منبع غافلگیرکننده آتشفشان‌های ترکیه در فاصله بیش از ۲٬۰۰۰ کیلومتری چیست؟
دانشمندان مدت‌ها نمی‌دانستند آتشفشان‌های آناتولی مرکزی، دور از مرزهای صفحات تکتونیکی چگونه شکل گرفته‌اند؛ اما حالا جریان ماگمایی را از شرق آفریقا کشف کرده‌اند.
در دیجیاتو ثبت‌نام کنید
جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
بر فراز صفحه تکتونیکی آناتولی، محبوس میان سه صفحه بزرگ‌تر، ترکیه یکی از فعال‌ترین مناطق لرزه‌ای زمین قرار دارد. دو زلزله ویرانگر زمستان ۲۰۲۳ با بزرگی ۷٫۸ و ۷٫۵ در ترکیه و سوریه، زمانی رخ دادند که صفحه به‌سمت صفحه عربستان در جنوب لغزید. اما چیز دیگری در این بخش از زمین سال‌ها دانشمندان را گیج کرده است: چرا ترکیه در خشکی‌های خود آتشفشان دارد، دور از مرزهای تکتونیکی که معمولاً فعالیت‌های آتشفشانی در آن‌ها رخ می‌دهد؟
در پژوهشی که در ژورنال Geochemistry, Geophysics, Geosystems منتشر شده است، تیمی از دانشمندان باور دارند که پاسخی یافته‌اند. آن‌ها با مطالعه امواج لرزه‌ای زیر زمین و سرنخ‌هایی در سنگ‌های سطحی، شواهدی از یک کانال سنگ مذاب که به‌طور افقی زیر صفحه آناتولی جریان دارد، کشف کرده‌اند. این ماگما نسبت به مواد اطراف خود در گوشته بالایی زمین گرم‌تر است و سریع‌تر حرکت می‌کند و به همین دلیل نزدیک به سطح زمین می‌ماند و فعالیت آتشفشانی ایجاد می‌کند.
تیم پژوهشی منبع این جریان ماگما را نیز ردگیری کرده است: بریدگی شرق آفریقا؛ یک مجموعه شکستگی در پوسته زمین بیش از ۲٬۰۰۰ مایل دورتر. یافته‌ها نشان می‌دهند که جریانی از سنگ مذاب درون بریدگی وجود دارد؛ جایی که صفحه آفریقا از هم می‌گسلد و یک کانال افقی ماگما ایجاد می‌کند که به‌علت حرکت زیر زمین به‌ندرت خنک می‌شود و در مسیرش آتشفشان‌ها را تأمین می‌کند.
«فرگوس مک‌نب» (Fergus McNab)، زمین‌فیزیکدان مرکز پژوهشی GFZ آلمان در پوتسدام که در پژوهش مذکور نقشی نداشته است، می‌گوید: «اینکه مواد جریان‌یافته می‌تواند به‌طور افقی به‌موازات کف صفحه تکتونیک در فواصل زیاد جابه‌جا شود، با مشاهدات پیرامون جریان ایسلندی سازگار است؛ اگرچه فواصل اینجا طولانی‌تر هستند و این حقیقت که فعالیت‌های آتشفشانی همچنان می‌توانند در چنین فاصله‌ای ایجاد شوند، منحصربه‌فرد است.»
مسیر جریان افقی در جاهای دیگر مدل‌سازی شده؛ ازجمله زیر هاوایی و بخش‌هایی از اقیانوس آرام. این یافته‌های جمعی نشان می‌دهند که مواد پوسته می‌توانند بسیار بیشتر از چیزی که پیش‌تر تصور می‌شد و بدون ازدست‌دادن گرمای زیاد، جابه‌جا شوند که توضیحی احتمالی را برای برخی فعالیت‌های آتشفشانی در مکان‌های غیرمنتظره ارائه می‌دهد.
JOHN WREFORD
فعالیت آتشفشانی خارج از مرزها
ترکیه تاریخ دور و درازی از فعالیت‌های آتشفشانی متناوب دارد؛ با تازه‌ترین فوران در دوم جولای ۱۸۴۰، زمانی که ماگما آب را گرم کرد و باعث انفجاری در کوه آرارات شد. این ضربه زمین‌لغزشی را ایجاد کرد که بر روستاهای اطراف فرود آمد و ۱٬۹۰۰ نفر را کشت.
این فوران مدت‌ها دانشمندان را متحیر کرده بود، چون کوه آرارات چندصد کیلومتر از یک مرز تکتونیک فاصله دارد. اکثر آتشفشان‌ها در اطراف نقاط کانونی در لبه‌های صفحات تکتونیک – سنگ‌های بسیار بزرگی که به‌آرامی مانند تکه‌های غول‌پیکر و شکسته پوست یک تخم‌مرغ بالای گوشته زمین در حرکت هستند – تجمع می‌کنند. وقتی این صفحه‌ها باهم برخورد می‌کنند، معمولاً یکی به پایین دیگری می‌رود، سنگ‌های مذابی را آزاد می‌کند که محرک آتشفشان‌ها در بالا می‌شود.
اما چندین میدان آتشفشانی وجود دارد که در میان صفحات تکتونیکی هستند. این آتشفشان‌های درون‌صفحه‌ای، طبق نام‌گذاری پژوهشگران، گاهی از ستون‌های سنگ داغی تأمین می‌شوند که به‌طور عمودی در گوشته بالا می‌آیند. اما بقیه در جاهایی وجود دارند که خبری از این ستون‌ها نیست؛ مانند مورد کوه آرارات در آناتولی.
در پژوهش‌های گذشته که فعالیت‌های آتشفشانی اطراف صفحه آناتولی را بررسی می‌کردند، دانشمندان پیشنهاد کردند که فرایندهای تکتونیک محلی مثل فروریختن صفحه زیرین درون گوشته، محرک فعالیت‌ها هستند. اما این توضیحات به‌تنهایی با دماهای بالای دیده‌شده در سراسر مناطق آتشفشانی سازگار نیستند. به همین دلیل «جونلین هوئا» (Junlin Hua)، زمین‌شناس دانشگاه آستین تگزاس و همکارانش به کاوش اعماق بیشتری پرداختند.
MICHAEL MARTIN
ردیابی منشأ
پژوهشگران سرنخ‌های لرزه‌ای و زمین‌شیمیایی را باهم ترکیب کردند تا به مطالعه دما و نیم‌رخ گوشته زیر آناتولی شرقی بپردازند. تصویربرداری لرزه‌ای کانالی را نشان می‌داد که در آن سرعت موج‌ها آرام می‌شود (نشانه‌ای از دمای بالاتر و قسمتی مذاب از گوشته)؛ با عمق تقریباً ۱۸ تا ۲۸ متر در ناحیه‌ای از داخل زمین به نام سست‌کره.
آن‌ها سپس به تحلیل داده‌های ۱۱۷ نمونه بازالت یافته‌شده در میدان آتشفشانی قرجه‌داغ پرداختند. ماگمای فوران‌یافته به‌نوعی خاص کریستالیزه می‌شود که می‌تواند جزئیات شکل‌گیری خود را آشکار کند. با استفاده از این اطلاعات، آن‌ها دمای درون کانال را حدود ۱٬۴۳۰ درجه سلسیوس تعیین کردند؛ ۳۵ درجه داغ‌تر از گوشته محیط.
پژوهشگران سپس به سراغ ایزوتوپ‌های شیمیایی در نمونه‌های بازالت برداشته‌شده از سایت‌ها در طول مسیر ۲٬۰۰۰ کیلومتری از شرق آفریقا تا ترکیه رفتند. با داده‌های ۱٬۰۰۴ نمونه سنگی، آن‌ها ردهای هم‌پوشاننده ایزوتوپ‌های استرانسیم، نئودیمیم و سرب را یافتند که به یک منشأ واحد اشاره داشتند.
«کارن فیشر» (Karen Fischer)، لرزه‌شناس دانشگاه براون و از پژوهشگران پروژه، می‌گوید: «ماگماها به ما می‌گویند که سازگار هستند. همچنین به ما می‌گویند که با یک منبع واحد در گوشته سازگارند.»
مدل‌سازی‌های بیشتر این سنگ‌ها نشان داد که ماگما درون کانال با سرعت کافی برای حفظ دمایی بالاتر از دمای باقی سست‌کره حرکت می‌کند. طبق پیشنهاد مدل‌ها، برای حفظ این دما، ماگما با سرعت تقریباً ۲۴ سانتی‌متر بر سال حرکت می‌کند؛ یعنی تنها در کمتر از ۱۱ میلیون سال به آناتولی می‌رسد. این شاید کند به‌نظر برسد، اما برای ماگمایی که راه خود را در گوشته چگال باز می‌کند، بسیار سریع است.
«ماکسیم بالمر» (Maxim Ballmer)، زمین‌پویاشناس کالج دانشگاهی لندن که در پژوهش نقشی نداشته است، می‌گوید: «این جریان‌ها می‌توانند در میان سریع‌ترین حرکات گوشته در زمین قرار بگیرند.»
طبق پیشنهاد پژوهشگران، این سرعت از فشار ستون فراچاهش در بریدگی شرق آفریقا و چسبندگی کمتر ماگمای داغ‌تر ناشی می‌شود. هوئا می‌گوید: «چیزی که واقعاً اهمیت دارد، این است که ماگما هنوز گرم است، پس می‌تواند این آتشفشان‌ها را ایجاد کند.»
اینکه دقیقاً این جریان چگونه آغاز شد، پرسشی بدون پاسخ باقی می‌ماند که باید در ادامه روی آن کار شود. مک‌نب می‌گوید: «یک احتمال این است که گسترش صفحه در دریای سرخ باعث جریان رو به شمال شده؛ اگرچه جزئیات این هنوز مطالعه نشده است.»
یکی از سرنخ‌ها در ایزوتوپ‌ها کشف شد: تغییری در ترکیب آن‌ها حدود ۱۰ میلیون سال قبل، تقریباً زمانی که صفحات آناتولی و عربستان به‌هم برخورد کردند. هوئا می‌گوید این نکته پیشنهاد می‌دهد که کانال که شاید پیش‌تر تا اردن کشیده شده بود، توانسته است بازشدگی جدیدی در زمان برخورد تکتونیک پیدا کند.
HASAN NAMLI
جریان‌های فراتر از زمین
یافته‌های جدید دانشمندان را وادار می‌سازد تا درباره فواصلی که مواد حاصل از یک ستون بالارونده پیش از ایجاد فوران‌های آتشفشانی می‌توانند طی کنند، تجدیدنظر نمایند. فیشر می‌گوید: «مواد حاصل از ستون‌های گوشته می‌توانند در فواصلی بیشتر از چیزی که متداولاً فکر می‌شود، جابه‌جا شوند و زمین را تغییر دهند. به‌نظر می‌رسد راهروهایی این‌چنینی وجود داشته باشند که ستون‌ها می‌توانند درحقیقت گوشته بالایی را کیلومترها دورتر تحت تأثیر قرار دهند.»
تصور می‌شد که ستون‌ها هنگام رسیدن به سطح مانند یک دیسک گسترده شوند، اما پژوهش جدید پیشنهاد می‌دهد که آن‌ها همچنین می‌توانند در کانال‌ها سریع‌تر و تا نقاط دورترین گسترده شوند. فیشر می‌گوید: «اگر این‌طور فکر کنید که یک ستون پیچک‌هایی را در جهت‌های زیادی می‌فرستد، این یک تصور از این پدیده برای شما می‌سازد.»
این می‌تواند یکی از مکانیسم‌ها برای توضیح برخی از فعالیت‌های آتشفشانی رازآلود در گذشته باشد؛ مانند منطقه آتشفشانی در امتداد مرکز اقیانوس اطلس، محل فعالیت آتشفشانی گسترده که شکل‌گیری‌اش هم‌زمان با شکسته‌شدن ابرقاره پانگه‌آ در حدود ۲۰۰ میلیون سال قبل بود. باور بر این است که این فعالیت آتشفشانی دلیل انقراض جمعی پاران دوران توراسیک بود.
این پژوهش می‌تواند همچنین الهام‌بخش پژوهش‌های آتشفشانی آینده روی سیاره‌های دیگر باشد؛ مانند زهره که تکتونیک صحفه‌ای ندارد اما به‌نظر می‌رسد فعالیت‌های مشابه ستون‌های مواد مذاب داشته باشد. همچنین مطالعه برهم‌خوردگی‌های درون سیاره خودمان و حرکات صفحات تکتونیک آن می‌تواند کمک کند محیط‌زیستی را که روی سطح شکل می‌گیرد، بفهمیم.
بالمر می‌گوید: «تنها به‌تازگی فهمیده‌ایم که دقیقاً همان فرایندهایی که باعث فوران‌های آتشفشانی و زلزله می‌شوند، به پایدار‌شدن حجم اقیانوس‌ها و اقلیم در طول میلیون‌ها و میلیاردها سال کمک کرده‌اند؛ به‌این‌ترتیب شرایط سطحی را در مقیاس‌های زمانی لازم برای تکامل حیات پیچیده‌تر ثابت نگه داشته‌اند.»
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.