مجتمع آموزشی فرزانگان ورامین
 
 


15 آبان 1390

چگونه آتش فشان تشكیل می شود

مولف: مدیر سیستم   /  دسته: دسته بندی نشده   /  رتبه دهید:
2.7


دبیرراهنما سركار خانم كاوند


گردآوری شده توسط دانش آموز:الهه رنجبری


چطور آتشفشان تشكیل می‌شود؟


اكثر مردم فكر می‌كنند زلزله و توفان خطرناك‌ترین بلایای طبیعی هستند، ولی از تأثیرات مهمی كه آتشفشان‌ها بر كره زمین می‌گذارد اطلاع ندارند

حوادث فوران آتشفشان‌ نشان می‌دهد كه این پدیده می‌تواند باعث تخریب گسترده شهرها و جنگل‌ها شود. از طرفی فعالیت‌های آتشفشان‌ها تأثیراتی در كره زمین دارد كه ما قادر به دیدن آن‌ها نیستیم و تنها نتایج آن‌ها را مشاهده می‌كنیم.

ماگما و ساختمان لایه‌های زمین

اولین سوالی كه در مورد آتشفشان‌ها وجود دارد این است: "موادی كه از آتشفشان بیرون می‌زند چیست؟" پاسخ این سوال ساده است.

در كره زمین، این مواد یا ماگماها، سنگ‌های مذاب هستند. ماگما خود از مایعات، جامدات و گازها تشكیل می‌شود كه سیلیكات بیشترین بخش آن را تشكیل می‌دهد.

برای اینكه ببینیم این مواد از كجا می‌آیند باید كمی با ساختار كره زمین آشنا شویم.

زمین از چندین لایه تشكیل شده‌است كه در این میان سه لایه اصلی وجود دارد: هسته، گوشته و پوسته خارجی


ما بر روی پوسته سخت خارجی زندگی می‌كنیم. این پوسته در زیر اقیانوس‌های 5 تا 10 كیلومتر و در زیر خشكی‌ها بین 32 تا 70 كیلومتر ضخامت دارد. این ضخامت شاید زیاد به نظر برسد ولی در مقایسه با شعاع كره زمین و ضخامت لایه‌های دیگر ناچیز است.

دقیقاً در زیر پوسته، گوشته قرار دارد كه ضخیم‌ترین لایه كره زمین است. گوشته شدیداً داغ است ولی به علت فشار زیادی كه به آن وارد می‌شود، به طور جامد می‌ماند.

این گوشته‌ها در شرایط خاصی، مخصوصاً عدم وجود فشار به موادی مایع یا همان ماگما تبدیل می‌شود و به پوسته راه می‌یابد.

در دهه 60 میلادی، دانشمندان تئوری به نام "تكتونیك لایه‌های زمین" را معرفی كردند. این تئوری بیان می‌كند كه "سنگ كره/lithosphere " زمین كه قسمت سخت گوشته و پوسته بیرونی را شامل می‌شود، خود به هقت لایه اصلی و چند لایه كوچك‌تر تقسیم می‌شود.

این لایه‌ها بر روی گوشته و به دلیل وجود یك لایه نرم به نام "سست كره / asthenosphere " به راحتی می‌لغزند. فعالیت‌‌های بین مرز‌های این لایه‌ها، شرایط اولیه تشكیل ماگما را مهیا می‌كند.

معمولاً در مرز لایه‌ها یكی از چهار اتفاق زیر رخ می‌دهد:

یا- اگر دو لایه از یكدیگر دور شوند، بسته به محل وقوع (زیر دریا و یا در خشكی) "پشته اقیانوس" یا "پشته قاره‌ای" ایجاد می‌شود. با جدا شدن دو لایه، سنگ‌های گوشته از سست‌كره زیرین به فضای بین لایه‌ نفوذ می‌كند. به دلیل كم بودن فشار، سنگ گوشته در این محل ذوب می‌شود و ماگما تشكیل می‌شود. وقتی ماگما به سمت بیرون جاری می‌شود، همزمان سرد می‌شود و یك پوسته جدید تشكیل می‌دهد. این پوسته فضای خالی بین لایه‌ها را پوشش می‌دهد. به این نوع تولید ماگما، "فعالیت‌ آتش‌فشانی مركز گستر" گفته می‌شود.

- وقتی لبه دو لایه با یكدیگر برخورد می‌كنند، این احتمال وجود دارد كه یكی به زیر دیگری نفوذ كند. این فرآیند "فرورانش /subduction " نام دارد و باعث ایجاد ترانشه یا یك گودال در سطح اقیانوس‌ها می‌شود. همزمان با نفوذ سنگ‌كره سخت به درون گوشته داغ و پرفشار، مواد آن مذاب می‌شوند. البته بیشتر دانشمندان معتقدند كه سنگ‌كره در این عمق نمی‌تواند ذوب شود ولی فشار و گرما باعث می‌شود تا آبی كه در این لایه وجود دارد از آن بیرون بزند و به گوشته برسد. نفوذ آب باعث كاهش نقطه دوب گوشته می‌شود و باعث می‌شود كه زودتر ذوب شود.

- اگر لبه‌ لایه‌ها با هم برخورد كنند ولی هیچ‌كدام به زیر دیگری نلغزد، هر دو لایه چین می‌خورند و كوه‌ها را تشكیل می‌دهند. این فرآیند به تشكیل آتشفشان منجر نمی‌شوند. این چین‌خوردگی‌ها می‌توانند با فرورانش تركیب شوند.

- بعضی صفحات بدون اینكه با یكدیگر برخورد كنند، بر روی هم می‌لغزند. در این شرایط به ندرت فعالیت‌های آتشفشان مشاهده می‌شود.

تشكیل آتشفشان

ماگما می‌تواند به زیر سنگ‌كره فشار وارد كند، البته این پدیده نادرتر از تشكیل ماگما در اطراف محدوده لایه‌هاست. این فعالیت آتش‌فشانی بین لایه‌ای، حاصل تشكیل مواد داغ گوشنه در گوشته زیرین و فشار آوردن به گوشته بالایی است.

این مواد كه تنوره گوشته را تشكیل می‌دهند، یك "نقطه داغ/Hot spot " ایجاد می‌كنند. این مواد به دلیل داغ بودن، در زیر پوسته زمین تبدیل به ماگما می‌شود. نقطه داغ به خودی خود ثابت است ولی با حركت لایه‌های قاره‌ای به سمت آن، ماگمای داخل نقطه داغ یك رشته آتش‌فشان درست می‌كند كه به محض دور شدن از نقطه داغ از بین می‌رود.

آتشفشانی هاوایی كه گمان می‌رود 70 میلیون سال قدمت دارند، از همین نقطات داغ به وجود آمده‌اند.

تا اینجا دیدیم كه ماگمای تشكیل شده در پشته‌های اقیانوس سرد می‌شوند و تشكیل لایه‌های جدیدی می‌دهند. همین امر آن‌ها را از ایجاد آتش‌فشان‌هایی كه روی زمین فوران می‌كنند، باز می‌دارد. از طرفی چند پشته قاره‌ای وجود دارد كه ماگما از آنجا به زمین راه پیدا می‌كند ولی اكثر آتش‌فشان‌هایی كه روی زمین مشاهده می‌كنیم از فعالیت‌های فرورانش و نقطه داغ ایجاد می‌شود.

زمانی كه سنگ جامد به سنگ مایع تبدیل می‌شود، قطعاً چگالی كمتری پیدا می‌كند. همین امر باعث می‌شود تا ماگما با شدت زیاد در حركت باشد. با حركت این ماگمای داغ، سنگ‌هایی كه در مسیر قرار دارند نیز ذوب می‌شوند و به مخلوط ماگما اضافه می‌شوند.

ماگمایی كه به پوسته راه پیدا كرده‌، تا زمانی كه فشار به سمت بالای آن بیشتر از فشار سنگ‌های جامد پوسته است، به مسیر خود ادامه می‌دهد.

سپس ماگما در "اتاقك ماگما" زیر پوسته ذخیره می‌شود و اگر بخش از زمین ترك بخورد و یا فشار كافی پیدا كند، با فشار از پوسته زمین بیرون می‌زند و فوران می‌كند.

اگر این اتفاق بیافتد، ماگمایی كه اكنون به آن لاوا گفته می‌شود، آتش‌فشان را تشكیل می‌دهد. ساختار آتش‌فشان و شدت فوران آن به فاكتورهای متعددی بستگی دارد. یكی از این فاكتورها، جنس ماگما است. در ادامه به چند نوع ماگما و چگونگی فوران آن‌ها می‌پردازیم.

فوران ماگما

قدرت تخریب آتش‌فشان‌ها با یكدیگر تفاوت دارد. بعضی به شدت فوران می‌كنند و همه چیز را در اطراف خود تا كیلومترها نابود می‌كنند. بعضی هم آنقدر آرام هستند كه می‌توان به راحتی در كنار آن‌ها قدم زد. قدرت فوران ماگما و حركت لاوا بیشتر به تركیبات ماگما بستگی دارد.

اصلاً چرا ماگما فوران می‌كند؟ جواب ساده‌است: به دلیل قدرت شگفت‌انگیز گاز‌های داخل آتش‌فشان.

مواد تشكیل دهنده ماگما دارای مقدار زیادی گازهای حل نشده‌ای‌ هستند كه در داخل محلول ماگما شناورند.

تا زمانی كه فشار سنگ‌های اطراف ماگما بیشتر از فشار گازهاست، این گازها در داخل ماگما به طور حل نشده محبوس می‌مانند. زمانی كه از شدت فشار سنگ‌ها كاسته می‌شود، این گازها اجازه حركت می‌یابند و حباب‌هایی به نام "حفره" در درون ماگما ایجاد می‌كنند.

تشكیل این حفره‌ها به یكی از عوامل زیر بستگی دارد:

·    فشار سنگ‌های اطراف به دلیل آزاد شدن ماگما و حركت آن از یك نقطه پر فشار به نقطه كم‌فشار، كاهش یابد

·    فشار گاز به دلیل سرد شدن ماگما افزایش یاید، كه این امر باعث شروع فرآیند كریستالیزه شدنی می‌شود كه مواد گازی ماگما را غنی می‌كند

در هر دو حالت، محصول این واكنش فیزیكی، ماگمایی است كه دارای حفره‌های زیادی است و طبعاً چگالی كمتری نسبت به ماگمای خالی گاز دارد و به راحتی به سمت خارج پوسته حركت می‌كند.

این دقیقاً اتفاقی است كه زمان باز كردن نوشابه رخ می‌دهد. وقتی شیشه یا قوطی نوشابه گاز دار را باز می‌كنید، فشار محفظه كاهش می‌یابد و گاز داخل آن برای پیدا كردن محیط بزرگ‌تر از آن فرار می‌كنند.

حال اگر قوطی نوشابه را تكان دهید، گازهای داخل قوطی در مایع نوشابه حل می‌شوند. به این ترتیب در زمان بازكردن درب نوشابه گاز به همراه مایع از محفظه خارج می‌شود. همین اتفاق در آتش‌فشان باعث می‌شود تا گاز مخلوط با ماگما به شدت بیرون بزند.

شدت این فوران نیز به جنس گاز و گرانروی (ویسكوزیته) ماگما بستگی دارد. گرانروی توانایی یك مایع در مقابله با سیلان پیدا كردن و جاری شدن است.

اگر ماگما گرانروی بالایی داشته باشد، یعنی به راحتی جاری نمی‌شود و گازهای جمع شده در حفره‌ها به راحتی نمی‌توانند از آن خارج شوند و بعد از مقاومت زیاد و افزایش متقابل فشار و دما، باعث می‌شوند تا لاوا با شدت خیلی زیاد به یكباره فوران ‌كنند. عكس این فرآیند نیز اتفاق می‌افتد.

علاوه بر این، میزان گاز مخلوط نیز با شدت فوران رابطه مستقیم دارد. هرچه گاز مخلوط بیشتر باشد، شدت فوران نیز بیشتر خواهد بود.

هر دو عامل گاز و گرانروی ماگما به جنس ماگما بستگی دارد. گرانروی به میزان سیلیكون مخلوط و گاز نیز به جنس مواد زیر پوسته بستگی دارد.

اگر گرانوری و میزان و فشار گاز بالا باشد، آتش‌فشان با شدت فوران می‌كند و علاوه بر پرتاب لاوا، مقدار زیادی خاك و گاز را به هوا پرتاب می‌كند. در غیر این صورت لاوا به آرامی در سطح زمین جاری می‌شود.

اشكال آتش‌فشان‌ها

آتش‌فشان‌های سطح زمین اشكال مختلفی دارند. شكل یك آتش‌فشان به شكل سه بخش اصلی آن بستگی دارد:

·    دهانه: نوك آتش‌فشان كه لاوا از آن بیرون می‌زند

·    اتاقك ماگما: محلی كه قبل از فوران لاوا در زیر زمین در آن جمع می‌شود

·    مجرای مركزی: محل اتصال اتاقك به دهانه

شكل آتش‌فشان را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم كرد:

چینه‌ای شكل: این معمول‌ترین شكل ظاهری یك آتش‌فشان است. قدرتمندترین آتش‌فشان‌های تاریخ از این نوع هستند. شاخصه اصلی آن‌ها شكل متقارن كلیسا مانند (قله نوك تیز) آن‌ها با شیب زیاد است. شدت فوران در این آتش‌فشان‌ها زیاد است و به محض وقوع باعث بزرگ‌تر شدن ساختار كلیسا مانند آتش‌فشان می‌شود.


آتشفشان كاناگا در آلاسكا؛ نمونه یك آتش‌فشان چینه‌ای

گنبدی: این آتشفشان دارای شیب زیاد در اطراف دهانه‌ای بزرگ هستند. این آتش‌فشان‌ها معمولاً حاصل یك فوران هستند و چندین فوران در آن‌ها اتفاق نمی‌افتد.


دهانه خورشید در آریزونا؛ نمونه آتش‌فشان گنبدی

سپر شكل: وسعت این آتش‌فشان‌ها زیاد است ولی ارتفاع كمی دارند. این آتش فشان‌ها معمولاً حاصل جریان‌های آرام لاوا حاصل از فوران‌های ضعیف است.


ماونا لوا در هاوایی؛ یك آتش‌فشان سپر شكل

 

تعداد مشاهده (2874)       نظرات (0)

نظرات کاربران درباره خبر "چگونه آتش فشان تشكیل می شود"


نظرتان را بیان کنید

نام:
پست الکترونیکی:
نظر:
کد بالا را در محل مربوطه وارد نمایید
   

 
 
     
نقشه سایت