توزيع البركانيات عبر القارة وحوض المحيطات

Understanding Global Volcano Distribution

توزيع البركانات عبر كوكبنا يروي قصة مقنعة عن داخل الأرض الديناميكي، البركان ليس مبعثراً عشوائياً، بل يتركز في أحزمة ومناطق محددة تتطابق مباشرة مع حدود الصفائح التكتونية و بؤر المناورة، وهذا التوزيع غير المتساوي يزود العلماء بآثار حرجة في التكتونيكات، وعمليات توليد الماجما، والتطور الجيولوجي لكلا القارات وأحواض.

من بين الـ 500 1 بركان محتمل النشاط على الأرض، يوجد 90 في المائة تقريباً على طول حدود لوحات التكتون، أما النسبة المتبقية فيحدثة في البيئات الرابحة، التي ترتبط في كثير من الأحيان بالأعمدة السائلة أو البقع الساخنة، فهم هذه الأنماط أمر أساسي لتقييم المخاطر البركانية، واستكشاف الطاقة الحرارية الأرضية، وإعادة بناء التاريخ الجيولوجي للأرض.

البركانيات الطويلة

العلاقة بين التكتون والبراكانية للطبقات هي أمر أساسي لفهم شكل البركانات، إن الغلاف الجوي للأرض مقسم إلى لوحات تكتونية رئيسية وصغيرة تتنقل فيما بينها بمعدلات بضع سنتيمترات في السنة، والتفاعلات في حدود الصفائح تخلق الظروف لتوليد الماكما وثورات البركان.

الحدود المشتركة والمناطق الفرعية

كما أن الحدود المتقاربة التي تُنتج فيها إحدى الطوابع الفرعية التي تكتونية تحت خط آخر أكثر البركانات متفجرة وخطورة على الأرض، حيث تُغرق اللوحة الخفيفة في المناشف، تُطلق المياه وغيرها من التطايرات المتطايرة التي تقلل من نقطة الانصهار في الرصيف المزروع، وتُولِّد الماما، وترتفع هذه المادة من خلال الصفائح المهيمنة، وتغذية القطبية البركانية على القارة.

إن رنين النار في المحيط الهادئ هو أبرز مثال على البركانية ذات الصلة بالتخفيض، حيث تمتد هذه المنطقة التي يتكون منها على شكل خيول حوالي 000 40 كيلومتر حول المحيط الهادئ، وتشمل السواحل الغربية في أمريكا الشمالية والجنوبية واليابان وإندونيسيا ونيوزيلندا والعديد من السلاسل الجزرية فيما بينها، وتستضيف رنين النار أكثر من 450 بركانا نشطا، وهي مسؤولة عن نحو 90 في المائة من الزلازل والثوران العالميان.

وتشمل بركانات منطقة التخضّع البارزة جبل سانت هيلينز في الولايات المتحدة، ومونت فوجي في اليابان، ومونت مرابي في إندونيسيا، ومونت بيناتوبو في الفلبين، وتميل هذه البركانات إلى إنتاج مغنطيسي إلى مغنطيسي مع محتوى عالي من الحرير، مما يؤدي إلى ظهور أنماط من اللافاة والثورة المتفجرة.

الحدود الدنيا والمناطق المتحركة

وتنشأ الحدود المتباعدة حيث تبتعد الصفائح التكتونية، مما يسمح بقطع المواد المتحركة إلى الانحدار والذوبان، وهذه العملية تولد مغناطيساً بحرياً يملأ الفجوة بين لوحات الفصل، ويخلق قشرة محيطية جديدة في مرتفعات وسط المحيط والقشرة القارية الجديدة في المناطق القارية الشقيقة.

وتشكل التلالات في منتصف المحيط أكثر النظم البركانية اتساعا على الأرض، حيث يبلغ طولها نحو 000 65 كيلومتر تجتاز جميع أحواض المحيط الرئيسية، وتشكل الرصيف الأوسط المحيط الهادئ، ونظام حافة المحيط الهندي، على الرغم من ضخامتها، فإن بركان التلال في وسط المحيط مخبأة إلى حد كبير تحت سطح المحيط وتنتجها نسبيا.

كما أن مناطق الشق القاري، مثل نظام الشقق في شرق أفريقيا، تولد نشاطا بركانيا كبيرا، حيث تمتد مسرعة شرق أفريقيا إلى أكثر من 000 3 كيلومتر من إثيوبيا إلى موزامبيق وتستضيف بركانا مثل جبل كيليمنجارو، وماونت كينيا، ومونت نيراغونغو، وإرتا ألي.وتنتج هذه البركانات أسلوباً ملهباً للخليل القاعي وتظهر على حد سواء.

حوائز التحويل

(ج) أن تتحول الحدود، حيث تنزلق الصفائح من بعضها البعض أفقياً، وتنتج عموماً نشاطاً بركانياً صغيراً، غير أن بعض مناطق التغيّر تظهر بركانية طفيفة بسبب تدهور الكساد المحلي أو وجود الغلاف الجوي الساخن والضعيف، والبراكان المرتبط بتحوّل الحدود هو عادة أقل من البيئات المتجانسة والمتباينة.

البركانية والزهور الساخنة

لا توجد جميع البركانات عند حدود اللوحات، بل إن البراكينات الملتوية تشكل داخل لوحات التكتون، بعيدا عن هوامش اللوحات النشطة، وهذه البركانات ترتبط عادة بعمود المناورة أو البقع الساخنة - الأعمدة الثابتة للصخور الساخنة التي ترتفع من أعماق المناورة، حيث تتحرّك لوحات التكتونية فوق هذه البقع الساخنة الثابتة، تنتج سلاسل من أرقام اللوحات البركانية.

إن منطقة جبل هاواييي - إمبر هي المثال الكلاسيكي للبراكين الساخنة، وهوتسيبوت هاواي، الذي يقع حالياً تحت جزيرة هاواي الكبيرة، قد أنتج سلسلة من الجزر البركانية والجبال البحرية التي تمتد أكثر من 000 6 كيلومتر عبر المحيط الهادئ، وأقدم بركان في السلسلة يبلغ عمرهم 80 مليون سنة تقريباً، بينما لا تزال جزيرة بيغ

ومن بين المقاطعات البركانية الهامة الأخرى التي تشمل البراكين السوفتية في أمريكا الشمالية، وغالاباغوس هوتسبوت، وآيسلندا هوتسبوت، ومؤسسة ريونيون هوتسبوت، وهي المناطق تنتج مجموعة من التركيبات المغناطيسية وأسلوب الانفجار، من الانفجارات العالية الانفجارات التي تفرزها عجلات العجلات في يلوستون إلى الثيران التراكمي الفعّال.

توزيع البركانيات في مختلف الوحدات

ويعكس التوزيع القاري للبراكين التاريخ الجيولوجي والإطار التكتوني لكل كتلة أرضية، وبعض القارات لها نشاط بركاني واف، بينما توجد قارات أخرى هادئة نسبيا.

آسيا

إن آسيا لديها أعلى تركيز من البركانات النشطة في أي قارة، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى موقعها على امتداد رنين النار في المحيط الهادئ، وتستضيف إندونيسيا وحدها أكثر من 130 بركانا نشطا، مما يجعلها البلد الذي يملك أكبر عدد من البركانات النشطة في العالم، ويوجد في اليابان نحو 110 بركان نشط، بينما يضم شبه جزيرة كامتشاتكا في روسيا نحو 30 بركانا نشطا في القطب الشمالي لكامشاتكا.

والأرخبيل الإندونيسي مهم بصفة خاصة بالنسبة للدراسات البركانية لأن بركانه يمتد على عدة بيئات من التكتون، بما في ذلك مناطق التخضّص ومناطق الاصطدام وأحواض الأنهار الخلفية، وكراكاتوا وتامبورا ومرابي من بين أكثر البركانات الإندونيسية شيوعا، التي ينتج كل منها ثورات كارثية في الأوقات التاريخية.

أمريكا الشمالية

ويتركز النشاط البركاني في أمريكا الشمالية على طول الهامش الغربي للقارة، من ألاسكا إلى غرب كندا والولايات المتحدة إلى المكسيك وأمريكا الوسطى، ويضم القوس الاليوتى في ألاسكا نحو 80 بركانا نشطا، في حين يشمل الرنجة الكاتيكية في شمال غرب المحيط الهادئ جبل سانت هيلينز، ومونت رينيه، ومونت شاستا، ومونت هود.

وتستضيف أمريكا الوسطى، ولا سيما غواتيمالا وكوستاريكا ونيكاراغوا، العديد من البركانات النشطة على امتداد القوس البركاني لأمريكا الوسطى، وفيوغو، وأرينال، وبواس من بين أكثر البركانات نشاطا وسمعا في هذه المنطقة، ويمثل الكالديرا في ويومينغ، وهي منطقة يلوستون، نوعا مختلفا من المخاطر البركانية - نظام عجلات حرارية كبير يتحكم فيه بحرارة قارية.

أمريكا الجنوبية

وتشكل جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية أطول قوس بركاني قاري على الأرض، حيث تمتد نحو 000 7 كيلومتر على طول الهامش الغربي للقارة، وتحتوي المنطقة البركانية الشمالية والمنطقة البركانية الوسطى والمنطقة البركانية الجنوبية على مئات البركانات التي يغطيها الكثير من البركانات أو الأصفاد الجليدية.

ومن البركانات البارزة في الأنديز كوتوباكسي في إكوادور، ونيفادو ديل رويز في كولومبيا، وليما في شيلي، وأوغوس ديل سالادو على الحدود بين شيلي والأرجنتين - وهي أعلى بركان نشط في العالم عند 893 6 مترا، وقد أدى انفجار نيفادو ديل رويز في عام 1985 إلى تحطيم مدينة أرميرو، مما أدى إلى مقتل نحو 000 25 شخص، مما أبرز مخاطر غلا.

أفريقيا

إن النشاط البركاني في أفريقيا يرتبط أساسا بنظام الشباك الشرقي الأفريقي والخط البركاني الكاميروني، ويستضيف الشق العديد من البركانيات النشطة، بما في ذلك نييراغونغو في جمهورية الكونغو الديمقراطية، التي لها أكبر بحيرة في العالم، وإرتا ألي في إثيوبيا، التي لها بحيرة لافا مستمرة كانت نشطة منذ عقود.

جبل كيليمنجارو، أعلى ذروة في أفريقيا عند 895 5 متراً، هو درّاج بركاني آخر انفجر قبل ما يقرب من 150 ألف إلى 200 ألف عام، في حين أنّه لا يزال في الوقت الراهن سمة بارزة من المشهد الشائك، فالخط البركاني الكاميروني، بما في ذلك جبل الكاميرون، هو مقاطعة بركانية فريدة تمتد على الشاطئ والبحار، ولا علاقة واضحة بحدود الصفائح.

أوروبا

نشاط أوروبا البركاني يتركز في منطقة البحر الأبيض المتوسط، خاصة في إيطاليا واليونان وأيسلندا، ايطاليا تستضيف بعض من أكثر البركانات شهرة ونشطة في العالم، بما في ذلك جبل إيتنا على صقلية، وفيسوفيوس بالقرب من نابولي، وسترومبولي في جزر الآيوليان، إيتنا واحدة من أكثر البركانات نشاطا على الأرض، مع وجود اندفاعات موثقة على مدى ألف سنة.

إن فيسوفيوس غير معروف لثوران الـ 79 من الـ دي الذي دمر بومبي وهيركولانيوم، ولا يزال واحدا من أخطر البركان في العالم بسبب الكثافة السكانية في منطقة نابولي المتروبولية المحيطة، وسانتوريني في اليونان بركان آخر ذو أهمية تاريخية، بعد أن أنتج ثورة كبيرة في عصر برونزي على نحو 1600 BCE دمرته.

أوقيانوسيا وأنتاركتيكا

إن لنيوزيلندا وبابوا غينيا الجديدة نشاط بركاني كبير يتعلق بمناطق فرعية في جنوب غرب المحيط الهادئ، وتحتوي منطقة تاوبو بركانية نيوزيلندا على بركان متعدد النشاط، بما في ذلك جبل روابيهو ومونت تونغاريرو، وأنتجت الإيران الأورواني منذ حوالي ٥٠٠ ٢٦ سنة - أحدث تحلية على الأرض.

ويوجد في أنتاركتيكا نحو ٣٥ بركانا نشطا معروفا، يقع أساسا على طول الهامش الغربي للقارة، جبل ايريبوس، الواقع في جزيرة روس، هو جنوب أكبر بركان نشط على الأرض، ويميز بحيرة مناورة مستمرة، وقد كشفت البحوث الأخيرة أن النشاط البركاني الذي يقع تحت الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا قد يكون له آثار كبيرة على استقرار الغطاء الجليدي وارتفاع منسوب سطح البحر.

توزيع البركانيات في جميع أنحاء المحيط

أحواض المحيط تحتوي على الغالبية العظمى من نشاط الأرض البركاني، على الرغم من أن الكثير منها مخبأ تحت آلاف مترات مياه البحر، البركانية المغمورة عملية أساسية في إنشاء قشرة المحيط وتشكيل قاع البحر.

"ميد أوسيان ريدجز"

إنّ التلالات في منتصف المحيط هي أكثر النظم نشاطاً بركانياً على الأرض، مسؤولة عن حوالي 75 في المائة من إنتاج الماجما السنوي للكوكب، هذه التلال التي تُنفصل فيها الصفائح المحيطية، وترتفع الماما من المعبد إلى شكل قشرة جديدة، ومعدل إنتاج الماجما يتباين على طول نظام التلال، مع ارتفاعات سريعة مثل ريزاب شرق المحيط الهادئ

نظم التهوية الحرارية المائية المرتبطة بركانية التلال في وسط المحيط تدعم المجتمعات البيولوجية الفريدة التي تزدهر في ظروف متطرفة، وقد أحدثت هذه التهوية التي اكتشفت في أواخر السبعينات ثورة في فهمنا لقدرة الحياة على الوجود دون ضوء الشمس، ولها آثار هامة على علم الفلك.

قوس بركاني غواصة

وتتكون القوس البركاني المغمورة من حيث تُنتج لوحات المحيطات تحت لوحات محيطية أخرى، وتنتج سلاسل من البركان المغمورة التي قد ترتفع في نهاية المطاف فوق مستوى سطح البحر لتشكل جزرا، كما أن القوس ماريانا في غرب المحيط الهادئ، ودائرة تونغا - كيرمادج، ودائرة السندا، مثالان على نظم قوس غواصة ذات بركان نشط تحت سطح البحر.

ويُشكل العديد من البركانيات المغمورة في مناطق القطب الشمالي مخاطر على الشحن والطيران، حيث يمكن لثورانها أن تنتج طوابق نباتية تطفو على سطح المحيط وتنجرف لآلاف الكيلومترات، وقد أدى انفجار جبل هافر في قوس كيرمادك في عام 2012 إلى إنتاج طوفة ضخمة تغطي نحو 400 كيلومتر مربع من سطح المحيط.

Hotspot Chains and Ocean Island Volcanoes

وتنتج البراكين الساخنة في أحواض المحيطات بعض الملامح البركانية الأكثر تميزا على الأرض، بما في ذلك هاواي، وجزر غالاباس، والجزر الأزور، وجزر الكناري، وهذه البركانيات الجزرية في المحيط هي عادة بركانية في التركيب، ولكنها يمكن أن تنتج انفجارات متفجرة عندما تتفاعل الماغم مع مياه البحر أو عندما تكون الماجم ذات الثروة المتطايرة.

جزر هاواي هي أكثر سلسلة من القفزات دراسة في العالم، بركان كيليوا في الجزيرة الكبيرة يثور باستمرار تقريبا منذ عام 1983، مما يوفر للعلماء فرصا غير مسبوقة لدراسة البركانية البسالية، وماونا لوا، أكبر بركان على الأرض بحجمه، تفجر آخر مرة في عام 2022 بعد فترة من الزواة مدتها 38 سنة، ولا تزال جزيرة هاواي تنمو كمنطقة جديدة.

وتوفر أيسلندا مكانا فريدا حيث تتزامن البقعة الساخنة مع ارتفاع متوسط المحيط، مما يؤدي إلى إنتاجية بركانية عالية بشكل استثنائي، ويوجد في أيسلندا نحو 30 نظاما بركانيا نشطا، حيث تحدث انفجارات في المتوسط كل خمس سنوات، وقد أظهر انفجار إيجافجاليجول في عام 2010 الآثار البعيدة المدى للبراكانية الآيسلندية عندما أدى هبوطه في حركة الطيران عبر أوروبا لعدة أسابيع.

الجبال البحرية وغيوتس

إن قاع المحيط ملوث بمئات الآلاف من الجبال البحرية - البركان المغمور الذي يرتفع على الأقل بألف متر فوق قاع البحر ولكنه لا يصل إلى سطح المحيط، وكثير من الجبال البحرية هي بركانات منقوصة تشكل في أحلال أو بؤر ساخنة، وقد تم ترحيلها من جراء حركة اللوحة، حيث تُطغى الجبال البحرية المسطحة التي تُشَدَّر من خلال موجة سطحية مسطحية.

وتُستخدم الجبال البحرية كموائل هامة للكائنات الحية في أعماق البحار وكأخطار ملاحة للغواصات، وتعمل الجهود الأخيرة لرسم الخرائط، بما في ذلك مشروع قاع البحار لعام 2030، على وضع خريطة كاملة لقياس الأعماق في قاع المحيط، مما سيكشف عن النطاق الكامل للمعالم البركانية المغمورة.

التوزيع البركاني وتقييم الأخطار

إن فهم توزيع البراكين أمر حاسم في تقييم المخاطر البركانية والتخفيف من المخاطر التي يتعرض لها السكان، إذ يعيش نحو 800 مليون شخص في حدود 100 كيلومتر من البركانات النشطة، ويستمر هذا السكان في النمو بسبب التحضر في المناطق الناشطة بركانيا، وتتوقف القدرة على التنبؤ بما يرجح حدوثه من انفجارات في المستقبل على رسم خرائط دقيقة للمقاطعات البركانية ورصد الإشارات اللامعة.

إن ثورة منطقة الاختزال تشكل أكبر خطر لأنها تنتج انفجارات متفجرة يمكن أن تؤثر على مناطق كبيرة من خلال الرماد والتدفقات البركانية واللافارات، وإن ثورة جبل بيناتوبو في الفلبين في عام 1991، التي قتلت نحو 800 شخص وتسببت في أضرار ببلايين الدولارات، ما زالت تذكرة بالإمكانات التدميرية لبراكين القطبية الجنوبية(18).

وقد أدت شبكات الرصد الدولية، بما في ذلك المنظمة العالمية لمرصدات البركان والبرنامج العالمي للفولكان في مؤسسة سميثسونيان، وتتبع النشاط البركاني في جميع أنحاء العالم، وإتاحة الإنذارات في الوقت المناسب بالثورات الوشيكة، إلى تحسين قدرتنا على اكتشاف الاضطرابات البركانية في المناطق النائية، بما في ذلك التصوير بالأشعة الحرارية بالأشعة تحت الحمراء، وقياسات انبعاثات الغاز، وتحليل التشوهات الأرضية.

Implications for Climate and Earth Systems

إن ثورات البركان لها آثار كبيرة على المناخ ونظم الأرض، وتسببت ثورة كبيرة في انفجارات متفجرة في ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي، حيث تشكل الهباء الكبريتي الذي يعكس ضوء الشمس ويبرد الكوكب، وتسبب انفجار البيناتوبو في انخفاض حرارة العالم في حوالي 0.5 درجة مئوية لمدة سنتين، بل إنفجارات أكبر في تاريخ الأرض، مثل ثورة التامبورا في عام 1815.

كما أن ثورات البركانية المغمورة تؤثر أيضا على كيميائيات المحيطات والنظم الإيكولوجية البحرية، كما أن نظم التهوية الحرارية المائية المرتبطة بركانية التلال في وسط المحيط تساهم في دورات كيميائية عالمية بإضافة معادن وغازات مفصولة إلى مياه البحر، وقد أدى اكتشاف هذه النظم إلى تغيير أساسي في فهمنا لكيمياء المحيطات والغلاف الحيوي العميق.

إن النشاط البركاني الطويل الأجل على النطاقات الجيولوجية قد لعب دورا حاسما في تنظيم مناخ الأرض من خلال إطلاق ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة، والتوازن بين إطلاق ثاني أكسيد الكربون البركاني وسرعة الطقس التي تستهلك ثاني أكسيد الكربون قد حافظ على مناخ الأرض في نطاق قابل للسكن لمليارات السنين، وفهم هذه الدورات الطويلة الأجل أمر أساسي للتنبؤ بالتطور المستقبلي لنظام المناخ للأرض.

توجيهات البحوث المستقبلية

وما زالت دراسة توزيع البركان تتطور مع التقدم في التكنولوجيا وفهمنا لعمليات الأرض، وتكشف التحسينات في رسم خرائط قاع البحار، والاستشعار عن بعد بواسطة السواتل، والتصوير الجيوفيزيائي عن سمات بركانية غير معروفة سابقا، وتوفر آراء أكثر تفصيلا عن النظم البركانية المعروفة، ويفضي دمج هذه البيانات مع نماذج لربط القشريات، وحركات اللوحات، وعمليات توليد المغنطيسي إلى فهم أشمل لأنماط التوزيع البركانية.

وقد يؤثر تغير المناخ أيضا على النشاط البركاني في بعض المناطق، كما أن تراجع الجليديات وصحائف الجليد، ولا سيما في أيسلندا، وآلاسكا، والأنديز، يمكن أن يؤدي إلى زيادة النشاط البركاني من خلال عملية الانتعاش الازدحام الجليدي - فإن إزالة الجليد يقلل الضغط على القشرة الأساسية، مما يتيح للماجم إزالة الضغط وثورة المزيد من الارتداد، وفهم هذه التعليقات المرتدة بين المناخ والفولكانية هي من الآثار الإيجابية على البحوث.

إن التعاون الدولي من خلال برامج مثل الشبكة العالمية لنموذج بركان الأرض ومرصدات البركان في العالم أمر أساسي للحفاظ على وتحسين رصدنا للبراكين النشطة في العالم، وتشاطر البيانات والخبرة والموارد عبر الحدود الوطنية يكفل حصول المجتمعات المحلية التي تعيش بالقرب من البركان على أفضل إنذارات متاحة من الانفجارات الوشيكة، وأن يواصل العلماء تعزيز فهمنا للنظم البركانية للأرض.

بالنسبة لمن يلتمسون معلومات أكثر تفصيلاً، توفر الموارد من برنامج الفولكان العالمي التابع للمؤسسة الفولكانية لمؤسسة الفولكانية العالمية (FLT: 1) قواعد بيانات شاملة للنشاط البركاني في جميع أنحاء العالم.