کشف جدید دانشمندان درباره بازسازی مخزن ماگمایی یکی از بزرگ‌ترین آتشفشان‌های جهان

پژوهشگران دانشگاه کوبه ژاپن شواهدی از تجمع ماگمای تازه در زیر کالدرای کیکای پیدا کرده‌اند؛ ابرآتشفشانی زیردریایی که حدود ۷۳۰۰ سال پیش یکی از بزرگ‌ترین فوران‌های آتشفشانی دوران هولوسن را رقم زد. یافته‌های جدید نشان می‌دهد مخزن ماگمایی این آتشفشان بار دیگر در حال پر شدن است؛ کشفی که می‌تواند به درک بهتر چگونگی بازسازی ابرآتشفشان‌ها و شناسایی نشانه‌های احتمالی فوران‌های آینده کمک کند.

ابرآتشفشان کیکای چگونه پس از ۷۳۰۰ سال دوباره ماگما جمع می‌کند؟

کالدرای کیکای در جنوب ژاپن یکی از ساختارهای آتشفشانی عظیم زمین است که حدود ۷۳۰۰ سال پیش شاهد فورانی بسیار بزرگ بود. این رویداد که از بزرگ‌ترین فوران‌های شناخته‌شده در دوران هولوسن به شمار می‌رود، حجم عظیمی از مواد آتشفشانی را به بیرون پرتاب کرد و ساختار زمین‌شناختی منطقه را به‌شدت تغییر داد.

اکنون شواهد تازه نشان می‌دهد که سامانه ماگمایی زیر این آتشفشان همچنان فعال است و ماگمای جدید در بخش‌هایی از مخزن زیرزمینی آن انباشته می‌شود.

این یافته از آن جهت اهمیت دارد که دانشمندان هنوز درک کاملی از چگونگی بازسازی مخازن عظیم ماگمایی پس از فوران‌های فاجعه‌بار ندارند. شناخت این فرایند می‌تواند به توضیح بهتر نحوه شکل‌گیری فوران‌های بزرگ و ارزیابی خطرهای آتشفشانی در بلندمدت کمک کند.

تصویربرداری لرزه‌ای از اعماق زمین چه چیزی را آشکار کرد؟

برای بررسی ساختارهای زیرزمینی کیکای، پژوهشگران دانشگاه کوبه با همکاری آژانس ژاپنی علوم و فناوری دریایی و زمینی (JAMSTEC) یک بررسی لرزه‌ای گسترده در منطقه انجام دادند.

در این پژوهش، آرایه‌هایی از تفنگ‌های بادی ویژه، امواج لرزه‌ای تولید کردند که در لایه‌های زیر بستر دریا حرکت می‌کردند. سپس دستگاه‌هایی به نام لرزه‌سنج کف اقیانوس، امواج بازگشتی را ثبت کردند.

از آنجا که امواج لرزه‌ای در سنگ جامد و مواد مذاب رفتار متفاوتی دارند، دانشمندان می‌توانند با تحلیل این داده‌ها، ساختارهای پنهان در اعماق زمین را شناسایی کنند.

نتایج بررسی‌ها وجود ناحیه‌ای گسترده با سهم بالای ماگما را مستقیماً در زیر محل فوران باستانی کیکای نشان داد. موقعیت و ابعاد این ناحیه حاکی از آن است که مخزن شناسایی‌شده، همان سامانه ذخیره ماگمایی است که فوران عظیم ۷۳۰۰ سال پیش را تغذیه کرده بود.

نوبوکازو سیاما، ژئوفیزیک‌دان دانشگاه کوبه، با اشاره به وسعت و موقعیت این ساختار تأکید کرده است که شواهد به‌دست‌آمده، ارتباط آن را با مخزن ماگمایی فوران گذشته تأیید می‌کنند.

آیا ماگمای زیر ابرآتشفشان کیکای از فوران قبلی باقی مانده است؟

یکی از نکات مهم این پژوهش آن است که ماگمای شناسایی‌شده احتمالاً صرفاً بقایای مواد مذاب باقی‌مانده از فوران باستانی نیست، بلکه انباشت ماگمای تازه نیز در بازسازی این سامانه نقش دارد.

بررسی‌های پیشین نشان داده‌اند که گنبد گدازه‌ای جدیدی در نزدیکی مرکز کالدرای کیکای شکل گرفته و طی حدود ۳۹۰۰ سال گذشته به رشد خود ادامه داده است. چنین گنبدهایی زمانی ایجاد می‌شوند که گدازه‌های غلیظ و چسبناک در یک ناحیه تجمع پیدا کنند و به‌تدریج ساختاری برجسته بسازند.

ترکیب این شواهد با داده‌های لرزه‌ای جدید، تصویری روشن‌تر از فعالیت‌های پس از فوران کیکای ارائه می‌دهد؛ فرایندی که طی آن، ماگما دوباره در زیر یک آتشفشان عظیم تجمع پیدا می‌کند.

البته وجود ماگما به‌تنهایی به معنای نزدیک بودن فوران نیست. برای ارزیابی احتمال فوران آینده، دانشمندان باید مجموعه‌ای از نشانه‌ها، از جمله تغییر شکل سطح زمین، فعالیت لرزه‌ای، انتشار گازهای آتشفشانی و تغییرات حرارتی را نیز بررسی کنند.

این کشف چه اهمیتی برای پیش‌بینی فوران ابرآتشفشان‌ها دارد؟

یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های زمین‌شناسی این است که ابرآتشفشان‌ها چگونه پس از فوران‌های عظیم، دوباره مخازن ماگمایی خود را بازسازی می‌کنند و چه شرایطی در نهایت می‌تواند به فورانی جدید منجر شود.

کیکای به دلیل موقعیت زیردریایی خود فرصت کم‌نظیری برای مطالعه این فرایند فراهم کرده است. پژوهشگران می‌توانند با استفاده از بررسی‌های لرزه‌ای گسترده، ساختارهای زیرزمینی آن را در مقیاسی بزرگ مطالعه کنند؛ کاری که در بسیاری از مناطق خشکی به‌دلیل شرایط زمین‌شناختی و محدودیت‌های دسترسی دشوارتر است.

درک بهتر این سازوکارها می‌تواند به پژوهش درباره دیگر سامانه‌های آتشفشانی بزرگ، از جمله یلوستون در ایالات متحده و توبا در اندونزی، کمک کند. با این حال، شباهت در ابعاد یا ساختار آتشفشان‌ها به این معنا نیست که رفتار یا زمان‌بندی فوران آن‌ها یکسان خواهد بود.

آیا ابرآتشفشان کیکای در آستانه فوران دوباره قرار دارد؟

با وجود شناسایی ماگمای تازه در زیر کالدرای کیکای، پژوهشگران هنوز شواهدی ارائه نکرده‌اند که نشان دهد فورانی بزرگ در آینده نزدیک رخ خواهد داد.

تجمع مجدد ماگما بخشی از چرخه بلندمدت فعالیت آتشفشانی است و به‌تنهایی نمی‌تواند زمان یا شدت فوران بعدی را مشخص کند. اهمیت اصلی این کشف در آن است که دانشمندان اکنون شواهد بیشتری برای مطالعه چگونگی بازسازی مخازن ماگمایی پس از فوران‌های عظیم در اختیار دارند.

نتایج این پژوهش در نشریه علمی Communications Earth & Environment منتشر شده است و می‌تواند گامی مهم در جهت شناخت بهتر سازوکار ابرآتشفشان‌ها و بهبود ارزیابی خطرهای زمین‌شناختی در آینده باشد.