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، وتتحدى القدرة على التكيف مع البشر، وهي لا تكتفي بتخريب الأرض، وتثري التربة على الزمن الأرضي، وتهيئ نافذة في أعماق الكوكب، ويوضح فهم كل من المسببات الكامنة وراء ذلك، والعواقب الواسعة النطاق للثورة،

ما سبب الإرتفاع البركاني؟

والعامل الرئيسي للثورات البركانية هو توليد وركبة الصخرة المغنطية التي تشكل عندما تذوب المواد المزروعة تحت درجة حرارة عالية وضغط، وتزيد قوة الماغوما من الصخرة الصلبة المحيطة، وترتفع إلى السطح بشكل مكثف، وتزيد من حدة الكسور والغازات المفككة (وبشكل رئيسي من بخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، وضغوط ثاني أكسيد الكبريت)

التكتونية وجيل الماجما

معظم البركانات تتركز على طول حدود الصفائح التكتونية، وفي حدود مختلفة، مثل سطوح منتصف الأطلسي، تقطع الصفائح، مما يسمح بقطع مواد المناشف إلى الإحباط والذوبان، مما يخلق انفجارات مكثفة تنتج حمالات طازجة وبراكين درعية واسعة، وفي الحدود المتجانسة، تولد مناديل مائية أقل إثراءاً.

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 صفيحة تكتونية على عمود ثابت، وهو سلسلة من أشكال البركان.

تشكيلة الماجما وكمية الغاز

إن التركيبة الكيميائية للماجم تؤثر تأثيراً عميقاً على سلوك الانفجار، فالثديات الباسلة، المنخفضة في السليل والسائل نسبياً، تسمح بالفراخ بسهولة، مما يؤدي إلى تدفقات رقيقة من الحمى، ودرجة الماغيتة والهيولية، أعلى في سيليكا، أكثر وضوحاً وغازات الشراك تحت الضغط، وعندما يُطلق هذا الضغط فجأة، فإن الأعمدة المتضخمة عنيفة، وتولد تدفقات من نوع الضغط فيما بعد.

أوجه الضعف الهيكلي والطرق القائمة سابقا

إن الصدور البركانية غير مستقرة في جوهرها، وتتخللها الكسور والأخطاء ونظم التهوية القديمة، فبوصفها تدخلاً مكبراً، يمكنها استغلال هذه نقاط الضعف، مما يسهل على الخفافيش اللاحقة الوصول إلى السطح، وعلاوة على ذلك، فإن إزالة الماكما من خزان يمكن أن تسبب انهيار الصخرة المفرطة، مما يشكل عملية كالديرا - وهي عملية يمكن أن تُحدث في حد ذاتها ثورة متفجرة في كروسيا.

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 رقبة بركانية، مما يقلل الضغط المكثف على نظام الماما، بل إن قوى المد قد اقترحت كؤوس على الدقائق، وإن كان دورها لا يزال محل نقاش.

أنواع الإرتفاعات البركانية

وتصنف الانفجارات البركانية على نمطها، الذي يعتمد على تركيبة الماجما، ومحتويات الغاز، والتفاعل بين الماجما والمياه الخارجية، ويوفر مؤشر الاكتشافات البركانية 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 بركاناً من الدروع منخفضة الزوايا مثل ماونا لوا أو كيلاوا، وهذه الاندلاعات عادة ما تكون لها قيم منخفضة في مستوى حرارة السفن (0-1)، ويمكن لتدفقات لافا أن تسافر كثيراً من الكيلومترات، وتحرق هياكل الإلهام، وتخلق أرضاً جديدة حيث تُلبّ الأرض.

حالات الإهلاك المتفجرة

وتنشأ الانفجارات المتفجرة عندما يتسبب عظم الفم العالي التحلل أو محتوى الغاز العالي في التفتت، وتتراوح بين انفجارات سترومبولي )النقطة الأولى والثانية( التي تقذف القنابل والقنابل الراقية وتهدر كل الأحداث البلينية الحافزة )النقطة ٤-٨( التي ترسل أعمدة من الرماد والبروميضات ٣٠-٥٠ إلى الغلاف الجوي.

التخصيب في الرياضيات والارتفاعات في الطبقات

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 الفيطاريات تفتت كل من الماجم وهز البلد المحيط بها، والظاهرة ذات الصلة هي الاندثار الفرائي، حيث تنبعث البخار وحده (لا توجد مغناطيس جديد) من خلال نظام حراري مائي مائي في عام 2014، يُحدث كثاثاًاًاًاًاًاًاًاًاًاً.

الإرتفاعات بين الفينيان والأولترا - البلينيان

إن ثورة بلينيان التي تسمى " بليندي " ، والتي تولدت في السماء، والتي تشكل سحابة شاملة تنتشر في وقت لاحق، وتدفن مناطق بأكملها، وتتدفقات من الغاز والتفريغ على نحو سريع للغاية، وترتفع إلى عشرات الأمتار في السماء، وتشكل سحابة شاملة تنتشر في وقت لاحق.

آثار الإرتفاعات البركانية

إن آثار الانفجارات متنوعة ويمكن تقسيمها عموما إلى مخاطر فورية تهدد الحياة والممتلكات بالقرب مباشرة من البركان، وتهدد الآثار 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 RMi 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 ول َّد ثورة نيفادو ديل رويز في كولومبيا في عام ١٩٨٥، مآر قُتل فيها نحو ٠٠٠ ٢٣ 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 للإيذاء أن يعقم المناظر الطبيعية بأكملها، ويدمر الغابات والشعاب المرجانية وموائل الأحياء البرية، غير أن الودائع البركانية تتحول بمرور الوقت إلى تراب غني تدعم النظم الإيكولوجية للخش، كما هو مرئي في العديد من الجزر البركانية الاستوائية، ويمكن أيضا لسقوط أشب البيئات البرية والبحرية بإضافة مغذيات أساسية مثل الفوسفوري والحديد.

كما تؤثر البراكين على البيئات المائية، وتطلق الأنفجارات الغواصة الحرارة والفلزات والسوائل الحمضية التي 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 الآخذ في العودة إلى الفضاء، مما تسبب في حدوث تأثير تبريد يمكن أن يدوم من 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 - على الرغم من أن انفجارات العجلات الكبيرة في أعماق البحار قد تكون قد لعبت دورا في الانقراضات الجماعية عن طريق الاحترار بالدفيئة في الأجل الطويل.

الصحة البشرية والآثار الاجتماعية

إن الآش والغازات تمثل مخاطر صحية حادة ومزمنة، ويمكن أن يتسبب استنشاق الرماد الغرامي في السيلكوزي ويفاقم الربو، ويغضب 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 تدمر الزراعة المحلية والسياحة والهياكل الأساسية، ويمكن أن يستغرق الانتعاش سنوات، مما يتطلب مساعدة حكومية ودولية كبيرة.

دراسات حالة عن حالات الإحراق الملحوظة

وتوفر الدراسة التفصيلية للثورات التاريخية الرئيسية بيانات حاسمة لفهم العمليات البركانية وتحسين نماذج المخاطر، وتبرز الحالات التالية أساليب مختلفة للانفجار وآثارها البعيدة المدى.

Mount Vesuvius, AD 79

ومن أكثر الانفجارات شهرة في التاريخ، دفنت فيسوفيوس مدينتي بومبي وهيركولينوم الرومانية تحت مسافات الرماد والودائع الرطبة، وبدأ الانفجار بمظلة بلينية ارتفعت على بعد ٣٠ كيلومترا، ثم تصاعدت عدة مرات في الدفن، وتبرز المباني السريعة الحفظ، والمصانع الأثرية، وحتى أشكال الضحايا، مما يوفر 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 هيلينز في ولاية واشنطن في 18 أيار/مايو 1980 هي الأكثر دراسة في التاريخ الحديث، وحدثت تيار أرضي هائل تسبب في زلزال أفرغ من الضغط على نظام الماما، مما أدى إلى انفجار جانبي دمر أكثر من 600 كيلومتر مربع من الغابات، وارتفع عمود الانفجار 24 كيلومترا، وسقط الرماد في جميع الولايات الأحد عشر، مما أدى إلى ثورة فهم التفجيرات والحطام البركاني.

Eyjafjallajökull, 2010

وعلى الرغم من أن انفجار إيجافجاليجول في أيسلندا كان معتدلا في الانفجار )في ٤( فقد كان لثوران إيجافجالول آثار اقتصادية عميقة بسبب الرماد الغرامي الذي أنتجته، وهى 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 ولبروتوكولات بين البركان.

الرصد والتنبؤ بالإجهاض

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

رصد الزلازل

وتوفر الزلازل البركانية إنذارات مبكرة حاسمة، وتنتج الكسور التي تصيب حركة الماجما، وتولد زلازل منخفضة التردد (طول الفترة)، بينما ينتج الغاز والسائل الغزيران بصورة مستمرة، وتتيح الصفائح السيزمية للعلماء تحديد مصادر المغناطيس وتتبع هجرتهم إلى الأعلى، وتدير شبكات من مؤسسات مثل برنامج الأخطار المفترسة عالمياً().

التحلل الأرضي

وكما تتراكم الماما تحت بركان، فإن السطوح السطحية الأرضية، وتكنيكات مثل النظام العالمي لتحديد المواقع، والمليارات، والتداخل الراداري، تقاس هذا التحلل بدقة مليمتر، مثلا في جبل سانت هيلينز، الذي يسبق ثورة بناء القبعات للفترة 2004-2008، مما يوفر دليلا واضحا على وجود مغناطيس جديد في المغنطيسي.

انبعاثات الغاز

وتشير التغيرات في تركيب وتدفق الغازات البركانية - خاصة ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون H2S-can إلى ارتفاع الماغما، وكثيرا ما تشير زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى أن الماغما تقترب من السطح، كما أن أدوات مثل أربعة من أنواع المطياف الأشعة تحت الحمراء وكاميرات الأشعة فوق البنفسجية تسمح بقياس الغازات عن بعد.

الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وتوفر السواتل آراء متبادلة عن النشاط البركاني، وكشف الشذوذ الحراري، وعمود الرماد، وسحب ثاني أكسيد الكربون.() وتحتفظ قاعدة بيانات الساتلين العالميين التابعين للمؤسسة الوطنية للاستشعار عن بعد، إلى جانب سواتل رصد الساتل " سينتينيل " التابعة للوكالة الأوروبية للطاقة الذرية، ببيانات براكينية قريبة من الزمن.() وتحتفظ قاعدة بيانات " الفولكاني العالمي " [1]

النماذج الافتراضية ونظم الإنذار المبكر

وباستخدام البيانات التاريخية، يقوم علماء بركانيون ببناء نماذج محتملة تقدر احتمال حدوث انفجار على أساس إشارات الاضطرابات الحالية، وقد أدت نظم الإنذار المبكر، مثل نظم لاهار في جبل رينييه، إلى الجمع بين الرصد في الوقت الحقيقي مع برامج التعليم والإجلاء المجتمعية، وفي حين أنه لا يمكن التنبؤ بأي بركان من المؤكد تماما، فإن الجمع بين هذه التقنيات أدى إلى توقعات ناجحة، مثل انفجار الإجلاء في عام 1991، حيث توفر الآلاف من الإجلاء في الوقت المناسب.

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 لمرصدات البركان، والتعاون الدولي من خلال منظمات مثل الرابطة الدولية لعلم البركان والكيمياء في داخل الأرض، ويوفر قاعدة بيانات عالمية بشأن الفولكانية([FT]):

خاتمة

إن الانفجارات البركانية هي أحداث معقدة ومتعددة الجوانب ترتكز على عمليات أعماق الأرض، وتتراوح أسبابها بين التكتلات اللوحاتية وتكوين الماجما 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، مع تزايد القوى السكانية في المناطق البركانية،