مفاهيم

آموختن شکل اتشفشانها

تجربه ای از لاوا

مقایسه قسمتهای مختلف یک آتشفشان در حال فوران

- بحث در مورد اينكه چرا آتشفشانها فقط اشكال كمي دارند.

چرخه پليت تكتونيك بر اين بحث متمركز است كه چگونه داده هاي حاصل از آتشفشانها و زمين لرزه ها جهت فهم زمين به ما كمك مي‌كند. بچه ها شيفته اين موضوع هستند، به خاطر چيزي كه ما آن را «فاكتور بلا» مي‌ناميم. به نظر مي‌رسد همه انواع بلاها توجه بچه ها را به طور ويژه با مرگ و نابودي مجذوب كنند. پليت تكتونيك يك موضوع با تمام اين فاكتورها مي‌باشد. وقتي كه يك معلم داستان تعريف ميكند. دريافته‌ايم كه دانش آموزان بيشتر يك آتش فشان يا زمين لرزه خاصي را به خاطر خواهند آورد، اي كاش شما موارد، چه تعداد از مردم مردند، آنها چگونه مردند، و يك نگاه بصري در محتواي ؟ بدون اجسام را دربر بگيريد.

وقتي كه سنگ خواب است آتشفشان شكل مي گيرد، در داخل پوسته يا جبه بالايي زمين ايجاد مي شود به طرف بالا حركت كرده و روي سطح زمين فوران مي‌كند. سنگ مذاب نسبت به سنگ پيرامون خود چگالي كمتري دارد، بنابراين شناور مي‌شود و درست مثل هوا بالا مي‌آيد. هر فوران مي‌تواند لايه هايي از گدازه توليد كند كه بعاً سنگ آتشفشاني خواهند شد. اين لايه ها آتشفشان را مي‌سازند. وابستگي روي مقدار غلظت گدازه، روي شكل وابسته خواهد شد. كلمه «غليظ» در كتاب داستان به نام «گدازه لوس» شرح داده مي‌شود.

آتشفشان ها چندين شكل دارند، كه توسط تركيب ماگما و طبيعت فوران آن كنترل مي‌شوند. اگر يك آتشفشان گدازه خيلي رقيقي توليد كند (مقدار تركيب Sio₂ يا سيليس پايين)، ماگما قبل از سرد شدن يك فاصله طولاني را طي مي‌كند و آتشفشان سپري شكل يا گسترده را تشكيل مي‌دهد. اگر آتشفشان ماگما خيلي چسبناك يا لزجي توليد كند (مقدار سيليس بالا) تمايل يك شكل فوران انفجاري داشته باشد كه گدازه، جريانهاي آذر آواري و خاسكتر را شامل مي‌شود. اين مواد درست در اطراف آتشفشان بالا مي‌آيند، و يك مخروط پر شيب يا تند و يك شكل آتشفشان كلاسيك را تشكيل مي‌دهند. آتشفشانهايي كه از خاكستر تشكيل شده‌اند معمولاً كناره‌هاي تندي دارند، اما تمايل دارند نسبت به آتشفشانها ساخته شده از گدازه سريعتر فرسايش يابند.

1 – مرور كنيد كه a) همه كوهها آتشفشاني نيستند و b) آتشفشانها يك نوع سنگ آذري (سنگهاي آتشفشاني) را توليد مي‌كنند. دانش آموزان ياد خواهند گرفت كه همه آتشفشانها فقط تعداد كمي شكل دارند، و آتشفشانها از داخل به طرف خارج رشد مي‌كنند. از دانش آموزان سؤال مي‌پرسند كه آيا آنها حتي يك آتشفشان گرد را ديده اند (آنها بايستي جواب نه بگويند).

2 – دانش آموزان كتاب داستان «گدازه لوسي» را مي‌خوانند. شما ممكن است از دانش آموزان بخواهيد هر كدام از صفحات را بخوانند. مطمئن باشيد كه دانش آموزان تعداد كمي از شباهت ها را مي‌فهمند. سؤال پرسيدن از دانش آموزان در تمام زمانها مطمئن مي‌سازد كه آنها كلمات را درك مي‌كنند. استفاده از شكل «غليظ» روشن مي‌كند كه يك لايه غليظ چقدر كند گسترش مي يابد.

3 – شكل آتشفشاني را به دانش آموزان نشان دهيد. شما ممكن است اشكال پيوستي يا اشكال آتشفشانها را استفاده كنيد. آنها را به دانش آموزان نشان دهيد، به قدري كه آنها مي‌توانند انواع فورانها و اشكال آتشفشانها را ببينند. ممكن است شما بخواهيد به آن اشكال روي تخته نگاه كنند به قدري كه شما بتوانيد انها را براي چند هفته بعد نشان دهيد. اگر شما به اشكال دسترسي نداريد، از كتابهاي كتابخانه يا اينترنت استفاده كنيد، شما ممكن است بخواهيد دانش آموزان در مورد جائيكه آتشفشان شكل گرفته، صحبت كنند، و آنها را روي نقشه جهان يا كره زمين تعيين مكان كنند.

از دانش آموزان بپرسيد كدام اشكال مي‌توانند شكل آتشفشان باشند. از آنها بپرسيد چرا فقط F,B,A مي‌توانند آتشفشانهاي واقعي باشند. بحث كنيد كه گدازه مي‌تواند يك مايع غليظ يا ضخيم (همانند) يا خيلي رقيق همانند آب باشد و اين يك كنترل اساسي روي شكل آتشفشانها است. شما ممكن است بگوئيد كه ضخامت (غلظت) گدازه به تركيب شيميايي كه گدازه از آن ساخته شده وابسته است. و وقتي كه گدازه به سطح فوران مي‌كند چقدر داغ است. وقتي كه گدازه از زمين به خارج بيرون مي‌آيد. جريان مي‌يابد و يك ساختار كوه مانند مي‌سازد. گدازه غليظ تر يا ضخيم تر بيشتر شبيه كوه است و به اشكال A و F شبيه است. مثال ها شامل كوه هلنز و كوه لانس هستند در گدازه نازك تر (غلظت كمتر)، كوه همانند شكل B به نظر مي‌رسد. و يك مثال آن آتشفشانهاي هاوايي است. همچنين شكل آتشفشان توسط ثقل سنجي و پايداري ديواره هاي آتشفشان موجود تعيين مي‌شود.

نياز نيست دانش آموزان بفهمند چرا و چگونه آتشفشانها اشكال مختلفي دارند، فقط اينكه تعداد اشكال مشخص آتشفشان كم است. در طول آزمايشگاه دانش آموزان با انواع اشكال مختلف از غلظت هاي مختلف آزمايش مي‌شوند.

آزمايش دانش آموزان با مايعات مختلف جهت تحريك كردن ماگما

- مايعات دو غلظت مختلف، همانند نفت موتوري، عسل. شيره يا سس گوجه فرنگي

- نوع ويديوئي آتشفشانها يا هر برحسب كوتاهي كه جريان گدازه را نشان مي‌دهد.

وقتي كه گدازه خارج از زمين است و سنگ به صورت جامد است در صورتيكه ماگما در درون زمين بوده و به صورت حالت مايع است. سرد شدن گدازه حالت مواد را به جامد تغيير خواهد داد.

دانش آموزان اين كلاس شبيه به آب، عسل، سركه، شيره هستند اما سنگ مزاب نيستند. سنگ مزاب يك مايع است. ضخامت مايع، غلظت ناميده مي شود. به طور تكنيكي غلظت به عنوان مقدار مقاومت دروني يك مايع در مقابل جريان يافتن تعريف مي‌شود، كه به مقدار «چسبناكي» مولكولها و اتمهاي واقع در مايع بستگي دارد. آب، يك مايعي كه همه ما آن را استفاده مي‌كنيم به طور نسبي غلظت بالايي دارد. سنگ مذاب يك غلظت پايين دارد و خيلي ضخيم تر است، بيشتر شبيه عسل سرد يا بتون مرطوب است. گدازه (سنگ مذابي كه روي سطح زمين جريان مي يابد) غلظتهاي مختلفي دارد، كه به مقدار زياد توسط دماي گدازه و تركيب آن كنترل مي شود.

دانش آموزان با چگونگي جريان آن آشنا هستند، اما گاهي اوقات آنها تشخيص نمي‌دهند كه مايعات ديگر همانند نفت و ماسه نيز مي‌توانند جريان يابند. اين فعاليت دانش آموزان را با مفهوم غلظت آشنا مي‌سازد. كلاس در اول بايستي بخش هاي يك ويدئو كه جريان گدازه غليظ واقعي را نشان مي‌دهد، تماشا كند.

1 – پنج ايستگاه را تشكيل مي‌دهد. هر ايستگاه دو فنجان و يك ماده مختلف دارد: آب قرمز، آب آبي، نفت، شيره يا ماسه. دانش آموزان در آزمايشگاه محتوي يك فنجان را به ديگري خالص خواهد كرد. شما ممكن است بخواهيد سيني‌ها، كاغذ موم اندود يا روزنامه را زير آزمايش قرار دهيد در موردي يك ريختن اتفاق مي افتد.

2 – قسمتهاي كلاسي نوار ويديو كيلائو را نشان دهيد كه جريان گدازه را روشن مي كند. يك بخش خوب جهت استفاده نقطه‌اي است كه جريان گدازه خانه روستايي را فرا مي گيرد. حركت گدازه را تأكيد كنيد و سرعتهاي مختلف جريان گدازه را نشان دهيد. حركت گدازه را به عنوان «جريان غليظ» توصيف كنيد. اگرچه اين كلمه براي دانش آموزان يك كلمه ناآشناست، به طور درست، آن جريان گدازه را به عنوان داشتن يك سرعت كندتر جريان نسبت به آب نشان ميدهد.

3 – كلاس را به دو گروه تقسيم كنيد. گروهها از ايستگاه به ايستگاه حركت دارند. آنها بايستي مايع در عقب و جلو خالص كنند، به طور ذهني به غلظت آن توجه كنند، وقتي كه آنها همه پنج ايستگاه را كتنرل مي‌كنند، آنها را به مكانشان برگردانيد و بحث كنيد كه كدام مايع به گدازه ديده شده در ويديو بيشتر شبيه بود و چرا. به آنها يادآوري كنيد كه به رنگ فكر نكنند، اما به چگونگي حركت مايع (يك ماده چقدر غليظ است) توجه كنند.

4 – يك رأي گيري از دانش آموزان بكنيد براي اينكه ببينيد كدام مايع كه آنها ديدند بيشتر شبيه به جريان گدازه بود. ممكن است آنها آب داراي موادغذايي قرمز رنگ را به خاطر رنگ قرمز انتخاب كنند سعي كنيد نشان دهيد كه نفت موتور يا شيره غليظ تر است و بنابراين شبيه به گدازه است. اين نقطه براي مجذوب كردن دانش آموزان جواب درست نمي‌باشد. اما به آنها قدرت فكر كردن مي‌دهد.

وقتي كه سنگ يا ماگما مذاب است آتشفشان شكل مي‌گيرد، و به سطح زمين فوران مي‌كند. بيشتر ماگما در مرز صفحات در پوسته يا جبه بالايي زمين شكل مي‌گيرد. سنگ مذاب به طرف بالا مهاجرت مي‌كند، در «حجره ماگما» يا مخزن زير سطحي باقي ميماند. به طوردوره‌اي ماگما از سوراخ ماگمايي به سطح آمده و باعث ايجاد فورانها مي‌شود.

- قبل از اينكه فوران رخ دهد فشار داخل زمين بالا مي رود. اين فشار باعث ايجاد زلزله مي‌شود، زمانيكه سنگ اطراف صفحات ماگمايي بالا مي‌آيد. زمين لرزه ها در نواحي آتشفشاني هستند بنابراين اغلب منادي فورانها هستند.

- انواع مختلف آتشفشانها ساختارهاي فوراني مختلفي دارند، كه به تركيب ماگما، دماي آن، و چگونگي سرعت حركت آن به سطح بستگي دارد. بعضي فورانها خيلي سخت فوران مي كنند، تكه هاي خاكستر، گدازه، و صدها سنگ قابل اندازه گيري را به اتمسفر بيرون مي‌ريزند. براي مثال، استرومبلي يك آتشفشان در سيسيلي است، ايتاليايي ها فورانهاي سخت را براي آن يادداشت كرده اند. در مقايسه كيلائويك آتشفشان در هاوايي است كه ساختار فوراني آرامي دارد، گدازه به كندي از مخروط هاي آن خالص مي‌شود و به طرف پايين تپه جريان پيدا مي‌كند.

- علاوه بر گدازه، گاهي اوقات در طول فورانها جريانهاي گلي شكل مي‌گيرند. كوه هلني كه يك آتشفشان در واشنگتن است كه در سال 1980 فوران كرد يك مثال خوبي است. كوه هلنز به سختي فوران كرد، قسمت بالاي خارجي آن فوران مي‌كند. با اين وجود، مقدار زيادي برف روي قله كوه هلنز وجود داشت وقتي كه فوران كرد، گرماي انفجار برف را ذوب كرد. در نتيجه آن با خاكستر توليدي توسط فوران و سنگهاي تست قبلي مخلوط شد. در نتيجه جريان گلي در سرعت بيشتر از 120 مايل در ساعت به طرف پايين دامنه هاي آتشفشان فرو ريخت آنها ماگماي زياي در اطراف نواحي ايجاد كردند.

1 – تصاوير آتشفشانهاي فوراني را به دانش آموزان نشان دهيد. شما ممكن است بخواهيد تصاوير يا سايت هاي شبكه‌اي ذكر شده در قبل از آزمايش را استفاده كنيد.

2 – اين تمرين به دانش آموزان مهارت طراحي يك آتشفشان فوراني را مي دهد. قبل از اينكه صفحه كار را به آنها بدهيد بحث كنيد يك آتشفشان فوراني چه شكلي است، بعضي اوقات گدازه به طرف پايين آتشفشان سرازير مي‌شود و از مخروط فوراني بخار بيرون خواهد آمد. همچنين شما ممكن است در مورد شكل آتشفشان بعد از ايجاد يك فوران بحث كنيد. آن شبيه به شكل قبل از انفجار خواهد شد، ولي بزرگتر مي‌شود. (نكته: براي اين قانون استثناهايي وجود دارد، بعضي آتشفشان ها به قدري انفجاري هستند كه فورانهاي نخستين واقعاً بخشهاي آتشفشان را به اطراف پرتاب كرده و آن را كوچكتر مي كند).

3 – به دانش آموزان بياموزيد يك آتشفشان فوراني را طرحي كنند. در تصوير، آنها بايستي گدازه داغي كه به طرف پايين كناره هاي آتشفشان جاري است و بخار بيرون آمده از نوك آن را طراحي كنند. به دانش آموزان كمك كنيد كه گدازه و باز را با استفاده از قرار دادن يك راهنما روي تابلو يا پرده تصوير طراحي كنند. دانش آموزان را وادار كنيد كه يك جمله در مورد آتشفشانشان در فضاي فراهم شده، بنويسند.

4 – شما ممكن است آرزو داشته باشيد كه در مورد منشاء ماگما صحبت كنيد، اطلاعاتي را در اين زمينه بكار ببريد به طور متناوب، شما ممكن است بخواهيد يك كتاب كوتاه در مورد آتشفشانها براي كلاس بخوانيد يا به آنها يك كتاب تصوير در مورد آتشفشانها نشان دهيد. اگر كتاب شما آتشفشانهاي واقعي را توصيف ميكند مطمئن باشيد شما يك كره را نشان داده ايد جائيكه آتشفشان تعيين مكان شده است.

5 – همچنين توضيح دهيد كه وقتي كه يك آتشفشان پرتاب مي‌كند يك فشار زيادي در داخل قسمت بالايي زمين (پوسته و جبه بالايي) وجود دارد، و رهايي اين فشار با عدم ايجاد آتشفشان ها و زلزله ها مي‌شود. در آزمايش بعدي دانش آموزان به يادگيري در مورد زمين لرزه ها شروع خواهند كرد.