"علم البركان" "كيف يُشغّل "ماما" وجه كوكبنا"

إن البراكين تمثل أحد أكثر أشكال التعبير المباشرة عن الطاقة الداخلية للأرض، فهي ليست مجرد قوى مدمرة بل هي محركات جيولوجية أساسية تبني قشرة جديدة، وتثري التربة، وتنظم المناخ على الزمن الجيولوجي، وتفهم البركان هو فهم الكوكب الدينامي الذي نعيش فيه في عالم يتحرك باستمرار من خلال الحرارة من قلبه، وتستكشف هذه المادة العلوم وراء النشاط البركاني، من جيل الكائنات الحية العميقة تحت الأرض.

ما هو البركان؟

في أبسطها، البركان هو تمزق في قشرة كوكب ما يسمح بالمغناطيس الساخن والرماد البركاني والغازات للهروب من حجرة ماجما أسفل السطح، وعلى الأرض، يوجد البركان الأكثر شيوعاً حيث تتجمع اللوحات التكتونية، وتتباع أو تُوضع فوق البقع الساخنة - تُعدّل من الصخور الحشرية الساخنة.

إن ماما مُخزّنة أو شبه مُتَخزَّنة تحت السطح، وعندما تصل الماما إلى السطح، تُسمى باللافا، فأمور التمييز لأن الماما تحتوي على غازات مُذوفة تتوسع متفجراً أثناء الرماد، بينما تحطّم الحمم بالفعل، فتشكيل الماما - جزئياً - يُحدّد أسلوب الإنفجار، شكل البركان.

طلاء التكتون والفولكان

الغالبية العظمى من بركان الأرض متوافقة مع حدود الصفائح الحدود المتباعدة مثل ركب منتصف المحيط الأطلسي تنتج ثورات فعالة بينما تبتعد الصفائح عن الماء

أنواع البركان

إن مورفولوجيا بركاني هي نتيجة مباشرة لتاريخه الثوري وكيمياء الماما، ويصنف علماء الجيولوجيا البركان إلى عدة أنواع رئيسية، كل منها له خصائص متميزة.

فولكان الدروع

إن البراكين الدروعية واسعة النطاق ومتطورة بلطف من أشكال الأرض التي تبنىها التدفقات المتعاقبة من الحمى البسالة المنخفضة النسيج، وهذه الثوران تتسم عادة بالفعمة، مما يتيح للحمى السفر لمسافات طويلة قبل التبريد، كما أن ماونا لوا وكيلي في هاواي مثالان تقليديان، ويمكن أن تكون البراكين البالية الدرعية ضخمة على الرغم من ارتفاعها في مساحتها 9 كيلومترات.

ستراتوفولكان (فولكان القاطرة)

إن الجبال الدوارة شديدة الوطأة والمخروطية التي بنيت بطبقات متغيرة من تدفقات الحمم والمواد البكترية والحطام البركاني، وتزيد عظمتها من ثرائها (وتكون من فولاسيس) وبالتالي أكثر وضوحا، مما يؤدي إلى انفجارات متفجرة.

Cinder Cone Volcanoes

إن مواسير القمار هي أبسط وأصغر صور أرض بركانية، وهي تكوّن من تراكم رقائق التفاح التيفرا والصخور التي تُنقَل من فتحة واحدة، ونادرا ما تتجاوز 300 متر في الارتفاع، وتُحدث حالات الإشعال على ذبابة البركان الأكبر، وباريكوتين في المكسيك هو صخرة من مواضع القرن 1943.

لافا دوميس

إن دبوسات لافا تُشكل عندما تُنقَفَر ببطئ شديد الحساسية (التي غالباً ما تكون خامية أو خبيثة) وتُتربّى حول فتحة التهوية بدلاً من أن تتدفق بعيداً، ويمكن أن تنمو على مدى أشهر أو سنوات، وتُعرض للإنهار، وتُنتج تدفقات مُزدحمة، كما أن القبة في جبل سانت هيلينز قد تنموت في أمريكا الشمالية.

فيلق الضمادات

وفي حين أن المنافذ الضوئية الأقل، فإن الفتحات النسيجية هي كسور خطية تثور من خلالها الحمم، مما ينتج في كثير من الأحيان هضبة كبيرة من الفيضان، كما أن ثورة اللاكي في أيسلندا (1783) وحوض نهر كولومبيا في شمال غرب المحيط الهادئ مثالان، ويمكن أن تُطلق الانفجارات الفاسدة كميات هائلة من الحمم والغاز، مما يؤثر على المناخ العالمي.

تشكيلة ماجما

توليد الماما ليس مجرد مسألة درجة الحرارة، الضغط ومحتوى الماء يؤديان أدواراً حرجة، فغلبة الأرض صلبة، لكن في ظروف معينة، يحدث الإنصهار الجزئي،

الاضطرابات

عند الحدود المتباينة و البقع الساخنة ترتفع الصخور المتحركة بشكل متعمد وتفقد الضغط دون أن تفقد الحرارة، مع انخفاض الضغط، تهبط نقطة الذراع الصخرية، مما يسبب تذوب جزئي، وهذه هي العملية الغالبة في أسفل مرتفعات وسط المحيط وفي بقع ساخنة مثل هاواي،

Flux Melting

وفي مناطق التخصيب، تُطلق المياه وغيرها من التقلبات من سلالة التخصيب، وتخفض هذه السوائل نقطة الانصهار في الرصيف المغلي، مما يؤدي إلى الانصهار حتى في درجات حرارة منخفضة نسبياً، وتنتج السائل المغنطيسي المغنطيسي أكثر إثراءاً مما يغذي الطبقات الفولطية.

"الطلاء" "التحويل الحراري"

إن دخول الماما المثير والمندفع إلى القشرة القارية يمكن أن يزيد درجات الحرارة المحلية بما يكفي ليتسبب في تذوب جزئي للقشرة نفسها، وهذه العملية تولد عظمة فلزية (الريفيت، الغرانيت) ويمكن أن تسهم في البركانية المتفجرة وفي تكوين كتل كبيرة مثل اليلوستون.

تركيبة المصانع

ويحدّد تكوين الماما سلوكه، إذ إن الماماسومات العالية السحلية (الهيوليت، السد) متأصلة وغازات فخمة تؤدي إلى انفجارات متفجرة، كما أن الماغماس المنخفض السوائل (الباسال) سوائل ويتيح للغازات أن تفلت بسهولة، مما ينتج ثورات فعالة، كما أن التركيبات الوسيطة (والمتة) تنتج أنماطاً مختلطة.

الإرتفاعات البركانية

وتصنف الانفجارات البركانية على نمطها وكثافتها، فمؤشر الانفجار البركاني هو نطاق لوغاريتمي يستخدم لقياس حجم الانفجارات المتفجرة، على غرار حجم ريتشتر للزلازل، وتتراوح حالات الإشعال من عمليات التفوق الناعم إلى التفجيرات الضاربة التي تزيد على الأسلحة النووية آلاف المرات.

الإرتفاعات الفعالة

إن الانفجارات الفادحة تنتج تدفقات من الحمم تتقدم بسرعة من بضعة أمتار في الساعة إلى عشرات الكيلومترات في الساعة، وهي نموذجية لثورات البركان والليوزون الدرعية، وفي حين أن تدفقات الحمم نادرا ما تكون مميتة، فإنها يمكن أن تدمر الممتلكات والهياكل الأساسية والزراعة، ويمكن أن تستمر الانفجارات الفادحة لشهور أو حتى عقود، كما هو مرئي في كريشولاونتي.

حالات الإهلاك المتفجرة

إن الانفجارات المتفجرة تبعث على عظمة مجزأة (تيبهرا) والرماد والغازات ذات السرعة العالية، وهي تولد أعمدة انفجار يمكن أن تصل إلى طبقة الستراتوسفير، وقد أثرت ثورات الغليان التي تسمى بعد وصف " بلين " للينجر 79 " على انفجار فيسوفيوس - على أكثر الأعماق عنفاً، وقد أثرت على طول 35 كيلومتراً من العمود الفقري.

التهاب الطماطم والهيدرو الحراري

عندما تتفاعل الماما مع المياه الجوفية أو المياه السطحية أو الجليد، فإن التدفئة السريعة للمياه إلى البخار تقود إلى انفجارات عنيفة، وهذه الانفجارات الطفيلية تنتج رماداً وزوابق قاعدية، ويمكن أن تحدث أحداث مماثلة في نظم الحرارة الأرضية دون حدوث مغناطيس جديد، يعرف بثورات البراغيتية، وقد انفجرت منطقة الرصيف الشرقي الأدنى من الكينولام في عام 2018.

الإرتفاعات الرادعة والهاواي

وتتميز انفجارات سترومبولي بتفجيرات متفجرة متفرقة وصغيرة تقذف القنابل والقنابل التي تقذف في ذروة بضع مئات متر، وتسمى بعد سترومبولي، بركان جزيرة من إيطاليا، وهو بركان يثور باستمرار تقريباً منذ آلاف السنين، وتنتج ثورات هاواي نوابع لافاية وتدفقات ذات تفتت متفجرات صغيرة، نموذجية من كلاوديا.

الأخطار البركانية

إن الانفجارات البركانية تشكل مجموعة من الأخطار خارج الحمم، فالتدفقات البتروكية تتحول بسرعة إلى تيارات الغاز الساخن والفولكان التي يمكن أن تسافر بسرعة تزيد على ٧٠٠ كيلومتر/ساعة، وتحرق كل شيء في مسارها، كما أن الزهرة هي أحماض طحال بركانية تولدها تذوب الثلج أو الأمطار الغزيرة على سطح البحر، مما يؤدي إلى دفن كامل المدن.

البركان و وجه الأرض

إن النشاط البركاني هو آلية أساسية لخلق أرض جديدة، حيث تقوم جزر هاواي وآيسلندا، وقاع المحيط بأكمله ببناء البركان، على نطاق زمني جيولوجي، وثوران الجبال، والهضبة، والجزر، وتتكون مراكب ديكان في الهند، وسلاسل سيبيريا من مقاطعات واسعة النطاق تُشكل فيضانات تُشكل خلال فترات من البراكين المكثف، ويغطي كل منها مئات الآلاف من الكيلومترات المربع.

خصوبة التربة

والرماد البركاني غني بالمعادن مثل الفوسفور والبخار والعناصر الاصطناعية الضرورية لنمو النباتات، فالسوانات التي تُنشأ على الرواسب البركانية من بين أكثر أنواعها خصبا في العالم، وتدعم الكثافة السكانية في أماكن مثل إندونيسيا وأمريكا الوسطى ومنطقة المحيط الهادئ الشمالية الغربية، وعلى مر الزمن، ينتج عن طقس الصخور البركانية مغذيات تدعم النظم الإيكولوجية والزراعة.

الأثر المناخي

ويمكن أن تُحقن ثورات المتفجرات الرئيسية ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير، حيث يشكل هوباء الكبريت الذي يعكس ضوء الشمس وسطح الأرض الباردة لمدة تتراوح بين سنة وثلاث سنوات، وقد تسبب انفجار جبل تامبورا في عام 1815 في حدوث داء دون سمر في عام 1816، مما أدى إلى حدوث إخفاقات في المحاصيل ومجاعة، غير أن استمرار التآكل البركاني يؤدي أيضا إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

لاندفورمز البركانية

"الكوكب" ينهار في حجرة الماما المفرغة ويخلق كساداً كبيراً "بحيرة "البحر في "أوريغون" مثال مشهور، الرقبة البركانية والفولاذات هي النواة الصلبة للبراكين السابقين التي تعرضت لها بعد التآكل، وتجمعات كولومر عندما تبرد وعقود، تشكل أعمدة هيكساغونال في "غييريل"

البركان والنشاط البشري

إن فهم السلوك البركاني ليس مجرد مسعى أكاديمي ينقذ الأرواح ويوفر الموارد، وقد تقدم الرصد البركاني بشكل كبير في العقود الأخيرة.

الرصد والتنبؤ

وقد نجحت نظم الإنذار المبكر في الولايات المتحدة في رصد اثرة الفولكان في جميع أنحاء العالم، حيث أن نظم الحرق العالمية في مجال الحرق، التي تُعد آلافاً من المواد الكيميائية، وأجهزة الاستشعار الغازية، ومحطات GPS، والصور الساتلية لتتبع التغيرات.

الطاقة الحرارية الأرضية

وتُستخدم الحرارة من النظم البركانية لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية، وتولد بلدان مثل أيسلندا ونيوزيلندا والفلبين وإندونيسيا كهرباء كبيرة عن طريق التلاعب بمستودعات الحرارة البركانية الضحلة، والطاقة الحرارية الأرضية قابلة للتجديد، منخفضة الكربون، ويمكن أن توفر الطاقة الأساسية، وقد توسّع النظم الحرارية الأرضية المعززة هذا المورد على الصعيد العالمي.

الموارد المعدنية

وتركيز العمليات البركانية على المعادن القيمة، وترتبط النظم الحرارية المائية بالبراكين وودائع الفولكان والذهب والفضة والزنك والقيادة في الأوردة وأجهزة الكبريت الكبيرة، وترتبط رواسب الفيورينية في الأنديز ارتباطا مباشرا بالقوس البركاني القديم، كما يوفر الرماد البركاني طيور البازولين للإسمنت، ويستخدم الحجر البركاني في البناء.

السياحة والتعليم

وتجذب البركانات ملايين الزوار كل عام إلى الحدائق الوطنية والمناطق المحمية، كما أن جبل رينييه ويلوستون ومتنزه هاواي در بركانوس الوطني من الجاذبية الرئيسية، وتدعم السياحة الاقتصادات المحلية وترفع الوعي العام بالعلوم البركانية، بيد أنه يجب على الزوار أن يحترموا المخاطر؛ وقد مات الكثيرون من جراء النشاط البركاني الضعيف.

التخفيف من حدة الأخطار

خرائط الخطر البركانية، وتخطيط استخدام الأراضي، ومثقاب الإجلاء تقلل من المخاطر، وتتعلم المجتمعات المحلية القريبة من البركان النشط عن طرق اللحوم، وتنظيف الرماد، والمأوى، وقد دمر ثوران منطقة كِيْلاوا الشرقية السفلى في عام 2018 مئات المنازل ولكن لم تضيع أي حياة بفضل الإنذارات الفعالة، ويحسن التعاون الدولي من خلال منظمات مثل الرابطة الدولية لعلم البركان والكيمياء في تأهب الأرض.

التبريد البركاني الشهير في التاريخ

دراسة الانفجارات السابقة تساعد العلماء على فهم ما قد تجلبه الأحداث المقبلة هنا بعض الانفجارات الهامة تاريخياً:

  • Mount Vesuvius (AD 79): ] Buried the cities of Pompeii and Herculaneum under ash and pyroclastic flows, maintaining a snapshot of Roman life.
  • Krakatoa (1883): ] One of the most violent explosions in recorded history, generating tsunamis that killed 36,000 people and creating global atmospheric effects.
  • Mount Pelée (1902): ] A pyroclass flow destroyed the city of Saint-Pierre on Martinique, killing approximately 30,000 in minutes.
  • Mount St. Helens (1980):] A lateral blast, debris avalanche, and ash column demonstrated the hazards of stratovolcanoes in close near to population centers.
  • Mount Pinatubo (1991):] The second-larest eruption of the 20th century, its successful prediction and eviction save tens of thousands of lives.
  • Eyjafjallajökull (2010):] A relatively small eruption that disrupted global air travel for weeks due to ash in the upper atmosphere.

خاتمة

البركان قوي ودينامي وخاصيات أساسية لكوكبنا، يبنيون المناظر الطبيعية، وثراء التربة، وينظمون المناخ، ويوفرون موارد قيمة، في الوقت نفسه، يشكلون تهديدات موجودة للمجتمعات التي تعيش في ظلها، ويواصل علم البركانات التقدم، مدفوعا بتحسين تكنولوجيات الرصد، والنماذج، والألعاب الميدانية، ويفهمون كيف تشكل المغناطيس، والارتفاع، والثورات، مفتاح تقدير الأرض.