"علم البركان" "كيف يُشَرّج "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 تبنى قشرة جديدة، وتثري التربة، وتنظم المناخ على الزمن الجيولوجي، وتفهم البركان هو فهم الكوكب الدينامي الذي نعيش فيه على عالم يتحرك باستمرار من خلال الحرارة من قلبه، وتستكشف هذه المادة العلوم وراء النشاط البركاني، من جيل النظم الإيكولوجية العميقة.

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، يتم العثور على البركانات الأكثر شيوعاً حيث تتجمع اللوحات التكتونية، أو تتباعد أو تُوضع فوق البقع الساخنة - تُدعى "الثور الكيميائي المُثير"

إن ماما مُخزّنة أو شبه مُنْزَنة صخرة مُخزَّنة تحت السطح، وعندما تصل الماما إلى السطح، تُسمى باللافا، فأمور التمييز لأن الماما تحتوي على غازات مُذوفة تتوسع في الارتداد المتفجّر أثناء الرئة، بينما تحطّم الحمم بالفعل، ويُحدّد تركيبة الماما - جزئياً - أسلوب الاندثار، 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، وتسمح بمواد المناورة بالارتفاع وسد الفجوة، وتولد الحدود البركانية، مثل رنين المحيط الهادئ للنار، أكثر البركانات متفجرة عندما تكون الخناق الفرعية من المحيط

أنواع البركان

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

فولكانات الدروع

إن البراكين الدروعية واسعة النطاق ومتطورة بلطف من أشكال الأراضي التي تبنىها التدفقات المتعاقبة من الحمى البسالة المنخفضة النسيج، وهذه الثوران تتسم عادة بالفعّال، مما يتيح للحمّام السفر إلى مسافات طويلة قبل التبريد، كما أن ماونا لوا وكيلي في هاواي مثالان تقليديان، ويمكن أن تكون البراكين الدرعية ضخمة على الرغم من ارتفاع اللوزين في 9 كيلومترات.

ستراتوفولكان (فولكان القاطرة)

إن الجبال البلاستيكية هي جبال حادة وخرقاء مبنية على طبقات متغيرة من تدفقات الحمم، والمواد البركانية، والحطام البركاني، وثروة هذه الثروات البشرية (وإمتدت إلى السحاقية) وبالتالي أكثر وضوحا، مما يؤدي إلى انفجارات متفجرة، كما أن أكبر ذخائر من طراز St. Helens، وVsuvharoe هي منتشرة بشكل جيد.

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 الطول، وتُحدث حالات الإحراق على ذبابة البركان الأكبر، وباريكوتين في المكسيك هو صخرة من مواضع القرن 1943.

لافا دوميس

تُشكل دُمى لافا عندما تُنقَفَر ببطئ شديد الحساسية (التي غالباً ما تكون مُخَلَّفة أو مُتَخَلَّقة) وتُتَنَفَّرُ في الهواء بدلاً من التدفق، ويمكن أن تنمو على مدى أشهر أو سنوات، وتُعرض للهبوط، وتُنتج تدفقات مُزَوِّجة، كما تُشَّدُ الجرَّدَ في أمريكا الشمالية.

فيزون الخزنة

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.

The Formation of Magma

توليد الماما ليس مجرد مسألة درجة الحرارة، الضغط ومحتوى الماء يؤديان أدواراً حرجة، إنّ مطرقة الأرض صلبة في الغالب، لكن في ظل ظروف معينة، تذوب جزئي،

الاضطرابات

عند الحدود المتباينة و البقع الساخنة ترتفع الصخور المتحركة بشكل ضارب وتفقد الضغط بدون أن تفقد الحرارة مع انخفاض الضغط

Flux Melting

وفي مناطق التخصيب، تُطلق المياه وغيرها من التقلبات من سلة الموصلات الفرعية، وتخفض هذه السوائل من نقطة الانصهار في الرصيف المفرط، مما يؤدي إلى الانصهار حتى في درجات حرارة منخفضة نسبياً، وتنتج السائل المائي المغنطيسي أكثر إثراءاً من المغناطيس الذي يغذي الطبقات الفوقية.

"الميلينغ"

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 الماظير العالية السيليكا (الهيوليت، السد) متأصلة وغازات فخمة تؤدي إلى انفجارات متفجرة، كما أن الماغماس المنخفض السوائل (الباسال) سوائل ويتيح للغازات أن تفلت بسهولة، وتنتج ثورات فعالة، كما أن التركيبات الوسيطة (والمتجلة) تنتج أنماطاً متفاوتة.

الإرتفاعات البركانية

وتصنف الانفجارات البركانية على نمطها وكثافتها، فمؤشر الحرقكاني هو مقياس 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 والليوزين 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 كريشولاون

حالات الإهلاك المتفجرة

إن الانفجارات المتفجرة تبعث على عظمة مجزأة (تيبهرا) والرماد والغازات في سرعة عالية، وهي تولد أعمدة انفجار يمكن أن تصل إلى طبقة الستراتوسفير، وقد أثرت ثورة بلينيان بعد وصف " بلين " للينجر 79 " لثورة فيسوفيوس - على أكثر الأعماق عنفاً، وقدرة على انتشار العمود الفقري 35.

التهاب بالطوام 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 وجود مغناطيس جديد، يعرف بثورات البراغيتية، وقد انفجرت منطقة الرصيف الشرقي الأدنى من الكينولام في عام 2018.

الإرتفاعات الرادعة والهاواي

وتتميز انفجارات السترومبولي بتفجيرات متفجرة متفرقة وصغيرة تقذف القنابل والقنابل التي تقذف في ذروة بضع مئات متر، وتسمى باسم سترومبولي، وهو بركان جزيرة من إيطاليا يثور باستمرار تقريباً لألفينيا، وتنتج ثورات هاوايي برفوفات وتدفقات ذات تجزؤ متفجرات ضئيل، وهو ما يُعرف بـه Klauī.

الأخطار البركانية

إن الانفجارات البركانية تشكل مجموعة من الأخطار تتجاوز 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 بركانية تولدها تلال ثلجية أو أمطار ثقيلة على سطح البحر، وتتسبب في 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، وعلى نطاق الزمان الجيولوجي، وثوران الجبال، والهض، والجزر، وتُعد مراكب الديكان في الهند، ومساحات سيبيريا، مقاطعات ضخمة من الفيضان التي شكلت خلال فترات من البراكين المكثف، تغطي كل منها مئات الآلاف من الكيلومترات المربعة.

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 وشمال غرب المحيط الهادئ، وعلى مر الزمن، يؤدي تجويع الصخور البركانية إلى إطلاق مغذيات تحافظ على النظم الإيكولوجية والزراعة.

الأثر المناخي

يمكن أن تُحقن ثورات متفجرات كبيرة ثاني أكسيد الكبريت في الستراتوسفير حيث يشكل هوباء الكبريت الذي يعكس ضوء الشمس وسطح الأرض المبردة لمدة تتراوح بين سنة وثلاث سنوات، وقد تسبب انفجار جبل تامبورا في عام 1815 في حدوث داء بدون سمر في عام 1816، مما أدى إلى إخفاقات في المحاصيل ومجاعة، غير أن استمرار التآكل البركاني يُطلق ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير، ولكن مع ذلك يؤثر على معدلات منخفضة جداً.

لاندفورمز البركانية

"الكوكب" يُشكل عندما ينهار بركان في حجرة الماما المفرغة، ويخلق كساداً كبيراً، "بحيرة "كراتر في أوريغون" مثال مشهور، الرقبة البركانية والبلوجز هي النواة الصلبة للبراكين السابقين، التي تعرضت لها بعد التآكل، وتجمعات الكولومار عندما تبرد وعقود، تشكل أعمدة هيكساغونية في "أير"

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

وتستعمل مراصد البركان شبكات من السيزمومرات، ومجسات الغاز، ومحطات GPS، والصور الساتلية لتتبع التغيرات، وزيادة النزعة السيزمية، والتشوهات الأرضية، والتغيرات في انبعاثات الغاز (وبخاصة نسب ثاني أكسيد الكربون) كثيرا ما تكون سابقة للانفجارات، ويرصد برنامج الحرق من البركان في الولايات المتحدة عام 1991 الطبقة الحيائية من الفولكان.

الطاقة الحرارية الأرضية

وتُستخدم الحرارة من النظم البركانية لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية، وتولد بلدان مثل أيسلندا ونيوزيلندا والفلبين وإندونيسيا كهرباء كبيرة عن طريق التسلل إلى خزانات حرارة بركانية ضحلة، 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

وتُركّز العمليات البركانية على المعادن القيمة، وترتبط النظم الحرارية المائية بالبراكين وودائع الفولكان، والذهب، والفضة، والزنك، والرصاص في الأوردة، وأجهزة الكبريت الضخمة، وترتبط رواسب "النحاس الفيزيائي" في الأنديز ارتباطاً مباشراً بالقوس البركاني القديم، كما أن الرماد البركاني يوفر أيضاً طوقابير للسم، ويُستُه البركانيُ في البناء.

السياحة والتعليم

وتجذب البراكين ملايين الزوار كل عام إلى الحدائق الوطنية والمناطق المحمية، كما أن جبل رينييه ويلوستون وهاواي در بركانوس الوطني من المنافذ الرئيسية، كما أن السياحة تدعم الاقتصادات المحلية وترفع الوعي العام بالعلوم البركانية، ولكن يجب على الزوار أن يحترموا المخاطر، وقد مات الكثيرون من جراء النشاط البركاني الناقص.

التخفيف من حدة الأخطار

إن خرائط الخطر البركاني، 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.

التبعات البركانية الشهيرة في التاريخ

دراسة الانفجارات السابقة تساعد العلماء على فهم ما قد تنجم عنه الأحداث المقبلة، وهنا بعض الانفجارات الهامة تاريخيا:

  • 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 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 وسمومات أساسية لكوكبنا، يبنيون المناظر الطبيعية، وثراء التربة، وينظمون المناخ، ويوفرون موارد قيمة، في الوقت نفسه، يشكلون تهديدات موجودة للمجتمعات التي تعيش في ظلها، وعلم البركان لا يزال يتطور، ويقوده تحسين تكنولوجيات الرصد، والنموذج، والألعاب الميدانية، وفهم كيف تشكل المغناطيس، والارتفاع، والثورات،