یکی از قدرتمندترین ابرآتشفشان‌های زمین در حال پر شدن مجدد با ماگمای تازه است
در اعماق دهانه آتشفشانی کیکای ژاپن، یک مخزن عظیم ماگمایی ۷۳۰۰ سال پس از یکی از قدرتمندترین فوران‌های آتشفشانی در تاریخ زمین‌شناسی اخیر زمین، در حال پر شدن مجدد است. دانشمندان با استفاده از بررسی‌های لرزه‌نگاری زیر آب، ذخیره عظیمی از ماگما را کشف کردند که به نظر می‌رسد از زمان وقوع فاجعه باستانی انباشته شده است.
ابرآتشفشان غول‌پیکر کیکای ژاپن در حال شارژ شدن است
ابرآتشفشان کیکای ژاپن، هزاران سال پس از تولید یکی از بزرگترین فوران‌های آتشفشانی در تاریخ زمین‌شناسی، به آرامی در حال پر کردن مجدد مخزن عظیم ماگمای زیرزمینی خود است. دانشمندان دانشگاه کوبه شواهدی کشف کرده‌اند که نشان می‌دهد ماگمای تازه در زیر دهانه آتشفشانی کیکای ژاپن در حال تجمع است.
این کشف، نگاهی نادر به چگونگی بازسازی ذخایر ماگمای سیستم‌های آتشفشانی غول‌پیکر پس از فوران‌های عظیم ارائه می‌دهد. همچنین می‌تواند سرنخ‌های مهمی در مورد رفتار سایر ابرآتشفشان‌ها، از جمله یلوستون در ایالات متحده و توبا در اندونزی ارائه دهد و به طور بالقوه به دانشمندان کمک کند تا توانایی خود را در تشخیص علائم هشدار دهنده فوران‌های آینده بهبود بخشند.
چگونه ابرآتشفشان‌ها مقادیر عظیمی از ماگما را ذخیره می‌کنند
برخی از فوران‌های آتشفشانی آنقدر عظیم هستند که به طور چشمگیری چشم‌انداز را تغییر شکل می‌دهند. میزان ماگمای آزاد شده می‌تواند سرسام‌آور باشد، به اندازه‌ای که می‌تواند تمام پارک مرکزی شهر نیویورک را در زیر لایه‌ای به ضخامت تقریبی ۱۲ کیلومتر (۷.۵ مایل) دفن کند.
وقتی چنین حجم عظیمی از ماگما از زیر زمین خارج می‌شود، سنگ بالای مخزن خالی شده می‌تواند فرو بریزد و یک فرورفتگی وسیع و نسبتاً کم‌عمق به نام کالدرا از خود به جا بگذارد. نمونه‌های مشهور شامل یلوستون، توبا و دهانه آتشفشانی کیکای ژاپن است که بیشتر آنها در زیر اقیانوس قرار دارد. کیکای آخرین بار تقریباً ۷۳۰۰ سال پیش فوران عظیمی را تجربه کرد که بزرگترین فوران آتشفشانی شناخته شده هولوسن، دوره زمین‌شناسی که تقریباً ۱۱۷۰۰ سال پیش آغاز شد و تا امروز ادامه دارد، را ایجاد کرد.
اگرچه دانشمندان می‌دانند که آتشفشان‌های دهانه آتشفشانی غول‌پیکر می‌توانند بیش از یک بار فوران کنند، اما هنوز درک ناقصی از چگونگی تجمع مقادیر عظیم ماگما مورد نیاز برای این رویدادها در زیر زمین دارند. این امر پیش‌بینی زمان وقوع فوران بزرگ دیگر را بسیار دشوار می‌کند. نوبوکازو سیما، ژئوفیزیکدان دانشگاه کوبه، می‌گوید: “ما باید بفهمیم که چگونه چنین مقادیر زیادی ماگما می‌توانند تجمع یابند تا بفهمیم که چگونه فوران‌های دهانه آتشفشانی غول‌پیکر رخ می‌دهند.”
دانشمندان یک مخزن عظیم ماگمایی را در زیر ژاپن کشف کردند
موقعیت زیر آب کیکای ممکن است مانعی برای مطالعه آتشفشان به نظر برسد، اما در واقع به محققان یک مزیت مهم می‌دهد. سیما توضیح می‌دهد: «موقعیت زیر آب به ما امکان می‌دهد بررسی‌های سیستماتیک و در مقیاس بزرگ را انجام دهیم.»
برای بررسی آنچه در زیر کیکای قرار دارد، محققان دانشگاه کوبه با آژانس علوم و فناوری دریایی-زمینی ژاپن (JAMSTEC) همکاری کردند. آنها از آرایه‌های قدرتمند برای تولید پالس‌های لرزه‌ای استفاده کردند که از پوسته زیر کف اقیانوس عبور می‌کردند.
ابزارهایی به نام لرزه‌سنج‌های کف اقیانوس، نحوه حرکت این امواج را از طریق سنگ زیرزمینی ثبت کردند. از آنجا که امواج لرزه‌ای به طور متفاوتی از طریق سنگ جامد و مناطقی که حاوی مواد مذاب هستند، عبور می‌کنند، دانشمندان می‌توانند رفتار آنها را برای بررسی ساختارهایی که مستقیماً قابل مشاهده نیستند، تجزیه و تحلیل کنند.
این یافته‌ها که در Communications Earth & Environment منتشر شده است، منطقه قابل توجهی را نشان داد که حاوی نسبت بالایی از ماگما مستقیماً در زیر محل فوران عظیم کیکای در ۷۳۰۰ سال پیش است.
با بررسی اندازه‌گیری‌های لرزه‌ای، تیم توانست اندازه و شکل تقریبی مخزن زیرزمینی را تعیین کند. موقعیت و وسعت آن نشان می‌دهد که همان سیستم ذخیره‌سازی ماگما را که در فوران باستانی نقش داشته، اشغال می‌کند. سیمه می‌گوید: «با توجه به وسعت و موقعیت آن، مشخص است که این در واقع همان مخزن ماگمایی است که در فوران قبلی وجود داشت.»
ماگما تازه در حال شارژ مجدد ابرآتشفشان باستانی است
شاید جذاب‌ترین یافته این باشد که ماگمای فعلی زیر کیکای به نظر نمی‌رسد صرفاً مواد باقی‌مانده از فوران فاجعه‌بار آن در هزاران سال پیش باشد. تحقیقات قبلی نشان داد که یک گنبد گدازه‌ای جدید تقریباً در ۳۹۰۰ سال گذشته در نزدیکی مرکز دهانه آتشفشانی در حال توسعه بوده است. یک گنبد گدازه‌ای زمانی تشکیل می‌شود که گدازه‌های نسبتاً ضخیم و چسبناک در اطراف یک آتشفشان جمع شوند.
تجزیه و تحلیل‌های شیمیایی همچنین نشان داد که مواد آتشفشانی این گنبد و سایر فعالیت‌های اخیر از نظر ترکیب با مواد آزاد شده در طول فوران غول‌پیکر کیکای متفاوت است. این نشان می‌دهد که ماگمایی که اکنون در زیر آتشفشان ذخیره شده است، توسط تزریق‌های جدید سنگ مذاب از اعماق پوسته یا گوشته زمین تأمین شده است، نه اینکه از زمان فوران قبلی بدون تغییر باقی مانده باشد.
“این بدان معناست که ماگمایی که اکنون در مخزن ماگمای زیر گنبد گدازه وجود دارد، احتمالاً ماگمایی است که به تازگی تزریق شده است.”
روی هم رفته، مشاهدات لرزه‌ای و شواهد شیمیایی به محققان کمک می‌کنند تا تصویر واضح‌تری از چگونگی بازسازی تدریجی منبع ماگمای زیرزمینی یک سیستم آتشفشانی غول‌پیکر پس از یک فوران عظیم، ارائه دهند.
این فرآیند تجدید به معنای قریب‌الوقوع بودن فوران فاجعه‌بار دیگری نیست. محققان معتقدند که فرآیند شناسایی شده در زیر کیکای ممکن است به توضیح این موضوع کمک کند که چرا سایر سیستم‌های عظیم کالدرا، از جمله یلوستون و توبا، نیز حاوی مخازن بزرگ ماگما در نزدیکی سطح زمین هستند.
