نتایج تحقیقات پژوهشگر ایرانی درباره انفجار بزرگ آتشفشان نیوزیلند - مجله جگوار

به گزارش خبرنگار خبرنگاران، نیوزیلند درون یک حلقه جغرافیایی از زلزله های متناوب و انفجارهای آتشفشانی نهاده شده است که حاشیه اقیانوس آرام را در برگرفته و به حلقه آتش معروف است. از این رو هر سال حدود 15 هزار زلزله در نیوزیلند اتفاق می افتد، اما فقط حدود 150 مورد آنها قدرت کافی برای ایجاد لرزشی قابل احساس دارند.

حلقه آتش منطقه ای با بیش از 452 آتشفشان است که بیش از 75 درصد از آتشفشان های فعال و خاموش دنیا را در خود جای داده است. این منطقه از کانادا، شیلی و مکزیک تا روسیه و نیوزیلند کشیده شده است.

حلقه آتش در اقیانوس آرام

در نیوزیلند تمرکز زیاد آتشفشان ها دیده می گردد، به گونه ای که بیشتر مناطق شمالی نیوزیلند در جزایر شمالی از کوه های دریایی و جزایر کوچک حاصل از 16 آتشفشان زیر دریایی ساخته شده اند. باتوجه به موقعیت این کشور، محققان آتشفشان بسیاری در این منطقه تحقیقات گسترده ای را اجرایی نموده اند.

الهام یوسف زاده، دانشجوی دکتری رشته آتشفشان شناسی فیزیکی دانشگاه وایکاتو نیوزیلند (University Of Waikato) نیز مطالعاتی را در زمینه ایگنمبریت(سنگ هایی که در نتیجه سرد و سخت شدن یک جریان گاز و ذرات جامد آتشفشانی شکل گرفته اند) اجرایی نموده است.

به جریان گاز و ذرات جامد آتشفشان پیروکلستی می گویند. ذرات پیروکلاستیکی شامل خرده سنگ ها، کریستال های منفرد و قطعات شیشه های ولکانیکی می شوند. خرده سنگ ها می توانند از سنگ های منجمد شده در دهانه آتشفشان یا هر نوع سنگ دیگری که بوسیله گازها به سطح زمین آورده شده اند، تشکیل شوند.

وی در این مطالعات دریافت که جریان پیروکلستی ناشی از انفجار آتشفشانی تا 90 کیلومتر دورتر از محل آتشفشان پراکنده شده است که نشان از یک سوپر انفجار دارد.

این محقق ایرانی دانشگاه نیوزیلند معتقد است فعالیت آتشفشان ها منوط به حجره های ماگمایی است که در زیر آتشفشان نهاده شده است. تا زمانی که این حجره ماگمایی مواد، حاوی مواد ماگمایی باشد و سایر شرایط لازم برای فوران نیز ایجاد گردد، می تواند فعال باقی بماند. ممکن است آتشفشانی فعالیتی بر روی سطح زمین از خود نشان ندهد، ولی حجره ماگمایی در زیر آن حاوی مواد ماگمایی باشد؛ اما برای فعال شدن این آتشفشان باید شرایط لازم مانند افزایش فشار گازهای آتشفشانی فراهم باشد تا آغاز به فوران کند. این امر همانند شرایط آتشفشان دماوند است.

جزئیات گفت وگوی وی با خبرگزاری دانشجویان ایران (خبرنگاران) به این شرح است:

لطفا درباره فعالیت پدیده آتشفشان شرح دهید؟

به زبان ساده هر منفذ و یا شکافی که در سطح پوسته زمین و یا سیارات دیگر که باعث گردد مواد مذاب، گازها و مواد جامد به سطح زمین برسند، آتشفشان نامیده می گردد. بر این اساس آتشفشان ها دارای انواع مختلفی هستند و بر اساس نوع و فرم، محصولات فورانی متفاوتی دارند.

معمولا هر کدام از آتشفشان ها دارای بازه زمانی فوران مخصوص به خود هستند؛ از این رو با بررسی تاریخ های فوران های گذشته آتشفشان ها می توان حدود زمانی فوران آنها را تخمین زد. هر چند که امروزه با استفاده از ابزارهای خاص امکان پیش بینی برای آتشفشان ها به خوبی فراهم شده است.

مطالعات شما در دانشگاه وایکاتو نیوزیلند بر روی چه موضوعی بوده است؟

موضوع تحقیق من درباره ایگنمبریتها (Ignimbrite) است. ایگنمریت ها در واقع سنگ هایی هستند که در نتیجه سرد و سخت شدن یک جریان پیروکلستی (Pyroclastic flow) عظیم تشکیل می شوند.

یک جریان پیروکلستی، جریانی از گازها و ذرات جامد آتشفشانی است که با سرعت بسیار بالا حرکت می نمایند. این جریان از طرق مختلف شکل می گیرند. مثال ملموس این جریان ها، توده هایی هستند که در هنگام فوران ها به رنگ خاکستری بر روی دامنه آتشفشان ها به سمت پایین شیب آتشفشان حرکت می نمایند.

اندازه این جریان بسته به شدت فوران متفاوت است، به گونه ای که آتشفشان های بزرگتر معمولا جریان های پیروکلستیکی بزرگتری ایجاد می نمایند. بطور مثال بعضی سوپرفوران ها جریان های پیروکلستیکی بسیار عظیمی ایجاد نمودهاند.

ایگنمبریتی که انواع مختلف پومیس به خوبی در زمینه سنگ قابل مشاهده و تفکیک هستند

مطالعات شما مربوط به کدام بخش از آتشفشان می گردد؟

مطالعه من بر روی ایگنمبریت ها و فیزیک آنها متمرکز شده. این مطالعات شامل فرایندهای مرتبط با جریان پیروکلستی در زمان حرکت، ته نشین شدن و در نهایت فرآیندهای بعد از ته نشینی است.

مطالعات دیرینه شناسی شما مربوط به چند سال گذشته و چه منطقه ای است؟

مطالعات من در زمینه ایگنمبریت هایی است که در طی یک یا چند سوپر فوران در یک میلیون و 200 هزار سال پیش، جزیره شمالی نیوزیلند را پوشانده است.

ایگنمبریت های مورد مطالعه من به نام انگاتیتی ایگنمبریت (Ongatiti Ignimbrite) است. انگاتیتی نام منطقه و رودخانه ای در جزیره شمالی نیوزیلند است. این ایگنمبریت نتیجه فوران از یک کالدرا (Caldera) آتشفشانی بزرگ است.

کالدرا به زبان ساده یک دهانه گرد تا بیضوی شکل با منشا آتشفشانی و با قطر زیاد است. وقتی یک حجره ماگمایی در اثر فوران لایه ها خالی می گردد، لایه های سنگی بالایی به داخل فرونشست می نماید که این فرونشست شکل گودال مانند به سطح زمین می دهد.

یافته های شما در این مطالعات دیرینه شناسی چه بوده است؟

این مطالعات بر روی لایه های سطحی زمین اجرا شده است. در تحقیقات مربوط به بستر اقیانوس ها مغزه هایی از رسوبات اعماق اقیانوس آرام گرفته شد که نشان می دهد Pyroclastic Flow (جریان پیروکلستی) تا مسافت زیادی حرکت کردند، ولی ما در این مطالعات به این داده ها و یافته ها استناد نکردیم؛ چرا که ممکن است جریان های آبی، این فوران ها را به دور دست ها برده باشند.

همچنین با توجه به محدودیت زمانی پروژه امکان بررسی مغزه ها وجود نداشت. البته نکته جالب در خصوص این جریان ها این است که با توجه به ماهیتشان امکان حرکت بر روی آب را هم دارند.

مطالعات من نشان داد جریان پیروکلستی تا فاصله 90 کیلومتری از مبدا فوران، حرکت نموده است. این وسعت و همچنین ضخامت ایگنمبریت ها نشان داد که یک سوپر فوران عامل تشکیل ایگنمبریت انگاتیتی بوده است.

لایه های خاکستر آتشفشانی در بین ایگنمبریت انگاتیتی

یک لایه خاکستر آتشفشانی در بین ایگنمبریت انگاتیتی حدود 4 سانتی متر

این یافته برای اولین بار است که مطرح می گردد؟

نه کاملا، قسمت هایی برای اولین بار مطالعه شده بود و بخش هایی هم در ادامه مطالعات قبلی بوده است. آتشفشان شناسان قدیمی پیشنهاد یک سوپرفوران را در این منطقه داده بودند، اما مطالعه دقیق و کمی بر روی این ایگنمبریت و فوران مربوط به آن انجام نشده بود و بیشتر مطالعات مربوط به سن سنجی بوده است.

آیا سوپرفوران ها در عصر ما اتفاق افتاده است؟

خوشبختانه این سوپرفوران ها در زمان ما رخ نداده است؛ اما در چند هزار و یا چندین میلیون سال پیش آثار این فوران های عظیم در بعضی از مناطق دنیا مانند آمریکا و نیوزیلند دیده می شوند.

یکی از این سوپرفوران ها که در حدود یک میلیون سال قبل در نیوزیلند اتفاق افتاده، ایگنمبریت وسیعی را برجای گذاشته که پروژه دکتری من راجع به آن است و با حمایت دانشگاه نیوزیلند در حال تکمیل آن هستم.

جریان های پیروکلستی بعد از فوران گذاره ها رخ می دهد یا قبل از آن؟

جریان های پیروکلستی با توجه به نحوه شکل گیری، همزمان و یا بعد از جریان گدازه می توانند بوجود آیند. اما با توجه به ماهیتشان که حاوی گاز فراوان هستند، معمولا سرعت بسیار بالاتری نسبت به گدازه ها با ماهیت مایع دارند.

آیا موادی که در جریان های پیروکلستی از آتشفشان خارج می گردد، برای سلامتی انسان مضر است؟

قطعا خطرناک هستند. یکی از بخش هایی که در مبحث فیزیک آتشفشان ها مورد توجه نهاده شده است، اندازه ذرات است. ذرات جامد بسیار ریزی که در اثر جریان های پیروکلستی تشکیل می شوند، با توجه به اندازه میکرونی شان می توانند در ریه های انسان ته نشین و سبب بروز مسائل تنفسی و حتی خفگی شوند.

از طرف دیگر این ذرات دارای دمای بسیار بالایی هستند و با ورود به ریه ها می توانند باعث از بین رفتن ریه ها شوند. از دیگر خطرات این ذرات می توان به پوشیده شدن سطح بسیار زیاد از یک منطقه و در واقع دفن یک منطقه توسط این جریان ها اشاره نمود.

اینها از جمله خطراتی هستند که می توان به آنها اشاره نمود، هر چند که موارد دیگر خطر هم در این رابطه وجود دارد.

فوران خاکستر برای همه فوران های آتشفشانی رخ می دهد؟

همانطور که قبلا گفته شد، آتشفشان ها بر اساس معیارهای مختلف، انواع گوناگونی دارند؛ خاکسترها و جریان های پیروکلستی معمولا در فوران های بزرگ رخ می دهند، ولی در بعضی از آتشفشان ها مانند فوران هایی که در منطقه هاوایی رخ می دهند، بسیار آرام هستند.

خروج ماگما در این منطقه که از جنس بازالت است، بطور مدوام و آرام صورت می گیرد؛ بطوری که حتی در کنار گدازه ها می توان قدم برداشت (البته با لباس های مخصوص که دمای بالای 1000 درجه را تحمل نمایند.)

Pyroclastic Flow چه اهمیتی دارد که در قالب تز دکتری دنبال می گردد؟

اهمیت جریان های پیروکلستی با توجه به خطراتی که برای جوامع انسانی دارند، بسیار زیاداست. به طور مثال حرکت این مواد بر روی دامنه و در نهایت حرکت به سمت مناطق مسکونی پایین دامنه می تواند باعث آسیب های فراوان و حتی دفن مناطق در زیر حجم انبوه مواد آتشفشانی گردد.

از جمله موارد تاریخی می توان به شهر پمپئی ایتالیا اشاره نمود که توسط جریان پیروکلستیکی و فوران های آتشفشانی کوهوزوو دفن شد؛ وقتی این مواد از روی دامنه آتشفشان آغاز به حرکت می نماید، قادر هستند یک منطقه را به طور کلی بپوشانند و یک منطقه مسکونی را به طور کلی از بین ببرند.

همچنین در زمین شناسی شعاری وجود دارد که گفته می گردد گذشته کلیدی برای آینده است. از عمر زمین بیش از 4 میلیارد سال می گذرد و ما باید گذشته زمینمان را مطالعه کنیم تا بتوانیم درک بهتری از رخدادهای آینده به دست آوریم. بر این اساس این مطالعات تاریخی صورت می گیرد تا داده های به دست آمده بتواند محققان را به سمت کسب حقایق و یا فرضیه های بیشتر راهنمایی کند.

یافته های به دست آمده چه کمکی به آیندگان خواهد نمود؟

یکی از موارد استفاده یافته های این تحقیق استفاده از آنها در مدل سازی برای فوران های بعدی و یا دیگر فوران ها است که به طور مثال می توان به نحوه حرکت جریان های پیروکلستیکی باتوجه به توپوگرافی زمین اشاره نمود.

آیا فعالیت آتشفشان ها قابل پیش بینی است؟

بله با توسعه فناوری ها در این حوزه فعالیت آتشفشان ها قابل پیش بینی است.

برای بررسی آتشفشان ها، دستگاه های مختلفی عرضه شده است که می توان بر اساس بررسیهای شیمیایی، تغییرات گازی آتشفشان ها و یا ثبت حرکات نزدیک آتشفشان ها زمان فوران را تخمین زد.

بر این اساس است که در سال های اخیر فعالیت های آتشفشانی تلفات جانی زیادی مانند آنچه در صدها سال قبل رخ می داد، ندارند.

در کشورهایی چون ژاپن، اندونزی، فیلیپین، مکزیک و کشورهایی که آتشفشان های فعال دارند، اطلاع رسانی در این زمینه صورت می گیرد؛ چون شرایط این آتشفشان ها دائما در حال رصد است و به محض مشاهده تغییرات در آنها، اطلاع رسانی می گردد تا نسبت به تخلیه منطقه خطر اقدام گردد.

این مطالعات در این حد باقی می ماند و یا ادامه دار خواهد بود؟

مطالعات مربوط به زمین شناسی صحرایی و آزمایشگاهی این پروژه تمام شده و در ادامه بررسی اطلاعات شیمیایی انجام خواهد شد.

خانم یوسف زاده این درست است که یک آتشفشان برای همواره فعال باقی می ماند؟

فعالیت آتشفشان ها منوط به حجره های ماگمایی است که در زیر آتشفشان نهاده شده است. تا زمانی که این حجره ماگمایی مواد، حاوی مواد ماگمایی باشد و سایر شرایط لازم برای فوران نیز ایجاد گردد، می تواند فعال باقی بماند.

از سوی دیگر ممکن است آتشفشانی فعالیتی بر روی سطح زمین از خود نشان ندهد، ولی حجره ماگمایی در زیر آن حاوی مواد ماگمایی باشد و سایر شرایط لازم برای فوران میز ایجاد گردد، در این صورت می تواند فعال باقی بماند.

از سوی دیگر ممکن است آتشفشانی فعالیتی بر روی سطح زمین از خود نشان ندهد، ولی حجره ماگمایی در زیر آن حاوی مواد ماگمایی باشد اما برای فعال شدن این آتشفشان باید شرایط لازم مانند افزایش فشار گازهای آتشفشانی فراهم باشد تا آغاز به فوران کند.

مثل آتشفشان دماوند؟

احتمالا.

من در ایران در این زمینه مطالعه ای انجام ندادم، ولی می دانیم که این آتشفشان کاملا خاموش نیست و معمولا از آن به عنوان یک آتشفشان نیمه خاموش یاد می گردد؛ چون یکسری گازهای آتشفشانی از آن خارج می گردد، ضمن آنکه آب های گرمی که در اطراف آن است، نشان می دهد که فعالیتی در این منطقه وجود دارد؛ ولی اینکه آیا حجره ماگمایی شرایط لازم برای فوران را دارد یا خیر، احتیاج به مطالعات مرتبط ژئوفیزیکی، ژئوشیمیایی و رصد شدت فعالیت های گازی مربوط به دماوند است تا بتوانیم درک بهتری از این کوه داشته باشیم.

همانطور که می دانید دماوند بلندترین آتشفشان آسیا است و می تواند مورد مطالعاتی خاص باشد. اما تا جایی که من اطلاع دارم، تاریخچه دقیق فوران های آتشفشانی، چینه شناسی این فوران ها و همچنین تفراهای مرتبط به اندازه کافی مورد بررسی قرار نگرفته است. کسب این اطلاعات، داده های اولیه ای هستند که برای همه آتشفشان ها باید مورد بررسی قرار گیرند و مطمئنا دماوند هم از این امر مسثنی نیست.

مورد دیگر در خصوص آتشفشان ها اهمیت یافتن نزدیکی آنها به شهرها است. با توجه به نزدیکی دماوند به مناطق پرجمعیت احتیاج است مطالعات بیشتری در این رابطه صورت گیرد و مطمئنا تعاملات علمی با سایر کشورها و استفاده از تجربیات آنها بسیار مفید خواهد بود.

این اطلاعات را ما نداریم یا همه دنیا نسبت به آتشفشان دماوند بی اطلاع هستند؟

روزهای اولی که در دانشگاه وایکائو نیوزیلند آغاز به تحصیل کردم و با اساتید و آتشفشان شناسان نیوزیلند صحبت می کردم، آنها شناختی نسبت به کوه دماوند نداشتند، حتی عده ای می گفتند اسم این آتشفشان را هم نشنیده اند.

از این رو یکسری تصاویر این کوه و منشورهای بازالتی اطراف این کوه را به اساتید مربوط ارائه دادم که این تصاویر و شرحات مختصری راجع به دماوند در مجله انجمن زمین شناسی نیوزیلند منتشر شد.

بعداز کمی جستجوی اینترنتی، آتشفشان دماوند برای آنها به لحاظ ارتفاع با توجه به اینکه دماوند یک آتشفشان چینه ای (Stratovolcano) مرتفع و متقارن است، بسیار جالب بود.

آتشفشان ها دارای انواع مختلفی هستند و یکی از انواع آن استراتوولکانوها هستند و دماوند می تواند یکی از بهترین نمونه های این نوع آتشفشان ها باشد که احتیاج به مطالعه و معرفی بیشتر دارد.

استراتوولکانو ها چه ویژگی هایی دارند؟

این نوع آتشفشان ها که آتشفشان مرکب نیز نامیده می شوند، مخروطی شکل هستند و از لایه های مختلف گدازه، تفرا، پومیس و خاکستر تشکیل شده اند. این آتشفشان ها مرتفع و مخروطی شکل هستند و آنچه که برای محققان نیوزیلندی جالب بود، ارتفاع و توازن دماوند بود که اغلب می گفتند استراتولکان با این ارتفاع ندیده اند!

البته عده ای می گفتند ما هرگز نمی دانستیم ایران چنین آتشفشانی دارد.

از یافته هایی که از این مطالعات به دست می آید، می توان برای بررسی آتشفشان های سایر کشورها بهره برد؟

یکی از اهدافی که برای پژوهش های دوره دکتری دنبال می گردد، این است که بتوان نتیجه ای را به دست آورد که کاربرد دنیای داشته باشد. بنابراین مطمئنا بخش هایی از این تحقیق توسط محققان سایرکشورها مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

تجربه جالبی که در این مطالعه به دست آوردم، این بود که پروپوزالی جهت استفاده از امکانات سنکروترون کشور استرالیا ارائه کردم. درواقع ما در نظر داشتیم مطالعات میکروتوموگرافی اشعه ایکس را جهت بررسی سه بعدی ساختار داخلی ایگنمبریت ها انجام دهیم.

در صورتی که این پروپوزال مورد تایید کمیته داوری سنکروترون استرالیا قرار می گرفت، سفر، اقامت و استفاده از دستگاه های موردنیاز رایگان می بود که خوشبختانه این پروپوزال مورد تایید نهاده شد و توانستیم با استفاده از این دستگاه به صورت 3بعدی ساختار سنگ را مورد ارزیابی و بررسی قرار دهیم. نتایج این بررسی ها طی مقاله علمی ارائه خواهد شد.

چرا مطالعه سنگ با روش های میکروسکوپی انجام نشد؟

در واقع مطالعات میکروسکوپی دوبعدی بر روی سنگ ها قبلا اجرا شده بود، اما مطالعات سه بعدی جهت بالا بردن کیفیت داده ها و کسب اطلاعات جدیدتر انجام می شد. بطور مثال زمینه سنگ، شکل کریستال های درون زمینه، فراوانی و شکل آنها بررسی می گردد، همچنین اختصاصات فیزیکی تخلخل های درون سنگ ها که از موارد مهم در مطالعات فیزیکی آتشفشان ها است نیز در مطالعات سه بعدی مورد توجه نهاده شد.

اینها را گفتم که به این برسم که یافته های چنین مطالعاتی بسیار مهم است، به گونه ای که حتی کشور ثانی حاضر است هزینه های آن را قبول کند. ضمن آنکه این یافته ها برای سایر تحقیقات آتشفشان شناسان قابل استفاده است.

به نظر من همه رشته های مرتبط با زمین شناسی همانند یک زنجیر به یکدیگر متصل هستند و با اتصال حلقه های این زنجیر است که می توان داستان زمین شناسی مناطق را نوشت و به یافته های جدید دست یافت.

امیدوارم بزودی تحقیقات بر روی آتشفشان های ایران به طور گستردهتر انجام گیرد و جامعه آتشفشان شناسان دنیا بیشتر با آتشفشان های ایران آشنا شوند.