کمان آتشفشانی: پرده‌ای از آتش در حاشیه قاره‌ها
زمین‌شناسی کمان‌های آتشفشانی: از فرورانش تا فوران
برای درک چگونگی تشکیل یک کمان آتشفشانی، باید سفری به اعماق زمین داشته باشیم. پوستهٔ زمین از صفحات عظیمی تشکیل شده که دائماً در حال حرکت هستند. وقتی دو صفحه به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند، صفحه‌ای که سنگین‌تر است (معمولاً صفحهٔ اقیانوسی) به زیر صفحهٔ سبک‌تر (صفحهٔ قاره‌ای یا اقیانوسی دیگر) می‌رود. به این فرآیند فرورانش۲ می‌گویند.
با فرورفتن صفحه به اعماق، دما و فشار به شدت افزایش می‌یابد. آب موجود در سنگ‌های صفحهٔ فرورونده آزاد می‌شود. این آب نقطهٔ ذوب سنگ‌های گوشتهٔ بالایی را که در بالا قرار دارد، پایین می‌آورد و باعث می‌شود بخشی از آن ذوب شود. این مادهٔ مذاب که ماگما۳ نام دارد، به دلیل چگالی کمتر از سنگ‌های اطراف، به سمت بالا حرکت می‌کند. ماگما در نهایت از طریق شکستگی‌های پوسته به سطح زمین میرسد و آتشفشان‌ها را تشکیل می‌دهد. از آنجایی که این فرآیند در یک خط طولانی در بالای صفحهٔ فرورونده رخ می‌دهد، آتشفشان‌ها نیز به صورت یک کمان یا زنجیره پدیدار می‌شوند.
انواع اصلی کمان‌های آتشفشانی
کمان‌های آتشفشانی بسته به اینکه بر روی پوستهٔ قاره‌ای شکل بگیرند یا اقیانوسی، به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند که ویژگی‌های متفاوتی دارند.
| نوع کمان | محل تشکیل | مثال معروف | ویژگی‌های ماگما |
|---|---|---|---|
| کمان قاره‌ای | مرز صفحهٔ اقیانوسی و قاره‌ای | آند در آمریکای جنوبی | گرانروی بالا، غنی از سیلیس، فوران‌های انفجاری |
| کمان جزیره‌ای | مرز دو صفحهٔ اقیانوسی | ژاپن و جزایر آلوتی | گرانروی پایین‌تر، غنی از آهن و منیزیم، فوران‌های روان‌تر |
در یک کمان قاره‌ای، ماگما از طریق پوستهٔ ضخیم قاره‌ای بالا می‌آید. این پوسته غنی از سیلیس است، بنابراین ماگما را غلیظ و چسبناک می‌کند. این نوع ماگما گازهای آتشفشانی را به دام می‌اندازد و منجر به فوران‌های شدید و انفجاری می‌شود. در مقابل، یک کمان جزیره‌ای مستقیماً روی پوستهٔ اقیانوسی تشکیل می‌شود. ماگما در اینجا معمولاً روان‌تر است و فوران‌های آرام‌تری دارد که گدازه‌های بازالتی را تولید می‌کند.
کمربند آتش اقیانوس آرام: یک کمان آتشفشانی غول‌پیکر
مشهورترین مثال برای کمان‌های آتشفشانی، "کمربند آتش"۴ اقیانوس آرام است. این منطقه یک نعل اسب تقریباً پیوسته در اطراف اقیانوس آرام است که بیشتر آتشفشان‌ها و زمین‌لرزه‌های جهان در آن رخ می‌دهد. کمربند آتش در واقع مجموعه‌ای از چندین کمان آتشفشانی کوچک‌تر است که همگی بر اثر فرورانش صفحات مختلف به زیر صفحهٔ اقیانوس آرام تشکیل شده‌اند.
کوه‌های آند در آمریکای جنوبی، آتشفشان‌های ایالات متحده (مانند کوه سنت هلنز)، کل مجمع‌الجزایر ژاپن و فیلیپین و جزایر آلوتی در آلاسکا، همه بخشی از این کمربند عظیم هستند. حدود 75% از آتشفشان‌های فعال جهان در این کمربند قرار دارند. این موضوع به وضوح ارتباط مستقیم بین فرآیندهای فرورانش و فعالیت آتشفشانی را نشان می‌دهد.
تأثیرات و کاربردهای کمان‌های آتشفشانی در زندگی بشر
اگرچه آتشفشان‌ها می‌توانند فاجعه‌بار باشند، اما کمان‌های آتشفشانی نقش بسیار مهمی در شکل‌دهی به محیط زیست و حتی اقتصاد انسان‌ها داشته‌اند.
| تأثیر مثبت | شرح | مثال عینی |
|---|---|---|
| خاک حاصلخیز | مواد معدنی غنی در خاکستر آتشفشانی، خاکی بسیار حاصلخیز برای کشاورزی ایجاد می‌کند. | کشت برنج و چای در دامنه‌های آتشفشانی ژاپن و اندونزی |
| انرژی زمین‌گرمایی | حرارت ناشی از ماگما می‌تواند آب‌های زیرزمینی را گرم کند و منبعی برای تولید برق پاک باشد. | ایسلند که تقریباً تمام برق خود را از این راه تأمین می‌کند. |
| تشکیل خشکی‌های جدید | فوران‌های پیاپی در کمان‌های جزیره‌ای می‌توانند جزایر کاملاً جدیدی را از کف اقیانوس بسازند. | جزیرهٔ سورتسی در نزدیکی ایسلند که در دهه 1960 متولد شد. |
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. آتشفشان‌ها در محیط‌های زمین‌شناسی مختلفی شکل می‌گیرند. به عنوان مثال، آتشفشان‌های هاوایی بر روی "نقاط داغ"۵ تشکیل می‌شوند که ارتباطی با مرزهای صفحات ندارند. همچنین آتشفشان‌های پشتهٔ میانی اقیانوس در مرزهای واگرا ایجاد می‌شوند.
این دو اصطلاح اغلب به جای هم استفاده می‌شوند. اما به طور دقیق، یک کمان آتشفشانی به یک زنجیرهٔ خطی خاص از آتشفشان‌ها اشاره دارد (مانند کمان جزیره‌ای ژاپن)، در حالی که کمربند آتشفشانی می‌تواند به یک منطقهٔ وسیع‌تر که شامل چندین کمان است (مانند کل کمربند آتش) اطلاق شود.
شکل خمیدهٔ این کمان‌ها اغلب به دلیل کروی بودن زمین و هندسهٔ فرورانش صفحه در اعماق است. وقتی یک صفحهٔ صلب در سطح یک کره به زیر می‌رود، خطی که آتشفشان‌ها در امتداد آن تشکیل می‌شوند، به طور طبیعی یک قوس را دنبال می‌کند.
پاورقی
۱ کمان آتشفشانی (Volcanic Arc)
۲ فرورانش (Subduction)
۳ ماگما (Magma): مادهٔ سنگی مذاب و داغ زیر پوستهٔ زمین.
۴ کمربند آتش اقیانوس آرام (Pacific Ring of Fire)
۵ نقاط داغ (Hotspots): نقاط ثابتی در گوشته که حرارت بسیار بالایی دارند و ماگما از آنجا به سمت پوسته راه پیدا می‌کند.
