Multi-Tiered Magmatic Plumbing System of the Tatun Volcano Group, Taiwan: Insights from Mineral Thermobarometry and Reservoir Evolution

ताइपे की हलचल भरी सड़कों के नीचे, एक भूवैज्ञानिक प्रश्न लंबे समय से वैज्ञानिकों और जनता दोनों के मन में बना हुआ है: क्या तातुन ज्वालामुखी समूह (Tatun Volcano Group), जो शहर के ठीक उत्तर में स्थित पहाड़ों का एक समूह है, वास्तव में सुप्त है, या यह केवल सो रहा है? ये ज्वालामुखी प्रशांत रिम के वे ऊंचे, बर्फ से ढके विशालकाय ज्वालामुखी नहीं हैं जो भयानक आवृत्ति के साथ फटते हैं; ये पुराने, शांत हैं, और इनकी अंतिम ज्ञात गतिविधि हजारों साल पहले हुई थी। फिर भी, लाखों की आबादी वाले महानगर से इनकी निकटता, इनके आंतरिक कामकाज को समझना सुरक्षा के लिए एक आवश्यक विषय बनाती है। यह उत्तर देने के लिए कि क्या ये पहाड़ जाग सकते हैं, भूवैज्ञानिकों को पृथ्वी की पपड़ी (क्रस्ट) के भीतर देखना होगा, जहाँ मैग्मा—पिघली हुई चट्टान जो विस्फोटों को ईंधन देती है—छिपे हुए कक्षों में प्रतीक्षा करता है। यह प्रक्रिया एक "प्लंबिंग सिस्टम" (नलसाजी प्रणाली) द्वारा नियंत्रित होती है, जो भूमिगत जलाशयों और मार्गों का एक नेटवर्क है जहाँ पिघली हुई चट्टान सतह तक पहुँचने से पहले ठंडी होती है, मिश्रित होती है, और कभी-कभी रुक जाती है। प्राचीन लावा प्रवाह के भीतर फंसे क्रिस्टल का अध्ययन करके, वैज्ञानिक इन छिपे हुए कक्षों के तापमान, दबाव और गहराई का पुनर्निर्माण कर सकते हैं, जिससे प्रभावी रूप से ज्वालामुखी की अंतिम सांसों के इतिहास को पढ़कर उसके भविष्य के व्यवहार का अनुमान लगाया जा सकता है।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में माउंट तातुन के हृदय में गहराई तक ड्रिल करके एक कोर सैंपल निकाला है, जो चट्टान का एक लंबा बेलनाकार हिस्सा है जो ज्वालामुखी की गतिविधि के ऊर्ध्वाधर इतिहास को संरक्षित करता है। इस कोर से, उन्होंने ठोस हुए लावे के तैंतीस नमूने निकाले, जो प्राचीन विस्फोटों की चार अलग-अलग परतों का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनका लक्ष्य इन चट्टानों के भीतर सूक्ष्म क्रिस्टल का परीक्षण करना था, विशेष रूप से 'एम्फीबोल' (amphibole) नामक खनिज पर ध्यान केंद्रित करना था। एम्फीबोल एक प्रमुख संकेतक है क्योंकि यह केवल जमीन के नीचे विशिष्ट गर्मी और दबाव की स्थितियों में बनता है। जब मैग्मा बहुत तेजी से ऊपर उठता है या अपने रासायनिक वातावरण को बदल देता है, तो ये क्रिस्टल टूटने लगते हैं, जिससे विशिष्ट किनारे (rims) बनते हैं या उनकी आंतरिक संरचना बदल जाती है। इन क्रिस्टल और उनके किनारों के आकार, आकृति और रासायनिक संरचना का विश्लेषण करके, शोधकर्ता सटीक रूप से निर्धारित कर सके कि मैग्मा कितनी गहराई पर रहा था, वह कितनी तेजी से बढ़ रहा था, और विस्फोट से ठीक पहले क्या हुआ था।

अध्ययन से पता चला कि तातुन ज्वालामुखी समूह एक एकल, सरल कक्ष के बजाय एक जटिल, बहु-स्तरीय प्रणाली के माध्यम से संचालित होता है। मैग्मा की यात्रा पृथ्वी की पपड़ी में गहराई में शुरू होती है, जहाँ यह धीरे-धीरे ठंडा होता है और ऑर्थोपाइरोक्सिन (orthopyroxene) जैसे क्रिस्टल बनाता है। जैसे-जैसे यह पिघली हुई चट्टान ऊपर उठती है, यह विभिन्न गहराइयों पर रुक जाती है, जिससे भूमिगत "वेटिंग रूम" (प्रतीक्षा कक्षों) की एक श्रृंखला बन जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि मैग्मा 4 किलोमीटर से लेकर 22 किलोमीटर जैसी गहराई तक के स्तरों पर स्थिर हुआ था। इन मध्यवर्ती स्तरों पर, मैग्मा और ठंडा हुआ, जिससे एम्फीबोल क्रिस्टल विकसित हो सके। हालाँकि, कहानी केवल एक साधारण आरोहण पर समाप्त नहीं होती। डेटा बताता है कि नीचे की गहराई से आने वाला ताजा, गर्म मैग्मा अक्सर इन स्थिर, ठंडे पॉकेटों में प्रवेश करता था। गर्म और ठंडे मैग्मा के इस मिश्रण ने एक "वेक-अप कॉल" (जागने का संकेत) की तरह काम किया, जिससे सुप्त मैग्मा पुन: सक्रिय हो गया और सतह तक की अंतिम यात्रा शुरू हुई।

महत्वपूर्ण रूप से, इस अंतिम आरोहण की गति को एम्फीबोल क्रिस्टल के किनारों को देखकर मापा गया था। जब मैग्मा तेजी से ऊपर उठता है, तो दबाव कम हो जाता है, जिससे एम्फीबोल विघटित होने लगता है और नए खनिजों की एक पतली परत (rim) बनाता है। इन किनारों की मोटाई ने वैज्ञानिकों को यह गणना करने की अनुमति दी कि मैग्मा बहुत धीमी गति से ऊपर बढ़ा, जो 0.004 और 0.011 मीटर प्रति सेकंड के बीच था। इसे समझने के लिए, यह एक हिंसक दौड़ के बजाय एक धीमी, स्थिर रेंगने वाली गति है। ऐसा धीमा आरोहण दर यह स्पष्ट करता है कि तातुन के ज्वालामुखियों ने ऐतिहासिक रूप से विनाशकारी विस्फोटों के बजाय सौम्य, बहते हुए लावा का उत्पादन क्यों किया। मैग्मा को ठंडा होने और गैसों को धीरे-धीरे छोड़ने का समय मिला, जिसके परिणामस्वरूप 'एफ्यूसिव' (effusive) विस्फोट हुए जो परिदृश्य को फाड़ने के बजाय उसके ऊपर फैल गए।

अनुसंधान ने समय के साथ ज्वालामुखी की प्लंबिंग प्रणाली में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन का भी खुलासा किया। अतीत में मैग्मा कहाँ रुका था, इसकी तुलना आधुनिक भूकंपीय डेटा से करके, टीम ने पाया कि मुख्य मैग्मा जलाशय अब गहराई में पीछे हट गया है। उत्तर प्लीस्टोसीन युग (late Pleistocene epoch) के अंत में, मैग्मा जलाशय का ऊपरी हिस्सा लगभग 4 किलोमीटर की गहराई पर था। आज, वह छत 8 किलोमीटर तक गिर गई है, जो यह सुझाव देती है कि ज्वालामुखी की मैग्मा आपूर्ति कम हो गई है और जलाशय सिकुड़ गया है। यह पीछे हटना क्षेत्र के विवर्तनिक बलों (tectonic forces) में आए बदलाव से जुड़ा है; उत्तरी ताइवान की पृथ्वी की पपड़ी अब उतनी नहीं खिंच रही और पतली हो रही है जितनी कि लाखों साल पहले थी, जिसने संभवतः ज्वालामुखी को खिलाने वाली गर्म मेंटल सामग्री के ऊपर की ओर प्रवाह को कम कर दिया है।

इस स्पष्ट गिरावट के बावजूद, अध्ययन एक निरंतर चिंता को उजागर करता है। जबकि मुख्य मैग्मा जलाशय और गहरा चला गया है, एक ज्ञात हाइड्रोथर्मल जलाशय—गर्म पानी और भाप का एक पॉकेट—2 से 4 किलोमीटर की उथली गहराई पर बना हुआ है। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि यदि आज ताजा मैग्मा इस उथले क्षेत्र में प्रवेश करता है, तो यह प्रणाली को एक नए विस्फोट के लिए तैयार कर सकता है। कोर नमूनों के क्रिस्टल दिखाते हैं कि एम्फीबोल का विघटन अक्सर इन उथले, गर्म वातावरणों में शुरू होता है। इसलिए, हालांकि ज्वालामुखी अतीत की तुलना में कम सक्रिय हो सकता है, भविष्य की गतिविधि की संभावना बनी हुई है। सबसे विवेकपूर्ण मार्ग इस उथले हाइड्रोथर्मल क्षेत्र की बारीकी से निगरानी करना है, किसी भी संकेत पर नज़र रखना कि क्या नया मैग्मा सतह के नीचे पानी को उत्तेजित कर रहा है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ऊपर स्थित शहर पृथ्वी के नीचे की इस धीमी, स्थिर धड़कन से सुरक्षित रहे।