین برسند که حرارتی بین 950 ( ریولیتها ) تا 1200 درجه سانتیگراد ( بازالتها ) داشته باشند زیرا در کمتر از این حدود حرارتی ، ماگماها منجمد شده و در همان عمقی که هستند متوقف می‌شوند.

ترکیب شیمیایی ماگماها

مطالعات زیادی برای تشخیص ترکیب شیمیایی ماگماها از لحاظ کانی شناسی ، درصد اکسیدها و مواد فرار صورت گرفته و نتیجه این شده که ماگماها اصولا از اکسیدهای مختلف تشکیل شده‌اند اما بسته به نوع ماگما درصد هر اکسید متفاوت است. اکسیدها عمده سازنده ماگماها عبارتند از:

Si O₂ , Al₂ O₃ , Fe O , Fe₂ O₃ , Ca O , Mg O , Na₂ O , K₂ O , Ti O₂ , Mn O , P₂ O₅ , H₂ O , C O₂

علاوه بر اکسید‌ها فوق ، ترکیبات زیر نیز در ماگماها دیده شده‌اند:

Fe Cl₃ , Al cl₃ , B O₃ , H F , H CL , C O , S O₂ , S H₂ , H₂ , N H₃ , C H₄