Table of Contents

إن الظواهر الخارقة تمثل بعض أقوى وإثارة الظواهر الجيولوجية على الأرض، وهذه النظم البركانية الضخمة تمتلك القدرة على إنتاج ثورات ذات حجم غير عادي، مع إمكانية إعادة تشكيل المناظر الطبيعية، وتغيير الأنماط المناخية العالمية، والتأثير على الحياة في جميع القارات، وفهم الملامح المادية للفولكات الخارقة، بما في ذلك عمليات تكوينها، وخصائصها الهيكلية، وأساليب اندها، وهي عوامل أساسية لتقييم المخاطر التي تنطوي عليها المعرفة البركانية.

ما الذي يُحدد "سوبرفولكانو"؟

ويعرف الفلكان السوبر بركان كان له اندلاع بمؤشر انفجار بركاني من 8، مما يعني أنه انفجر أكثر من 000 1 كيلومتر مكعب من المواد (240 ميلا مكعبا)، ومؤشر المتفجرات البركانية هو نطاق يستخدم لقياس حجم الانفجارات البركانية المتفجرة، الذي استحدثته الدراسة الاستقصائية لكريستوفر غيهول من الولايات المتحدة.

مقياس الـ "في آي" هو الـ "لوغاريثام" مع كل فترة تمثل زيادة عشرية في معايير النقوس الملاحظ هذا يعني أن ثورة الـ 8 في آي" أقوى بكثير من الإنفجارات الصغيرة

مصطلح "السوبرفولكان" نفسه له تاريخ مثير للاهتمام، كان المصطلح شائعاً في برنامج "ب بي سي" للتلفزيون الشعبي في عام 2000 يشير إلى الإنفجارات التي تنتج كميات كبيرة جداً من القذف، في حين أن المصطلح قد اكتسب اعترافاً عاماً واسعاً، بعض علماء البركان يفضلون مصطلحات العلمية الأكثر دقة، مع التركيز على "ثورات التصريف" بدلاً من تسمية الأنظمة البركانية نفسها بـ"إقناع".

عمليات تكوين الفولكان

ماجما تشامبرز

تحدث الفولكان الخارقة عندما يرتفع الماجم في المناشف إلى القشرة ولكن لا يستطيع أن يخترقها، مما يسبب ضغوطاً على أن يبني في بركة كبيرة ونموية من الماما حتى لا يتمكن القشرة من احتواء الضغط والتمزقات، وهذه العملية تختلف اختلافاً جوهرياً عن النشاط البركاني العادي، حيث يجد الماما مسارات سهلة نسبياً إلى السطح.

ولا يمكن حدوث انفجارات سوبفولكانية إلا عندما تكون حجرة ماجروما كبيرة بشكل غير عادي في مستوى سطحي نسبيا في القشرة، غير أن تشكيل هذه الغرف الضخمة عملية بطيئة، إذ أن معدل إنتاج الماما في البيئات التي تكتونية التي تنتج فولكازا خارقا منخفض جدا، حوالي 0.002 كيلومتر مكعب في السنة، بحيث يستغرق تراكم ماجما كافيا لتصل إلى 000 100 سنة.

وغرفة الماما في بركان خارق تقع دائما في منطقة ترتفع فيها الحرارة من داخل الأرض إلى السطح، ونتيجة لذلك، تكون غرفة الماما كبيرة جدا ومثيرة جدا، ولكنها أيضا بلاستيكية، مع تغير شكلها كوظيفة من وظائف الضغط عندما يملأها تدريجيا بالماجم الساخنة، وهذا البلاستيك يسمح بتفكك الضغط بكفاءة أكبر من ذي قبل في بركان طبيعي يكون حجرة الماما أكثر صلابة.

Tectonic Settings and Magma Sources

ويمكن أن تحدث الفولكان الخارق في البقع الساخنة (مثلاً، يلوستون كالديرا) أو في مناطق فرعية (مثلاً توبا)، حيث توفر هاتان البيئتان الرئيسيتان اللتان تكتونيتان آليات مختلفة لتوليد الماما وتراكمها.

في البقع الساخنة، تُنشأ المغناطيس من أعمدة عميقة ترتفع نحو السطح، حيث تهبّط الصفائح التكتونية في مرتفعات وسط المحيط، أو تتحرّك فوق البقع الساخنة، تُنخفض الضغوط، مما يسمح بذوبان الصخرة المُندلة، ويُظهر البركانيّة ذات الصلة بالـ(يلوستون)

وفي المناطق الفرعية، تشكل الماما شكلاً يغلب فيه على لوحة المحيطات طبق قشري آخر، حيث يبدأ تهب الصحن الخفيف ويبدأ جمع الصخور المزروعة في الغرف الجوفية، ومن خلال تذوب التدفقات، تخفض المياه وغيرها من المواد المتطايرة من نقطة الانصهار في الصخور المنغمة، وهي مناطق فرعية مشتركة تغطس فيها صفيحة واحدة في أسفل أخرى.

تشكيلة الماما والثورة

وتنتج ثورات الكالسلدرات المتفجرة من قبل غرفة ماجما التي غنيت عظمتها في سيليكا، وترتفع فيها درجة الارتداد، وبالتالي لا تتدفق بسهولة مثل البصل، كما أن الماما يحتوي على كمية كبيرة من الغازات المذوبة تصل إلى 7 في المائة بالنسبة لأكثر الماثل ثروة.

حيث أن الماما تقيم في غرفة على فترات ممتدة، فإنها تخضع لتغييرات كيميائية وجسدية، وإذا كانت الماما تقيم في غرفة لفترة طويلة، فإنها يمكن أن تُصبح متداخلة مع مكونات كثافة أقل ترتفع إلى أعلى وكمية المواد التي تغرق، وتتراكم الصخور في طبقات، وتشكل تطفلاً مطبقاً، ويمكن أن يؤثر هذا التمزق في طبيعة الآثار اللاحقة، مع اختلاف مستويات الانفجار.

وأظهرت البحوث علاقة بين عمق غرف الماما ومحتوياتها من المياه: كلما كان الماما أعمق، كلما كان محتوى المياه أعلى، ويؤدي هذا المحتوى من المياه دورا حاسما في تحديد الانفجار، حيث أن المياه وغيرها من التقلبات تؤثر تأثيرا كبيرا على الازدهار المغناطيسي وعلى تراكم ضغط الغاز.

الصور الهيكلية للفولكان

Caldera Formation and Characteristics

إنّ الـ(كالديرا) هي مُحذّرة كبيرة شبيهة بالـ(كولدرون) تُشكّل بعد فترة وجيزة من تفريغ حجرة الماما في ثورة بركانية، وتنهار سطح الأرض في حجرة الماما المفرغة أو المفرغة جزئياً، مما يُخلف كساداً كبيراً على السطح قد يكون له قطره عشرات الكيلومترات.

وتنتج الثورانات الكبيرة سعرات حرارية ضخمة يمكن أن تبلغ على نطاقها أكثر من 50 كيلومتراً، وتمثل هذه الكساد الهائلة أحد أكثر السمات المادية تميزاً للفولكان الخارق، وعلى الرغم من أن هذه السمة توصف أحياناً بأنها حفرة، فإنها في الواقع نوع من الثقب المغرق، لأنها تُشكل من خلال التخريب والانهيار بدلاً من الانفجار أو التأثير.

عملية الانهيار تحدث لأن قذف كميات كبيرة من الماما في وقت قصير قد يزعج سلامة هيكل حجرة الماما، و قد لا تكون الجدران وسقف الغرفة قادرة على دعم وزنها وأي صخرة تحتية أو صخرة ترتاح فوقها، وهذا الفشل الهيكلي يؤدي إلى انهيار كارثي يخلق الكساد.

دورس وفترات ما بعد كاليفورنيا

إن الترسب العام لطائرة العجلات المتجددة هو هضبة بركانية واسعة النطاق تدقها المنحدرات المنخفضة التي ترمز إلى موقع جدران كالديرا، وتحتوي على منطقة متطورة (قبعة متمردة) في المركز بسبب تحركات الماغي السفلية، وهذه القبعات التمردية تشكل عندما تكون دخيلات الماغية الجديدة تحت أرضية كالدرا بعد الانهيار الأولي، مما يدفع الصخور المفرط.

سوبرمانو كالديراس يملأ الماء عبر الزمن ويخلق بعض أكبر وأعمق البحيرات في العالم بحيرة (توبا) في إندونيسيا تُشغل العجلة التي كانت تُحدث في آخر مرة قبل 000 74 سنة، كما أن بحيرة (كراتر) في (أوريغون) تملأ كالديرا التي شكلها انهيار جبل مازاما قبل حوالي 700 7 سنة، على الرغم من أن هذا كان أقل ارتفاعاً في 7000 سنة.

الودائع البركانية والستراتغرافية

وتترك الثورات الفولطية السوبركانية وراءها رواسب واسعة من المواد البركانية التي يمكن تعقبها عبر مناطق شاسعة، حيث إن نوع الودائع الرئيسي هو النينيمبات، وهو صخرة مكوَّنة من تدفقات البروتكية، ويمكن أن تكون هذه الودائع سميكة بشكل غير عادي بالقرب من سعرة المصدر، وأن تمتد مئات أو حتى آلاف الكيلومترات من موقع الانفجار.

وتُستخدم طبقات الرماد من الانفجارات الفولطية الخارقة كعلامات جيولوجية هامة، ويمكن تحديد رواسب التفاح هذه في تسلسلات الرواسب الرسوبية في مختلف القارات، مما يوفر علامات تسلسلية قيمة لمواعدة الأحداث الجيولوجية والأثرية الأخرى، ويتيح التكوين الكيميائي المميز للرماد من الانفجارات الفردية للجيولوجيين ربط الودائع التي توجد في مواقع واسعة الانتشار.

وفي إطار العجلات وحولها، تتراكم الودائع البركانية في تسلسلات معقدة تسجل تاريخ الانفجار، وتشهد نظم الفرز الرجعي تفجرات كثيرة ذات كثافة وحجم متفاوتين قبل وبعد عمليات صنع الكادرات، حيث تفجر كل من اليلوستون والفاليس كالديرا مجموعة متنوعة من تدفقات الحمم، ودمى الحمم، و/أو مضاعفات ما بعد الكدرا و/أو

النظم الحرارية المائية

وكثيرا ما تستضيف الفولكان السوبر الفعّال والمهدرات نظماً واسعة النطاق للطاقة الحرارية المائية، وتتطور هذه النظم عندما تُعمم المياه الجوفية من خلال الصخرة الساخنة فوق وحول حجرات الماما، وتتحول كيميائياً، ويمكن أن تحل المياه المسخّرة المعادن من الصخور المحيطة بها وتودعها في أماكن أخرى، وتخلق رواسب ركاز وتغيير الصخور بركانية.

ومن بين مظاهر النشاط الحراري الهيدروليكي المائي الينابيع الساخنة، والمجوهرات، والبروج، والأوعية الطينية، والمتنزه الوطني الأصفر، الذي يقع في منطقة يلوستون كالديرا، الذي يستضيف أكثر من 000 10 من السمات الحرارية المائية، مما يجعله أحد أكثر العروض المذهلة في العالم لنشاط الحرارة الأرضية، وهذه المعالم توفر أدلة واضحة على وجود الغازات الحرارية والبركانية في نظام ماثوما.

طوابق وآليات الإلحاق

الإرتفاعات بين الفينيان والأولترا - البلينيان

تحدث ثورات في شكل كالديرا عندما تفرغ غرفة عظمية كبيرة جداً مليئة بالغاز و المغناطيس السيليكي في ثورة كارثية، وتتميز هذه الانفجارات بقوتها المتفجرة الهائلة وبكميات المواد التي تقذفها في الغلاف الجوي.

ويمكن أن يصل عمود الثوران من ثورة فولكانية خارقة إلى مستويات غير عادية، إذ يمكن لثوران 8 من طراز VEI يمثل ثورة فولكانية خارقة أن يقذف 1-1012 متراً مربعاً (240 ميلاً مكعباً) من التفريغ، ويزيد طول عمود السحب على 20 كيلومتراً (6000 متر)، وفي الواقع، فإن أعمدة الثوران من أكبر ارتفاع سطحي يتجاوز بكثير هذه العتبة التي يرجح أن تمتد إلى ما لا يتجاوز الحد الأدنى، وهو 40 كيلومتراً.

Pyroclastic Flows and Density Currents

ومن أكثر الجوانب تدميراً للثورات البركانية الفوقية توليد تدفقات هائلة من البتروكات، وهذه تيارات ساخنة وسريعة الحركة من الغاز البركاني والرماد، وشظايا الصخور التي تخترق مدافن البركان وعبر المشهد المحيط بسرعة تتجاوز 100 كيلومتر في الساعة.

وتختلف التدفقات البكترية من الانفجارات الفولطية الفوقية عن تلك التي تنجم عن انفجارات أصغر حجماً ووصولها، وفي حين أن التدفقات البكترية من ثورات بركانية نموذجية قد تقطع بضعة كيلومترات إلى عشرات الكيلومترات، فإن تلك التي تنتج عن تحلل يمكن أن تمتد لمئات الكيلومترات من المصدر، وتغطي مناطق آلاف الكيلومترات المربعات المربعة التي تُسمُن.

وعندما تهدأ هذه التدفقات، يمكن أن تكون شديدة الحرارة بحيث تلتحم الجسيمات معاً، وتتكون من صحائف من النينيمبكت، ويمكن أن تتراوح سميك هذه الودائع بين بضعة أمتار في مواقع مفككة ومئات الأمتار القريبة من مصدر الكالسل، وقد يتجاوز حجم المواد التي تنطوي عليها رواسب البيروكية المذهلة - الشمولية من عمليات الإفراط في التكليل ٠٠٠ ١ كيلومتر مكعب.

عشب فول وفرق الغلاف الجوي

إن أعمدة الرماد البركاني من الانفجارات الفولطية الخارقة تحقن كميات هائلة من الجسيمات الغرامية في الغلاف الجوي، ويمكن أن تظل أفضل جسيمات الرماد معلّقة في الغلاف الجوي لعدة أشهر أو حتى سنوات، وتدور على الصعيد العالمي وتؤثر على المناخ في جميع أنحاء العالم.

ويمكن أن يمتد الرماد من خزينة إلى قارات بأكملها، ويمكن أن تتراكم عدة سنتيمترات إلى مترات سميكة بمئات الكيلومترات من المصدر، بينما يمكن أن يزول الرماد القابل للقياس آلاف الكيلومترات، ويؤثر هذا التوزيع الواسع للرماد تأثيراً عميقاً على النظم الإيكولوجية والزراعة والسكان البشريين في المناطق الشاسعة.

المصاريف والآليات

تشير البحوث إلى أن الضغط الناجم عن الاختلافات في الكثافة بين الصخرة الصلبة والسائلة المغنمة هو كل ما يلزم لكسر عمق الكيلومترات العديدة لقشر الأرض فوق حجرة الماما، مع عدم وجود ظاهرة جيولوجية خارجية، أو تغيير الصفيحة أو الزلازل، مجرد تراكم حرارة وضغوط مرتفع بما فيه الكفاية.

وعندما يتجاوز الضغط داخل الغرفة قوة الصخرة المحيطة، يمكن أن يؤدي إلى اندثار، وطبيعة الانفجار - أي المتفجرات أو الرؤوس الفعالة على تركيبة الماما، وكمية الغازات المذوبة التي تحتويها، والخصائص المادية لغرفة الماما وصخرتها الزائدة.

بالنسبة للفولكان الخارق، فإن المحتوى العالي من المغناطيس يخلق حساسية عالية، مما يضخ الغازات ويمنعها من الفرار تدريجياً، ومع بناء الضغط، يصل النظام في نهاية المطاف إلى عتبة حرجة، وسيصل المغناطيس المخترق إلى سطح الأرض في نهاية المطاف، حتى في غياب الماء أو فقاعات ثاني أكسيد الكربون في الماجم، ومع تسرع هذه المادة نحو السطح.

أمثلة ملحوظة على الفولكان

يلوستون كالديرا، الولايات المتحدة

The Yellowstone Caldera, also known as the Yellowstone Plateau Volcanic Field, is a Quaternary caldera complex and volcanic plateau spanning parts of Wyoming, Idaho, and Montana, driven by the Yellowstone hotspot and largely within Yellowstone National Park.

وقد بدأت عملية البركان منذ 2.15 مليون سنة ومرت خلال ثلاث دورات بركانية رئيسية، شملت كل دورة ثورة كبيرة من النينيمبورت، وتدفقات من البركان، وسقوط الرماد على نطاق قاري، وانهيار الكالس، وسبقها وتليها تدفقات واقية من الحمم الصغيرة، وأحدث عملية سطو على الغلاف الجوي، قبل حوالي 000 630 سنة، أنتجت من لافا كريك تاف وأنشأت الحاضر يلوستون.

أكبر ثورة في يلوستون كانت قبل 2.1 مليون عام وكان لديها كمية 450 2 كيلو متر مكعب هذا انفجار مركب هوكلبيري

توبا كالديرا، إندونيسيا

بحيرة توبا هي ثلاجة كبيرة من العجلات فوق الفولكانية داخل مجمع طوبا للكالديرا في شمال سومطرة، تضم أربعة كرات بركانية متداخلة تلتج إلى جبهة سوماتران البركانية، وتغطي مساحة تبلغ 100 كيلومتر مربع، وهي أكبر نوع من أنواع الكوادر في العالم.

وكان أكبر ثورة في السنتين الماضيتين حوالي 000 74 سنة في توبا بركانو في جزيرة سومطرة، حيث قدر حجم هذا الانفجار بـ 670 ميلا مكعبا (800 2 كيلومتر مكعب)، وأفرج عن ما يقدر بـ 800 2 كيلومتر مربع من المواد المكافئة للروكسيك، المعروفة باسم أصغر طوبا.

وكان لثورة توبا آثار عالمية كبيرة، وفي حين أن النظريات المبكرة تشير إلى أنها تسببت تقريبا في انقراض البشر، فإن البحوث الحديثة أحدث ما أتاحت رؤية أكثر دقة لآثارها على السكان والمناخ.

تاوبو بركانو، نيوزيلندا

ثورة (أوروانوي) لـ(نيوزيلندي) منذ حوالي 600 25 عام كانت آخر ثورة في العالم

ونشأ ثورة الأوروانيي حوالي 430 كيلومتراً مربعاً من رواسب السقوط المركّبة، و 320 كيلومتراً مربعاً من الودائع الحالية للكثافة الحرارية (المعظم من النسيج) و 420 كيلومتراً مربعاً من المواد الأولية داخل المكدس، أي ما يعادل 530 كيلومتراً مربعاً من الماما، أي ما مجموعه 170 1 كيلومتراً مربعاً من إجمالي الرواسب.

فاليس كالديرا، نيو مكسيكو

فاليس كالديرا هو ثورة فولكانية خارقة مثل يلوستون وواحدة من أكبر العجلات الصغيرة على الأرض التي شكلت قبل حوالي مليون سنة عندما حدثت ثورات متفجرة متعددة أسفرت عن تصاعد هائل من الرماد والجراء والتدفقات البهائية.

تم تشكيل "فاليس كالديرا" عندما تم دمج أجسام مغناطيسية متعددة وطويلة الأمد في غرفة عظمى، وتمتد الكالسدرا لأكثر من 20 كيلومتراً عبرها وتمثل أحد أفضل الأمثلة على نظام عجلات البعث في أمريكا الشمالية، ويعتبره علماء الجيولوجيين لا يزالون نشطين.

سوبراكونيات كبيرة أخرى

لقد أنتجت عدة أنظمة زراعية أخرى ثورات هائلة في الماضي الجيولوجي للأرض، أنتجت (لا غاريتا كالديرا) في (كولورادو) ثورة "فيش كانيون توف" قبل 27.8 مليون عام، مع كمية تقدر بـ 5000 كيلومتر مكعب واحد من أكبر ثورات بركانية معروفة في تاريخ الأرض.

(ويل) (ويل) في شرق (كاليفورنيا) تم تشكيله منذ حوالي 760 ألف عام خلال ثورة الأسقف (توف) هذا الـ(كالديرا) ما زال نشطاً من الناحية الجيولوجية، مع استمرار النشاط السيزمي، وتشوه الأرض، وتشوه الأرض، وتشويه الوضع مع الإشارة إلى وجود المغناطيس تحت السطح.

ومن بين البراكين التي أحدثت ثورات كبيرة جداً في البركان وشكلت كتلة كبيرة في السنتين الماضيتين، يلوستون في شمال غرب ويومنغ، وطول فالي في شرق كاليفورنيا، وتوبا في إندونيسيا، وتابو في نيوزيلندا، وتوجد فولكانيات أخرى في اليابان وإندونيسيا وألاسكا وأمريكا الجنوبية، تمثل توزيعاً عالمياً لهذه النظم البركانية الضخمة.

رصد النشاط البيروقراطي وتحديده

رصد الزلازل

لفهم سلوك البركان بالكامل، يجب أن يتضمن الرصد عدة أنواع من الملاحظات (الزلازل، الحركة الأرضية، الغاز البركاني، الكيمياء الصخرية، كيمياء الماء، تحليل السواتل البعيدة) على أساس مستمر أو شبه واقعي، الرصد السيزمي يشكل أساس نظم مراقبة البركان في جميع أنحاء العالم.

وكثيرا ما تحدث حركة الماما والسوائل المرتبطة بها داخل البركانات بنشاط زلزالي متزامن وقابل للقياس (الزلازل)، وبراكين لا يرحم، وتطور النشاط السيزمي بشكل شائع، ولكن ليس دائما، مما يُسبق الانفجارات، كما أن شبكات من السيزمومتر يمكن أن تكتشف وتُحدِد الزلازل المرتبطة بحركة الماجيما، مما يوفر إنذارا مبكرا بالغا بالاضطرابات البركانية المحتملة.

وتوفر مختلف أنواع الإشارات السيزمية معلومات مختلفة عن العمليات البركانية، وتشير الزلازل ذات التردد العالي عادة إلى كسر حاد في الصخور حيث يشق الماغم طريقه إلى الارتفاع، وتشير الزلازل المنخفضة التردد والخيارات الوئامية إلى حركة سائلة داخل النظام البركاني، ومن خلال تحليل خصائص ومواقع وأنماط الأحداث السيزمية، يمكن للعلماء أن يستنتجوا ما يحدث في العالم.

قياسات التشهير الأرضية

إن تصاعد الماما سيسبب عادة حواف الزلازل والأنواع الأخرى من الأحداث السيزمية، ويسبب تشوهات (تدويل أو تخريب) لقمة بركان أو ذبابة، ويفضي إلى إطلاق الغازات البركانية من الأرض والهواسات.

والشبكة العالمية لتحديد المواقع هي الأداة النهائية لقياس حالات التشريد التي تُعد ثلاثية الأبعاد، وهي حالياً الطريقة المهيمنة لرصد التشوهات في البركان، مع استمرار محطات النظام العالمي لتحديد المواقع التي تُستكمل بمواقع تُحتَل أثناء الحملات السنوية أو التي تُشن على أساس أحداث، مما يوفر أفضل حل زمني ومكاني لأنماط التشوه المرتبطة بالبراكين النشطة.

وتوفر القياسات أداة هامة أخرى لرصد التشوهات، إذ أن قياسات المد والجزر ذات الزمن القريب توفر بصورة روتينية إنذارات قصيرة الأجل بالتغيرات في النشاط البركاني، مثل التطفلات المغنطيسية الجديدة وحلقات الانكماش/التضخم الوبائي، ولا يمكن لأية تقنية أخرى تستخدم حاليا أن تكتشف مثل هذا النشاط كما يحدث.

وقد أدى تداخل الرادار بواسطة السواتل إلى ثورة رصد البركان من خلال السماح للعلماء بقياس التشوهات الأرضية على المناطق الكبيرة ذات الدقة العالية، ويمكن استخدام بيانات السواتل لكشف أدنى علامة على التشوهات القشرية التي يمكن أن تجعل من الممكن التنبؤ باندلاع.

رصد الغاز

وتوفر انبعاثات الغاز البركاني معلومات هامة عن تطهير الماغي وحالة النظام البركاني، ويمكن أن تشير التغيرات في تركيب الغازات البركانية ودرجة حرارتها وتدفقها إلى حركة الماغما أو تغييرات في نظام الماما.

وتشمل الغازات الرئيسية التي يتم رصدها ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون والكبريت الهيدروجيني وبورت المياه، ويمكن أن تشير النسب بين مختلف الغازات إلى عمق ودرجة حرارة مصدر الماغما، وكثيرا ما تكون الزيادات في انبعاثات الغازات سابقة للانفجارات، حيث ترتفع انبعاثات الماغما التي تُحلل غازات مُنحلة.

وتشمل تقنيات الرصد الحديثة المضاربات الأرضية التي تقيس تركيزات الغاز من مسافة، وكذلك أجهزة الاستشعار الساتلية، ويمكن للمجسات الجوية على السواتل أن تحدد الغازات والهباء الجوي التي تطلقها الانفجارات، فضلا عن تحديد حجم تأثيرها البيئي الأوسع.

الرصد الحراري

والاستشعار الحراري عن بعد بواسطة السواتل هو تقنية رئيسية لدراسة ورصد النشاط البركاني، حيث تستخدم البيانات ذات الحمراء من السواتل لدراسة طائفة واسعة من الظواهر البركانية، ولا سيما تدفقات الحمم، وتفجير دوريات الحمم، وآليات تقود الديناميات الفعالة وميزانيات الماما، فضلا عن تتبع البخار العالي التقلب.

ويشمل الرصد الحراري البري لقياس درجة الحرارة في الينابيع الساخنة، والبوماروول، وغيرها من السمات الحرارية المائية، ويمكن أن تشير التغيرات في درجة الحرارة إلى حدوث تغيرات في التدفق الحراري من نظام الماما الأساسي، ففي يلوستون، على سبيل المثال، يرصد العلماء درجات الحرارة في العديد من السمات الحرارية في جميع أنحاء العالم.

نظم الرصد المتكاملة

ويستخدم العلماء مجموعة واسعة من التقنيات لرصد البركان، بما في ذلك الكشف عن الزلازل والزهور الزلازل والزهور، وقياسات دقيقة للتشوهات الأرضية، والتغيرات في انبعاثات الغاز البركاني، والتغيرات في الجاذبية والمجالات المغنطية، ورغم عدم التشخيص الفردي، فإن هذه التقنيات، عندما تستخدم في مزيج من البركانات المصممة جيدا، قد أسفرت عن التنبؤات الناجحة.

ويمكن لنظم الرصد الجديدة أن تجمع وتحيل بيانات دقيقة في الوقت الحقيقي من البركان إلى مكاتب المرصد، مما يحسن التنبؤ بالانفجار، ومن المهم تركيب أجهزة خلال فترات الهدوء عندما لا تكون البراكين نشطة بحيث تكون جاهزة للكشف عن أدنى جزء من الإثارة البركانية، مع الكشف المبكر عن أقصى قدر من الوقت للناس للتحضير للانفجار.

الأخطار المرتبطة بالارتفاعات الفولطية الخارقة

الأخطار الفورية

وستكون المخاطر المباشرة الناجمة عن انفجار بركاني سطحي كارثيا بالنسبة للمنطقة المحيطة، وستدمر التدفقات البتروكية المناطق الواقعة في مئات الكيلومترات من الكالسلديرا، حيث تتجاوز درجات الحرارة 800 درجة مئوية والسرعة التي تجعل من المستحيل الهروب، وستدفن هذه التدفقات المشهد تحت متر إلى عشرات من أمتار الحطام البركاني الساخن.

وسيغطي سقوط الرماد مساحات شاسعة، حيث يتناقص السميك بمسافة بعيدة عن المصدر، ولكنه لا يزال يصل إلى مستويات خطرة تبعد مئات الكيلومترات، بل إن بضع سنتيمترات من الرماد يمكن أن تنهار سقفا، وتلوث إمدادات المياه، وأجهزة الضرر، وتجعل المناطق غير صالحة للسكن، وستدفن الرواسب المرنة تماما الهياكل الأساسية والنظم الإيكولوجية.

إن الغازات البركانية التي تطلق أثناء الانفجار ستشكل مخاطر صحية فورية لأي شخص في المنطقة المتضررة، ويمكن أن تسبب ثاني أكسيد الكبريت وغيره من الغازات الحمضية مشاكل في التنفس ومطراً من الحمض، ويمكن أن يتراكم ثاني أكسيد الكربون، الذي يكون أثقل من الهواء، في المناطق المنخفضة، ويثير مخاطر الاختناق.

الآثار الإقليمية والقارية

فبعد منطقة التدمير الفوري، سيكون للثورة البركانية آثار إقليمية شديدة، وسيكون للثوران العملاق آثار إقليمية مثل تساقط الرماد والتغيرات القصيرة الأجل (السنوات إلى العقود) في المناخ العالمي، مع تأثر الدول المجاورة، وكذلك في أماكن أخرى في الولايات المتحدة والعالم.

وسيتوقف الإنتاج الزراعي في مناطق كبيرة بسبب سقوط الرماد والظلام والتبريد، وسيؤثر التلوث بالآش على إمدادات المياه وشبكات النقل والنظم الكهربائية، وسيكون التعطل الاقتصادي غير مسبوق، إذ لا يؤثر على منطقة الاندلاع فحسب، بل على سلاسل الإمداد العالمية المترابطة.

Global Climate Effects

ويمكن أن تتسبب الانفجارات الفولطية الكبيرة في حدوث تغير المناخ الذي يدوم طويلا (مثل إطلاق عصر جليد صغير) وتهديد الأنواع التي تنقرض، ومن شأن حقن كميات ضخمة من ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير أن يخلق هوباءات من الكبريت تعكس ضوء الشمس، مما يبدد الكوكب.

إن الأمثلة التاريخية للثورات الأصغر تُتيح رؤية للآثار المناخية المحتملة، وثوران جبل تامبورا عام 1815، وهو حدث فيدرالي 7 أصغر بكثير من التصريف، وتسبب في حدوث انخفاض في درجة الحرارة العالمية، وفشل المحاصيل، والمجاعة، وتسببت عملية تحليق في 8 درجات في إحداث آثار أكبر من حجمها.

ويشير نموذج المناخ إلى أن الإفراط في التحلل قد يتسبب في انخفاض درجات الحرارة العالمية بدرجات عديدة من كليسيس على مدى سنوات إلى عقود، مما سيؤثر تأثيراً شديداً على الزراعة في جميع أنحاء العالم، مما قد يؤدي إلى نقص في الأغذية وإلى اضطراب المجتمع على نطاق عالمي.

تواتر عمليات الإشراف واحتمالها

وبالمقارنة مع آلاف الانفجارات البركانية التي تحدث خلال قرن، فإن تكوين الكالسلديرا حدث نادر، يحدث فقط بضع مرات في نافذة معينة مدتها 100 سنة، بل إن عمليات التصريف هي نادرة من الأحداث التي تُشكل كبد.

وقد تم تحديد نحو 40 انفجارا من حجم الـ (VEI-8) خلال 132 مليون سنة الأخيرة، منها 30 انفجارا في السنوات الـ 36 الماضية، وبالنظر إلى أن التواتر المقدر قد بلغ مرة واحدة في 000 50 سنة، من المرجح أن يكون هناك العديد من هذه الاندلاعات في آخر 132 مليون سنة لم تكن معروفة بعد.

إن هناك 8 انفجارات (انفجارات) نادرة، ولم تحدث أي ثورة في الهولوكين، حيث حدثت آخر ثورة خارقة في كالديرا في تابو في نيوزيلندا قبل نحو 000 27 سنة، وهذا يعني أنه لم تحدث أي انحراف خلال فترة الحضارة البشرية المسجلة بأكملها.

بالنسبة لفولكانات خارقة محددة، تتفاوت فترات التكرار، نظراً لتاريخ (يلوستون) الماضي، الاحتمال السنوي لثورة أخرى من نوع (كالديرا) يمكن أن يُقاربها إلى 1 في 730 أو 0.00014 في المائة، على أن هذا الرقم يستند ببساطة إلى متوسطين بين الإنفجارات الثلاثة الرئيسية في (يلوستون)

ولا يوجد دليل على أن ثورة كارثية في يلوستون وشيكة، ومن غير المرجح أن تحدث هذه الأحداث في القرون القليلة القادمة، فالرصد الحديث يوفر للعلماء الأدوات اللازمة لكشف علامات الاضطرابات البركانية قبل حدوث انفجار بفترة طويلة، مما يتيح الوقت للتحذيرات والتحضيرات.

البحث العلمي والتوجيهات المستقبلية

وما زالت البحوث في مجال الفولكان الخارقة تُسهم في فهمنا لهذه النظم الضخمة، ويستخدم العلماء نُهجاً متعددة لدراسة الفولكان الخارق، بما في ذلك العمل الميداني الجيولوجي، والتصوير الجيوفيزيائي، والتحليل الجيوكيميائي، والنموذج الرقمي.

وقد كشفت الصور المزروعة عن هيكل نظم الماما تحت الفولكان السوبر الناشط، ففي يلوستون، على سبيل المثال، حددت الدراسات التصويرية خزاناً ضخماً من الماما في القشرة العليا ومصدراً أعمق من الماما يمتد إلى المعبد، ففهم حجم هذه الأجسام المغنمة وعمقها وحالتها أمر حاسم في تقييم المخاطر البركانية.

وتوفر الدراسات الكيمائية الجيولوجية للمواد المزروعة معلومات عن تطور الماما، وظروف التخزين، ومسببات الانفجار، ومن خلال تحليل البلورات والزجاج في الصخور البركانية، يمكن للعلماء تحديد درجة الحرارة والضغط وتكوين الماموس قبل الانفجار، وهذه المعلومات تساعد على تقييد نماذج كيفية عمل النظم الفولطية.

ويسمح النموذج التعددي للعلماء بتخيط العمليات البركانية وتجربة الافتراضات بشأن آليات الانفجار، ويمكن للنموذج أن يستكشف كيف تملأ غرف الماجما، وكيف تتراكم الضغوط، وما هي الظروف التي قد تؤدي إلى حدوث ثورة، وتزداد هذه النماذج تطورا، وتشتمل على فيزياء أكثر واقعية، وتزيد من القيود التي تكتنف الملاحظات.

وتشمل اتجاهات البحوث في المستقبل تحسين قدرات التنبؤ بالانفجار، وتحسين فهم التطور الطويل الأجل للنظم الفولطية، وتقييم الآثار المحتملة للظواهر الخارقة في المستقبل، والتعاون الدولي وتبادل البيانات أمران أساسيان لتعزيز المعرفة بهذه الظواهر الجيولوجية النادرة ولكنها هامة.

خاتمة

وتمثل الفولكان الخارقة أقوى النظم البركانية على الأرض، القادرة على إحداث ثورات تدهن جميع الأحداث البركانية التاريخية، وتظهر سماتها المادية - من غرف الماما الضخمة إلى عجلات هائلة - التي تبث العمليات الجيولوجية الاستثنائية التي تخلق هذه النظم وتحافظ عليها، وفهم تشكيلها وهيكلها وأساليب ثورتها أمر أساسي لتقييم المخاطر البركانية والنهوض بالعلوم البركانية.

بينما الظواهر الخارقة نادرة للغاية، فإن آثارها المحتملة عالمية النطاق، وتوفر شبكات الرصد الحديثة والبحث العلمي الأدوات اللازمة لكشف علامات الاضطرابات البركانية وتحسين فهم هذه النظم المعقدة، وستؤدي الدراسة المستمرة للفولكان الخارق إلى تحسين قدرتنا على التنبؤ بالنشاط المقبل والاستعداد للثورات المحتملة، مع تعميق فهمنا لداخل الأرض الدينامية والعمليات التي تشكل كوكبنا.

For more information on volcanic monitoring and hazards, visit the USGS Volcano Hazards Program and the Smithsonian Institution Global Volcanism Program. Additional resources on supervolcanoes can be found at History