پایداری جو

تشکیل ابر نتیجه صعود هوا و سرد شدن آن به صورت بی دررو است. وقتی بسته هوایی صعود می کند، فشار هوای اطراف آن کاهش می یافته و باعث انبساط این بسته هوا می شود.

از آن جا که انرژی موردنیاز برای انبساط از هوای داخل بسته تامین می شود، دمای هوای این ناحیه کاهش می یابد. با توجه به این که هوا یک هادی بسیار ضعیف برای گرماست، فرض بر این است که هیچ گونه تبادل انرژی بین این بسته هوا و نواحی دیگر صورت نمی گیرد.

فرآیندی که در آن هیچ گونه گرمایی به سیستم داخل و یا از آن خارج نشود "بی دررو" می نامند.

 

پایداری جو:

ارزیابی پایداری جو مبتنی بر دانشی است که از محیط در اختیار داریم. آهنگ کاهش بی درروی هوای خشک (DALR) و آهنگ کاهش دمای بی درروی اشباع (SALR) ارزش زیادی در ایجاد توانایی پیش بینی چگونگی تشکیل ابرها و شرایط جویی مربوط دارند.

1. جو ناپایدار:

هرگاه یک بسته هوای اشباع و یا غیراشباع که به صورت بی دررو بالا رفته و سرد می شود، تمایل به صعود داشته باشد، جو را مطلقا ناپایدار می نامند. در شکل یک بسته هوا که در سطح AA دمایی بیش تر از دمای محیط دارد دارای چگالی کم تری است و در نتیجه سبک تر بوده و بالا می رود.

از طرف دیگر برای یک بسته هوایی که نزول می کند به صورت بی دررو گرم شده و دمای آن در هر سطحی کم تر از دمای هوای محیط بوده و در نتیجه به نزول خود ادامه می دهد. در یک جو مطلقا ناپایدارELR>DALR>SALR. (ELR: آهنگ دما به صورت بی دررو)

توجه:

2. جو پایدار:

هرگاه یک بسته هوای اشباع که در حال صعود به صورت بی دررو است، سرد می شود و تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود را داشته باشد جو را پایدار می نامند. در شکل زیر یک بسته هوا در سطح BB دمایی کم تر از دمای محیط دارد ولی چون دارای چگالی بیش تری است سنگین تر از هوای اطراف خود بوده، تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود را دارد.

از طرف دیگر برای یک بسته هوایی که در حال نزول است و به صورت بی دررو گرم می شود، چون گرم تر از هوای اطراف است تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود را خواهد داشت. بنابراین در جو مطلقا پایدار باید نامساوی زیر برقرار باشد: DALR>SALR>ELR.

^{نمایش جوی کاملا پایدار}

3.  ناپایداری مشروط:

هرگاه یک بسته هوای غیر اشباع که در حال صعود بوده و به صورت بی دررو سرد شود، در سطحی که دمای آن پایین تر از دمای محیط است قرار بگیرد، جو را به صورت مشروط ناپایدار می نامند. در شکل زیر این شرایط در سطح CC برقرار است و از آنجا که بسته هوا چگالی تر از هوای اطراف آن است، تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود را دارد و در هر حال یک بسته هوای اشباع در این سطح که در حال صعود به صورت بی دررو سرد شده است، دمایی بیشتر از دمای هوای اطراف را داشته و به صعود خود ادامه خواهد داد. در یک جو مشروط ناپایدا ر باید نامساوی زیر برقرار باشد: DALR>ELR>SALR.

^{نمایش جوی با پایداری مشروط}

4. پایداری خنثی:

هرگاه ELR با DALR و یا ELR با SALR مساوی باشد، جو در حالت خنثی قرار دارد. در این حالت بسته هوا که صعود (نزول) نموده و به صورت بی دررو سرد (گرم)  شده، تمایل به باقی ماندن در وضعیت جدید خود را دارد.

از آن جا که DALR ثابت است، اگر برای SALR نیز مقداری معین در نظر بگیریم، آن گاه نقش  ELR در تعیین وضعیت پایداری جو در یک زمان مورد نظر اساسی خواهد بود.

با ثبت دمای هوا در طی یک صعود کاوشگر ممکن است قادر به تعیین ELR در لایه های مختلف وردسپهر بوده، بنابراین بتوانیم پایداری در این لایه ها را ارزیابی کنیم.

نکات جالبی درباره ی گازها

دیدکلی

این گازها از مخلوط شدن گازهای گوناگون مانند CO₂ ، He ، H₂S ، N₂ با هیدروکربن ها تشکیل می‌شوند. هیدروکربن ها معمولا ازنوع متان و دیگر پارافین‌های ردیف پایین هستند. فشار و دما، ترکیبات گاز در فازهای مختلف را معین می‌سازد. درنتیجه کاهش فشار ، اکثر هیدروکربن های ردیف بالا تغییرحالت می‌دهند، یعنی گازهای مرطوب درست می‌شوند. درصورتی که تمام گازهای خشک تقریبا از متان درست می‌شوند.

گازهای مرطوب شامل متان و مقدار قابل توجهی از آلکان‌ها با تعداد کربن بالا هستند.

هیدروکربن های گازی متعلق به سری نفت های پارافینی

گازهای خشک (Dry Gases)

این گازها حاوی مقدار زیادی متان می‌باشند (64 الی 96 درصد) و این گازها به سختی تبدیل به مایع می‌شوند. در کان‌سارهای زغال سنگ و مناطق مردابی نیز گازهای خشک به وفور یافت می‌شوند که قسمت عمده آن ها از متان به وجود آمده است. گاز متان در حرارت و فشار موجود در منابع زیرزمینی قابل تراکم نیست. بنابراین همیشه به صورت گاز در کان‌سارها وجود دارد و فقط در نتیجه فشارهای زیاد می‌تواند در نفت حل شود.

گازهای مرطوب (Wet Gases)

این گازها تقریبا به سهولت می‌توانند به مایع تبدیل شوند و دارای مقدار زیادی از پارافین‌های ردیف بالا مانند اتان ، پروپان ، هگزان و هپتان می‌باشند. این گازها را می‌توان تحت فشار و حرارت زیاد به مایع تبدیل کرد. لذا نسبت به شرایطی که در کانسار حاکم است، این گازها به شکل فاز مایع یا فاز بخار در آن جا وجود دارند.

لایه‌های مخازن نفت و گاز

گازهای طبیعی در کانسارهای نفت

بنابر آنچه گذشت، گازهای طبیعی ممکن است همراه با نفت و یا به صورت مجزا تشکیل کانسار دهند که هر دو نوع آن ، از نظر اقتصادی خیلی با ارزش می‌باشد. در کانسارهای نفت، امکان دارد که گازهای طبیعی به حالت های مختلف دیده شوند. غالبا این گازها قسمت فوقانی منابع را اشغال کرده، چون وزن مخصوص کمتری دارند، در نتیجه یا روی نفت و یا روی آب قرار دارند. ولی بعضی اوقات در کانسارهای نفت حاوی گاز ، درصد قابل ملاحظه‌ای از گازها به صورت محلول قرار می‌گیرد که نسبت آن وابسته به اختصاصات فیزیکی نفت و گاز و همچنین حرارت و فشار منبع یا مخزن است.

گاهی ممکن است دریک مخزن ، درصد قابل ملاحظه‌ای از گازهای طبیعی محلول در آب باشند. در اعماق بیش از دو هزار متری نیز ، تحت شرایط فشار و حرارت زیاد ، گازهای مخلوط در نفت از نظر فیزیکی غیر قابل تشخیص می‌باشند.

گازهای ترش و شیرین

گازهایی که دارای CO₂ و گوگرد هستند، به نام گازهای ترش و گازهای دارای گوگرد کمتر را گازهای شیرین گویند.

کانسارهای گازهای طبیعی

گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار می‌دهند. درصورت همراه بودن با نفت گازها در داخل نفت حل می‌شوند و درصورت رسیدن به درجه اشباع ، تجزیه شده ، در قسمت‌های بالای افق‌های نفتی به شکل گنبدهای گازی قرار می‌گیرند.

مهار گازهای طبیعی

اگرچه هنگام استخراج نفت ، سعی می‌شود برای نگهداری انرژی کانسار از استخراج آن جلوگیری شود، باز این گاز حل شده در نفت در هنگام استخراج به همراه آن خارج می‌شوند. درسال های گذشته این گازها را آتش می‌زدند. ولی امروزه از آن ها به عنوان مواد خام شیمیایی و ماده سوختنی با ارزش استفاده می‌کنند.

ترکیب گازهای طبیعی

دربعضی جاها ، گازهای زیرزمینی دارای نیتروژن بیشتر (کانزاس) یا CO₂ بیشتر (مجارستان ، کلرادو) درخود هستند. بخشی از CO₂ ، از محصولات تشکیلات نفتی و بخشی نیز با منشاء آتشفشانی بوجود می‌آید. مقدار جزئی هیدروژن نیز در اکثر مواقع پیدا شده است. گازهای ازت‌دار می‌توانند تا 2.5 درصد حجمی هلیوم داشته باشند (مانند ایالات متحده امریکا). از شکسته شدن عناصر رادیواکتیو درون سنگ های ساحلی هلیوم به وجود می‌آید. گازهای دارای سنگ مخزن کربناته ، دارای مقدار زیادی H₂S هستند.

رسیدن گازهای طبیعی به سطح زمین

بیرون آمدن گازهای طبیعی زیرزمینی به سطح زمین ، همانند بروز نفت به سطح زمین ، از پدیده‌های مهم بوده ، توسط میزان بیرون آمدن گازطبیعی می‌توان در مورد پتانسیل کانسارهای هیدروکربنی ، اطلاعات با ارزش و مهمی بدست آورد. ولی تشخیص و تفکیک این گازها خیلی ساده نیست تا بدانیم آیا این گاز مربوط به گاز مردابی یا گاز زغال سنگ و یا گاز مربوط به نفت است. از وجود هیدروکربنهای ردیف بالا ، می‌توان گفت که این گاز از نوع زیرزمینی است.

گازهای موجود در کانسارهای زغال سنگ

این نوع گازها تا 6 درصد حاوی هیدروکربن های ردیف بالا هستند. گازهایی که منشاء آن ها مربوط به زغال سنگ است، خیلی کمیاب هستند (مانند گازهای موجود در کانسارهای زغال سنگ هلند) و علت آن را چنین توجیه می‌کنند که این نوع گازهای حاصل در مرحله زغال شدگی برای خودشان سنگ مخزن خوبی پیدا نمی‌کنند تا جمع شوند.

تفکیک گازهای طبیعی از نفت

گازی که همراه نفت است، باید از آن جدا شود تا نفت خالص به دست آید. اگر نفت و گازی که باهم از چاه خارج می‌گردند، پیش از آن که از هم جدا شوند، مستقیما به مخازن نفت هدایت گردند، گاز چون سبک و فرار است، مقداری از آن ، از منافذ فوقانی مخزن به هوا می‌رود و در ضمن ، مقداری از اجزای سبک و گرانبهای نفت را هم با خود خارج می‌کند. از این رو ، نفت را پس از خروج از چاه و پیش از آنکه به مخزن بفرستیم، به درون دستگاه تفکیک که نفت و گاز را از هم جدا می‌سازد، هدایت می‌کنیم.

دستگاه تفکیک نفت و گاز

این دستگاه به شکل یک استوانه قائم است که در آن ، ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط می‌گردد و در این ضمن ، از سرعت آن نیز کاسته می‌شود. وقتی فشار و سرعت گاز ، خیلی کم شد، مقدار زیادی از آن ، از نفت جدا می‌گردد. آنگاه آن را توسط لوله به درون ظرفی هدایت کرده ، از آن استفاده می‌کنند.

گازهای طبیعی تفکیک شده

گازی که از دستگاه جدا کننده خارج می‌گردد، غالبا از نوع گاز تر است و مقدار زیادی بنزین سبک همراه دارد. این بنزین طبیعی ، بسیار مفید و قیمتی است. از این رو ، نباید آن را به هدر داد. در اوایل پیدایش صنعت نفت ، از این ماده گرانبها استفاده‌ای به عمل نمی‌آمد و آن را همراه با سایر اجزای گاز به هدر می‌دادند. اما رفته رفته که به اهمیت و فواید این گاز پی بردند، سعی شد که بنزین طبیعی آن را استخراج نموده ، از بقیه اجزای آن نیز به انواع گوناگون استفاده شود.

مه

مه به دلایلی متفاوت شکل می گیرد که نحوه تشکیل و مشخصات انواع آن به شرح زیر است:

مه فرارفتی:

 این مه در صورتی شکل می گیرد که یک توده هوای گرم با رطوبت نسبتا زیاد به طور افقی (فراررفتی) روی سطحی خنکتر حر کت کند که دمای این سطح، زیر نقطه شبنم توده هوای گرم باشد.

هنگامی که بر اثر هدایت توام با آشفتگی، هوا تا زیر نقطه شبنم خنک شود، بخار آب متراکم شده، قطره های آب غبار مه را ایجاد می کند. این نوع مه که تحت شرایطی متنوع از سرعت باد شکل گرفته و دوام می یابد، درجه تلاطم بیتشرین ارتفاع هوای سرد را تعیین می کند. این ارتفاع با ازدیاد سرعت باد افزایش می یابد بنابراین گرادیان(اختلاف) دمایی بین هوا و سطح به همراه میزان تلاطم،  احتمال تشکیل مه فرارفتی را معین می کند.

سرعت های کم باد شرایط بهتری را مهیا می سازد، البته با گرادیان دمایی شدیدتر مه فرارفتی می تواند در بادهای شدید نیز ایجاد شود.

در هر صورت در سرعت های زیاد باد به همراه گرادیان های دمایی کوچکتر احتمال تشکیل ابر پوشن با ارتفاع کم بیشتر است، به این دلیل که آهنگ سرد شدن هوا توسط سطح کوچکتر بوده و تا ارتفاع زیادتری گسترش می یابد. در این شرایط به طور معمول جو پایدار است زیرا خنک شدن هوا باعث کاهش ELR (آهنگ کاهش دما به صورت بی دررو) می شود.

 مه فرارفتی دریایی که مه دریایی نامیده می شود، در مواقع خاصی از سال رخ می دهد. در عرض های جغرافیایی شمالی، در سواحل نیوفاندلند و در محدوده شمالی اقیانوس آرام این نوع مه به خصوص در ماه جولای از شدت بیشتری برخوردار است. این مه هنگامی به وجود می آید که هوای گرم که از جنوب غربی و جنوب می ورزد به ترتیب از روی آب های سرد لابرادور و اویوشیو و یا آلوتیان عبور کند. مه دریایی روی این مناطق می تواند تا مدت ها باقی بماند و افزایش سرعت و یا تغییر جهت باد تنها باعث پخش شدن بیشتر آن می شود. همچنین در طول تابستان و در عرض های پایین تر در محدوده جریان های سرد کالیفرنیا، جزایر قناری و پرو مه دریایی رخ می دهد.

باید یادآور شد که تنها جریان های سرد باعث ایجاد مه دریایی نمی شوند بلکه در شرایط مناسبی از باد، هوا و دمای سطح آب نیز مه دریایی می تواند تشکیل شود. به عنوان مثال در دریای شمال در فصل تابستان و هنگامی که باد از سمت شمال شرقی، شرق و گاهی جنوب می وزد، پس از عبور روی اروپا به آب های سرد رسیده و مه دریایی را تشکیل می دهد. این مه در ساحل شرقی جزایر بریتانیا با نام Sea fret شناخته می شود.

مه فرارفتی دریایی روی خشکی ممکن است زمانی که هوا روی سطوح سرد جریان می یابد، تشکیل شود. تشکیل این مه را در نواحی سردسیر کشور هنگامی که تحت وزش بادهای گرم جنوب قرار می گیرند، می توان مشاهده کرد.

مه دریایی برای دریانوران و مشاغل مرتبط با دریا یک تهدید جدی به حساب آمده و پیش بینی آن ضروی است. از آن جایی که دمای آب و نقطه شبنم هوا دو پارامتر اساسی برای تشکیل این مه می باشند، با اندازه گیری مدام آن ها می توان زمان تشکیل این مه را پیش بینی کرد.

مه دود دریایی:

مه دود دریایی زمانی تشکیل می شوند که سطح دریا ظاهری بخار آلود و دودآلود داشته باشد. این نوع مه در ناحیه هایی محدود و تا ارتفاعی محدود شکل می گیرد. این نوع مه زمانی تشکیل می شود که هوای سرد روی آب گرمتر که اختلاف دمایی در حدود 10 درجه دارد بوزد؛ بدین صورت که هوای بالای سطح با تبخیر آب اشباع می شود. سپس این هوا صعود کرده و با هوای سرد بالاتر  می آمیزد. در این شرایط که مخلوط به حالت اّبّر اشباع تراکم رسیده و ذره های آب ایجاد شده تشکیل مه دود دریایی را می دهد. از آن جایی که هوا توسط سطح زیرین آن گرم می شود، ELR محیط از گونه ناپایدار می باشد.

سرعت باد می تواند از کم تا حد توفان تغییر کند. این مه برای اختلاف های دمای کمتر بین آب و هوا در سرعت های زیادتری ایجاد می شود چرا که این امر باعث تامین هوای سرد در بالای سطح آب می شود. در ساحل شرقی امریکای شمالی و قاره آسیا در طول زمستان هنگامی که هوای سرد پس از عبور از قاره ها بر روی رودخانه ها و آب های ساحلی می وزد، مه دود دریایی  تشکیل می شود.

مه تابشی:

 این نوع مه روی خشکی شکل می گیرد. آسمان صاف، رطوبت نسبی بالا، هوای نسبتا آرام و مدت زمان نسبتا طولانی برای سرد شدن هوای از جمله شرایطی است که باعث شکل گیری این نوع مه می شود.

 در طول شب آسمان صاف باعث تابش قوی زمین در طول موج بلند می شود؛ این جریان باعث افت سریع دمای سطح شده، در نتیجه باعث سرد شدن هوای بالای آن از طریق هدایت و تلاطم می شود. با سرد شدن هوا تا زیر نقطه شبنم، تراکمی صورت نگرفته و در نتیجه مه تابشی شکل می گیرد. از آن جاکه مدت سرد شدن نقشی اساسی در تشکیل این نوع مه دارد این اتفاق اغلب در پاییز و زمستان و در عرض های متوسط و بالا و همین طور در مناطق کوهستانی رخ می دهد. سرد شدن هوا توسط سطح باعث کاهش ELR محیط و در نتیجه پایداری جو می شود. ایجاد وارونگی در سطح زمین نیز می تواند حاصل فرآیند فوق باشد.

از آنجایی که اختلاف دمای آب و هوا نمی تواند زیاد شود، تشکیل این نوع مه روی دریا غیرممکن است ولی دیده شده که این نوع مه به صورت فرارفتی وارد آب های ساحلی می شود و پس از گرفتن گرما از آب، ذرات آب آن تبخیر و مه ناپدید خواهد شد. در محدوده مدارگان این نوع مه به ندرت در سطح دریا مشاهده می شود ولی در اوایل بهار و روی رودخانه ها امکان تشکیل آن وجود دارد.

مه جبهه ای:

 این نوع مه به همراه جبهه های هوای سرد و گرم و تحت شرایطی خاص شکل می گیرد.

آتشفشان

آتشفشان یک ساختمان زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی ( به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد یا هر سه) از درون زمین به سطح آن راه می یابند. انباشتگی این مواد در محل خروج، برجستگی هایی به نام کوه آتشفشان ایجاد می نماید.

آتشفشان یکی از پدیده های طبیعی و دائمی زمین شناسی است که در طول تاریخ زمین شناسی نسبتا بدون تغییر باقی مانده و در ایجاد، تحول و تکامل پوسته و گوشته زمین نقش اساسی داشته و دارد.

مواد مذاب توسط نیروی ارشمیدس یا فشار گازها و به دلیل سبك‌تر بودن ماگما از سنگ های اطراف خود به بالا رانده می‌شود و در نهایت در نواحی از پوسته كه ضعیف می‌باشد پوسته را شكسته و ماده مذاب به سطح زمین می‌رسد.

مواد مذابی كه در زیرزمین قرار دارند و از  طریق دودكش یا لوله آتشفشانی به طرف بالا حركت می‌نمایند اصطلاحاً ماگما ‌نامیده می‌شوند. بعد از اینكه این ماگما از آتشفشان فوران نموده با آن لاوا (گدازه) گفته می‌شود.

گدازه هنگامی كه از دودكش به خارج حركت می‌نماید ماده گداخته سرخ و متخلخلی می‌باشد اما در اثر سرد و اكسید شدن به رنگ قرمز تیره، خاكستری و یا رنگ های دیگر تغییر می‌نماید. گدازه‌های خیلی داغ، دارای گاز فراوان همچنین حاوی آهن و منیزیم به صورت سیال بوده و جریانی نظیر قیر داغ دارند. در صورتی كه گدازه‌های سردتر، با گاز كم و درصد بالای سیلیس و سدیم و پتاسیم جریان آرامی نظیر حركت عسل غلیظ روی شیب دارند.

نمایش نحوه حرکت گدازه

ماده مذاب موجود در زیرزمین كه در حال صعود به طرف قسمت های بالای پوسته زمین می‌باشد حاوی بلورها، قطعات سنگ های دربرگیرنده  گازهای محلول می‌باشد و این ماده مذاب عمدتاً حاوی اكسیژن، سیلیس، آلومینیوم، آهن، منیزیم، كلسیم، سدیم، پتاسیم، تیتانیم و منگنز می‌باشد. البته ماگماها ممكن است دارای عناصر دیگر به صورت جزئی ‌باشند.

با سرد شدن به آرامی  ماگما، بلورهای كانی های مختلف تشكیل شده و در نهایت كل ماگما به صورت جامد در آمده و سنگ های آذرین درونی و یا سنگ های ماگما‌تیك را ایجاد می‌نماید. پس از بلوری شدن نهایی و سنگی شدن ممكن است این توده‌ها تحت تأثیر عواملی نظیر فرسایش پس از هزاران و میلیون‌ها سال در سطح زمین نمایان شود و بدین‌ترتیب توده‌های بزرگ از سنگ های آذرین درونی ظاهر می‌شوند. مثلاً گرانیت الوند همدان و یا گرانیت علم‌كوه از مثال های بارز در این رابطه می‌باشد.

ماگما دارای گازهای حل شده می‌باشد و با بالا آمدن ماگما به سطح زمین چون فشار طبقات بالایی كاهش می‌یابد این گاز آزاد شده و در نهایت اگر فشار گاز كافی باشد به آتشفشان حالت انفجاری می‌دهد. هرگاه گدازه به صورت سیال باشد و دارای گرانروی پایین باشد، گازهای موجود در‌آن به راحتی آزاد می‌شوند و آتشفشان به صورت آرام با خروج گدازه سیال به فعالیت خود ادامه دهد. ولی در صورتی كه گدازه ضخیم بوده و دارای گرانروی بالا باشد خروج گاز از ماگما به سختی انجام می‌شود و تراكم گاز در گدازه منجر به انفجار شده و آتشفشان‌های انفجاری را ایجاد می‌نماید.

گازهای موجود در گدازه را می‌توان با گاز موجود در یك شیشه نوشابه مقایسه نمود. هنگامی كه انگشتمان را روی درب شیشه گذاشته و آن را به شدت تكان می دهیم گاز جدا شده از نوشابه به صورت حباب‌هایی ایجاد می‌شود و هر گاه انگشتمان را به صورت ناگهانی برداریم محتویات داخل نوشابه به بیرون فوران خواهد نمود. گازهای داخل ماگما نیز چنین رفتاری را از خود نشان می‌دهند.

جدایش شدید گازها از گدازه ممكن است تولید سنگی بنام پومیس را نماید. این سنگ به علت وجود حبابهای گاز در آن بسیار سبك بوده و بر روی آب شناور می‌باشد.

در بسیاری از آتشفشان های انفجاری شدت انفجار آنقدر زیاد بوده كه مقداری از مواد تشكیل دهنده آتشفشان به هوا پرتاب شده و بمب‌ها و خاكسترهای‌آتشفشانی و گردوغبار آتشفشان ها را تشكیل ‌دهند.

   از نظر زمین‎شناسی 4 دسته آتشفشان وجود دارد:

1.     مخروط خاكستر

2.    مسطح

3.    مركب

4.    گنبد گدازه

  1.    مخروط خاكستر : از ساده‎ترین نوع آتشفشان‎ها است كه بر اثر منجمدشدن گدازه‎های بیرون ریخته از آتشفشان تشكیل شده است.

  2.    مسطح : از گدازه سیاه تشكیل شده و از تراكم متناوب مواد گدازه بوجود می‎آید.

  3.    مركب : این آتشفشان مجموعه‎ای است از گدازه سیاه و خاكستر و ارتفاع آن تا هشت هزار پا نیز می‎رسد (مانند كوه فوجی یاما در ژاپن)

  4.    گنبد گدازه : گدازه بسیار ضخیم تشكیل شده و بجای جاری شدن در بالای آتشفشان انباشته می‎شود.

      علیرغم خطارت و زیان‎هایی كه از ناحیه آتشفشان‎های جهان متوجه انسان و محیط زیست او می‎گردد جمعیت زیادی در این مناطق سكونت دارند. وجود خاك‎های حاصلخیز، چشمه‎های آب گرم، معادن غنی و ارزشمند، ذخایر گوگرد عوامل این مسئله هستند.

آتشفشان:

1.حجره بزرگ تفتالی

2. سنگ‌بستر

3. مجرا

4. پایه

5. آذرین‌لایه

6. مجرای فرعی

7. لایه‌های خاکستر فوران‌شده

8. گُرده

9. لایه‌های گدازه

10. گلو

11. مخروط انگلی

12. جریان گدازه‌ای

13. دودکش

14. دهانه

15. ابر خاکستر

بزرگترین آتشفشان کرهء زمین بزرگترین آتشفشان کره زمین مونالوآ نام دارد که بخشی از جزایر هاوایی را تشکیل می‌دهد. محیط قاعده مخروط این آتشفشان 600 کیلومتر و قله آن نسبت به کف اقیانوس که آن را احاطه کرده‌است 10 کیلومتر ارتفاع دارد..

بزرگترین آتشفشان کشف بشر بزرگترین آتشفشانی که تا کنون به وسیله بشر کشف شده‌است، الیمپوس مونز یا کوه المپوس نام دارد که در بهرام واقع است. شواهد به دست آمده از طریق عکس‌برداری‌های سفینهء فضایی نشان می‌دهد که ارتفاع این آتشفشان احتمالاً 23 کیلومتر بوده و کالدرای آن نیز 65 کیلومتر عرض دارد.

تعاریف اصطلاحات آتشفشان

آتشفشان (Volcano)

عبارت است از ساختمان زمین شناسی كه از طریق آن مواد مذاب و گازی و در مواردی همراه با قطعات جامد از اعماق به سطح زمین راه یافته و تجمع این مواد در محل خروج تشكیل بر جستگیها‌‌یی بنام آتشفشان می نماید.

ماگما -Magma

گدازه (Lava)

 ماگما و یا ماده مذاب خارج شده از آتشفشان را گویند. ماگما علاوه بر فاز مایع معمولاً حاوی مواد فرار (فاز گازی ) و یا جامد ( بلورها و قطعات ) ممكن است باشد

جریان گدازه ای (Lava flow)

به مواد گدازه ای روان شده در سطح زمین كه گاه به صورت نهر و یا رودخانه ای از مواد مذاب جلوه می نماید، گفته می شود.

حجره و یا اتاقک ماگمایی (Magma chamber)

به محل تجمع ماده مذاب و یا ماگما در اعماق زمین حجره ماگمایی اطلاق می شود. گاه این مجرای آتشفشانی حالت استوانه ای داشته كه در صورت پر شدن از ماده مذاب و انجماد ایجاد ستون منجمد آتشفشانی (Volcanic necks) می نمایند.

دودكش(plug)

دودكش، راهی است كه ماگمای یك آتشفشان از درون آن عبور می‌كند. دودكش های آتشفشانی گاه عبارت از شكستگی و یا محل بر خورد شكستگی ها می باشند. اگر در حالت اول شكستگی از ماگما پر شود, پس از انجماد تشكیل یك توده سنگ آذرین صفحه مانند می دهد كه طبقات را قطع نموده اند و بدان دایك Dike)) گفته می شود.

در مواردی نیز ماده مذاب از طریق شكستگی ها بالا آمده و بموازات چینه بندی سنگ ها جایگزین می شود. به این گونه سنگ های آذرین صفحه ای كه در بین لایه ها و به موازات آن ها تشكیل شده اند, سیل (Sill) اطلاق می گردد.

چنان چه ضمن جایگزینی ماده مذاب در بین چینه بندی بخش مركزی دارای تمركز بیشتری از مواد مذاب نسبت به طرفین بوده و تحدب به طرف بالا باشد در این حالت به توده سنگ های آذرین حاصل لاكولیت  (Laccolith) گفته می شود.

 پوسته (Crust)

پوسته، خارجی‌ترین لایة سنگی زمین است.

حجره ی ماگمایی(Magma Chamber)

حجرة ماگمایی حاوی ماگمای عمیق و درون پوستة زمین است.

دهانه آتشفشان (Volcanic crater)

به محل خروج مواد آتشفشانی در سطح زمین دانه یا (Crater) گفته می شود كه معمولاً بشكل قیف مانند در انتهای دودكش آتشفشانی ملاحظه می گردد.

مخروط آتشفشانی(Volcanic cone)

به برجستگی كه بر اثر انتشار و تجمع مواد آذر آواری ( پیروكلاستیك ) و گدازه ای در اطراف دهانه تشكیل می گردد مخروط آتشفشانی گفته می رود.

مواد آذر آواری یا پیروكلاسلتیك به مواد آتشفشانی پرتاب شده در اثر فوران آتشفشانی ( لخته های مایع  نیمه مایع یا خمیری و یا جامد ) اطلاق می گردد .

این مواد ممكن است منحصراً از مواد آذر آواری تشكیل شده باشد كه در این صورت بدان مخروط تفرایی (Tephra cone)می گویند و یا اساسا ً از مواد گدازه ای تشكیل یافته باشد كه بدان مخروط لاوایی (Lava cone) گفته می شود و یا بالاخره تناوبی از مواد گدازه ای و آذر آواری ممكن است باشد كه به این گونه آتشفشان ها استراتوولكان (Stratovolcan)گفته شده می شود.

فوران (Eruption)

 به خروج و پرتاب مواد آتشفشانی در سطح زمین فوران گفته می شود. خروج مواد آتشفشانی می تواند از دهانه مركزی آتشفشان و یا از طریق شكاف و احیاناً گروهی از شكاف ها صورت گیرد.

فوران های ماگمایی (Magmatic eruption)

به فورانه ایی گفته می شود كه نتیجه عملكرد مستقیم گازهای ماگمایی و ماگما می باشند

فوران های ناشی از بخار آب یا (Hydro eruption)

 این گونه فوران ها ناشی از بخار آب ثانوی بوده كه بواسطه گرم شدن آب های خارجی (یا زیر زمینی) در تماس با ماگما بوجود می آید.چنانچه این آب از منشاء آب های زیر زمینی باشد بدان  فراتیك  Phreatic می گویند.

دیاترم (Diatreme)

دهانه های انفجاری است كه بواسطه انفجار گازی بوجود آمده است، دیاترم در واقع به صورت دودكش های آتشفشانی پر شده از برش می باشند و شكل حفره ای یا چاه مانند دارند.

كا لدراها (Caldera)

به دهانه های نسبتاً وسیع آتشفشانی گفته می شود كه قطر آنها ممكن است به چندین كیلومتر برسد و شامل كا لدراهای انفجاری, كا لدراهای ریزشی و كا لدراهای فرسایشی هستند.

كا لدراهای انفجاری

 این نوع كالدراها بواسطه انفجار حجم عظیم از مواد آتشفشانی و پر سنگ در اثر گازهای تحت فشار حاصل و دهانه های وسیع تشكیل می دهد.

كا لدراهای ریزشی

این نوع كالدراها متداول ترین نوع می باشد كه در اثر انفجار و خارج شدن حجم زیاد از مواد ماگمائی و سنگین قسمت های فوقانی آتشفشان عمل فرو نشت یا ریزش اتفاق میافتد كه همراه با ایجاد شكستگی هائی می باشد.

كا لدراهای فرسایشی

این نوع كالدراها بر اثر فرسایش دهانه های آتشفشان های قدیمی و وسعت یافتن آن ها بوسیله عوامل جوی یا یخچالی و بادی ممكن است حاصل گردد.

سنگ

سنگ از نظر زمین‌شناسان به ماده‌ی سازنده‌ی پوسته‌ و بخش جامد سست‌کره‌ی زمین گفته می‌شود. سنگ‌ها از یک یا چند کانی درست شده‌اند و از نظر چگونگی پدید آمدن در سه گروه سنگ‌های آذرین، سنگ‌های رسوبی و سنگ‌های دگرگونی جای می‌گیرند.

سنگ‌های آذرین از سرد شدن گدازه‌ی آتش‌فشان‌ها به وجود می‌آیند.

سنگ‌های رسوبی پیامد فرسایش سنگ‌ها و انباشته شدن رسوب‌ها در دریاها هستند.

هنگامی که سنگی در فشار و گرمای زیاد قرار گیرد، سنگ دگرگونی پدید می‌آید.

سنگ‌ها و کانی‌ها

کره‌ی زمین از نظر ویژگی‌های فیزیکی ساختار لایه‌ای دارد. بخش مرکزی آن جامد است، بیش‌تر از آهن و نیکل درست شده و هسته‌ی درونی نامیده می‌شود. پیرامون هسته‌ی درونی را لایه‌ی مایعی از آهن و نیکل فراگرفته که هسته‌ی بیرونی نام دارد. پیرامون هسته‌ی بیرونی را لایه‌ای به نام گوشته در بر می‌گیرد که خود از لایه‌ا‌ی جامد و سخت به نام گوشته‌ی زیرین و لایه‌ای نرم‌تر و خمیری به نام سست‌کره درست شده است. پیرامون گوشته را لایه‌ی نازک و جامدی به نام پوسته فراگرفته که بیش‌تر از سیلیس، اکسیژن و آلومینیوم درست شده است. زمین‌شناسان به مواد طبیعی و بی ‌جان سازنده‌ی پوسته سنگ می‌گویند و بیرونی‌ترین لایه‌ی زمین را سنگ‌کره می‌نامند.

سنگ‌ها از یک یا چند کانی درست شده‌اند. کانی به موادی بی‌جان، جامد و بلوری گفته می شود که ترکیب شیمیایی به نسبت ثابتی دارند. بیش از 3 هزار گونه کانی در طبیعت یافت شده است که نزدیک 20 تا 25 گونه از آن‌ها در ساختمان بسیاری از سنگ‌ها وجود دارند. بیش‌تر سنگ‌ها از چند کانی درست شده‌اند، مانند گرانیت که بخش زیادی از آن از سه کانی کوارتز، فلدسپات و بیوتیت است.

هر گروه از سنگ‌ها نیز دارای کانی‌های مشخصی هستند که در گروه سنگ‌های دیگر وجود ندارند یا بسیار اندک هستند. برای نمونه، کانی هالیت فقط در سنگ‌های رسوبی دیده می ‌شود و در سنگ‌های آذرین یا دگرگونی دیده نمی ‌شود. کانی ولاستونیت نیز فقط در سنگ‌های دگرگونی یافت می شود. با این همه، برخی از کانی ‌ها، مانند کوارتز، ممکن است در هر گونه سنگی وجود داشته باشند.

سنگ‌ها و کانی‌های آن‌ها

سنگ‌های آذرین

سنگ های آذرین

هرچه بیش‌تر به ژرفای زمین برویم، دما بالاتر می ‌رود و در ژرفای زیاد به اندازه‌ ای می‌رسد که برای ذوب‌ شدن سنگ‌ها کافی است. با این همه، مواد درونی زمین به حالت مذاب نیستند. چون فشار زیادی که از لایه‌های بالایی بر لایه‌های زیرین وارد می‌شود، از ذوب شدن سنگ‌ها جلوگیری می‌کند. اما در جاهایی از ژرفای زمین که به دلیلی(برای نمونه، در پی جایه‌جایی ورقه‌های سنگ کره) از فشار کاسته می‌شود یا سنگ‌های سطحی زمین به زیر سطح فرو می‌روند، سنگ‌ها ذوب می‌شوند. هر جایی که سنگ‌ها ذوب شوند، ماده‌ی مذاب، که ماگما نام دارد، به سوی بالا راه پیدا می‌‌کند و آرام آرام دمای آن کاهش می‌یابد و سنگ‌های آذرین را پدید می‌آورد.

ماگما ممکن است به بخش‌های بالایی پوسته نفوذ کند یا از راه شکاف‌ها و سوراخ‌ها به سطح پوسته راه یابد. ماگمایی که از سطح پوسته بیرون نمی‌زند به آهستگی و طی سال‌ها سرد می‌شود و سنگ‌های آذرین درونی را می‌سازد. به ماگمایی که از دهانه‌ی آتش‌فشان بیرون می‌آید و به سطح زمین می‌رسد، گدازه می‌گویند. همه‌ی حجم گدازه‌ای که به سطح زمین می‌آید، به حالت مذاب نیست و قطعه‌های ذوب نشده‌ی سنگ و کانی‌های بلوری را نیز در خود دارد. گدازه طی چند روز سرد می‌شود و سنگ‌های آذرین بیرونی را می‌سازد.

بررسی ترکیب شیمیایی سنگ‌های آذرین و گدازه‌ی آتش‌فشان‌های فعال، نشان داده است که ماگما یک ترکیب سیلیکاتی با اندکی اکسیدهای فلزی، بخار آب و مواد گازی است. سنگ‌های آذرین را بر پایه‌ی درصد این مواد در سه گروه گرانیتی(اسیدی)، بازالتی(بازی) و آندزیتی(میانه) جای می‌دهند.

سنگ‌های آذرینی مانند ریولیت و داسیت را که محتوای سیلیس آن‌ها بالاست، یعنی بیش از 63 درصد ₂ SiO دارند، از گروه سنگ‌های آذرین اسیدی به شمار می‌آورند.

سنگ‌های آذرینی مانند آندزیت که بین 52 تا 63 درصد ₂ SiO دارند، از سنگ‌های آذرین میانه و سنگ‌هایی مانند بازالت و گابرو را که محتوای سیلیسی کم‌تری دارند، از سنگ‌های آذرین بازی هستند.

برخی از سنگ‌های آذرین، مانند پریدوتیت، را که محتوای سیلیسی آن‌ها بسیار پایین است، فرابازی می ‌دانند.

بافت سنگ‌های آذرین

زمین‌شناسان در بررسی‌های صحرایی، که ابزارهای پیچیده‌ی آزمایشگاهی در دسترس نیست، از اندازه و آرایش بلورهای سنگ، که بافت سنگ نام دارد، برای توصیف سنگ‌ها بهره می‌گیرند. اصطلاح بافت سنگ هنگام بررسی سنگ زیر میکروسکوپ نیز به کار می ‌رود.

بافت سنگ آذرین علاوه بر این که آن را از سنگ‌ها دیگر جدا می‌کند، ما را از درونی بودن یا بیرونی بودن آن و حتی ژرفایی که سنگ در آن‌جا از ماگما پدید آمده است، آگاه می‌سازد.

1. بافت نهان‌بلورین. بلورها را نمی‌توان با چشم غیرمسلح دید. اگر بلورها به اندازه‌ای کوچک باشند که فقط با میکروسکوپ‌ پولاریزان دیده شوند، اصطلاح میکروکریستالین و اگر فقط با میکروسکوپ الکترونی یا پرتوهای ایکس شناسایی شوند، اصطلاح کریپتوکریستالین را به کار می‌برند.

2. بافت آشکاربلورین. بلورها درشت و از 2 تا 5 میلی ‌متر هستند. این بافت زمانی پدید می‌آید که ماگما به آهستگی درون زمین سرد شود.

3. بافت پگماتیتی. گونه‌ای از بافت آشکاربلورین است که اندازه‌ی بلورهای آن بزرگ‌تر از 5 سانتی‌متر و حتی چند متر است.

4. بافت پرفیری. گونه‌ای از بافت آشکاربلورین است که دارای بلورهای درشت در زمینه‌ای از بلورهای ریز است. این بافت نتیجه‌ی سرد شدن آهسته زیر سطح زمین و آمدن ناگهانی ماگما به سطح زمین است که نخست با پدیدآمدن بلورهای درشت و سپس با بلورهای ریز همراهی می‌شود.

5. بافت سوراخ‌دار. در پی سرد شدن تند گدازه‌ای که گاز فراوان در خود دارد، بر سطح زمین پدید می‌آید. سنگ‌پا نمونه‌ای از این بافت است.

6. بافت شیشه‌ای. در برخی فوران‌های آتش‌فشانی، گدازه به درون آب ریخته می‌شود و بسیار تند سرد می‌شود. این گونه سنگ‌ها بلور ندارند و بافتی مانند شیشه دارند.

7. بافت آذرآواری. هنگامی که گدازه به صورت ذره‌های خاکستر به هوا پرتاب می‌شود و آن ذره‌ها به صورت لایه‌ای ته‌نشین می‌شوند، سنگ‌هایی را می‌سازند که ذره‌های سازنده‌ی آن‌ها آذرین، ولی ته‌نشینی آن‌ها شبیه سنگ‌های رسوبی است.

8. بافت آگلومرا. اگر اندازه‌ی ذره‌های پرتابی از دهانه‌ی آتش‌فشان بزرگ باشد، پس از ته‌نشین شدن به یکدیگر جوش می‌خورند و سنگ یکپارچه‌ای را می‌سازند که آگلومرا نامیده می‌شود.

خانواده‌های سنگ‌های آذرین

سنگ‌های آذرین را بر پایه‌ی بافت، درصد سیلیس، رنگ، چگالی، ترکیب شیمیایی و در نظر داشتن ویژگی‌های دیگر، طبقه‌بندی می‌کنند.

1. خانواده‌ی گرانیت- ریولیت. گرانیت از شناخته‌شده‌ترین سنگ‌های آذرین درونی است که فراوانی و زیبایی آن پس از صیقل یافتن، باعث شده است که در معماری مورد توجه باشد. نام این سنگ از واژه‌ی لاتین گرانوم به معنای دانه‌ی گندم گرفته شده است، زیرا بیش‌تر کانی‌های آن به اندازه‌ی دانه‌ی گندم است. بافت‌ آن از نوع آشکاربلورین است و بیش‌تر از فلدسپات پتاسیم‌دار، پلاژیوکلاز سدیم‌دار و کوارتز درست شده است.

کانی‌های بیوتیت، آمفیبول، هورنبلند و گاهی میکای سفید نیز در ساختمان آن دیده می‌شود.گرانیت‌ها به رنگ‌های سفید، خاکستری و صورتی دیده می‌شوند که برخاسته از نوع فلدسپات آن‌هاست.

ریولیت از نظر نوع کانی‌ها با گرانیت تفاوت زیادی ندارد و در واقع گرانیتی است که بیرون از پوسته‌ی زمین پدید می‌آید. ریولیت‌ها رنگ روشنی دارند و چون جهت‌یافتگی ماده‌ی مذاب را به آسانی می‌توان در آن‌ها شناسایی کرد، به این نام خوانده می‌شوند( ریولیت به معنای جریان یافته است.) در این خانواده سنگ‌هایی با بافت شیشه‌ای نیز وجود دارد که ابسیدین شناخته‌شده‌ترین آن‌هاست.

این سنگ تیره‌رنگ است و تیرگی آن به این علت است که هیچ گونه بلوری در آن وجود ندارد. به سنگ‌های بیرونی با بافت سوراخ‌دار این خانواده، پونس، پامیس یا سنگ‌پا می ‌گویند. توجه داشته باشید که سنگ‌پا ممکن است در خانواده‌های دیگر نیز وجود داشته باشد.

2. خانواده‌ی گرانودیوریت- داسیت. گرانودیوریت یکی از فراوان‌ترین سنگ‌های آذرین درونی است که از نظر کانی ‌شناسی، در میانه‌ی سنگ‌های گرانیتی و دیوریتی جای می‌گیرد. زیرا درصد کوارتز آن اندکی از گرانیت کم‌تر ولی از دیوریت اندکی بیش‌تر است. داسیت همانند بیرونی گرانودیوریت است. این سنگ در ایران فراوان است و بیش‌تر به رنگ روشن دیده می شود.

3. خانواده‌ی دیوریت- آندزیت. دیوریت‌ها سنگ‌هایی هستند که بیش‌تر از فلدسپات‌ پلاژیوکلاز سرشار از کلسیم درست شده‌اند. این سنگ‌ها اغلب کوارتز ندارند، اما گاهی اندکی کوارتز و فلدسپات پتاسیم‌دار نیز در ساختمان آن‌ها دیده می‌شود.کانی‌های تیره‌رنگ دیوریت‌ها اغلب آمفیبول، پیروکسن و بیوتیت است. آندزیت همانند بیرونی دیوریت است که به رنگ خاکستری تیره دیده می‌شود به صورت سنگ‌پا و آذرآواری نیز وجود دارد.

4. خانواده‌ی گابرو- بازالت. گابروها سنگ‌های تیره با چگالی به نسبت بالا هستند که بیش‌تر از پیروکسن و پلاژیوکلاز کلسیم‌دار درست شده‌اند. البته، ممکن است اندکی الیوین نیز در آن‌ها دیده شود. بازالت همانند بیرونی گابرو است. بازالت و گابرو 75 درصد سنگ‌های آذرین پوسته‌ی زمین را می‌سازند. بازالت سوراخ‌دار را اسکوری می‌گویند که شبیه سنگ‌پاست. بازالت شیشه‌ای نیز وجود دارد که به آن‌ها تاکی‌لیت می‌گویند. در پیرامون آتش‌فشان خاموش دماوند، به‌ویژه در کناره‌ی جاده‌ی هراز، می‌توان گونه‌های اسکوری، پرفیری و آگلومرای بازالتی را پیدا کرد.

5. خانواده‌ی پریدوتیت. پریدوتیت سنگی بسیار بازی است که بیش‌تر از کانی‌های آهن و منیزیم‌دار درست شده است. پریدوتیت‌ها چگالی بالایی دارند و رنگ آن‌ها تیره است. الیوین فراوان‌ترین کانی پریدوتیت‌هاست، اما ممکن است اندکی پیروکسن و حتی آمفیبول نیز در آن‌ها دیده شود. پریدوتیت‌ها سرشار از الیوین را دونیت گویند و پریدوتیت‌های سرشار از پیروکسن را پیروکسنیت می‌نامند. در صورتی که هم الیوین و هم پیروکسن را داشته باشند، لرزولیت خوانده می‌شوند. لمبورژیت، که بسیار کمیاب است و از بلورهای ریز اوژیت(نوعی پیروکسن) و الیوین آهن‌دار درست شده است، همانند بیرونی پریدوتیت‌هاست و به رنگ قرمز قهوه‌ای دیده می ‌شود. کیمبرلیت را نیز همانند بیرونی آن‌ها می‌دانند که سرشار از الیوین است و بلورهای ریز و اندکی گرونا(کانی دگرگونی) و الماس دارد.

اثرات فرسایش (بخش اول)

فرسایش از عواملی است که بازده زمین کشاورزی را پایین می‌آورد و در واقع زمین را از بین می‌برد. در نتیجه متخصصان باید تمام تلاش خود را برای جلوگیری از پیدایش فرسایش انجام دهند.

فاکتورهای موثر در فرسایش خاک :

الف) عامل انرژی : شدت بارندگی ، حجم رواناب ، نیروی باد ، زاویه شیب ، طول شیب .

ب) عامل مقاومت : فرسایش پذیری خاک ، ظرفیت نفوذ ، مدیریت خاک .

ج) عامل حفاظت : تراکم جمعیت ، پوشش گیاه ، مدیریت زمین .

اثرات فرسایش :

فرسایش تشدیدی خاک فشارهایی را که به یک خاک برای تولید محصول وارد می‌شود ، افزایش می‌دهد. فشارهای وارده می‌تواند فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی می‌باشد .

اثرات فرسایش بر خصوصیات فیزیکی :

1- کاهش عمق ریشه دهی .

2- کاهش ظرفیت ذخیره آب و خاک .

3- سله بستن و تراکم و سخت شدن خاک .

4- خارج شدن ذرات کلوئیدی و رسی از سطح خاک .

فرسایش باعث توسعه شیارها و گالی ها می‌شود و همین امر عملیات زراعی را مشکل می‌کند .  

اثر فرسایش بر خصوصیات شیمیایی :

فرسایش حاصل‌خیزی را کاهش می‌دهد از جمله اختلالات شیمیایی و تعذیه‌ای مربوط به فرسایش می‌توان کاهش CEC  (تبادل ظرفیت کاتیونی) کمبود عناصر غذایی NPK و عناصر میکرو را نام برد.

اثر فرسایش بر عملکرد محصول :

کمی کردن اثر فرسایش خاک بر عملکرد محصول، کار پیچیده‌ای است. به این دلیل که باید ارزیابی دقیقی از اثرات متقابل بین خصوصیات خاک، مشخصات محصول و اقلیم صورت می‌گیرد. اثرات فرسایش به عملکرد به صورت تجمعی است و حتی مدت ها بعد از شروع فرسایش شدید هم قابل مشاهده نمی‌باشد. فرسایش خاک، عملکرد محصول و از ظریق اتلاف عناصر غذایی، تخریب ساختمان، کاهش عمق خاک و ظرفیت نگهداری آب خاک کاهش می‌دهد .

اثرات بیرونی فرسایش خاک :

در بین مهم ترین این اثرات می‌توان به رسوب گذاری در مخازن و سدها، کاهش محصول در مناطق واقع شده در پایین دست به خاطر اثرات سیلاب و آلودگی آب ها به وسیله ترکیبات شیمیایی مختلف اشاره کرد. فرسایش خاک به عنوان عامل مهمی در کاهش حاصل خیزی شناخته شده است. حذف خاک از اراضی کشاورزی توسط فرسایش آبی و بادی، پتانسیل طولانی مدت تولید محصول را کاهش می‌دهد.

اثر فرسایش در ایجاد سیلابهای خطرناك

 در مناطقی كه زمین پوشش گیاهی كم دارد یا بكلی فاقد آن است، در موقع بارندگی‌های شدید یا ذوب شدن برف ها، آب زیادی در دامنه كوه ها جاری می‌شود كه اغلب تشكیل سیل های خطرناكی را می‌دهد.

اثر فرسایش در پر شدن سریع سدها

در حفظ خاك های حوزه آبریز رودهایی كه بر روی آن ها سد بسته شده است، نسبت به رودهایی كه بر روی آن ها سد بسته نشده است باید بیشتر دقت بشود و عملیات حفاظتی به منظور جلوگیری از فرسایش خاك سریع‌تر و جدی‌تر و موثرتر باشد، زیرا وجود سد خود در واقع در حكم یك صافی است كه مانع عبور مواد محموله آب می‌شود. هرچه خاك های حوزه آبریز رود مربوط بیشتر فرسایش یابد، به همان نسبت مواد بیشتری در پشت سدها جمع و روی هم انباشته می‌شود و در نتیجه عمر سد یعنی مدت بهره‌برداری از آن كوتاه تر می‌گردد.

اثر فرسایش بر روی كاهش آب های زیرزمینی

 پوشش گیاهی نه تنها خاك را حفظ می‌كند و مانع از فرسایش آن می‌شود، بلكه در حفظ آب نیز بسیار موثر است. در نقاطی كه زمین پوشش گیاهی دارد (كه این پوشش مانع از فرسایش آن می‌شود)، به هنگام بارندگی قطرات آب به هنگام فرود آمدن ابتدا به اندام گیاه برخورد می‌كند و به صورت ذرات ریز در می‌آید كه بهتر جذب زمین می‌گردد. از طرف دیگر ریشه‌های گیاه و هوموس موجود در خاك، آبی را كه به زمین می‌رسد جذب می‌كند و به این طریق مانع از جاری شدن آن در سطح زمین می‌گردد.

آبی كه به طریق مذكور در خاك حفظ می‌شود بعدها به صورت آب چشمه‌سار از كف دره‌ها بیرون می‌آید و آب های دائمی را تشكیل می‌دهد یا به عنوان آب زیرزمینی در آن محل یا نقاط دورتر از آن ها بهره‌برداری می‌شود.

به عكس، كوه ها یا زمین های شیبداری كه پوشش گیاهی ندارد و فرسایش یافته است، قادر نیست آب های برف و باران را در خود نگه دارد. چون به همین علت منابع آب های زیرزمینی تغذیه كافی نمی‌شود، در فصول خشكی قنات ها دچار كم آبی و در شرایط فوق‌العاده حتی خشك می‌گردد.

اثرات فرسایش 2

قبلا خواندید که....

اثر فرسایش در كاهش حاصلخیزی خاك

 بر اثر فرسایش، خاك روی زمین كه از نظر كشاورزی فعال ترین و بارخیزترین قسمت پوسته جامد زمین است، فرسوده می‌شود و از بین می‌رود و در نتیجه حاصلخیزی آن كاهش می‌یابد. فرسایش چنانچه شدید باشد، به كلی بارخیزی خاك را از بین می‌برد.

چنانچه قابلیت نفوذ آب یا هوا در خاك، بر اثر كم شدن یا از بین رفتن ماده آلی و تاثیر سایر عوامل كاهش یابد، خاكدانه‌ها متلاشی و از هم جدا می‌شود، در نتیجه، ساختمان خاك متراكم می‌گردد. در چنین حالتی در فصل مرطوب، محیط نامساعد و خفه‌كننده‌ای در خاك بوجود می‌آید. چون در این صورت هوا و آب نمی‌تواند در خاك نفوذ كند و همچنین خاك قادر نیست آّب را برای فصل خشكی در خود ذخیره نماید، از نظر شیمیایی و بیولوژیكی شرایط در خاك بسیار نامساعد می‌گردد.

در چنین محیطی به تدریج موجودات كوچك خاك‌زی (میكروارگانیزم‌ها) از بین می‌روند و هوموس خاك تلف می‌شود. بر اثر از بین رفتن مواد آلی (هوموس)، كمبود مواد ازتی خاك نیز ظاهر می‌گردد. با از بین رفتن هوموس و موجودات زنده، خاك حاصلخیزی خود را به كلی از دست می‌دهد.

فرسایش تونلی

یكی از جالب ترین و نادرترین ای فرسایش ها، فرسایش تونلی می باشد. این فرسایش در این ناهمواری اشكالی را شبیه به لانه روباه بوجود آورده است كه به نام اشكال فرسایش تونلی معروف هستند. اشكال فرسایش تونلی مطالعه شده در منطقه ساختاری ساده داشته و شامل تعدادی حفره یا گودال های قیفی شكل با ابعاد گوناگون و یك شبكه زهكشی زیرزمینی بوده كه این شبكه توسط خروجی هایی به شكبه زهكشی سطحی متصل است.

فرسایش توده ای

این نوع فرسایش در روی زمین اغلب به شكل عوارض زمین كه معرف حركات خاك در گذشته است ظاهر می‌گردد. این حركات عبارتست از تورم و بالا آمدن خاك، سرخوردگی، خزیدن زمین و ریزش خاك (حركت یخچال ها).

در فرسایش توده‌ای قسمتی از خاك دامنه كوه ها به حركت در می‌آید كه یا ممكن است بر اثر اشباع شدن خاك طبقه رویی از آب و نفوذپذیری خاك طبقه زیری، خاك رویی به حركت در آید، یا ممكن است بر اثر لغزش این عمل اتفاق افتد، به این معنی كه توده‌ای از كوه از محل اولیه خود جدا می‌شود و در محل دیگری قرار می‌گیرد، یا ممكن است در نتیجه ریزش باشد كه در این حالت قسمتی از كوه ریزش می‌كند و در سطح‌های پایین‌تر روی هم انباشته می‌شود.

فرسایش سیلابی

 فرسایش سیلابی یك تخریب ساده نیست. در مناطق كوهستانی و حتی در زمین های سست جلگه‌ای فرسایش شیاری و خندقی ممكن است به فرسایش سیلابی تبدیل گردد. در این فرسایش جریان آب به ویژه آبهای گل‌آلود، حامل ریگ و شن و غیره، موجب شسته شدن اطراف آن و حمل مواد بیشتر با خود می‌گردد. با این عمل، زمین های دیواره ی بستر، استحكام و قدرت خود را از دست می‌دهد و بتدریج و در مواقع جاری شدن سیلاب های شدید حتی به طور ناگهانی ریزش می‌كند و امكان دارد كه موجب تخریب و ویرانی مزارع و دهاتی كه در جوار این مسیل‌ها واقع شده‌اند، بشود. با افزایش مواد خاكی در آب، وزن مخصوص آن بیشتر و قدرت و نیروی درهم كوبنده آن زیادتر می‌گردد.

فرسایش خندقی

منشا این فرسایش، آب است. در این فرسایش عمق و عرض زمین های فرسایش یافته بیشتر از فرسایش شیاری است.

این شكل فرسایش، بر اثر پیشرفت فرسایش شیاری بوجود می‌آید، به این نحو كه شیارها به هم می‌پیوندند، در نتیجه زمین بیشتر شسته می‌شود و نهرها یا خندق هایی در سطح زمین تشكیل می‌گردد.

در این تخریب، سنگ مادر ظاهر می‌شود و آنقدر عمیق و عریض است كه گاوآهن قادر به عبور از آنها نیست. این خندق ها یا نهرها تدریجا عمیق‌تر می‌شوند. عمق خندق ها به یك متر یا بیشتر می‌رسد و بتدریج شكل آن ها تغییر می‌كند. این عمل در صخره‌های سست، خاك های رسی و رسی آهكی بیشتر دیده می‌شود.

این فرسایش اغلب در محدوده آب و هوای خشك و در نواحی كه تغییرات درجه حرارت در فصول مختلف در آنجا شدید است ظاهر می‌گردد. البته این شكل تخریب در زمین های جنگل‌كاری شده نیز دیده می‌شود و ساختمان زمین‌شناسی خاك هم در این فرسایش بی‌تاثیر نیست.

فرسایش چاله ی

 این شكل فرسایش بیشتر منشا بادی دارد. چاله ها در نتیجه توسعه فرسایش سطحی و بزرگتر شدن چاله های كوچك نخستین، بوجود می آید. در بسیاری از نقاط دشت لوط و حواشی دشت كویر سطح‌های وسیعی از زمین دیده می‌شود كه بر اثر باد بصورت چاله چاله در آمده است. این چاله ها نشانه فرسایش بادی شدید در این نواحی است. بادهای شدید موادی را كه از كندن این چاله‌ها بدست می آورد، كیلومترها با خود می‌برد.

فرسایش شیاری یا آبراهه ای

منشا این تخریب اغلب باران است و در پیدایش آن عامل، شیب بسیار موثر می باشد. فرسایش شیاری یا آبراهه ای، در دامنه كوه ها و حتی در سطح زمین های كم شیب نیز به سهولت دیده می‌شود. این شكل فرسایش، پیشرفته تر از فرسایش سفره‌ای بوده و ممكن است به صورت خطوط موازی نیز ظاهر شود كه ابتدا كم عمق است ولی به سرعت عمیق تر می‌شود. این شكل فرسایش، تا زمانی كه سنگ مادر ظاهر نشده است، بنام فرسایش شیاری خوانده می‌شود.

فرسایش سطحی یا سفره ای

عمل عامل فرسایشی در این فرسایش، در تمام سطح زمین است. این شكل فرسایش بیشتر منشا بادی دارد، ولی طبیعی است كه فرسایش آبی نیز ابتدا به طور سطحی اتفاق می افتدكه به علت فرسایش یكنواخت در تمام سطح كمتر محسوس می گردد.

این نوع تخریب با ظهور لكه های سفید و روشن در سطح نمودار می‌شود و نشان دهنده تخریب و از بین رفتن سطحی‌ترین قسمت زمین، آن هم به صورت لكه لكه است. اختلاف رنگ بین قسمت های فرسایش یافته و فرسایش نیافته علامت این تخریب است، زیرا قسمت رویی به علت دارا بودن مواد آلی، غالبا تیره رنگ می‌باشد.

علامت دیگر این فرسایش وجود ریگ و سنگریزه های آزاد در سطح زمین است. در این نقاط باد ذرات ریز را با خود برده و ریگ و سنگریزه در سطح زمین باقی مانده است.

فرسایش خاک

فرسایش كه به آلمانی  Abtrag و به فرانسه و انگلیسی Erosion  گفته  می‌‌شود، از كلمه لاتین Erodere  گرفته شده و عبارت است از فرسودگی و از بین رفتگی مداوم خاك سطح زمین (انتقال یا حركت آن از نقطه ای به نقطه دیگر در سطح زمین) توسط آب یا باد.

خاك یكی از مهم ترین منابع طبیعی هر كشور است. فرسایش نه تنها سبب فقیر شدن خاك و متروك شدن مزارع می گردد و از این راه خسارات زیاد و جبران ناپذیری را به جا می گذارد، بلكه با رسوب مواد در آبراهه ها، مخازن سدها، بنادر و كاهش ظرفیت آبگیری آن ها نیز زیان های فراوانی را سبب می‌گردد. بنابر این نباید مساله حفاظت و حراست خاك را كوچك و كم اهمیت شمرد.

 اگر استفاده خاك بر اساس شناسایی استعداد و قدرت تولیدی آن و مبتنی بر رعایت اصول صحیح و علمی باشد، خاك از بین نمی رود. فقط در سایه حمایت پوشش نباتی(درختان یا سایر گیاهان) بوده كه فرسایش خاك بسیار كند شده و تعادلی در تشكیل و فرسایش خاك ایجاد گردیده است.

این تعادل مساعد كه تحت تاثیرشرایط طبیعی حكمروا شده بود، از زمانی كه بشر زمین را به منظور تهیه  محصول و به دست آوردن غذا و دیگر مایحتاج خود، مورد كشت و زرع قرار داد تا از آن به عنوان مرتع استفاده كرد، بر هم خورد و زمین ها در معرض فرسایش شدید و وسیع قرار گرفت.

بنابراین فرسایش قبل از آن كه مورد بهره برداری انسان قرارگیرد نیز اتفاق می‌افتاده (فرسایش طبیعی) ولی از وقتی ‌كه انسان در آن به كشت و زرع پرداخت باعث فرسایش بیش از حد(فرسایش سریع وشدید) خاك شده است.

مبارزه با فرسایش آبی

 معمولا برای حفظ خاك و مبارزه با فرسایش دو راه وجود دارد: مبارزه مستقیم و مبارزه غیر مستقیم.

این دو روش مبارزه نمی‌توانند جایگزین یكدیگر شوند، بلكه به صورت مكمل می‌باشند. استفاده از فعالیت های مدیریتی در قالب مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز، روشی مناسب در كنترل و كاهش میزان فرسایش و رسوب است.

در مبارزه غیر مستقیم هدف ایجاد پوشش گیاهی یا بیشتر كردن آن است. برای نتیجه گیری بهتر، بایستی روش بهره‌برداری از زمین با حفظ خاك متناسب باشد و به جهت ایجاد تعادل بین خاك و گیاه و زمین های مرتعی و جنگلی و زراعتی مشخص گردد تا نقاطی كه استعداد جنگل را دارد، جنگل‌كاری، و قسمت هایی كه برای مرتع‌داری مناسب است، در آن جا پوشش مرتعی ایجاد یا توسعه داده شود و خلاصه سطح‌هایی كه برای كشاورزی مستعد است، گیاهان زراعتی مناسب با آن محل به ویژه از خانواده لگومینوز كاشته بشود.

هر چند گیاهان زراعتی خاك را به خوبی مرتع و جنگل در برابر عوامل فرسایشی حفظ نمی‌كنند، اما چون خاك استعداد كشاورزی دارد، چنان چه از روی اصول صحیح كشت و زرع گردد، هم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و هم خاك حفظ خواهد شد.

  در بهره‌برداری صحیح از خاك در نقاط كوهستانی معمولا باید نكات ذیل مراعات بشود:

زمین هایی كه شیب آن ها زیاد و صخره‌ای است و هم چنین سطح هایی كه خاكش كم است، مانند قله كوه ها را باید به احداث جنگل اختصاص داد تا حساسیت خاك در مقابل فرسایش كم شود و زمین هایی كه دارای خاك نرم و مرطوب و كوهپایه‌ای است و نسبت به زمین های جنگلی شیب كمتری دارد در آن ها مرتع به وجود آورد و خلاصه اراضی كه خاكش خوب و شیب آن كم است و دسترسی به آب آبیاری لازم هم هست، با احتیاط و از روی اسلوب صحیح كشاورزی بشود.

 در این جا قابل ذكر است كه بسیاری از كارشناسانی كه برنامه آبخیزداری را اجرا می‌كنند معتقدند در نقاطی كه منظور، حفظ خاك است،‌ به هیچ وجه نباید زراعت بشود، كما این كه در ایران در كلیه حوزه‌های آبخیزداری بكلی مانع بهره‌برداری از زمین به صورت كشاورزی و برای دامداری می‌شوند، زیرا شخم زدن زمین و هم چنین بدون پوشش گیاهی ماندن آن برای مدتی از سال به فرسایش خاك كمك می‌كند.

مبارزه غیر مستقیم یعنی ایجاد پوشش گیاهی یا تقویت پوشش زنده خاك بیشتر به منظور پیشگیری صورت می‌گیرد، در صورتی كه مبارزه مستقیم هنگامی شروع می‌شود كه خاك فرسایش یافته باشد و باید اقداماتی انجام داد كه خاك بیش از این فرسایش نیابد و امكاناتی فراهم كرد تا سطوح فرسایش یافته ترمیم گردد. بنابراین در مبارزه مستقیم وضع خاك از نظر فرسایش از مرحله پیشگیری به مرحله استعلاجی می‌رسد كه انجام این امر مستلزم صرف هزینه زیاد است و اصل اقتصادی آن بایستی مراعات گردد.

فرسایش آبی موقعی اتفاق می‌افتد كه سرعت آب های جاری از سرعت آستانه فرسایش تجاوز كند. سرعت آستانه فرسایش، حداقل سرعتی است كه آب بتواند ذرات خاك را با خود حمل كند. در مبارزه مستقیم با فرسایش آبی، هدف نفوذ دادن آب بیشتر در زمین، یا هدایت آب های اضافی به طرف مجاری خروجی و خلاصه جلوگیری از سرعت آب های جاری در سطح زمین است تا به سرعت آستانه فرسایش نرسد كه موجب فرسایش خاك گردد.

مبارزه مستقیم با فرسایش را معمولا از طریق ایجاد بانكت‌های افقی در امتداد خطوط تراز و ایجاد سكوهای محافظ و حایل و دیگر اقداماتی كه بعدا به آن ها اشاره خواهد شد، انجام می‌دهند.

مبارزه با فرسایش خاك

 همان طور كه قبلا شرح داده شد، خاك توسط آب و باد فرسایش می‌یابد. پوشش گیاهی و هوموس در جلوگیری از هر دو نوع فرسایش ( آبی و بادی ) بسیار موثر است.

برای جلوگیری از فرسایش خاك در درجه اول باید هدف ایجاد پوشش گیاهی باشد. اما بدیهی است كه در بعضی نقاط، شرایط طبیعی طوری است كه امكان روییدن گیاه نیست ولی در هر حال باید اقداماتی در زمینه جلوگیری از فرسایش خاك صورت گیرد.

در این شرایط بایستی از فكر ایجاد پوشش گیاهی در آن منطقه منصرف شد و روش های دیگری را برای نفوذ دادن آب در زمین (در فرسایش آبی) و تثبیت خاك در فرسایش آبی و بادی در پیش گرفت. به عنوان مثال حفر جوی ها یا بانكت‌ها در دامنه كوه ها در جلوگیری از فرسایش آبی و استعمال مالچ نفتی در تثبیت ماسه‌های روان و دیگر اقدامات كه ذیلا به شرح آن ها خواهیم پرداخت.

لازم به ذكر است كه اقدامات لازم درباره جلوگیری از فرسایش خاك و انتخاب روش و به كار بردن وسیله صحیح برای مبارزه با آن باید با مطالعات و بررسی های دقیق و توجه به وضع اقلیمی و جغرافیایی و حتی اجتماعی منطقه مربوطه صورت گیرد نه آن كه یك فرمول و یك دستورالعمل برای مبارزه با فرسایش بادی برای كلیه نقاط به كار برده شود.