آتشفشان چیست و چگونه به وجود می آید؟ — به زبان ساده

در این مطلب به یکی دیگر از پدیده‌های طبیعی مهم زمین یعنی آتشفشان می‌پردازیم. در ابتدا دلیل ایجاد این پدیده و چیستی آن بررسی می‌شود. سپس قسمت‌های مختلف آتشفشان و انواع گوناگون عملکرد آن مورد بررسی قرار می‌گیرد.

آتشفشان چیست؟

آتشفشان‌ها‌ دهانه‌هایی هستند که در آن‌ها گدازه، تفرا (صخره های کوچک) و بخار به سطح زمین فوران می‌کنند. بسیاری از کوه‌ها با چین خوردگی، گسل، بالا آمدن و فرسایش پوسته زمین شکل می‌گیرند. اما زمین‌های آتشفشانی در اثر تجمع آهسته گدازه فوران شده ساخته شده است.

دریچه ممکن است به صورت یک فرورفتگی کوچک به شکل کاسه در قله یک مخروط یا کوهی به شکل سپر قابل مشاهده باشد. از طریق تعدادی ترک در داخل و زیر آتشفشان، دریچه هوا به یک یا چند محل ذخیره شده از سنگ مذاب یا تا حدی مذاب (ماگما) متصل می‌شود. این ارتباط با ماگمای تازه باعث می‌شود که آتشفشان بارها و بارها در همان مکان فوران کنند. به این ترتیب، آتشفشان بزرگتر می‌شود تا زمانی که دیگر پایدار نباشد. قطعاتی از آتشفشان هنگام ریزش سنگ یا رانش زمین فرو می‌ریزند.

آتشفشان، در پوسته زمین یا سیاره یا ماهواره دیگری منفجر می‌شود که از آنجا فوران سنگ‌های مذاب، قطعات سنگ داغ و گازهای داغ ناشی می‌شود. فوران آتشفشان نمایانگر قدرت زمین است. با این حال، در حالی که تماشای فوران‌ها بسیار دیدنی است، اما می‌تواند باعث تلفات فاجعه بار جانی و مالی، به ویژه در مناطق پرجمعیت جهان شود. گاهی اوقات آتشفشان با تجمع ماگمای غنی از گاز (سنگ مذاب زیرزمینی) در مخازن نزدیک سطح زمین شروع می‌شود، قبل از آن‌ها می‌توان از انتشار بخار و گاز از دریچه‌های کوچک در زمین این پدیده را پیش بینی کرد. انفجار و زمین لرزه‌های کوچک، که ممکن است در اثر نوسان ماگمای متراکم و چسبناک در برابر نوسان ماگمای بیشتر نفوذپذیر ایجاد شود، می‌تواند فوران آتشفشانی، به ویژه انفجارها را نشان دهد.

در برخی موارد، ماگما به عنوان یک گدازه نازک و مایع به سمت سطح مجراها بالا می‌رود که یا به طور مداوم بیرون می‌ریزد یا مستقیماً در چشمه‌ها یا جداره‌های درخشان شلیک می‌شود. در موارد دیگر، گازهای به دام افتاده ماگما را تکه تکه کرده و لخته‌های چسبناکی از گدازه را به هوا پرتاب می‌کنند. در فوران‌های شدیدتر، مجرای ماگما توسط یک انفجار منفجر شده و قطعات جامد در ابر بزرگی از گاز پر از خاکستر که ده‌ها هزار متر به هوا بلند می‌شود، پرتاب می‌شوند. یکی از پدیده‌های هراس انگیز همراه با برخی فوران‌های انفجاری، nuée ardente یا جریان پیروکلاستیک، مخلوط سیال شده از گاز داغ و ذرات رشته‌ای است که جناح‌های آتشفشان را جارو کرده و همه چیز را در مسیر خود می‌سوزاند. هنگامی که خاکستر در یک برفگیر یا یخچال طبیعی جمع می‌شود، مقدار زیادی یخ در سیل ذوب می‌شود و می‌تواند به عنوان یک جریان غیرقابل توقف از گل و لای آتشفشان به سمت پایین هجوم آورد و در نتیجه تخریب بزرگی نیز رخ خواهد داد.

به عبارت دقیق‌تر، اصطلاح آتشفشان به معنای دریچه‌ای است که ماگما و سایر مواد از آن به سطح فوران می‌کنند، اما همچنین می‌تواند به شکل زمینی ناشی از تجمع گدازه‌های جامد و بقایای آتشفشانی نزدیک دریچه اشاره کند. به عنوان مثال، می‌توان گفت که جریان‌های گدازه بزرگی از آتشفشان مائونا لائو در هاوایی فوران می‌کنند و در اینجا به دریچه اشاره می‌شود. اما می توان گفت که مائونا لائو یک آتشفشان با شیب ملایم با اندازه بزرگ است و در این مورد مرجع شکل زمین است. شکل زمین‌های آتشفشانی در طول زمان در نتیجه فعالیت‌های آتشفشانی مکرر تکامل یافته است.

مائونا لائو نمونه‌ای از یک آتشفشان سپر است که شکل یک زمین بزرگ با شیب ملایم دارد و از انفجارهای گدازه مایع تشکیل شده است. کوه فوجی در ژاپن یک سازند کاملاً متفاوت است. کوه فوجی با شیب‌های تند و شگفت انگیز خود که از لایه‌های خاکستر و گدازه تشکیل شده است، یک آتشفشان چینه کلاسیک است. ایسلند نمونه خوبی از فلات‌های آتشفشانی ارائه می‌دهد، در حالی که کف دریا در اطراف ایسلند نمونه‌های عالی از ساختارهای آتشفشانی زیر دریایی را ارائه می‌دهند.

آتشفشان‌ها در اسطوره شناسی بسیاری از مردمی که زندگی با فوران‌ها را آموخته‌اند، برجسته هستند، اما علم در تشخیص نقش مهم آتشفشان در تکامل زمین بسیار با تاخیر حرکت خود را آغاز کرد. در اواخر سال 1768، اولین نسخه دائره المعارف با تعریف آتشفشان‌ها به عنوان کوه‌های سوزاننده‌ای که احتمالاً از گوگرد و برخی دیگر از مواد مناسب برای تخمیر با آن تشکیل شده و آتش می‌گیرند تعریف شد و این تصویر و تصور غلط رایج را در مورد آتشفشان‌ها مطرح کرد.

امروزه زمین شناسان معتقدند که آتشفشان یک فرآیند عمیق است که ناشی از تکامل حرارتی اجرام سیاره‌ای است. گرما به آسانی از اجسام بزرگی مانند زمین در فرآیندهای هدایت یا تابش خارج نمی‌شود. در عوض، گرما از داخل زمین تا حد زیادی با همرفت منتقل می‌شود، یعنی ذوب جزئی پوسته و گوشته زمین و افزایش شناور ماگما به سطح رخ می‌دهد. آتشفشان‌ها علامت سطح این فرایند حرارتی هستند. ریشه‌های آن‌ها به اعماق زمین می‌رسد و میوه‌های آن‌ها یعنی گدازه‌ها به سمت بالا پرتاب می‌شود.

آتشفشان‌ها ارتباط تنگاتنگی با فعالیت زمین ساختی یا تکتونیکی صفحه دارند. اکثر آتشفشان‌ها مانند ژاپن و ایسلند در حاشیه صفحات سنگی عظیم جامد که سطح زمین را تشکیل می‌دهند، رخ می‌دهند. آتشفشان‌های دیگر، مانند جزایر هاوایی در وسط یک صفحه قرار دارند و شواهد مهمی در مورد جهت و سرعت حرکت صفحه ارائه می‌دهند.

مطالعه آتشفشان‌ها و محصولات آن‌ها به عنوان آتشفشان شناسی شناخته می‌شود، اما این پدیده‌ها قلمرو هیچ رشته علمی واحد نیستند. در عوض، آن‌ها توسط بسیاری از دانشمندان از چندین تخصص مورد مطالعه قرار می‌گیرند. به عنوان مثال ژئوفیزیکدانان و ژئوشیمیست‌ها، ریشه‌های عمیق آتشفشان‌ها را بررسی می‌کنند و علائم فوران‌های آینده را زیر نظر دارند. زمین شناسان، فعالیت‌های آتشفشانی ماقبل تاریخ را رمزگشایی می‌کنند و ماهیت احتمالی فوران‌های آینده را استنباط می‌کنند. زیست شناسان، که می‌آموزند چگونه گیاهان و حیوانات از صخره‌های آتشفشانی اخیراً فوران کرده مهاجرت کرده‌اند و هواشناسان، که اثرات گرد و غبار و گازهای آتشفشانی را بر جو و آب و هوا تعیین می‌کنند.

واضح است که پتانسیل مخرب آتشفشان‌ها بسیار زیاد است. اما با ارزیابی خطرات آتشفشانی، نظارت بر فعالیت‌های آتشفشانی و پیش بینی فوران‌ها و ایجاد روش‌هایی برای تخلیه جمعیت، می‌توان خطرات ناشی از آن را برای افراد ساکن در نزدیکی آتشفشان را به میزان قابل توجهی کاهش داد. علاوه بر این، آتشفشان به گونه‌های مفیدی بر نوع بشر تأثیر می‌گذارد. همچنین آتشفشان مناظر زیبا، خاک‌های حاصلخیز، ذخایر معدنی ارزشمند و انرژی زمین گرمایی را فراهم می‌کند. با گذشت زمان برای زمین، آتشفشان‌ها هیدروسفر و جو زمین را بازیافت می‌کنند.

فوران‌های آتشفشانی

در ادامه فوران‌های مختلف آتشفشانی و ویژگی‌های آن را بررسی می‌کنیم. فهرست خطرات مربوط به فوران آتشفشان طولانی و متنوع است: جریان گدازه، انفجارها، ابرهای گاز سمی، ریزش خاکستر، جریان‌های آتشفشانی، بهمن‌ها، سونامی‌ها و جریانات گل از این خطرات هستند. علاوه بر این خطرات ناگهانی، فعالیت‌های آتشفشانی اثرات ثانویه‌ای مانند خسارت به اموال، از دست دادن محصول و شاید تغییر در آب و هوا و اقلیم را ایجاد می‌کنند. این خطرات و اثرات بلند مدت در این قسمت شرح داده شده است.

جریان گدازه

منطقه ریشه آتشفشان‌ها 70 تا 200 کیلومتر (40 تا 120 مایل) زیر سطح زمین یافت می‌شود. در آنجا و در گوشته فوقانی زمین، درجه حرارت به اندازه‌ای بالا است که سنگ را ذوب کرده و ماگما ایجاد می‌کند. در این اعماق، ماگما به طور کلی چگالی کمتری نسبت به سنگ‌های جامد اطراف و روی آن دارد و بنابراین با نیروی شناور گرانش به سمت سطح بالا می‌رود. در برخی موارد، مانند مناطق زیر دریایی که صفحات تکتونیکی پوسته زمین در حال جدا شدن هستند، ماگما ممکن است مستقیماً از طریق شکاف‌هایی به عمق گوشته به سطح بالا حرکت کند. در موارد دیگر و قبل از فوران به سطح، در مخازن بزرگ زیرزمینی معروف به اتاقک‌های ماگما این ماده جمع آوری می‌شود. سنگ‌های مذاب که به سطح می‌رسند گدازه نامیده می‌شود.

بیشتر ماگمای تشکیل شده توسط ذوب جزئی گوشته از نظر ترکیب بازالت است، اما با بالا آمدن، سیلیس، سدیم و پتاسیم را از سنگ‌های میزبان اطراف جذب می‌کند. سنگ‌های آتشفشانی یافت شده در جایی که ماگما به سطح زمین فوران می‌کند به چهار نوع اصلی یا گروه طبقه بندی می‌شوند که شامل بازالت، آندزیت، داسیت و ریولیت هستند. این سنگ‌ها، همان طور که در جدول زیر مشاهده می‌شود، عمدتاً از نظر میزان سیلیس، که از 50 درصد برای بازالت تا 75 درصد برای ریولیت متغیر است، رتبه بندی می‌شوند. با افزایش میزان سیلیس، انواع سنگ‌ها معمولاً چسبناک‌تر نیز می‌شوند.

اگر جریان‌های وسیع و دیده نشده گدازه‌های زیر دریایی سیستم خط الراس اقیانوسی در نظر گرفته شود، جریان گدازه رایج‌ترین محصولات آتشفشان‌های زمین است. دو نوع اصلی جریان گدازه وجود دارد که در سراسر جهان با نام‌های هاوایی از آن‌ها نام برده می‌شود و عبارت از «پاهواِهو» (pahoehoe) و «آآ» (aa) هستند. این دو یک جریان چسبناک‌ هستندکه سطح آن توسط توده‌های ضخیم و مخلوط از بلوک‌های سست و تیز پوشیده شده است.

هر دو نوع این جریان‌ها ترکیب شیمیایی یکسانی دارند و به نظر می‌رسد تفاوت آن‌ها در دمای فوران و سرعت حرکت جریان باشد. تقریباً 99 درصد جزیره هاوایی از جریانهای آآ و پاهواِهو تشکیل شده است. در واقع، آتشفشان کیلائوا از سال 1983 به طور مداوم فوران کرده است، جریان گدازه‌های آن بیش از 100 کیلومتر مربع (40 مایل مربع) از زمین را پوشش می‌دهد و بیش از 2 کیلومتر مربع (0/8 مایل مربع) به جزیره‌ای که گدازه در اقیانوس ریخته است اضافه می‌کند. در منطقه مدیترانه، کوه اتنا از اولین فعالیت ثبت شده خود در 1500 سال قبل از میلاد، بیش از 150 بار گدازه منتشر کرده است.

انفجارها

انفجارهای عظیم آتشفشانی در اثر انبساط سریع گازها ایجاد می‌شود، که به نوبه خود می‌تواند در اثر فشار زیاد ناگهانی یک سیستم هیدروترمال کم عمق یا جسم ماگمای گازدار یا مخلوط شدن سریع ماگما با آب های زیرزمینی ایجاد شود. خاکستر، مواد نیم سوز، قطعات داغ و بمب‌های پرتاب شده در این انفجارها عمده‌ترین محصولات مشاهده شده در فوران‌های آتشفشانی در سراسر جهان هستند. این محصولات جامد بر اساس اندازه طبقه‌بندی می‌شوند. غبار آتشفشانی از بهترین این محصولات است و معمولاً در اندازه دانه‌های آرد یافت می‌شود. خاکستر آتشفشانی نیز خوب است، اما ریزتر است و دارای ذراتی است که حداکثر تا اندازه دانه های برنج می‌رسند.

سیندرز یا سرباره، که گاهی اوقات «اسکوریا»(scoriae) نیز نامیده می‌شود، از نظر اندازه بعدی است. این قطعات درشت می‌توانند از 2 میلیمتر (0.08 اینچ) تا حدود 64 میلیمتر (2.5 اینچ) متغیر باشند. قطعات بزرگتر از 64 میلیمتر، بلوک یا بمب نامیده می‌شوند. بلوک‌های آتشفشانی معمولاً سنگ‌های قدیمی‌تری هستند که توسط دهانه انفجاری دریچه جدید شکسته می‌شوند. بلوک‌های بزرگ منفجر شده در چنین انفجارهایی تا فاصله 20 کیلومتری (12 مایل) از دریچه به هوا پرتاب می‌شوند. در مقابل، بمب‌های آتشفشانی عموماً در طول پرواز خود رشته‌ای و نرم هستند. برخی از بمب‌ها هنگام چرخش در هوا شکل‌های عجیب و پیچیده‌ای به خود می‌گیرند. برخی دیگر دارای پوسته ترک خورده و جدا شده‌ای هستند که در پرواز سرد و سفت شده است. آن‌ها به بمب‌های تکه‌های نان معروف هستند.

انفجار هدایت شده که در آن یک طرف مخروط آتشفشانی از کار می‌افتد، همان طور که در کوه سنت هلنز در ایالات متحده در سال 1980 اتفاق افتاد، می‌تواند باعث تخریب بیش از چند صد کیلومتر مربع در جناح پایین‌تر آتشفشان شود. این امر به ویژه در صورتی صادق است که ابر انفجاری به شدت دارای آوارهای تکه تکه، متراکم و سیال باشد و سپس ویژگی‌هایی شبیه به جریان پیروکلاستیک را به خود می‌گیرد.

جریان‌های پیروکلاستیک

جریان‌های پیروکلاستیک خطرناک‌ترین و مخرب‌ترین جنبه آتشفشانی انفجاری هستند. این جریان‌ها به انواع مختلف ابرهای درخشان، بهمن‌های درخشان یا جریان خاکستر گفته می‌شوند، اما در اندازه‌ها و انواع مختلف وجود دارند و ویژگی مشترک آن‌ها امولسیون سیال شده از ذرات آتشفشانی، گازهای فوران کننده و هوای به دام افتاده است که منجر به جریان ویسکوزیته بسیار کم برای حرکت بسیار زیاد و چگالی کافی برای پوشاندن سطح زمین می‌شود. یک جریان آتشفشانی می‌تواند روی لب یک دریچه فوران کننده ریخته شود، یا ممکن است زمانی ایجاد شود که یک ستون خاکستر بیش از حد متراکم شود و نتواند به بالا آمدن ادامه دهد و دوباره به زمین بیفتد. در فروپاشی‌های بزرگ کالدرا در ارتباط با آتشفشان‌های قابل انفجار، با فروکش شدن بلوک کالدرا، ممکن است جریان‌های عظیم آتشفشانی از شکستگی‌های حلقه ایجاد شوند.

جریان‌های پیروکلاستیک می‌توانند با سرعت 160 کیلومتر (100 مایل) در ساعت حرکت کنند و دمای آن‌ها بین 100 تا 700 درجه سانتی گراد (212 تا 1300 درجه فارنهایت) متغیر است. آن‌ها تقریباً هر چیزی را که سر راهشان است جارو می‌کنند و می‌سوزانند. جریان‌های کوچک آتشفشانی اغلب در دره‌ها محدود می‌شوند. جریان‌های بزرگ پیروکلاستیک ممکن است به صورت گستره‌ای وسیع در صدها یا حتی هزاران کیلومتر مربع در اطراف فروپاشی کلدرا گسترده شوند. در طول دو میلیون سال گذشته، منطقه اطراف پارک ملی یلوستون در غرب ایالات متحده سه بار دچار ریزش کلدرا شده است که شامل فوران آتشفشانی 280 تا 2500 کیلومتر مکعب (67 تا 600 مایل مکعب) جریان خاکستر و ریزش خاکستر است.

ابرهای گازی

حتی فراتر از حد تخریب مواد منفجره ، ابرهای داغ و مملو از خاکستر همراه با فوران مواد منفجره می‌توانند پوشش گیاهی را سوزانده و حیوانات و مردم را با خفگی از بین ببرند. ابرهای گازی ساطع شده از فومارول‌ها (دریچه‌های گاز آتشفشانی) یا واژگون شدن ناگهانی دریاچه دهانه‌ای ممکن است حاوی گازهای خفه کننده یا سمی مانند دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، سولفید هیدروژن و دی اکسید گوگرد باشند. در دریاچه نیوس، دریاچه دهانه‌ای در کامرون-غرب آفریقا، بیش از 1,700 نفر در اثر انتشار ناگهانی دی اکسید کربن در آگوست 1986 کشته شدند. دانشمندان این نظریه را مطرح می‌کنند که دی اکسید کربن با منشا آتشفشانی شاید برای قرن‌ها در دریاچه نفوذ کرده است و در لایه‌های عمیق آن جمع شده باشد. تصور می‌شود که برخی از اختلالات، مانند رانش زمین در دریاچه، می‌تواند باعث انفجار گاز شود و جوششی ایجاد کند که دریاچه را به هم زده و گازدهی را آغاز کند.

رایج‌ترین گازهای آتشفشانی عبارت از بخار آب، دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن هستند. مقادیر کمی از عناصر و ترکیبات فرار دیگر مانند هیدروژن، هلیوم، نیتروژن، کلرید هیدروژن، هیدروژن فلوراید و جیوه نیز وجود دارند. ترکیبات گازی خاص آزاد شده از ماگما به دما، فشار و ترکیب کلی عناصر فرار موجود بستگی دارد. میزان اکسیژن موجود در تعیین گازهای فرار بسیار مهم است. وقتی اکسیژن کم است متان، هیدروژن و سولفید هیدروژن از نظر شیمیایی پایدار هستند اما هنگامی که گازهای آتشفشانی داغ با گازهای جوی مخلوط می‌شوند بخار آب، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد پایدار است.

برخی از گازهای آتشفشانی نسبت به بقیه کمتر در ماگما محلول هستند و بنابراین در فشارهای بالاتر جدا می‌شوند. مطالعات انجام شده در هاوایی نشان می‌دهد که دی اکسید کربن در عمق حدود 40 کیلومتری (25 مایل) شروع به جدا شدن از ماگمای اصلی خود می‌کند، در حالی که اکثر گازها و آب گوگرد تا زمانی که ماگما تقریباً به سطح نرسیده است آزاد نمی‌شوند. فومارول‌ها در نزدیکی دهانه «هاله‌مائوما» (Halemaumau) در قله «کیلائو» (Kilauea) غنی از دی اکسید کربن هستند که از محفظه ماگما واقع در 3 تا 4 کیلومتری (1/9 تا 2/5 مایل) زیر سطح نشت می‌کنند. فومارول‌ها در مناطق شکافی کیلائو از نظر بخار آب و گوگرد غنی‌تر هستند زیرا بیشتر دی اکسید کربن در قله قبل از نفوذ ماگما به مناطق شکاف نشت می‌کند.

مهمترین گازهایی که از دهانه آتشفشان خارج می‌شود، چیست؟

رایج‌ترین گازهای آتشفشانی عبارت از بخار آب، دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن هستند. مقادیر کمی از عناصر و ترکیبات فرار دیگر مانند هیدروژن، هلیوم، نیتروژن، کلرید هیدروژن، هیدروژن فلوراید و جیوه نیز وجود دارند. ترکیبات گازی خاص آزاد شده از ماگما به دما، فشار و ترکیب کلی عناصر فرار موجود بستگی دارد. میزان اکسیژن موجود در تعیین گازهای فرار بسیار مهم است. وقتی اکسیژن کم است متان، هیدروژن و سولفید هیدروژن از نظر شیمیایی پایدار هستند اما هنگامی که گازهای آتشفشانی داغ با گازهای جوی مخلوط می‌شوند بخار آب، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد پایدار است.

ریزش خاکستر

ریزش خاکستر ناشی از انفجار مداوم ذرات آتشفشانی ریز به ابرهای خاکستر زیاد عموماً هیچ گونه تلفات مستقیمی ایجاد نمی‌کند. با این حال جایی که خاکستر بیش از چند سانتی متر تجمع می‌یابد، سقوط سقف‌ها و خرابی محصولات از خطرات ثانویه اصلی است. خرابی محصول می‌تواند در مناطق وسیعی در جهت باد ناشی از فوران‌های بزرگ خاکستر رخ دهد و ممکن است قحطی و بیماری گسترده‌ای به ویژه در کشورهای ضعیف توسعه یافته ایجاد کند. با این حال در دراز مدت، تجزیه آتشفشانی غنی از مواد مغذی مسئول برخی از بهترین خاک‌های جهان است.

ریزش بهمن، سونامی و جاری شدن گل

بهمن‌های سنگ و یخ نیز در آتشفشان‌های فعال رایج است. آن‌ها ممکن است با فوران یا بدون فوران رخ دهند. آن‌هایی که فوران ندارند اغلب در اثر زمین لرزه، در اثر ضعیف شدن و تبدیل سنگ به خاک رس و در اثر فعالیت‌های گرمابی یا در اثر بارندگی شدید یا بارش برف ایجاد می‌شوند. موارد مرتبط با فوران‌ها گاهی اوقات ناشی از پهن شدن بیش از حد یک آتشفشان در اثر نفوذ جسم کم عمق ماگما در داخل یا درست در زیر مخروط آتشفشانی است. این پدیده شبیه به همان پدیده‌ای است که در کوه سنت هلنز اتفاق افتاد.

فروپاشی کالدرا که بخشی یا کاملاً زیر دریا است معمولاً سونامی ایجاد می‌کند. سقوط بزرگتر و سریعتر باعث سونامی بزرگتر است. سونامی‌ها همچنین می‌توانند در اثر بهمن‌ها یا جریان‌های سنگین پیروکلاستیک ایجاد شوند که به سرعت در جناح آتشفشان وارد دریا می‌شوند. جریان گل و روانه‌های گلی، خطرات رایج مرتبط با آتشفشان‌های چینه‌ای است و می‌تواند حتی بدون فوران رخ دهد. جریان گل هر زمان که سیلاب آب مخلوط با خاکستر، خاک سست یا خاک رس گرمابی دره‌هایی را فرا می‌گیرد که کناره‌های آتشفشان‌های بزرگ را تخلیه می‌کنند، ایجاد می‌شوند.

جریانات گل و لای عظیمی که توسط آب مذاب از یخ کوه رویز، کلمبیا، در سال 1985 ایجاد شد، نمونه‌های کلاسیک جریان گل و لای مرتبط با فوران‌ها است. بارش شدید باران یا بهمن‌های ناشی از زلزله یخ یا خاک گرمابی نیز می‌تواند باعث جریان گل در آتشفشان‌های شیب دار در دوره آرامش بین فوران‌ها شود.

خسارت ثانویه

تخمین خسارات ناشی از فوران‌های آتشفشانی به دلیل سیستم‌های ارزشی متفاوت و تغییر کاربری زمین دشوار است. یک مطالعه به طور متوسط سالانه 1 میلیارد دلار خسارت مالی در سراسر جهان بر اثر فوران آتشفشان تخمین می‌زند. همان طور که در مورد تلفات، چند فوران باعث خسارت‌های سرسام آور می‌شود در حالی که اکثر آن‌ها بسیار کمتر مخرب هستند. فوران کوه سنت هلنز در سال 1980 بیش از 1 میلیارد دلار خسارت عمده به صنعت چوب وارد کرد. هزینه اقتصادی فوران کوه پیناتوبو در فیلیپین در سال 1991 بالغ بر 7 میلیارد دلار برآورد شد، اگرچه احتمال می‌رود که خسارات تا سال‌ها پس از آن به دلیل طغیان زمین‌های قابل کشت توسط گل و لای ادامه یابد.

یک خطر جدید که با افزایش سفرهای هوایی پدیدار شد، تهدید جدی ناشی از ابرهای زیاد خاکستر آتشفشانی و ذرات معلق برای هواپیماهای جت است. این ابرها توسط رادار هواشناسی قابل تشخیص نیستند و تشخیص آن‌ها برای خلبانان از ابرهای هواشناسی دشوار است. در تعداد کمی از موارد ثبت شده، موتورهای جت پس از پرواز هواپیماها در میان ابرهای آتشفشانی متوقف شده‌اند. با این حال خوشبختانه از این فاجعه‌ها فقط در آخرین لحظه هنگامی که خلبانان توانستند موتورها را روشن کنند و با عبور هواپیما از میان ابرها اجتناب شد. با این همه بعد از فرود هواپیماها در این حالت موتورها باید تعویض شوند و آسیب‌های ساینده بزرگ به هواپیماها ترمیم شود. در طول فوران پیناتوبو، یک هواپیما 16 برخورد مخرب با ابرهای خاکستر داشت که تنها یکی در فاصله 1700 کیلومتری (1050 مایل) غرب آتشفشان قرار داشت.

در پاسخ به این خطرات، یک سیستم جهانی برای هشدار خلبانان توسط رادیو در مورد ابرهای فوران آتشفشانی و میزان احتمالی آن‌ها ایجاد شده است. این سیستم که از شبکه‌ای از نه مرکز مشاوره خاکستر آتشفشانی (VAAC) تشکیل شده است و توسط سازمان بین المللی هوانوردی غیرنظامی اداره می‌شود، به مقامات هوانوردی کمک می‌کند تا ترافیک هوایی را در مناطق با غلظت خاکستر خطرناک منحرف کنند. چند هفته پس از فوران آتشفشان ایجافاللاکال ایسلند در مارس 2010، داده های خاکستر جمع آوری شده از VAAC لندن باعث شد مقامات هوانوردی ملی پروازها را به مدت چند روز در سراسر شمال و مرکز اروپا متوقف کنند.

اثرات زیست محیطی بلند مدت

همه پدیده‌های آتشفشانی مخرب نیستند. اقیانوس‌ها، جو و قاره‌ها منشاء و تکامل خود را تا حد زیادی مدیون فرآیندهای آتشفشانی در طول زمان زمین شناسی هستند. ممکن است جریان گدازه زمین را در بر گرفته و دفن کند، اما در نهایت خاک و پوشش گیاهی جدیدی ایجاد می‌شود. در آب و هوای گرم و مرطوب که بهبود سریع‌تر است چند دهه برای پنهان کردن سطح صخره‌ای از جریانات گدازه جامد زمان لازم است.

در آب و هوای بیابانی یا قطبی، این بهبودی کندتر رخ می‌دهد و جریان‌های بیش از 1000 سال نیز هنوز ممکن است ظاهر عقیم و بی محصول خود را حفظ کنند. خاکستر آتشفشانی به آرامی از بین می‌رود و خاک‌های غنی و لومی تشکیل می‌دهد. در جزیره آتشفشانی جاوا، شالیزارهای پله‌ای از جمعیت متراکم پشتیبانی می‌کنند. در آنسوی دریای جاوا بورنئو قرار دارد که جزیره‌ای با آب و هوای مشابه اما فاقد آتشفشان است. جنگل‌های بورنئو فقط کشاورزی به صورت موقت را فراهم می‌کنند و جمعیت بسیار کمتری را پشتیبانی می‌کنند.

آب و هوا نیز تحت تأثیر فعالیت‌های آتشفشانی است. ابرهای با خاکستر زیاد، به ویژه اگر غنی از دی اکسید گوگرد باشند می‌توانند گرد و غبار و قطرات آئروسل اسید سولفوریک زیادی را در استراتوسفر، بالای ابرهای باران تروپوسفری تزریق کنند. ارتفاع، آن‌ها را در زمان اقامت این ذرات ریز در اتمسفر بسیار افزایش می‌دهد. این ذرات به سرعت به زمین باز نمی‌گردند بلکه به آرامی در لایه‌های مه آلود پخش می‌شوند که می‌تواند نیمکره یا حتی کل زمین را بپوشاند.

به نظر می رسد آب و هوای جهان تحت تأثیر فوران‌های کراکاتوآ در نزدیکی جاوا در سال 1883، کوه آگونگ در بالی در سال 1963 و پیناتوبو در سال 1991 است. ابرهای خاکستر زیاد پرتاب شده توسط این آتشفشان‌ها ظاهراً دمای متوسط ​​جهان را تا 0/5 درجه سانتیگراد بیش از یک تا سه سال پس از فوران آن‌ها کاهش داده است. اگرچه داده‌های دمای جهان در اوایل دهه 1800 ضعیف ثبت شده بود، اما فوران کوه تمبورا در جزیره سومباوا در سال 1815 و در سال 1816 در آمریکای شمالی و اروپا با آنچه سال بدون تابستان نامیده می‌شد دنبال شد.

از سوی دیگر، فوران‌های بزرگ دیگر مانند نواروپتا در نزدیکی کوه کاتامی در آلاسکا در سال 1912، به نظر می‌رسد هیچ اثر خنک کننده‌ای نداشته است. سوابق میانگین دمای جهان در چند دهه گذشته اغلب تغییرات 0/1 تا 0/3 درجه سانتی گراد (0/2 تا 0/5 درجه فارنهایت) را از یک سال به سالی بدون ارتباط با فوران‌های آتشفشانی شناخته شده نشان می‌دهد، بنابراین تعیین قطعی آتشفشان‌ها و تاثیر آن‌ها بر آب و هوا مشکل است.

نمونه برداری مستقیم از استراتوسفر نشان داده است که عامل اصلی ایجاد مه در فوران آتشفشان، گرد و غبار نیست بلکه ذرات معلق از قطرات کوچک اسید سولفوریک است. این نشان می‌دهد که ترکیب ابرهای خاکستری آتشفشانی بالا ممکن است به اندازه حجم آن‌ها در تأثیر آب و هوا مهم باشد. شیمیدانان جوی به آشفتگی‌های جوی علاقه مند هستند که ممکن است نه تنها در اثر فوران آتشفشانی بلکه در اثر آئروسل‌های کلروفلوروکربن‌های ساخته شده توسط انسان، خروجی هواپیماهای جت در ارتفاع بالا و افزایش کلی دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای در اثر سوختن فسیل‌ها ایجاد شود.

سوخت‌های موجود در زمین دارای بافرهای زیادی هستند که محیط خود را حفظ می‌کنند، اما فعل و انفعالات آن‌ها به وضوح قابل درک نیست. بسیاری از سوالات در مورد چگونگی تأثیر فعالیت‌های آتشفشانی و انسانی بر آب و هوا تا حد زیادی بی پاسخ مانده است و اینها مشکلات مهمی از تحقیقات در حال انجام هستند.

انواع فوران‌های آتشفشانی به چند دسته تقسیم می‌شوند؟

فوران‌های آتشفشانی به شش دسته تقسیم می‌شوند. آتشفشان‌ها اغلب از نظر اندازه و شکل طبقه بندی می‌شوند، اما می‌توان آن‌ها را بر اساس نوع و شکل فوران نیز طبقه بندی کرد. در واقع، نوع فوران آتشفشانی که رخ می‌دهد نقش مهمی در تکامل شکل زمین آتشفشانی ایفا می‌کند بنابراین پیوند قابل توجهی بین شکل فوران و ساختار آتشفشانی ایجاد می‌شود. به طور کلی، فوران‌ها را می‌توان به دو صورت فوران کننده یا انفجاری طبقه بندی کرد.

نوع فورانی دارای خروجی شامل ریزش ماگمای بازالتی است که از نظر ویسکوزیته و از نظر گاز نسبتاً کم است. فوران‌های انفجاری عموماً شامل ماگمای چسبناک‌تر و دارای محتوای گاز بالاتری است. چنین ماگمایی اغلب در اثر انفجار گاز منفجر شده در طول فوران به قطعات پیروکلاستیک خرد می‌شود.

 

در طرح‌های طبقه بندی دقیق‌تر بر اساس ویژگی فوران، فعالیت‌های آتشفشانی و مناطق آتشفشانی معمولاً به شش نوع اصلی تقسیم می‌شوند که به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده است. آن‌ها به ترتیب افزایش درجه انفجار به شرح زیر فهرست می‌شوند:

• ایسلندی
• هاوایی
• استرومبولیان
• ولکانی
• پیلن
• پلینیان

نوع ایسلندی با ترشح گدازه‌های بازالتی مذاب که از شکاف‌های طولانی و موازی سرازیر می‌شوند مشخص می‌شود. چنین ریزش‌هایی اغلب باعث ایجاد فلات گدازه می‌شوند.

نوع هاوایی شبیه به نوع ایسلندی است. در این حالت، گدازه مایع از قله آتشفشان و شکاف‌های شعاعی جریان می‌یابد و آتشفشان‌های سپری را ایجاد می‌کند که بسیار بزرگ و دارای شیب ملایم هستند.

فوران‌های استرومبولی شامل انفجارهای متوسط ​​گازهای منبسط کننده هستند که لخته‌های گدازه رشته‌ای را در فوران‌های چرخه‌ای یا تقریباً پیوسته بیرون می‌ریزند. به دلیل چنین انفجارهای مکرر کوچکی، آتشفشان استرومبولی، واقع در جزیره استرومبولی در ساحل شمال شرقی ایتالیا فانوس دریای مدیترانه نامیده شده است.

نوع آتشفشانی نامگذاری شده برای جزیره ولکانو در نزدیکی استرومبلی، به طور کلی شامل انفجارهای متوسط ​​گاز مملو از خاکستر آتشفشانی است. این مخلوط ابرهای فوران تاریک و متلاطمی را تشکیل می‌دهد که به سرعت در شکل‌های پیچیده بالا رفته و منبسط می‌شوند.

فوران پیلن با انفجارهای ناگهانی همراه است که باعث ایجاد جریان‌های آتشفشانی، مخلوط‌های متراکم از قطعات آتشفشانی داغ و گازهای توصیف شده در بخش گدازه، گاز و سایر خطرات می‌شود. فوران‌های پیلن به دلیل فوران مخرب کوه پله در جزیره مارتینیک کارائیب در سال 1902 نامگذاری شده است. دوغاب سیال تولید شده توسط این فوران‌ها از هوا سنگین‌تر است اما ویسکوزیته کمی دارد و دره‌ها و شیب‌ها را با سرعت زیاد می‌پیماید. در نتیجه، آن‌ها بسیار مخرب هستند.

نوع پلینی نوعی فوران آتشفشانی شدید است که با انفجار کوه وزوویوس در ایتالیا در سال 79 میلادی که منجر به کشته شدن محقق رومی پلینی بزرگ شد و توسط برادرزاده‌اش، مورخ پلین جوان، در شرح حال شاهدان توصیف شد. در این نوع فوران، گازهایی که از ماگمای غنی از گازهای جوش به وجود می‌آیند، انفجارهای بزرگ و تقریباً پیوسته‌ای ایجاد می‌کنند که مجرای ماگما را خارج کرده و آن را جدا می‌کنند. گازهای خروجی و قطعات آتشفشانی شبیه یک انفجار موشکی غول پیکر است که به صورت عمودی به سمت بالا حرکت می‌کند. ابرهای فوران پلینی می‌توانند به استراتوسفر بروند و گاهی اوقات به طور مداوم برای چندین ساعت تولید می‌شوند. صاعقه ناشی از تجمع الکتریسیته ساکن در نزدیکی ابرهای خاکستری پلین رایج است و یک پدیده وحشتناک دیگر را بر این فوران می‌افزاید.

اما سوالی که ممکن است به ذهن برسد این است که چرا برخی فوران‌های آتشفشانی انفجاری هستند در حالی که برخی دیگر بسیار دیدنی اما نسبتاً بی خطر هستند؟ پاسخ به این سوال حداقل چهار عامل را شامل می‌شود:

1. مقدار گاز حل شده در ماگما
2. ویسکوزیته ماگما
3. میزان فشرده سازی ماگما هنگام بالا آمدن به سطح
4. تعداد محل‌های هسته‌ای که گازها می‌توانند روی آن‌ها شروع به تولید کنند.

ایجاد حباب آتشفشان‌های مربوط به حاشیه صفحات همگرا به طور کلی دارای محتوای گاز بالایی هستند و ماگمای آن‌ها نیز بسیار چسبناک است. این ترکیب انفجاری است زیرا گازها نمی‌توانند به راحتی بجوشند. بلکه آن‌ها تا زمانی که به فشاری برسند که ماگمای چسبناک را به قطعات تبدیل می‌کنند، خمیده باقی می‌مانند. میزان کاهش فشار نیز قابلیت انفجار را کنترل می‌کند. اگر ماگما به آرامی به سمت سطح حرکت کند، گازهای محلول آن به آرامی آزاد شده و می‌توانند خارج شوند. در طول فوران پلیناتوبو از نوع پلینی در سال 1991، ماگما به سرعت به سمت سطح حرکت کرد و در نتیجه اکثر گازهای محلول در آب باقی ماند. در نهایت سرعت آزاد شدن گازها از ماگما تحت تأثیر تعداد بلورهای کوچک است که می‌توانند به عنوان مکان‌های هسته‌ای که در آن حباب‌های گاز شروع به تشکیل می‌کنند، عمل کنند. در پیناتوبو ماگما قبل از فوران بیش از 40 درصد بلورهای کوچک بود، در حالی که در آتشفشان‌های هاوایی کیلائو و مائونا لوئا درصد کریستال‌های کوچک در ماگما بسیار کم و کمتر از 5 درصد بود.

آتشفشان‌ها چگونه فوران می‌کنند؟

سنگ مذاب در زیر سطح زمین که در دریچه‌های آتشفشانی بالا می‌رود ماگما نامیده می‌شود، اما پس از فوران از آتشفشان به آن گدازه می‌گویند. ماگما از سنگ مذاب، کریستال و گاز محلول ساخته شده است برای مثال تصور کنید یک بطری نوشابه باز نشده با دانه‌های ماسه در داخل آن وجود دارد. سنگ مذاب از مواد شیمیایی اکسیژن، سیلیکون، آلومینیوم، آهن، منیزیم، کلسیم، سدیم، پتاسیم، تیتانیوم و منگنز ساخته شده است. پس از خنک شدن، ماگمای مایع ممکن است کریستال‌هایی از مواد معدنی مختلف تشکیل دهد تا کاملاً جامد شده و سنگ آذرین یا ماگمایی ایجاد کنند.

ماگما که ده‌ها مایل زیر زمین قرار دارد، سبک‌تر از سنگ‌های جامد اطراف است و با شناوری به سمت سطح زمین رانده می‌شود. ماگما سبک‌تر از صخره‌های اطراف و فشار گاز درون آن است. ماگما به سمت بالا حرکت می‌کند و در نهایت ممکن است مناطق ضعیف در پوسته زمین را بشکند. اگر چنین اتفاقی رخ دهد، فوران شروع می‌شود.

ماگما می‌تواند به روش‌های مختلف فوران کند. گاهی اوقات سنگ گداخته به سادگی با خروج گدازه سیال از دریچه هوا خارج می‌شود. همچنین ماگما می‌تواند به صورت ابرهای متراکم از خرده سنگ (tephra) و گاز با شدت به سمت هوا پرتاب شود. قطعات بزرگتر در اطراف دریچه تخلیه می‌شوند و ابرهای تفرا ممکن است تحت نیروی گرانش به سمت شیب آتشفشان حرکت کنند. خاکستر، تکه‌های ریز تفرا به ضخامت یک تار مو، که شاید توسط باد حمل شود تا مایل‌ها دورتر روی زمین خواهند افتاد. کوچکترین ذرات خاکستر ممکن است مایل‌ها به آسمان فوران کرده و بارها در سراسر جهان توسط بادهای بلند در جو پیش از سقوط به زمین جابجا شوند.

چند آتشفشان در دنیا وجود دارد؟

حدود 1500 آتشفشان بالقوه فعال در سراسر جهان، به غیر از کمربندهای پیوسته آتشفشان‌ها در کف اقیانوس در مراکز گسترده‌ای مانند یال آتلانتیک میانی وجود دارد.

دانشمندان تنها 161 آتشفشان در ایالات متحده شناسایی کرده‌اند که به احتمال زیاد در آینده فوران خواهند کرد. اکثر این آتشفشان‌ها در آلاسکا واقع شده‌اند، ایالتی که تقریباً هر سال فوران‌هایی در آن رخ می‌دهد. بقیه آتشفشان‌ها در سراسر غرب آمریکا و در هاوایی واقع شده‌اند. آتشفشان کالائه در جزیره هاوایی یکی از فعال‌ترین آتشفشان‌های روی زمین است که از سال 1983 تقریباً بدون وقفه فوران کرده است.

همان طور که گفته شد حدود 1500 آتشفشان فعال در سراسر جهان وجود دارد که این تعداد بدون در نظر گرفتن آتشفشان‌های زیر اقیانوس است. حدود 500 مورد از آن‌ها در 100 سال گذشته فوران کرده‌اند. بسیاری از این آتشفشان‌ها در اطراف اقیانوس آرام در محلی که به عنوان حلقه آتش شناخته می‌شود، واقع شده‌اند. در ایالات متحده، آتشفشان‌ها در امتداد ساحل غربی و در آلاسکا بخشی از حلقه آتش هستند، در حالی که آتشفشان‌های «یلواستون» (Yellowstone) و «هاوایی» (Hawaii) در یک نقطه داغ تشکیل می‌شوند.

انواع اصلی آتشفشان‌ها کدامند؟

در ادامه انواع مختلف آتشفشان‌ها و ویژگی‌های مهم آن‌ها را معرفی می‌کنیم. به صورت کلی چهار نوع آتشفشان وجود دارد که عبارت از آتشفشان مخروطی خاکستر، آتشفشان کامپوزیت یا چینه‌ای، آتشفشان‌های سپر مانند و آتشفشان گنبد گدازه هستند.

آتشفشان مخروطی خاکستر

مخروط‌های خاکستر ساده‌ترین نوع آتشفشان هستند. آن‌ها از قطعات کوچک گدازه جامد به نام سرباره ساخته شده‌اند که از یک دریچه فوران می‌کنند. زمین به عنوان ماگماریس از داخل می‌لرزد، سپس یک انفجار قوی سنگ‌های مذاب، خاکستر و گاز را به هوا پرتاب می‌کند. سنگ‌ها به سرعت در هوا سرد می‌شوند و به زمین می‌افتند تا به قطعات کوچکی از خاکسترهای حباب دار که در اطراف دریچه انباشته می‌شوند، تقسیم شوند. آن‌ها به صورت یک مخروط کوچک خاکستر جمع می‌شوند که می‌تواند به ارتفاع سیصد متر از سطح اطراف نیز برسد.

اگر باد در طول فوران در حال وزیدن باشد، خاکسترها قبل از رسيدن به شكل بيضی توسط باد جابجا می‌شوند. همچنین فوران‌هایی که مخروط خاکستر تشکیل می‌دهند جریان گدازه‌ای را که از دریچه فوران به بیرون پخش می‌شود، تغذیه می‌کنند. هنگام صعود به مخروط سیرندر معمولاً می‌توانید دهانه کاسه‌ای شکل را مشاهده کنید که محل دریچه را مشخص می‌کند. اگر فوران‌های گودال و خاکستر از یک دریچه یک بار اتفاق بیفتد، لایه‌های همپوشانی می‌توانند یک آتشفشان کامپوزیتی (استراتوولفانوس) تشکیل دهند. وقتی به نقشه نگاه می‌کنید، متوجه می‌شوید که هزاران مخروط خاکستری در غرب آمریکای شمالی و دیگر مناطق آتشفشانی جهان وجود دارد.

آتشفشان کامپوزیت یا چینه‌ای

برخی از بزرگترین کوه‌های زمین، آتشفشان‌های ترکیبی هستند که گاهی اوقات آن‌ها را آتشفشان‌های چینه‌ای می‌نامند. این آتشفشان‌ها معمولاً بلند و دارای اضلاع شیب دار هستند و از لایه‌های تکراری جریان گدازه، خاکستر آتشفشانی، خاکسترها، بلوک‌ها و بمب‌های آتشفشانی ساخته شده‌اند. برخی از آتشفشان‌های مرکب بیش از 2,500 متر از محیط اطراف خود بلندتر هستند، اما در مقایسه با سطح دریا به ارتفاعات بسیار بالاتری می‌رسند.

«اوجوس دل سالادو» (Ojos del Salado) در شیلی بلندترین آتشفشان مرکب یا کامپوزیت روی زمین با ارتفاع قله 6,800 متر است. بلندترین آتشفشان کامپوزیت در ایالات متحده کوه رینیر در ایالت واشنگتن با ارتفاع 4392/168 متر است. برخی از مشهورترین و زیباترین کوه‌های جهان آتشفشان‌های مرکب یا کامپوزیت هستند، از جمله این آتشفشان‌ها کوه فوجی در ژاپن، کوه کوتوپاکسی در اکوادور، کوه شستا در کالیفرنیا، مونت هود در اورگن و کوه سنت هلنز در واشنگتن هستند.

آتشفشان‌های سپر مانند

آتشفشان‌های سپر تقریباً از جریان‌های گدازه سیال ساخته شده‌اند. گدازه‌ها از همه جهت، از قله (بالا) یا در امتداد دو تا سه ناحیه شکاف (شکستگی) که از قله شبیه به پره‌هایی بر روی چرخ دوچرخه خارج می‌شود، بیرون می‌ریزد. همان طور که جریان گدازه‌ها با یکدیگر همپوشانی دارند، گنبدی وسیع و با شیب ملایم ایجاد می‌شود که از دور شبیه سپر جنگجویان به نظر می‌رسد. آتشفشان‌های سپری با رشد هزاران جریان گدازه که به طور وسیع در فواصل طولانی گسترش یافته‌اند، به آرامی ایجاد می‌شوند و سپس به صورت ورقه‌های نازک سرد می‌شوند.

بر روی زمین، برخی از بزرگترین آتشفشان‌ها، آتشفشان‌های سپر هستند. در شمال کالیفرنیا و اورگان، بسیاری از آتشفشان‌های سپر تا 5 یا 6 کیلومتر عرض دارند و ارتفاع آن‌ها از 457 تا 609 پا است. جزایر هاوایی از زنجیره‌ای از آتشفشان‌های سپر شامل «کالائو» (Kalauea) و بزرگترین آتشفشان فعال جهان یعنی «مائونا لوآ» (Mauna Loa) ساخته شده است. با مشاهده تصاویر آتشفشان‌ها، معمولاً می‌توانید آن‌ها را از نظر شکل به عنوان یک آتشفشان سپر یا آتشفشان چینه تشخیص دهید.

آتشفشان گنبد گدازه

گنبدهای گدازه از نظر فنی جریان گدازه هستند، اما حاوی گدازه هایی هستند که ضخیم‌تر از آن هستند که از دریچه هوا خارج شوند. گدازه از دریچه خارج شده و به صورت یک توده غول پیکر روی و اطراف دریچه تجمع می‌یابد. برخی از گنبدها خارهای نوک تیز تشکیل می‌دهند، در حالی که برخی دیگر به شکل کلوچه‌ای غول پیکر مانند گلبرگ‌های یک گل در حال باز شدن، یا به صورت جریان‌های تند یا زبانه‌های تند ظاهر می‌شوند. گنبدهای گدازه اغلب در دهانه‌ها یا در کناره‌های آتشفشان‌های مرکب بزرگ با شیب تند رشد می‌کنند.

گنبدهای گدازه می‌تواند خطرناک باشد. آن‌ها تا حد زیادی با گسترش از داخل رشد می‌کنند. همان طور که ماگمای تازه داخل را پر می‌کند، سطح خارجی سردتر و سخت‌تر خرد می‌شود و سنگ‌های داغ و گازها را در دامنه کوه به پایین می‌ریزد. گنبد نواروپتای دایره‌ای شکل که در فوران آتشفشان کاتمای در سال 1912 در آلاسکا شکل گرفت، دارای 243 متر عرض و 60 متر ارتفاع است. این گنبد یکی از آخرین جوش‌های گدازه‌ای بود که در طول فوران بسیار بزرگ‌تر و طولانی مدت ظاهر شد. فوران در کاتمای بزرگترین و شدیدترین فوران بود که تا کنون در ایالات متحده رخ داده است.

چهار مورد از بدترین فوران‌های تاریخ

از اواخر دهه 1700، آتشفشان‌ها باعث مرگ بیش از 250،000 نفر شده‌اند که بیشتر این تلفات در چهار فوران فاجعه بار رخ داده است. بزرگترین فوران 10 تا 11 آپریل 1815 در کوه تامبورا در جزیره سومباوا، که اکنون بخشی از اندونزی است رخ داد. پنجاه کیلومتر مکعب (12 مایل مکعب) ماگما در ابرهای خاکستر پلینین و جریان‌های پیروکلاستیکی بیرون رانده شد. لایه‌های خاکستر با ضخامت بیش از 1 سانتی متر (0/4 اینچ) در بیش از 500,000 کیلومتر مربع (193,000 مایل مربع) اندونزی و دریای جاوه سقوط کردند.

قبل از فوران، تامبورا یک آتشفشان چینه‌ای به ارتفاع 4,300 متر (14،100 فوت) بود. پس از فوران، تقریباً 1400 متر (4600 پا) از مخروط قله مفقود شد و به جای آن یک کالدرا فروریخته با 6 تا 7 کیلومتر (3/7 در 4/4 مایل) عرض و 1 کیلومتر (0/6 مایل) عمق به وجود آمد. حدود 10 هزار نفر در اثر فوران مواد منفجره و سونامی ناشی از جریان‌های عظیم آتشفشانی وارد دریا شدند. تلفات کشاورزی از ذخایر غلیظ خاکستر منجر به قحطی و بیماری شد که منجر به مرگ 82,000 نفر دیگر شد.

دومین فوران بزرگ قرن 19 نیز در اندونزی رخ داد. کراکاتوآ یک آتشفشان مرکب در جزیره کوچک غیر مسکونی بین سوماترا و جاوا، در 26 تا 27 آگوست 1883 فوران کرد. این فوران شبیه به طغیان تامبورا اما کوچکتر بود و حدود 18 کیلومتر مکعب (4/3 مایل مکعب) را شامل شد. ماگما در ابرهای خاکستر پلینین و جریان‌های پیروکلاستیک فوران کرد. کراکاتوآ یک آتشفشان کوچکتر از تامبورا بود و هنگامی که فوران بخشی از محفظه ماگمای آن را خالی کرد، فرو ریخت و کالدری را ایجاد کرد که تا حدی زیر سطح دریا بود.

بیست و سه کیلومتر مربع (8/9 مایل مربع) از جزیره ناپدید شد و ارتفاع قله آتشفشانی به 450 متر (1475 فوت) رسید در حالی که عمق آب 275 متر (900 فوت) بود. بزرگترین انفجار صبح روز 27 آگوست ابر خاکستری ایجاد کرد که گزارش شده بود به ارتفاع 80 کیلومتری (50 مایل) رسیده است و صدای انفجار تا استرالیا شنیده شد. سونامی بیش از 30 متر (100 فوت) به دنبال انفجار و فروریختن کالدرا ظاهر شد و حدود 36,000 نفر را در سواحل مجاور جاوه و سوماترا کشت.

در 8 می 1902 فوران شدید کوه پلیی سبب شد یک آتشفشان چینه‌ای در جزیره مارتینیک در دریای کارائیب رخ دهد. این فوران اگر چه کمتر از 1 کیلومتر مکعب (0/24 مایل مکعب) ماگما فوران کرد، اما قسمت اعظم آن یک جریان آتشفشانی با سرعت بالا ایجاد کرد که از دره‌ای شیب دار به بندر سنت پیر رفت. در عرض چند دقیقه شهر و تقریباً همه ساکنان آن حدود 29,000 نفر سوزانده شدند.

دومین فاجعه آتشفشانی قرن بیستم در 13 نوامبر 1985 هنگامی که فوران نسبتاً کوچک کوه رویز، یک آتشفشان استراتو در کوه‌های آند کلمبیا 25,000 نفر را کشت، رخ داد. این آتشفشان به اندازه کافی بلند است و در ارتفاع 5400 متری (17,700 فوت) دارای یخ یخچالی است. بدین ترتیب هنگامی که یک فوران کوتاه انفجاری چندین میلیون متر مکعب قطعات داغ آتشفشانی را روی یخ‌های اطراف دهانه قله ریخت، ناگهان موج آبی مذاب باعث جاری شدن گل و لای عظیم به سمت دره‌های دو طرف شرقی و غربی آتشفشان شد. بیشتر شهر آرمرو که در دشتی کم ارتفاع در کنار رودخانه لاگونیلا در 50 کیلومتری شرقی و تقریبا 5 کیلومتری (3 مایل) ارتفاعات زیر قله رویز ساخته شده است، توسط جریانات گل و لای مدفون شد و بیست و دو هزار نفر از ساکنان آن کشته شدند.

حدود 70 درصد از افرادی که در 200 سال گذشته بر اثر فوران آتشفشان جان خود را از دست دادند، در این چهار انفجار از بین رفته‌اند و 30 درصد باقی مانده در بسیاری از فوران‌های غیر مخرب دیگر کشته شدند. اما با افزایش جمعیت جهان، خطر از دست رفتن بیشتر جان افراد در اثر فوران‌های آتشفشانی افزایش یافته است. این موضوع را می‌توان در فاجعه آرمرو مشاهده کرد. در این حادثه در سال 1845 جاری شدن جریان گل از کوه رویز تقریباً 1000 نفر را در مزارع نزدیک مکانی که بعداً شهر آرمرو در آن ساخته شد، کشت. در جریان گل و لای سال 1985، که حجم آن کمتر از جریان گل 1845 بود، تعداد افرادی که کشته شدند بیش از 20 برابر بود.

پیش بینی و هشدار آتشفشان

بزرگترین خطر آتشفشان‌های بالقوه فعال در حال حاضر خود انسان‌ها هستند. خطرات فیزیکی را می‌توان با مطالعه فعالیت‌های فوران گذشته که در تاریخ ثبت شده یا در ذخایر ماقبل تاریخ که در اطراف یک آتشفشان وجود دارد، به طور قابل اطمینان تخمین زد. رصد آتشفشان‌ها می‌تواند فعالیت زلزله محلی و تغییر شکل سطح آتشفشان بالقوه فعال را زیر نظر گرفته و پیش بینی فوران‌ها را اگر چه هنوز دقیق نیست امکانپذیر سازد.

به عنوان مثال، اندازه‌گیری افزایش فعالیت زلزله در زیر مائونا لائو در 1983 منجر به پیش بینی افزایش احتمال فوران برای سال‌های 1984 یا 1985 شد و فوران در مارس 1984 رخ داد. فوران اصلی کوه سنت هلنز در 18 می 1980 بسیار بزرگتر از آنچه پیش بینی شد، بود اما تعداد زیادی از زلزله‌های محلی و برآمدگی قابل مشاهده در جناح شمالی کوه به اندازه کافی هشدار دهنده بودند که اقدام به تخلیه نسبی مناطق اطراف صورت گیرد.

تعدادی از مردم جان خود را از دست دادند اما آمار تلفات اگر مسئولین محلی دسترسی به محل را محدود نمی‌کردند می‌توانست سنگین‌تر باشد. یک مشکل عمده در کاهش خطرات آتشفشانی این است که اکثر آتشفشان‌های انفجاری دارای مدت زمان طولانی استراحت هستند به طوری که مردم ساکن در مجاورت آن‌ها بیشتر این آتشفشان‌ها را منقرض شده و نه خفته، می‌دانند.

پیش بینی صحیح و تخلیه ساکنان قبل از فوران کوه پیناتوبو در سال 1991 جان هزاران نفر را نجات داد، اما علم پیش بینی فوران‌های در ابتدای مسیر است و هنوز با عدم قطعیت زیادی همراه است. از طرف دیگر تخلیه تعداد زیادی از مردم دشوار و گران است. تخلیه کامل که به دنبال آن هیچ فوران بزرگی رخ ندهد، یک اشتباه جدی است اما از طرف دیگر عدم تخلیه مردم از آتشفشان تهدیدآمیز که پس از آن فاجعه بار فوران می‌کند، یک اشتباه بسیار بدتر خواهد بود. در حقیقت پیش بینی آتشفشان و در نظر گرفتن تمهیدات بر اساس پیش بینی‌ها مشکل ساده‌ای نیست.