چگونگی وقوع آتشفشان!

[امیررضا*]

یكی از فواید مطالعه آتشفشان‌ها، پیش‌بینی فعالیت مجدد آتشفشان‌های خاموش یا نیمه‌فعال است. شاید این سوال كه چگونه فعالیت مجدد آتشفشان‌های خاموش یا نیمه فعال پیش‌بینی می‌شوند، ذهن خیلی‌ها را به خود مشغول كرده باشد. اطلاع از زمان وقوع فوران، شدت احتمالی فوران و مكان‌های مورد تهدید به بسیاری از سوالات مرتبط با چگونگی پیش‌بینی وضعیت آتشفشان‌ها پاسخ می‌دهد.

در این میان‌گاهی خود آتشفشان به تنهایی آسیب‌رسان نیست ولی پدیده‌های ثانویه حاصل از آن مانند بسته‌شدن مسیر رودخانه توسط گدازه، شكستن دیواره سد نزدیك محل انفجار یا ایجاد سیل حاصل از ذوب برف‌ها و یخچال‌ها توسط گرمای آتشفشان خطرناك و مخرب هستند. خوشبختانه پیش‌بینی وقایع آتشفشانی از پیش‌بینی زمین‌لرزه‌ها آسان‌تر و با اطمینان بیشتری همراه است. البته برای این‌كه بتوانیم درباره فعالیت یك آتشفشان اظهارنظر كنیم باید تمام عواملی را كه به پیش‌بینی فعالیت آتشفشان كمك می‌كند، جمع‌آوری و برای آن آتشفشان یك پرونده و شناسنامه تشكیل بدهیم. به این ترتیب می‌توانیم تمام تغییرات آتشفشان را بررسی و ثبت كنیم.



عوامل مورد بررسی در پیش‌بینی وقایع آتشفشانی



عوامل تكتونوماگمایی: برای پیش‌بینی وقایع آتشفشانی باید بدانیم آتشفشان در چه نوع محیط تكتونوماگمایی (زمین ساخت ورقه‌ای) واقع است یعنی منطقه‌ای كه كوه آتشفشان در آن قرار دارد یك منطقه سابداكشن (فرورانش)، ریفتی (ریفت یا كافت جایی است كه لیتوسفر براثر رژیم تكتونیكی كششی شكسته شده است) یا گسله‌ای است. وقتی محیط تكتونیكی را شناختیم باید بررسی كنیم كه آیا عامل مولد ماگما یعنی ماده‌ای طبیعی كه داغ و سیال(حجم غالب آن سیال است) به‌طور معمول سیلیكاتی است(به صورت خیلی نادر می‌تواند كربناتی هم باشد) و ماده اصلی سازنده سنگ‌ها به شمار می‌آید، هنوز فعال است یا خیر؟ و در صورتی كه وقوع آتشفشان ناشی از فرورانش است، آیا هنوز سابداكشن ادامه دارد یا خاتمه یافته است؟



پتروگرافی و تحول سنگ‌شناسی: توالی سنگ‌های یك آتشفشان باید به‌طور دقیق مطالعه شود تا از این راه وضعیت فوران‌های گذشته، فاصله بین فوران‌ها و روند تقریبی آنها مشخص شود و بتوان در مورد فوران‌های احتمالی آن اطلاعاتی به دست آورد.



كنترل لرزه‌ای: گاه در مناطقی كه آتشفشان وجود دارد، زمین‌لرزه‌هایی رخ می‌دهد كه شاید بتوان این زمین لرزه‌ها را به عنوان نشانه‌هایی قابل اطمینان برای تجدید حیات آتشفشان‌های آن منطقه دانست چرا كه آشیانه یك آتشفشان هنگام آرامش دارای ارتعاشات منظم و طبیعی است. ولی هنگامی كه آشیانه ماگمایی دچار تحول شود، ارتعاشات آن غیرعادی می‌شود بنابراین در میان انواع روش‌های مراقبت از آتشفشان‌ها، كنترل لرزه‌ای را باید پیش‌بینی مطلوبی قلمداد كرد. در بیشترحالات، پیش‌بینی به وسیله لرزه‌سنج‌های ثبت‌كننده به‌طور خودكار انجام می‌گیرد، به‌گونه‌ای كه این دستگاه‌ها پیام فوری و تفسیر سریع آن را برای ایستگاه‌های علمی مخابره می‌كنند. اما همیشه تفسیر دقیق یافته‌های لرزه‌نگارها و كلینومترها امكان‌پذیر نیست، بخصوص در زمینه انفجار آتشفشان‌های چینه‌ای كه با خطر همراه هستند و در حلقه آتش اطراف اقیانوس آرام تعداد بی‌شماری از آنها وجود دارد. در شهر واچی، 51 نوع از این لرزه‌سنج‌های ثبت‌كننده به كار گرفته شده است. ماگمایی كه در حال بالاآمدن است، باعث ایجاد ارتعاشی با سرعت متوسط km‌/‌s 5 در زیر آتشفشان می‌شود. این ارتعاشات بیانگر این موضوع هستند كه ماگما در حال نزدیك‌شدن به سطح زمین است. برخی از آتشفشان‌های شناخته‌شده دنیا دارای شبكه خوبی از لرزه‌نگارها هستند. به این وسیله به‌طور دقیق می‌توان كانون ارتعاشات را تشخیص داد. این كانون‌های لرزه‌ای به موازات ماگما عمل می‌كنند و به‌وسیله آنها می‌توان فوران‌هایی را كه در آینده ممكن است صورت گیرند، پیش‌بینی كرد.

گاهی خود آتشفشان به‌تنهایی آسیب‌رسان نیست ولی پدیده‌های ثانویه حاصل از آن مانند بسته‌شدن مسیر رودخانه توسط گدازه یا شكستن دیواره سد نزدیك محل انفجار خطرناك و مخرب است .

در این مورد همچنین عقیده بر این است كه جزر و مدهای غیرطبیعی زمین كه به‌وسیله اثر جاذبه ماه بر پوسته زمین صورت می‌گیرد، باعث فوران كوه آتشفشان اگوستین در آلاسكا شده است. البته به شرط این‌كه در اثر این پدیده، ماگما به اندازه كافی بالا آمده باشد. 14 تا 17 فوران كوه آتشفشان سنت‌هلن در بین سال‌های 1980 تا 1987 هم با همین پدیده مرتبط بوده‌اند.



اندازه‌گیری نقاط ارتفاعی و شیب‌سنج‌ها: هنگامی كه ماگما در حال بالاآمدن از آتشفشان باشد، امكان بادكردن یا متورم‌شدن كوه آتشفشان وجود دارد. بنابراین اگر ما قبلا ارتفاع دقیق نقاطی از كوه آتشفشان را داشته باشیم، می‌توانیم بالاآمدن ماگما را پیش‌بینی كنیم. فعالیت لرزه‌ها غالبا با تغییر شكل زمین‌های اطراف كوه آتشفشان همراه است كه این تغییرات توسط تئودولیت‌ها و شیب‌سنج‌ها بررسی و اندازه‌گیری می‌شود. شیب‌سنج‌‌ها ابزاری دقیق هستند كه قادر به اندازه‌گیری شیب در روی زمین با دقت یك میلی‌متر در هر كیلومتر هستند. به‌طور كلی 2 نوع شیب‌سنج وجود دارد؛ شیب‌سنج نوع الكترونیكی و نوع خشك كه هر دو نوع قادر به ثبت حركات زمین هستند و می‌توان آنها را در محل‌های مناسبی در اطراف آتشفشان نصب كرد. این ابزار هنگام بالاآمدن ماگما كه سبب بادكردن و تورم در كوه آتشفشان می‌شود، تغییرات را بررسی و تفسیر می‌كند. این تغییرات و مراحل حیرت‌انگیز همگام با تغییر دركوه آتشفشان برای فوران به آهستگی صورت می‌گیرند. به عنوان مثال آتشفشان‌های فونا و لیكارو ـ كه هر دو قبل از فوران حدود یك‌متر متورم شده بودند ـ بعد از فوران به حالت اولیه خود برگشتند. همچنین هجوم ماگما به دریاچه‌های بسته كه به‌طور آهسته صورت می‌گیرد نیز باعث تورم در كوه‌ها می‌شود. فرونشست‌های سریع در طول پهلوها و كناره‌های یك آتشفشان غالبا منجر به تخلیه بادكردگی و تورم آتشفشان‌ها می‌شود. به عنوان مثال می‌توان به از بین‌رفتن سریع تورم آتشفشان كرامل اشاره كرد. بارزترین مثال بادكردگی و تورم آتشفشان‌ها و نتایج مخرب حاصل از آن را می‌توان در شیب‌های برجسته كوه‌های سنت‌هلن كه 2 ماه قبل از فوران‌های آتشفشانی به‌وقوع پیوسته است، مشاهده كرد. البته این موضوع را باید دانست كه اگر فوران‌های آتشفشانی همراه با زمین‌لرزه و زمین‌لغزه باشند، باید نرخ تورم را نتیجه عملكرد هر دو عامل دانست.



مشاهده‌های پیوسته: مشاهده‌ پیوسته آتشفشان‌های خاص، اغلب نمایانگر این امر است كه نه به‌طور یقین، اما احتمالا فوران‌هایی در آینده رخ خواهد داد. برای اثبات چنین فرضیه‌ای، كمتر از 50 مورد از 89 آتشفشانی كه احتمال مخرب‌بودن آنها بیشتر بود، موضوع بحث و بررسی‌های مفصل و دقیق در سال 1983 قرار گرفت. البته تعیین مخرب‌بودن آتشفشان‌هایی كه جزو آتشفشان‌های مخرب طبقه‌بندی شده‌اند نیز كار سهل و آسانی نیست. 2 فوران فاجعه‌انگیز كه در سال 1991 به‌وقوع پیوست، از جمله این موارد محسوب می‌شوند. البته خوشبختانه زمانی كه آتشفشان پنتاتوبا فوران كرد، وسایل جلوگیری از ضرر و زیان حاصل از آن در منطقه نیز ایجاد شد. همچنین آتشفشان آنزه در كیوشو در سال 1966 از میان 3 آتشفشان فعال كشور ژاپن با داشتن اثرات مخرب و پتانسیل بالا برای بررسی‌ها و مشاهد‌ه‌های علمی انتخاب شد.



بررسی تغییرات كمی و كیفی گازهای آتشفشانی: افزایش خروج گاز یا تغییرات نسبت آنها از دهانه آتشفشان، از مدت‌ها قبل به عنوان یك نشانه از فوران‌های آتشفشانی شناخته شده بود. از آنجا كه افزایش خروج مواد فرار به علت نزدیك‌شدن ماگما به سطح زمین است، جمع‌آوری این قبیل اطلاعات اغلب مشكل است زیرا ابزارهای بررسی و جمع‌آوری مواد خروجی باید در نزدیك آتشفشان نصب شود. این موارد اغلب برای زمین‌شناسان خطرناك است. البته امروزه چنین مشكلاتی را با به‌كارگیری آنالیزهای مادون قرمز و گیرنده‌های الكتروشیمیایی خاصی می‌توان برطرف كرد، به‌طوری كه آنها را می‌توان در مكان‌ها و فاصله‌های مناسب و دور از خطر فوران نصب كرد. تركیب شیمیایی گازها بعد از یك فوران به این ترتیب تغییر می‌كند: در آغاز HCL، HF، NH4 ،CL ، H2O، CO و O2 خارج می‌شود (مرحله هالوئید)، بعد از آن O2، H2S، H2O، CO، H2، SO2 (مرحله سولفورها) و سرانجام بخار داغ. بنابراین افزایش مقدار CO2، SO2 و H2S یا افزایش درجه بخار آب و فشار گاز برای ما از جمله عوامل شاخص و فاكتورهای اساسی هستند. وقتی فعالیت افزایش می‌یابد، تركیب گازها تغییر می‌كند. مطالعه مداوم گازهای آتشفشانی سرانجام پیش‌بینی فوران‌ها را امكان‌پذیر ساخت. به هر حال این مساله قابل توجه است كه كنترل مداوم این قبیل موارد در كل جهان، به یك شبكه گسترده غنی محتاج است. دهانه آتشفشان نوادو كه بخارهای آب را به اسیدسولفوریك تبدیل می‌كرد، برای دانشمندان یك هشدار تكان‌دهنده قبل از فوران بود. همچنین از این قبیل بررسی‌ها می‌توان بخارهای سولفوری آتشفشان مونته را یاد كرد كه بخارهای سولفوری حاصله با نقره واكنش داده و رنگ آن را سیاه می‌كرد. در پایان نیز می‌توان از كوه‌های پیرامون شهر واشنگتن یاد كرد كه افزایش فومرول‌ها یا گازهای آتشفشانی و مواد فرار آن اندازه‌گیری و با این روش به عنوان یك آتشفشان فعال در آینده معرفی شد.



تجسس به وسیله ماهواره‌ها: گاهی اوقات تصاویر گرفته‌شده از راه دور توسط ماهواره‌ها می‌تواند آنومالی‌های حرارتی ناشی از بالاآمدن ماگما و گرم‌شدن سنگ‌های نزدیك به سطح زمین را در مناطق فعال نشان دهد. به عنوان مثال در سال 1989، تصاویر ماهواره‌ای آند مركزی ثابت كرد كه در آن ناحیه به جای16 آتشفشان فعالی كه در دیاگرام‌های آتشفشان‌های فعال سال 1963 به چاپ رسیده بود،60 آتشفشان فعال وجود دارد. همچنین امروزه محققان سیستم اعلام خطر تازه‌ای ابداع كرده‌اند كه قادر است چند روز قبل از آتشفشان، وقوع آن را اطلاع دهد. در سیستم جدیدی كه با استفاده از ماهواره‌های موقعیت‌یاب تكمیل شده است، موقعیت زمین‌های اطراف آتشفشان به‌طور مستمر تحت‌نظر قرار می‌گیرد و هر نوع حركت غیرعادی در این زمین‌ها ـ كه می‌تواند مقدمه بروز آتشفشان باشد ـ به دقت اندازه‌گیری می‌شود تا در صورت تشخیص حتمی‌بودن وقوع حادثه، به ساكنان مناطق اطراف هشدار داده ‌شود. اولین نمونه از این سیستم جدید مراقبت از تغییرات آتشفشان، در ایتالیا راه‌اندازی شده است.نحوه عمل سیستم اعلام خطر وقوع آتشفشان به این‌گونه است كه در زمین‌های 2 طرف خطوط گسست آتشفشان، صفحات براق بزرگی از جنس فولاد نصب می‌شود. ماهواره‌هایی كه كار تعیین موقعیت را انجام می‌دهند، هر روز یكبار در هنگام گردش بر فراز منطقه مورد نظر موقعیت این صفحات را اندازه‌گیری می‌كنند. هنگام بروز آتشفشان، جوشش گدازه‌هایی كه قرار است از قعر زمین بیرون بجهند سبب می‌شود تا زمین‌های اطراف كوه شروع به حركت كنند و این حركت می‌تواند به چندین سانتی‌متر در روز هم برسد. ماهواره‌ها با مشاهده تغییر موقعیت صفحات فلزی و تعیین الگوی مداوم این تغییرات، ایستگاه‌های زمینی را از خطر وقوع آتشفشان آگاه می‌كنند. به اعتقاد ابداع‌كنندگان سیستم جدید، روش جدید شناسایی آتشفشان از جهت‌های مختلف بر سیستم‌های كنونی كه با استفاده از ایستگاه‌های زمینی تغییرات را ثبت می‌كنند، برتری دارد.

مزیت نخست، دقت بیشتر سیستم جدید است كه می‌تواند حركت زمین را با دقت یك سانتی‌متر مشخص كند و این امری است كه از عهده بسیاری از ایستگاه‌های زمینی موجود ساخته نیست. مزیت دیگر سیستم جدید نسبت به نمونه‌های مشابه خود، آن است كه ماهواره‌ها قادر هستند با مشاهده دودی كه قبل از بروز آتشفشان یا پس از آن از كوه خارج می‌شود و فضای اطراف را می‌پوشاند و تعیین موقعیت دقیق مسیر حركت این دود، هواپیماهای مسافربری را كه احیانا در مسیر حركت این توده متراكم گاز قرار دارند به موقع از این خطر آگاه كنند. سومین مزیت سیستم جدید آن است كه می‌تواند با عكسبرداری از بقایای آتشفشان‌ها طی قرون گذشته كه آثار آن در زمین‌های اطراف آتشفشان باقی مانده است، ممكن‌ترین مسیر حركت گدازه‌های آتشفشانی را مشخص كند و به این ترتیب به افرادی كه قصد دارند در زمین‌های اطراف آتشفشان‌ها اقامت كنند، مناسب‌ترین مكان‌ها را پیشنهاد كند. باید توجه داشت كه تجسس و پیش‌بینی توسط ماهواره‌ها مقرون به صرفه نیست و گران است و در حال حاضر استفاده از آن در مراحل اولیه خود است، ولی به هر حال می‌تواند بهترین جنبه‌های پیش‌بینی برای فوران‌های آتشفشانی باشد و به طور فزاینده‌ای، كنترل جابه‌جایی قائم و افقی زمین را در اطراف آتشفشان‌ها در آینده نشان دهد.



رفتارهای غیرطبیعی حیوانات: حركات غیرطبیعی حیوانات در بعضی موارد دال بر نزدیكی فوران‌های آتشفشانی مخرب است. بعد از فوران فاجعه‌آمیز كوه پله در 8 می 1902، در حالی كه 30هزار نفر در سنت پیر كشته شدند، فقط جسد گربه‌ای پیدا شد. چرا كه پرندگان مهاجر به جای آن‌كه مثل همیشه روی دریاچه‌ای نزدیك سنت‌پیر بمانند، روانه جنوب آمریكا شدند. از طرف دیگر روی شیب كوه مارهای زیادی زندگی می‌كردند، اما در نیمه دوم آوریل محل سكونتشان را ترك كردند. بقیه خزندگان نیز از این عمل پیروی كردند. در واقع بالارفتن دمای زمین، خروج گازها، لرزش‌های خفیف زمین و سایر پدیده‌های هشداردهنده كه مورد توجه اندام‌های حسی انسان قرار نمی‌گیرد، موجب پریشانی حیوانات كه نسبت به این عوامل حساس هستند، می‌شود. شاید امروزه ایجاد یك سرویس برای پیش‌بینی فوران آتشفشان‌های خاموش، به مراتب آسان‌تر از پیش‌بینی وضع هوا باشد. پیش‌‌بینی‌های آتشفشان شناختی، برپایه ثبت تغییرات در رژیم آتشفشان از طریق مشاهده پارامترهای شیمیایی و فیزیكی مطمئن قرار دارد.



دفاع در مقابل بلایای طبیعی

دفاع موثر در مقابل فوران‌ها در بعضی حالات امكان‌پذیر است. بمباران‌كردن جریان گدازه روان و دیواره‌های دهانه آتشفشان توسط هواپیما یا توپخانه، احداث آب‌بندها یا سایر سدها در مسیر گدازه یا كشیدن تونل‌هایی به داخل دهانه آتشفشان برای كاستن آب دریاچه‌ها از جمله این روش‌های موثر محسوب می‌شوند. همان‌طور كه به عنوان مثال آب بندها و پشته‌ها برای مقابله با گدازه‌های مایع در جزایر هاوایی با موفقیت مورد استفاده قرار می‌گیرند هنگام فوران‌های سال‌های 1956 و1960 پشته‌های سنگی حتی در مقابل جریان قوی گدازه ایستادگی كردند.

استفاده از آب‌بندها و پشته‌ها در مقابل روانه‌های گل‌ولای نیز امكان‌پذیر است. برای جلوگیری از آنها لازم است آب مازاد از دهانه‌های آتشفشان بیرون كشیده شود. به این منظور، تونلی انحرافی از قسمت بیرونی شیب مخروط آتشفشان به داخل دهانه آن كشیده می‌شود.

[✘ றДƬДᗡØЯЄ ✘]

همين موضوع رو يكي ديگه گذاشته بود

[امیررضا*]

مال من قدیمی تره