وقوع آتشفشان چگونه پيش‌بيني مي‌شود؟
- مجموعه: چرا ، زیرا و چگونه
يكي از فوايد مطالعه آتشفشان‌ها، پيش‌بيني فعاليت مجدد آتشفشان‌هاي خاموش يا نيمه‌فعال است. شايد اين سوال كه چگونه فعاليت مجدد آتشفشان‌هاي خاموش يا نيمه فعال پيش‌بيني مي‌شوند، ذهن خيلي‌ها را به خود مشغول كرده باشد. اطلاع از زمان وقوع فوران، شدت احتمالي فوران و مكان‌هاي مورد تهديد به بسياري از سوالات مرتبط با چگونگي پيش‌بيني وضعيت آتشفشان‌ها پاسخ مي‌دهد.
در اين ميان‌گاهي خود آتشفشان به تنهايي آسيب‌رسان نيست ولي پديده‌هاي ثانويه حاصل از آن مانند بسته‌شدن مسير رودخانه توسط گدازه، شكستن ديواره سد نزديك محل انفجار يا ايجاد سيل حاصل از ذوب برف‌ها و يخچال‌ها توسط گرماي آتشفشان خطرناك و مخرب هستند. خوشبختانه پيش‌بيني وقايع آتشفشاني از پيش‌بيني زمين‌لرزه‌ها آسان‌تر و با اطمينان بيشتري همراه است. البته براي اين‌كه بتوانيم درباره فعاليت يك آتشفشان اظهارنظر كنيم بايد تمام عواملي را كه به پيش‌بيني فعاليت آتشفشان كمك مي‌كند، جمع‌آوري و براي آن آتشفشان يك پرونده و شناسنامه تشكيل بدهيم. به اين ترتيب مي‌توانيم تمام تغييرات آتشفشان را بررسي و ثبت كنيم.
عوامل مورد بررسي در پيش‌بيني وقايع آتشفشاني
عوامل تكتونوماگمايي: براي پيش‌بيني وقايع آتشفشاني بايد بدانيم آتشفشان در چه نوع محيط تكتونوماگمايي (زمين ساخت ورقه‌اي) واقع است يعني منطقه‌اي كه كوه آتشفشان در آن قرار دارد يك منطقه سابداكشن (فرورانش)، ريفتي (ريفت يا كافت جايي است كه ليتوسفر براثر رژيم تكتونيكي كششي شكسته شده است) يا گسله‌اي است. وقتي محيط تكتونيكي را شناختيم بايد بررسي كنيم كه آيا عامل مولد ماگما يعني ماده‌اي طبيعي كه داغ و سيال(حجم غالب آن سيال است) به‌طور معمول سيليكاتي است(به صورت خيلي نادر مي‌تواند كربناتي هم باشد) و ماده اصلي سازنده سنگ‌ها به شمار مي‌آيد، هنوز فعال است يا خير؟ و در صورتي كه وقوع آتشفشان ناشي از فرورانش است، آيا هنوز سابداكشن ادامه دارد يا خاتمه يافته است؟
پتروگرافي و تحول سنگ‌شناسي: توالي سنگ‌هاي يك آتشفشان بايد به‌طور دقيق مطالعه شود تا از اين راه وضعيت فوران‌هاي گذشته، فاصله بين فوران‌ها و روند تقريبي آنها مشخص شود و بتوان در مورد فوران‌هاي احتمالي آن اطلاعاتي به دست آورد.
كنترل لرزه‌اي: گاه در مناطقي كه آتشفشان وجود دارد، زمين‌لرزه‌هايي رخ مي‌دهد كه شايد بتوان اين زمين لرزه‌ها را به عنوان نشانه‌هايي قابل اطمينان براي تجديد حيات آتشفشان‌هاي آن منطقه دانست چرا كه آشيانه يك آتشفشان هنگام آرامش داراي ارتعاشات منظم و طبيعي است. ولي هنگامي كه آشيانه ماگمايي دچار تحول شود، ارتعاشات آن غيرعادي مي‌شود بنابراين در ميان انواع روش‌هاي مراقبت از آتشفشان‌ها، كنترل لرزه‌اي را بايد پيش‌بيني مطلوبي قلمداد كرد. در بيشترحالات، پيش‌بيني به وسيله لرزه‌سنج‌هاي ثبت‌كننده به‌طور خودكار انجام مي‌گيرد، به‌گونه‌اي كه اين دستگاه‌ها پيام فوري و تفسير سريع آن را براي ايستگاه‌هاي علمي مخابره مي‌كنند. اما هميشه تفسير دقيق يافته‌هاي لرزه‌نگارها و كلينومترها امكان‌پذير نيست، بخصوص در زمينه انفجار آتشفشان‌هاي چينه‌اي كه با خطر همراه هستند و در حلقه آتش اطراف اقيانوس آرام تعداد بي‌شماري از آنها وجود دارد. در شهر واچي، 51 نوع از اين لرزه‌سنج‌هاي ثبت‌كننده به كار گرفته شده است. ماگمايي كه در حال بالاآمدن است، باعث ايجاد ارتعاشي با سرعت متوسط km/s 5 در زير آتشفشان مي‌شود. اين ارتعاشات بيانگر اين موضوع هستند كه ماگما در حال نزديك‌شدن به سطح زمين است. برخي از آتشفشان‌هاي شناخته‌شده دنيا داراي شبكه خوبي از لرزه‌نگارها هستند. به اين وسيله به‌طور دقيق مي‌توان كانون ارتعاشات را تشخيص داد. اين كانون‌هاي لرزه‌اي به موازات ماگما عمل مي‌كنند و به‌وسيله آنها مي‌توان فوران‌هايي را كه در آينده ممكن است صورت گيرند، پيش‌بيني كرد.
گاهي خود آتشفشان به‌تنهايي آسيب‌رسان نيست ولي پديده‌هاي ثانويه حاصل از آن مانند بسته‌شدن مسير رودخانه توسط گدازه يا شكستن ديواره سد نزديك محل انفجار خطرناك و مخرب است .
در اين مورد همچنين عقيده بر اين است كه جزر و مدهاي غيرطبيعي زمين كه به‌وسيله اثر جاذبه ماه بر پوسته زمين صورت مي‌گيرد، باعث فوران كوه آتشفشان اگوستين در آلاسكا شده است. البته به شرط اين‌كه در اثر اين پديده، ماگما به اندازه كافي بالا آمده باشد. 14 تا 17 فوران كوه آتشفشان سنت‌هلن در بين سال‌هاي 1980 تا 1987 هم با همين پديده مرتبط بوده‌اند.
اندازه‌گيري نقاط ارتفاعي و شيبسنجها: هنگامي كه ماگما در حال بالاآمدن از آتشفشان باشد، امكان بادكردن يا متورم‌شدن كوه آتشفشان وجود دارد. بنابراين اگر ما قبلا ارتفاع دقيق نقاطي از كوه آتشفشان را داشته باشيم، مي‌توانيم بالاآمدن ماگما را پيش‌بيني كنيم. فعاليت لرزه‌ها غالبا با تغيير شكل زمين‌هاي اطراف كوه آتشفشان همراه است كه اين تغييرات توسط تئودوليت‌ها و شيبسنجها بررسي و اندازه‌گيري مي‌شود. شيبسنجها ابزاري دقيق هستند كه قادر به اندازه‌گيري شيب در روي زمين با دقت يك ميلي‌متر در هر كيلومتر هستند. به‌طور كلي 2 نوع شيب‌سنج وجود دارد؛ شيب‌سنج نوع الكترونيكي و نوع خشك كه هر دو نوع قادر به ثبت حركات زمين هستند و مي‌توان آنها را در محل‌هاي مناسبي در اطراف آتشفشان نصب كرد. اين ابزار هنگام بالاآمدن ماگما كه سبب بادكردن و تورم در كوه آتشفشان مي‌شود، تغييرات را بررسي و تفسير مي‌كند. اين تغييرات و مراحل حيرت‌انگيز همگام با تغيير دركوه آتشفشان براي فوران به آهستگي صورت مي‌گيرند. به عنوان مثال آتشفشان‌هاي فونا و ليكارو ـ كه هر دو قبل از فوران حدود يك‌متر متورم شده بودند ـ بعد از فوران به حالت اوليه خود برگشتند. همچنين هجوم ماگما به درياچه‌هاي بسته كه به‌طور آهسته صورت مي‌گيرد نيز باعث تورم در كوه‌ها مي‌شود. فرونشست‌هاي سريع در طول پهلوها و كناره‌هاي يك آتشفشان غالبا منجر به تخليه بادكردگي و تورم آتشفشان‌ها مي‌شود. به عنوان مثال مي‌توان به از بين‌رفتن سريع تورم آتشفشان كرامل اشاره كرد. بارزترين مثال بادكردگي و تورم آتشفشان‌ها و نتايج مخرب حاصل از آن را مي‌توان در شيب‌هاي برجسته كوه‌هاي سنت‌هلن كه 2 ماه قبل از فوران‌هاي آتشفشاني به‌وقوع پيوسته است، مشاهده كرد. البته اين موضوع را بايد دانست كه اگر فوران‌هاي آتشفشاني همراه با زمين‌لرزه و زمين‌لغزه باشند، بايد نرخ تورم را نتيجه عملكرد هر دو عامل دانست.
مشاهدههاي پيوسته: مشاهده پيوسته آتشفشان‌هاي خاص، اغلب نمايانگر اين امر است كه نه به‌طور يقين، اما احتمالا فوران‌هايي در آينده رخ خواهد داد. براي اثبات چنين فرضيه‌اي، كمتر از 50 مورد از 89 آتشفشاني كه احتمال مخرب‌بودن آنها بيشتر بود، موضوع بحث و بررسي‌هاي مفصل و دقيق در سال 1983 قرار گرفت. البته تعيين مخرب‌بودن آتشفشان‌هايي كه جزو آتشفشان‌هاي مخرب طبقه‌بندي شده‌اند نيز كار سهل و آساني نيست. 2 فوران فاجعه‌انگيز كه در سال 1991 به‌وقوع پيوست، از جمله اين موارد محسوب مي‌شوند. البته خوشبختانه زماني كه آتشفشان پنتاتوبا فوران كرد، وسايل جلوگيري از ضرر و زيان حاصل از آن در منطقه نيز ايجاد شد. همچنين آتشفشان آنزه در كيوشو در سال 1966 از ميان 3 آتشفشان فعال كشور ژاپن با داشتن اثرات مخرب و پتانسيل بالا براي بررسي‌ها و مشاهدههاي علمي انتخاب شد.
بررسي تغييرات كمي و كيفي گازهاي آتشفشاني: افزايش خروج گاز يا تغييرات نسبت آنها از دهانه آتشفشان، از مدت‌ها قبل به عنوان يك نشانه از فوران‌هاي آتشفشاني شناخته شده بود. از آنجا كه افزايش خروج مواد فرار به علت نزديك‌شدن ماگما به سطح زمين است، جمع‌آوري اين قبيل اطلاعات اغلب مشكل است زيرا ابزارهاي بررسي و جمع‌آوري مواد خروجي بايد در نزديك آتشفشان نصب شود. اين موارد اغلب براي زمين‌شناسان خطرناك است. البته امروزه چنين مشكلاتي را با به‌كارگيري آناليزهاي مادون قرمز و گيرنده‌هاي الكتروشيميايي خاصي مي‌توان برطرف كرد، به‌طوري كه آنها را مي‌توان در مكان‌ها و فاصله‌هاي مناسب و دور از خطر فوران نصب كرد. تركيب شيميايي گازها بعد از يك فوران به اين ترتيب تغيير مي‌كند: در آغاز HCL، HF، NH4 ،CL ، H2O، CO و O2 خارج مي‌شود (مرحله هالوئيد)، بعد از آن O2، H2S، H2O، CO، H2، SO2 (مرحله سولفورها) و سرانجام بخار داغ. بنابراين افزايش مقدار CO2، SO2 و H2S يا افزايش درجه بخار آب و فشار گاز براي ما از جمله عوامل شاخص و فاكتورهاي اساسي هستند. وقتي فعاليت افزايش مي‌يابد، تركيب گازها تغيير مي‌كند. مطالعه مداوم گازهاي آتشفشاني سرانجام پيش‌بيني فوران‌ها را امكان‌پذير ساخت. به هر حال اين مساله قابل توجه است كه كنترل مداوم اين قبيل موارد در كل جهان، به يك شبكه گسترده غني محتاج است. دهانه آتشفشان نوادو كه بخارهاي آب را به اسيدسولفوريك تبديل مي‌كرد، براي دانشمندان يك هشدار تكان‌دهنده قبل از فوران بود. همچنين از اين قبيل بررسي‌ها مي‌توان بخارهاي سولفوري آتشفشان مونته را ياد كرد كه بخارهاي سولفوري حاصله با نقره واكنش داده و رنگ آن را سياه مي‌كرد. در پايان نيز مي‌توان از كوه‌هاي پيرامون شهر واشنگتن ياد كرد كه افزايش فومرول‌ها يا گازهاي آتشفشاني و مواد فرار آن اندازه‌گيري و با اين روش به عنوان يك آتشفشان فعال در آينده معرفي شد.
تجسس به وسيله ماهواره‌ها: گاهي اوقات تصاوير گرفته‌شده از راه دور توسط ماهواره‌ها مي‌تواند آنومالي‌هاي حرارتي ناشي از بالاآمدن ماگما و گرم‌شدن سنگ‌هاي نزديك به سطح زمين را در مناطق فعال نشان دهد. به عنوان مثال در سال 1989، تصاوير ماهواره‌اي آند مركزي ثابت كرد كه در آن ناحيه به جاي16 آتشفشان فعالي كه در دياگرام‌هاي آتشفشان‌هاي فعال سال 1963 به چاپ رسيده بود،60 آتشفشان فعال وجود دارد. همچنين امروزه محققان سيستم اعلام خطر تازه‌اي ابداع كرده‌اند كه قادر است چند روز قبل از آتشفشان، وقوع آن را اطلاع دهد. در سيستم جديدي كه با استفاده از ماهواره‌هاي موقعيت‌ياب تكميل شده است، موقعيت زمين‌هاي اطراف آتشفشان به‌طور مستمر تحت‌نظر قرار مي‌گيرد و هر نوع حركت غيرعادي در اين زمين‌ها ـ كه مي‌تواند مقدمه بروز آتشفشان باشد ـ به دقت اندازه‌گيري مي‌شود تا در صورت تشخيص حتمي‌بودن وقوع حادثه، به ساكنان مناطق اطراف هشدار داده شود. اولين نمونه از اين سيستم جديد مراقبت از تغييرات آتشفشان، در ايتاليا راه‌اندازي شده است.نحوه عمل سيستم اعلام خطر وقوع آتشفشان به اين‌گونه است كه در زمين‌هاي 2 طرف خطوط گسست آتشفشان، صفحات براق بزرگي از جنس فولاد نصب مي‌شود. ماهواره‌هايي كه كار تعيين موقعيت را انجام مي‌دهند، هر روز يكبار در هنگام گردش بر فراز منطقه مورد نظر موقعيت اين صفحات را اندازه‌گيري مي‌كنند. هنگام بروز آتشفشان، جوشش گدازه‌هايي كه قرار است از قعر زمين بيرون بجهند سبب مي‌شود تا زمين‌هاي اطراف كوه شروع به حركت كنند و اين حركت مي‌تواند به چندين سانتي‌متر در روز هم برسد. ماهواره‌ها با مشاهده تغيير موقعيت صفحات فلزي و تعيين الگوي مداوم اين تغييرات، ايستگاه‌هاي زميني را از خطر وقوع آتشفشان آگاه مي‌كنند. به اعتقاد ابداع‌كنندگان سيستم جديد، روش جديد شناسايي آتشفشان از جهت‌هاي مختلف بر سيستم‌هاي كنوني كه با استفاده از ايستگاه‌هاي زميني تغييرات را ثبت مي‌كنند، برتري دارد.
مزيت نخست، دقت بيشتر سيستم جديد است كه مي‌تواند حركت زمين را با دقت يك سانتي‌متر مشخص كند و اين امري است كه از عهده بسياري از ايستگاه‌هاي زميني موجود ساخته نيست. مزيت ديگر سيستم جديد نسبت به نمونه‌هاي مشابه خود، آن است كه ماهواره‌ها قادر هستند با مشاهده دودي كه قبل از بروز آتشفشان يا پس از آن از كوه خارج مي‌شود و فضاي اطراف را مي‌پوشاند و تعيين موقعيت دقيق مسير حركت اين دود، هواپيماهاي مسافربري را كه احيانا در مسير حركت اين توده متراكم گاز قرار دارند به موقع از اين خطر آگاه كنند. سومين مزيت سيستم جديد آن است كه مي‌تواند با عكسبرداري از بقاياي آتشفشان‌ها طي قرون گذشته كه آثار آن در زمين‌هاي اطراف آتشفشان باقي مانده است، ممكن‌ترين مسير حركت گدازه‌هاي آتشفشاني را مشخص كند و به اين ترتيب به افرادي كه قصد دارند در زمين‌هاي اطراف آتشفشان‌ها اقامت كنند، مناسب‌ترين مكان‌ها را پيشنهاد كند. بايد توجه داشت كه تجسس و پيش‌بيني توسط ماهواره‌ها مقرون به صرفه نيست و گران است و در حال حاضر استفاده از آن در مراحل اوليه خود است، ولي به هر حال مي‌تواند بهترين جنبه‌هاي پيش‌بيني براي فوران‌هاي آتشفشاني باشد و به طور فزاينده‌اي، كنترل جابه‌جايي قائم و افقي زمين را در اطراف آتشفشان‌ها در آينده نشان دهد.
رفتارهاي غيرطبيعي حيوانات: حركات غيرطبيعي حيوانات در بعضي موارد دال بر نزديكي فوران‌هاي آتشفشاني مخرب است. بعد از فوران فاجعه‌آميز كوه پله در 8 مي 1902، در حالي كه 30هزار نفر در سنت پير كشته شدند، فقط جسد گربه‌اي پيدا شد. چرا كه پرندگان مهاجر به جاي آن‌كه مثل هميشه روي درياچه‌اي نزديك سنت‌پير بمانند، روانه جنوب آمريكا شدند. از طرف ديگر روي شيب كوه مارهاي زيادي زندگي مي‌كردند، اما در نيمه دوم آوريل محل سكونتشان را ترك كردند. بقيه خزندگان نيز از اين عمل پيروي كردند. در واقع بالارفتن دماي زمين، خروج گازها، لرزش‌هاي خفيف زمين و ساير پديده‌هاي هشداردهنده كه مورد توجه اندام‌هاي حسي انسان قرار نمي‌گيرد، موجب پريشاني حيوانات كه نسبت به اين عوامل حساس هستند، مي‌شود. شايد امروزه ايجاد يك سرويس براي پيش‌بيني فوران آتشفشان‌هاي خاموش، به مراتب آسان‌تر از پيش‌بيني وضع هوا باشد. پيش‌‌بيني‌هاي آتشفشان شناختي، برپايه ثبت تغييرات در رژيم آتشفشان از طريق مشاهده پارامترهاي شيميايي و فيزيكي مطمئن قرار دارد.
دفاع در مقابل بلاياي طبيعي
دفاع موثر در مقابل فوران‌ها در بعضي حالات امكان‌پذير است. بمباران‌كردن جريان گدازه روان و ديواره‌هاي دهانه آتشفشان توسط هواپيما يا توپخانه، احداث آب‌بندها يا ساير سدها در مسير گدازه يا كشيدن تونل‌هايي به داخل دهانه آتشفشان براي كاستن آب درياچه‌ها از جمله اين روش‌هاي موثر محسوب مي‌شوند. همان‌طور كه به عنوان مثال آب بندها و پشته‌ها براي مقابله با گدازه‌هاي مايع در جزاير هاوايي با موفقيت مورد استفاده قرار مي‌گيرند هنگام فوران‌هاي سال‌هاي 1956 و1960 پشته‌هاي سنگي حتي در مقابل جريان قوي گدازه ايستادگي كردند.
استفاده از آب‌بندها و پشته‌ها در مقابل روانه‌هاي گل‌ولاي نيز امكان‌پذير است. براي جلوگيري از آنها لازم است آب مازاد از دهانه‌هاي آتشفشان بيرون كشيده شود. به اين منظور، تونلي انحرافي از قسمت بيروني شيب مخروط آتشفشان به داخل دهانه آن كشيده مي‌شود.
منبع : jamejamonline
