التحقيق في أسباب وآثار الإرتفاعات البركانية

إن الانفجارات البركانية تصنف بين أكثر العمليات الطبيعية التي يمكن أن تسودها الأرض، والتي يمكن أن تعيد تشكيل المناظر الطبيعية بأكملها في غضون ساعات، وأن تغير الأنماط المناخية العالمية، وتواجه القدرة على التكيف مع البشر، وهي ليست مجرد مدمرة، بل إنها تخلق أيضا أرضا جديدة، وتثري التربة على الزمن الجيولوجي، وتتيح نافذة في أعماق الكوكب، ويوضح فهم كل من العوامل الكامنة وراء ذلك، ونتائج الظواهر الواسعة النطاق التي تتطور من أجل العلماء.

ما سبب الإرتفاع البركاني؟

والعامل الرئيسي للثورة البركانية هو توليد وركبة الصخرة المفلورة - الممولتين التي تشكل عندما تذوب المواد المزروعة تحت درجة حرارة عالية وضغط، وتزيد قوة الماغوما من الصخرة الصلبة المحيطة بها، وترتفع إلى السطح بشكل مكثف، وتزيد من الكسور الغازات المفككة (وبشكل رئيسي، ثاني أكسيد الكربون، وضغوط ثاني أكسيد الكبريت)

التكتونية وجيل الماجما

معظم البركانات تتركز على طول حدود الصفائح التكتونية، وفي الحدود المتباينة، مثل سطوح منتصف الأطلسي، تقطع الصفائح، مما يسمح بقطع مواد المناشف إلى الإحباط والذوبان، مما يخلق انفجارات هائلة تنتج حمالات بازلية وبركات دروع واسعة، وفي الحدود المتجانسة، تولد خلايا مغناطيسية مائلة تحت تأثير الماء

إن البؤر الساخنة - المناطق المزروعة النشاط البركاني المكثف بعيدا عن حدود الصفائح هي سبب رئيسي آخر، ويُعتقد أن هذه البقع تتغذى من الأعمدة: أعمدة الصخر الساخنة والمزدهرة التي ترتفع من أعماق المناورة، وجزر هاواي ويلوستون كالديرا مثالين كلاسيكيين، حيث تتحرك لوحة التكتونية على عمود ثابت، وهو سلسلة من أشكال البركان.

تشكيلة الماجما وكمية الغاز

إن التركيبة الكيميائية للماجم تؤثر تأثيراً عميقاً على سلوك الانفجار، فالثدييات البسالة، منخفضة في الحرير والسائل نسبياً، تسمح بالفرازات بسهولة، مما يؤدي إلى تدفقات رقيقة من الحمى، ودرجة الحرارة العالية في السحلية، وكمية الغازات المصنوعة من الكبريت، وكمية الغازات المصنوعة من الكبريت، وكمية الغازات المتطاولة في وقت لاحق.

الضعف الهيكلي والطرق القائمة سابقا

إن الصدور البركانية غير مستقرة في جوهرها، وتتخللها الكسور والأخطاء ونظم التهوية القديمة، فبوصفها تدخلاً هائلاً، يمكنها استغلال هذه نقاط الضعف، مما يسهل وصول البطاطس اللاحقة إلى السطح، وعلاوة على ذلك، فإن إزالة الماكما من خزان يمكن أن تسبب انهيار الصخرة المفرطة، مما يشكل عملية كالديرا - وهي عملية يمكن أن تؤدي في حد ذاتها إلى حدوث ثورة متفجرة واسعة النطاق في كروسا.

المصاريف الخارجية

ويمكن أيضا أن تحفز أو تعجل أحداث خارجية، ويمكن للزلازل الكبيرة أن تهز حجرة الماما، مما يتسبب في تمزقها، في حين أن سقوط الأمطار الغزيرة أو صهر الثلج السريع يمكن أن يزعزع استقرار بركاني، مما يقلل الضغط المكثف على نظام الماما، بل إن قوى المد قد اقترحت كؤوس على الدق، رغم أن دورها لا يزال موضع نقاش.

أنواع الإرتفاعات البركانية

وتصنف الانفجارات البركانية على نمطها، الذي يعتمد على تركيبة الماجما، ومحتويات الغاز، والتفاعل بين الماجما والمياه الخارجية، ويوفر مؤشر الاكتشاف البركاني مقياسا يتراوح بين صفر (غير مستغل) و8 (ميغا - كولوسال) ويكتسي الاعتراف بأنواع الانفجار أهمية حيوية لتقييم المخاطر ولتفسير الودائع المتبقية.

الإرتفاعات الفعالة

وتنتج الاندلاعات الفادحة غلافاً سائلاً نسبياً يتدفق برفق من فتحات فتح، ويبني بركان درع منخفض الزوايا مثل ماونا لوا أو كيلاوا، وهذه الانفجارات عادة ما تكون لها قيم منخفضة في مجال التحقق (0-1)، ويمكن لتدفقات لافا أن تسافر للكثير من الكيلومترات، وتحرق هياكل الانزلاق، وتخلق أرضاً جديدة حيث تُلبّت فيها المركب.

حالات الإهلاك المتفجرة

إن الانفجارات المتفجرة تحدث عندما يتسبب عظم الفم العالي التحلل أو محتوى الغاز العالي في التفتت، وتتراوح بين انفجارات سترومبولي )النقطة الأولى والثانية( التي تقذف القنابل والقنابل الراقية وتنهار في الزعانف )النقطة ٤-٨( التي ترسل أعمدة من الرماد والبرومين ٣٠-٥٠ إلى الغلاف الجوي الخفيف.

التخديرات والارتفاعات الفائقة

وعندما تتفاعل الماما مع المياه الجوفية أو مياه البحر الضحلة أو الجليد، يتسبب الاتصال في الغليان الوميض والتوسع السريع في البخار، مما ينتج عنه انفجارات عنيفة في الأشعة الفطرية تفتت كل من الماجم وهروة البلد المحيطة بها، والظاهرة ذات الصلة هي الانفجار الفرائي، حيث تنبعث البخار وحده (لا توجد مغناطيس جديد) من خلال نظام حراري مائي في عام 2014 يُحدث كثاثاًاًاًاًاً.

الإرتفاعات بين الفينيان والأولترا - البلينيان

إن ثورة بلينيان التي تسمى " بلينجي " ، وهي عبارة عن " طائرة غاز وتفيرا " مستمرة ذات سرعة عالية، ترتفع عشرات كيلومترات إلى السماء، وتشكل سحابة شاملة تنتشر لاحقا، ويمكن لسقوط أشب أن يدفن مناطق بأكملها، ويمكن أن تنفجر موجات البيروكليز في الوادي المأهولة بالسكان)١٥(.

آثار الإرتفاعات البركانية

وآثار الانفجارات متنوعة ويمكن تقسيمها عموما إلى مخاطر فورية تهدد الحياة والممتلكات بالقرب مباشرة من البركان، والآثار البيئية والمناخية الطويلة الأجل التي يمكن أن تؤثر على الكوكب بأكمله.

الأخطار المباشرة

  • Pyroclastic Flows and Surges:] These are the most lethal volcanic phenomena. Traveling at speeds over 700 km/h with temperatures exceeding 1,000°C, they incinerate and asphyxiate anything in their path. The AD 79 destruction of Pompeii was largely caused by pyroclastic fls.
  • Lava Flows:] While slower moving, lava flows can destroy infrastructure, agricultural land, and homes. They are particularly dangerous in urbanized areas, as seen in the 2018 Kīlauea eruption on Hawai Eri Island.
  • Ashfall and Tephra:] Thick accumulations of ash can collapse roofs, contaminate water supplies, and cause respiratory illness. Ash clouds also disrupt aviation by damaging jet motors and reducing visibility - the 2010 Eyjafjallajökull eruption cost the global economy an estimated $5 billion in cancelleded flights.
  • Lahars:] Volcanic mudflows، التي كثيرا ما تولدها الأمطار الغزيرة أو تذوب الثلج على المنحدرات البركانية، يمكن أن تطوف الوديان بسرعة عالية، وتدفن المجتمعات المحلية، وقد أدى انفجار نيفادو ديل رويز في كولومبيا في عام 1985 إلى توليد لاهار قتل نحو 000 23 شخص في بلدة أرميرو.
  • volcanic Gases:] Sulfur dioxide, hydrogen sulfide, and carbon dioxide can accumulate in low-lying areas, poisoning people and livestock. Lake Nyos in Cameroon (1986) released CO2 from volcanic degassing, suffocating over 1,700 people.

الأثر البيئي والإيكولوجي

ويمكن أن تعقيم الرواسب المضارب المعالم الطبيعية بأكملها، وتدمر الغابات والشعاب المرجانية وموائل الأحياء البرية، إلا أن الرواسب البركانية تتحول بمرور الوقت إلى التربة الغنية التي تدعم النظم الإيكولوجية الخشنة، كما تشهده العديد من الجزر البركانية الاستوائية، ويمكن أيضا لسقوط أش أن يُخصم البيئات البرية والبحرية بإضافة مغذيات أساسية مثل الفوسفور والحديد.

كما تؤثر البراكين على البيئات المائية، وتطلق الأنفجارات الغواصة حرارة، ومعادن، وسوائل حمضية يمكن أن تقتل الحياة البحرية محليا، ولكنها تدعم أيضا المجتمعات الكيموسينية الفريدة حول فتحات الحرارة المائية.

Climate Effects

إن الانفجارات البركانية هي أحد أهم العوامل الطبيعية لتقلب المناخ القصير الأجل، والآلية الرئيسية هي حقن ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير، حيث تحولت إلى هوباء الكبريت، وهذه الهباءات تعكس الإشعاع الشمسي الرجعي إلى الفضاء، مما تسبب في حدوث تأثير تبريد يمكن أن يدوم سنة إلى ثلاث سنوات.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للرماد البركاني والهباء الجوي أن يؤثرا على الكيمياء في الغلاف الجوي، مما يسهم في استنفاد الأوزون، كما أن الغازات البركانية تضيف ثاني أكسيد الكربون، ولكن المبلغ صغير مقارنة بالانبعاثات البشرية - رغم أن انفجارات العجلات الكبيرة في أعماق البحار قد تكون قد لعبت دورا في الانقراضات الجماعية عن طريق الاحترار بعيد المدى.

الصحة البشرية والآثار الاجتماعية

وتشكل الآش والغازات مخاطر صحية حادة ومزمنة، ويمكن أن يتسبب استنشاق الرماد الغرامي في السيلكوزي ويفاقم الربو، ويهيج ثاني أكسيد الكبريت الرئتين ويمكن أن يؤدي إلى استياء الجهاز التنفسي، كما أن آثار الصحة العقلية الناجمة عن التشريد والخسائر كبيرة، ومن الناحية الاقتصادية، يمكن أن تؤدي إلى دمار الزراعة المحلية والسياحة والهياكل الأساسية، ويمكن أن يستغرق الانتعاش سنوات، مما يتطلب مساعدة حكومية ودولية كبيرة.

دراسات حالة عن حالات الإحراق الملحوظة

وتوفر دراسة مفصلة عن الانفجارات التاريخية الرئيسية بيانات حاسمة لفهم العمليات البركانية وتحسين نماذج المخاطر، وتبرز الحالات التالية أساليب مختلفة للانفجار وآثارها البعيدة المدى.

Mount Vesuvius, AD 79

ومن أشهر ثورات التاريخ دفنت فيسوفيوس مدينتي بومبيي وهيركولانيوم الرومانية تحت مسافات الرماد والودائع البتروكية، وبدأ الانفجار بمظلة بلينية ارتفعت على بعد ٣٠ كيلومترا، ثم قفزات متعددة من البنفسج، وتبرز المباني السريعة الدفن والمصنوعات اليدوية وحتى أشكال الضحايا التي توفر سجلا غير مفص َّل.

كراكاتوا، 1883

وقد أدى انفجار كراكاتوا المفجّر في مضيق صندا (إندونيسيا) إلى ارتفاع الصوت الذي سُجّل على الإطلاق، حيث سُمع على بعد أكثر من 000 3 كيلومتر، وتسبب الانفجار في موجات تسونامي تصل إلى 40 متراً، مما أدى إلى مقتل ما يقدر بنحو 000 36 شخص.

جبل سانت هيلينز، 1980

إن ثورة جبل سانت هيلانز في ولاية واشنطن هي أكثر من دراسة في التاريخ الحديث، وهي أرضية ضخمة أحدثها زلزال أفرغ الضغط على نظام الماما، مما أدى إلى انفجار جانبي دمر أكثر من 600 كيلومتر مربع من الغابات، وارتفع عمود الانفجار 24 كيلومترا، وسقط الرماد عبر إحدى عشرة ولاية، مما أدى إلى ثورة فهم المنظومات الموجهة من الانفجارات والحطام البركاني.

Eyjafjallajökull, 2010

وعلى الرغم من أن انفجار إيجافجاليجول في أيسلندا كان له آثار اقتصادية عميقة بسبب الرماد الغرامي الذي أنتجته، فقد انحرفت سحابة الرماد فوق أوروبا، مما أدى إلى إغلاق معظم المجال الجوي للقارة لأكثر من أسبوع، وأبرز الحدث ضعف الطيران الحديث حتى الاندلاع المتواضع، ودفع إلى إيجاد نماذج أفضل لتفكك حركة المرور وبروتوكولات الاتصالات بين البركان.

الرصد والتأشيرات

وقد أدت التطورات في التكنولوجيا إلى تحسين كبير في القدرة على كشف الاضطرابات البركانية والتنبؤات، ويستخدم الرصد الحديث نهجا متعدد المستويات لتتبع التغيرات في الحالة المادية والكيميائية للبراكان.

رصد الزلازل

وتوفر الزلازل البركانية إنذارات مبكرة حاسمة، وتولد الكسور في حركة الماجما، وتولد زلزالاً منخفضة التردد (طول الفترة)، بينما ينتج الغاز والسائل ارتفاعاً من الصدر - اهتزازات مستمرة، وتتيح الصفائح السيزمية للعلماء تحديد مصادر المغناطيس وتتبع هجرتهم إلى الأعلى.

التحلل الأرضي

وكما تتراكم الماما تحت بركان، فإن السطوح السطحية الأرضية، وتكنيكات مثل النظام العالمي لتحديد المواقع، ومطياف المقاييس، والتداخل الراداري، تقاس هذا التشوه بدقة المقياس، مثلا في جبل سانت هيلينز، التي سبقت انفجار بناء القبعات للفترة 2004-2008، مما يوفر دليلا واضحا على وجود مغناطيس جديد.

انبعاثات الغاز

وتشير التغيرات في تركيب وتدفق الغازات البركانية - خاصة ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون H2S-can إلى ارتفاع الماغم، وكثيرا ما تشير زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى أن الماغما تقترب من السطح، وتسمح أدوات مثل أربعة درجات إحداث تحول في المطيافات الأشعة تحت الحمراء وكاميرات فوق البنفسج بقياس الغاز عن بعد.

الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وتوفر السواتل آراء متبادلة عن النشاط البركاني، واكتشاف الشذوذ الحراري، وعمود الرماد، وسحب ثاني أكسيد الكربون، وأجهزة الساتلين التابعين لوكالة ناسا، بالإضافة إلى السواتل التي تستخدمها شركة رصد الاستشعار، يمكن من رصد البركانات النائية في الوقت القريب من الأرضي.

النماذج الافتراضية ونظم الإنذار المبكر

وباستخدام البيانات التاريخية، يقوم علماء البراكين ببناء نماذج محتملة تقدر احتمال حدوث انفجار استنادا إلى إشارات الاضطرابات الحالية، وقد أدت نظم الإنذار المبكر، مثل نظم اللحوم في جبل رينييه، إلى الجمع بين الرصد في الوقت الحقيقي مع برامج التعليم والإجلاء المجتمعي، وفي حين أنه لا يمكن التنبؤ بأي بركان مع اليقين المطلق، فإن الجمع بين هذه التقنيات أدى إلى توقعات ناجحة، مثل انفجار الأثاث في عام 1991، حيث توفر الآلاف من الإجلاء.

الأخطار البركانية والتخفيف من المخاطر

فالعيش بالقرب من بركان نشط ينطوي على مخاطر متأصلة، ولكن استراتيجيات التخفيف يمكن أن تقلل من الخسائر، فالتخطيط لاستخدام الأراضي أمر حاسم: إذ ينبغي للسلطات أن تقيد التنمية في مسارات صيد معروفة وقرب فتحات بركانية، وقد أثبتت حملات التثقيف العام التي تعلم السكان عن الأخطار وطرق الإجلاء فعاليتها، كما ثبتت فعالية عمليات الحفر والاتصال المنتظم مع العلماء.

وتشمل الحلول المتطورة بناء الحواجز التي تحول دون تحويل مسارات النفايات أو المهارة، وإن كانت باهظة التكلفة وغير ممكنة دائماً، إلا أن الحد من المخاطر الأكثر فعالية ينبع من الرصد المستمر، والتمويل القوي للمرصد البركاني، والتعاون الدولي من خلال منظمات مثل الرابطة الدولية لعلم البركان والكيمياء في داخل الأرض.

خاتمة

إن الانفجارات البركانية هي أحداث معقدة ومتعددة الجوانب متأصلة في العمليات في أعماق الأرض، وتتراوح أسبابها بين التكتلات اللوحات وتكوين الماجستير والمحفزات الخارجية، وتمتد آثارها على التدمير الفوري، والتغير البيئي الطويل الأجل، والتحولات المناخية العالمية، ومن خلال دراسة دقيقة للثورات التاريخية والتقدم في تكنولوجيات الرصد، يواصل العلماء تحسين التنبؤات المتعلقة بالاندفاع وتخفيف المخاطر.