زیر کوه دماوند چه می‌گذرد
دکتر شهریار محمودی، دانشیار گروه آموزشی ژئوشیمی و استاد پترولوژی دانشگاه خوارزمی، در این گفتوگو با خبرنگار آناتک درباره سرنوشت ماگمایی که به سطح زمین نمی‌رسد، تفاوت سنگ‌های آذرین درونی و خروجی، سرنخ‌های ثبت‌شده در بلور‌های سنگ‌ها و پرسش‌های زمین‌شناختی درباره جایگاه ویژه دماوند توضیح می‌دهد.
وقتی می‌گوییم دماوند یک آتشفشان است، دقیقا چه اتفاقی در زیر آن رخ می‌دهد؟ آیا همه ماگما به سطح می‌رسد یا بخشی از آن در زیر زمین باقی می‌ماند و سرد می‌شود؟
پدیده‌های آتشفشانی در زمین معمولا با ساختار و حرکت صفحات پوسته ارتباط دارند. اگر کره زمین را مانند یک توپ فوتبال یا بسکتبال در نظر بگیریم، سطح آن از قطعاتی تشکیل شده که در محل اتصالشان به یکدیگر، مرز‌هایی ایجاد می‌شود. در زمین نیز این صفحات نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند؛ ممکن است به هم نزدیک شوند، از هم دور شوند یا در کنار یکدیگر جابه‌جا شوند و این فرایند‌ها در شکل‌گیری بسیاری از پدیده‌های زمین‌شناسی، از جمله آتشفشان‌ها، نقش دارند.
دماوند از نظر زمین‌شناسی شرایط خاصی دارد. اگر امتداد البرز را دنبال کنیم، دماوند با فاصله قابل‌توجهی از آتشفشان‌هایی مانند سهند و سبلان قرار گرفته است، در حالی که در ادامه این پهنه زاگرس به سمت جنوب، آتشفشان‌هایی در منطقه کردستان و سپس تفتان و بزمان قرار دارند. این موقعیت متفاوت، یکی از دلایلی است که دماوند را به موضوعی جذاب برای زمین‌شناسان و سنگ‌شناسان تبدیل کرده است.
با این حال، درباره آنچه دقیقا در اعماق زیر دماوند می‌گذرد، نمی‌توان با قطعیت اظهارنظر کرد. برای اینکه مشخص شود در بخش‌های زیرین دماوند آیا هنوز فعالیت شدید آتشفشانی یا مواد آذرین وجود دارد یا نه، داده‌های کافی در اختیار نداریم.
دماوند از نظر حجم مواد آتشفشانی نیز جزو آتشفشان‌های بسیار بزرگ جهان محسوب نمی‌شود و حتی از این نظر، سبلان می‌تواند حجم بیشتری از مواد آتشفشانی داشته باشد؛ هرچند ارتفاع دماوند بیشتر است. ویژگی‌های زمین‌شناسی متفاوت دماوند باعث شده پژوهش‌های متعددی درباره ساختار و سنگ‌های آن انجام شود.
از نظر وضعیت کنونی نیز دماوند در حال حاضر فوران ندارد و مقداری بخار و گاز از آن خارج می‌شود. این وضعیت به‌تنهایی به معنای وقوع فوران نیست. با توجه به اهمیت زمین‌شناسی دماوند و نزدیکی آن به تهران، مطالعه و پایش علمی آن اهمیت دارد.
اگر همه ماگما به سطح زمین نمی‌رسد، چه اتفاقی برای بخش باقی‌مانده می‌افتد؟
در هر آتشفشان، تنها بخش بسیار کوچکی از مواد موجود در مخزن ماگمایی به سطح زمین می‌رسد. برای مثال، در آتشفشان‌های فعال، مقدار ماده‌ای که فوران می‌کند می‌تواند کمتر از یک‌هزارم مواد موجود در مخزن ماگمایی باشد؛ بنابراین بخش عمده این مواد در زیر زمین باقی می‌ماند و با سرد شدن، منجمد می‌شود.
دماوند از نوع آتشفشان‌های مرکب است؛ یعنی ساختار آن از لایه‌های متناوب مواد آتشفشانی مانند خاکستر و گدازه تشکیل شده است که در طول فعالیت‌های آتشفشانی متعدد روی یکدیگر قرار گرفته‌اند. مواد ماگمایی که در زیر زمین سرد و منجمد می‌شوند، الزاما به معنای ایجاد خطر نیستند و حتی فرایند‌های مرتبط با سردشدن این مواد می‌توانند در شکل‌گیری چشمه‌های آب گرم و برخی ذخایر معدنی، از جمله ذخایر گوگرد و فلزاتی مانند مس و طلا، نقش داشته باشند.
البته آتشفشان‌های مرکب می‌توانند هنگام فوران، علاوه بر گدازه، مقدار زیادی ذرات بسیار ریز یا خاکستر آتشفشانی نیز تولید کنند. این ذرات می‌توانند به ارتفاع زیادی در جو برسند و سپس در مناطق گسترده‌ای فرود بیایند. چنین پدیده‌ای در برخی فوران‌های آتشفشانی جهان، از جمله در اروپا، بر فعالیت‌های هوانوردی تأثیر گذاشته است.
در مجموع، آتشفشان‌ها با وجود اینکه بخش کوچکی از سطح زمین را درگیر می‌کنند، از نظر تأثیر بر محیط و زندگی انسان اهمیت زیادی دارند. فوران‌های بسیار بزرگ در گذشته زمین‌شناسی نیز توانسته‌اند تغییرات قابل‌توجهی در شرایط اقلیمی ایجاد کنند.
شما سنگ‌های اطراف دماوند را بررسی کرده‌اید؛ اما اگر بخشی از آنها در گذشته در عمق زمین و از ماگمایی که زیر زمین متوقف شده شکل گرفته باشند، چگونه امروز قابل مشاهده و نمونه‌برداری هستند؟
زمین‌شناسان برای شناخت ساختارهای زیرزمینی بیشتر از شواهد سطحی استفاده می‌کنند. یکی از شواهد مهم، قطعات سنگی است که هنگام صعود ماگما از عمق زمین، از سنگ‌های مسیر جدا می‌شوند و همراه آن به سطح می‌آیند. به این قطعات «آنکلاو» گفته می‌شود و بررسی آنها می‌تواند اطلاعاتی درباره شرایط و نوع سنگ‌ها و ماگمای موجود در عمق در اختیار زمین‌شناسان قرار دهد.
از سوی دیگر، سطح زمین در مقیاس زمین‌شناسی ثابت نمی‌ماند. در اطراف دماوند نیز طی زمان طولانی، بخش‌هایی از پوسته تحت تأثیر فرسایش و هوازدگی از بین رفته‌اند. به همین دلیل ممکن است امروز بتوان بخش‌هایی از ساختار‌هایی را مشاهده کرد که در گذشته در عمق زمین قرار داشته‌اند. بررسی این سنگ‌ها یکی از روش‌های معمول زمین‌شناسی برای به‌دست‌آوردن اطلاعات درباره شرایط و ترکیب بخش‌های عمیق‌تر زمین است.
این سنگ‌ها چه تفاوتی با گدازه‌هایی دارند که از دهانه دماوند یا دیگر آتشفشان‌ها خارج می‌شوند؟
سنگ‌های آذرین به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند: سنگ‌های آذرین درونی که درون پوسته زمین متبلور می‌شوند و سنگ‌های آذرین خروجی که از دهانه آتشفشان‌ها یا شکاف‌های موجود در پوسته به سطح می‌رسند.
ممکن است یک سنگ آذرین درونی و یک سنگ آذرین خروجی از نظر ترکیب شیمیایی بسیار شبیه باشند؛ برای مثال گابرو و بازالت یا گرانیت و ریولیت. تفاوت اصلی آنها در شرایط و سرعت سردشدن است. سنگ‌هایی که در عمق زمین تشکیل می‌شوند، فرصت بیشتری برای سردشدن و رشد بلورها دارند و بنابراین معمولا بلور‌های درشت‌تری دارند. اما مواد مذابی که به سطح می‌رسند، سریع‌تر سرد می‌شوند و فرصت کمتری برای رشد بلورها پیدا می‌کنند؛ در نتیجه ممکن است بلور‌های بسیار ریز داشته باشند یا حتی به صورت شیشه‌ای و بدون بلور قابل مشاهده باشند؛ بنابراین تفاوت مهم میان سنگ‌های آذرین درونی و خروجی، بیشتر به شرایط فیزیکی و سرعت سردشدن مواد مذاب مربوط است.
وقتی این سنگ‌ها را زیر میکروسکوپ نگاه می‌کنید، به‌عنوان یک کارشناس دنبال چه نشانه‌هایی هستید؟ این سنگ‌ها چه داستانی را برای شما روایت می‌کنند؟
سنگ‌شناسی حوزه بسیار گسترده‌ای است و نمی‌توان همه جنبه‌های آن را در چند جمله خلاصه کرد، اما به‌طور کلی، زمین‌شناس و سنگ‌شناس در بررسی یک سنگ به دنبال نظم‌هایی است که در دل یک ماده طبیعی وجود دارند. طبیعت ممکن است در نگاه اول بی‌نظم به نظر برسد؛ برای مثال، یک کوه شکل و تقارن مشخصی ندارد و در بخش‌های مختلف آن پدیده‌های متفاوتی دیده می‌شود. کار زمین‌شناس این است که در پس این ظاهر، نظم‌ها و الگو‌های موجود را شناسایی کند.
وقتی یک سنگ را زیر میکروسکوپ بررسی می‌کنیم، به ساختار بلوری آن توجه داریم. برای مثال، ممکن است کانی پلاژیوکلاز را شناسایی کنیم که دارای ترکیب شیمیایی مشخص و ساختار بلوری منظم است. همین ساختار به ما نشان می‌دهد که این ماده چگونه از یک ماده مذاب اولیه، که ساختار بلوری مشخصی نداشته، به ماده‌ای با نظم و ساختار بلوری مشخص تبدیل شده است.
بنابراین، سنگ‌شناس زیر میکروسکوپ به دنبال شناسایی بلورها، تشخیص انواع کانی‌ها، بررسی اندازه و شکل آنها و همچنین چگونگی قرار گرفتن عناصر و کانی‌های مختلف در کنار یکدیگر است. مجموعه این ویژگی‌ها می‌تواند اطلاعاتی درباره فرایند‌هایی که در شکل‌گیری و تحول سنگ رخ داده‌اند، در اختیار ما قرار دهد.
در مطالعاتتان درباره دماوند، چه چیزی به‌عنوان یک زمین‌شناس بیش از همه توجه شما را جلب کرد؟
دماوند از نظر زمین‌شناسی یک آتشفشان خاص و زیباست و مهم‌ترین ویژگی آن، جایگاه استثنایی آن در منطقه است. هنوز میان متخصصان درباره علت دقیق شکل‌گیری چنین آتشفشانی با این وسعت، آن هم به‌صورت منفرد در این نقطه، بحث‌های تخصصی وجود دارد.
از نظر من، مهم‌ترین و جذاب‌ترین موضوع درباره دماوند، همین «جایگاه تکتونیکی» آن است؛ یعنی اینکه چه اتفاقی میان ورقه‌های پوسته زمین، چه فشار‌ها و نیرو‌هایی و با چه نوع حرکاتی رخ داده که در نهایت به شکل‌گیری چنین آتشفشانی در این نقطه منجر شده است.
مطالعه این فرایند‌ها فقط به شناخت گذشته دماوند کمک نمی‌کند، بلکه می‌تواند برای درک آینده منطقه نیز مفید باشد. برای مثال، می‌توان بررسی کرد که آیا حرکات پوسته زمین باعث شکل‌گیری یا وجود سنگ‌ها و ساختارهای دیگری در زیر سطح شده‌اند که هنوز آنها را مشاهده نکرده‌ایم، یا اینکه آیا فرایند‌های مشابه می‌توانند در آینده در همین منطقه یا نقاط دیگری رخ دهند.
به نظر من، همین ارتباط میان ساختار پوسته زمین، حرکات تکتونیکی و شکل‌گیری دماوند، زیباترین و جذاب‌ترین بخش مطالعه این آتشفشان است.
انتهای پیام/