الزلزال بؤر ساخنة بركانية: ربط الخصائص المادية بالبطاقة الحركة

إنّ مُختبرات التزحلقات الحرارية و التلال البركانية هي من بين أكثر الملامح كشفاً على سطح الأرض، حيث تُقدّم نافذة مباشرة إلى حركة التكتونية الخفية، و التي تُقدّرُ فيها الحركات الجيزمية البركانية و الهجائية،

فهم بؤر مانتل الساخنة

الثور هو موقع على سطح الأرض يختبر نشاط بركاني ثابت يتغذى على مصدر ثابت من الصخرة المزروعة داخل المناورة، على عكس البركان الذي يتكون من حدود الطبق المختلف أو المكون، يُعتقد أن البقع الساخنة تُنشأ من السباكات المُندلة من الصخرة الساخنة التي ترتفع من أعماق المناورة،

وقد اقترح أول مفهوم للأعمدة في أوائل السبعينات على يد عالم الجيوفيزيائية و ج. جايسون مورغان الذي استخدم جزر هاواي كمثال رئيسي، ومنذ ذلك الحين، تم تحديد البؤر الساخنة في كل من المحيط والقاري، ومن الأمثلة المعروفة جيداً، البقعة الساخنة في هاواي، ونقطة الإحباط الأصفر، ونقطة الفتح في غلاباغوس، ووثبة ريون.

يمكن لـ(هوت بز) أن يتفاعل مع تلال التلال، على سبيل المثال، (آيسلندا) تُجلس على أعلى منحدر منتصف المحيط حيث يتزامن الزهرة مع حدود لوحات مختلفة، تنتج قشرة محيطية سميكة بشكل استثنائي و بركانية مستمرة، هذا المكان الهجين قد أُدرِجَ دراسة مكثفة، حيث يُمزّقُ الخطّ بين البركانية المثالية و نُظمة النقل الساخنة.

المستودعات الساخنة كمؤشرات للحركة

ومن أقوى تطبيقات دراسات البقع الساخنة تتبع حركة الصفائح التكتونية في الماضي، لأن البؤر الساخنة ثابتة نسبياً في المناورة مقارنة بالخط الجليدي المتحرك فوقه، فإن السلاسل الخاطفة من البركانات التي تنتجها تستخدم كنوع من ملصقات التلوينات، والمثال الكلاسيكي هو سلسلة الجبال البحرية في هاواي - إيمبر، التي تتجاوز ٠٠٠ ٦ كيلو متر مربع.

وبمواعدة الصخور البركانية على طول هذه السلاسل باستخدام تقنيات الأشعة، يمكن للجيولوجيين حساب سرعة وتوجه حركة اللوحات على مدى عشرات الملايين من السنوات، وعلى سبيل المثال، فإن قفص المحيط الهادئ ينتقل عبر مهبط هاواي، بمعدل يتراوح بين 8 و 10 سنتيمتر سنويا، على غرار السرعة التي تنمو بها الأظافر، وهذا الحركة المتسقة على مدى فترات زمنية واسعة تدل على الطابع الثابت للطبقات العائمة.

كما تكشف دراسة مسارات الوصلات الساخنة عن أن اللوحات لا تتحرك دائما في نفس الاتجاه بنفس السرعة، ويمكن أن ترتبط التغيرات في سرعة الطبق بالأحداث التكتونية الرئيسية، مثل اصطدام الهند بآسيا أو فتح المحيط الأطلسي، وبالتالي فإن البؤر الساخنة ليست فضول فقط من البراكين - وهي أدوات أساسية لإعادة بناء سجل التكتلات العالمي ورسم اللوحات.

النشاط السيزمي المرتبط بالبؤر الساخنة

وفي حين أن البؤر الساخنة معروفة على أفضل وجه فيما يتعلق بالثوران البركاني، فإنها تولد أيضا نشاطا زلزاليا كبيرا، حيث أن الزلازل التي تصيب مناطق المستودعات الساخنة تقع عادة في فئتين: الزلازل البركانية - الانتقائية، التي تسببها تغيرات في القشرة بسبب حركة الماجم؛ وزلازل طويلة الأجل أو الرجم، المرتبطة بحركة من الزلازل المغنطية.

في بعض البقع الساخنة، الزلازل نفسها يمكن أن تكون مدمرة، وفي عام 2018، كان انفجار كلوريد الكيلاو مصحوباً بحجم 6.9 زلزال، أكبرها في هاواي في عقود، بسبب الانهيار المفاجئ لقمة البركان بعد أن استنزف المغناطيس من الغرفة، وبالمثل، فإن مشهد حرارة اليلوستون، التي أحدثت اندلاعاً هائلاً في الزلازل،

كما أن البحث في الزلازل في البقع الساخنة يساعد على رسم خريطة للهيكل الفرعي لنظم السباكة المغنمة، إذ يقوم بتحليل مواقع الزلازل وموجاتها، يمكن للفيزياء الجيولوجية أن تلتقط صوراً لغرف الماغوما، والكوندوائر، ونظم الديك، وعلى سبيل المثال، فإن الترجيح السيزمي القاعدي الهاواي يكشف عن وجود زلي واسع النطاق منخفض السرعة يمتد جزئياً إلى وجود متماسك.

مقارنة بركانية هوتسبت إلى بركانية

وتختلف البراكين الهوت بوتيلات عن تلك الموجودة في حدود الصفائح، وفي الحدود المتباينة (المرتفعات بين المحيطين) ينجم البركان عن تدهور الغطاء حيث يفصل الغلاف الجوي، وينتج البصل البوليطي الذي يميزه التركيب المختلط (هيلين) ويتفاوت في التكوين (مناطق فرعية) في المانحون

و لكن الـ "هاواي" يُمكن أن يُنتج انفجارات متفجرة كارثية بسبب ارتفاع المحتوى المتقلب

وثمة اختلاف رئيسي آخر هو طول العمر: إذ يمكن أن تظل البؤر الساخنة نشطة لعشرات الملايين من السنوات، في حين أن البراكين الحدودي للصحن عادة ما تكون له فترات أطول ترتبط بمدة حركة أو حدث فرعي معينين، ويُعتقد أن طول البقعة الساخنة يعكس استقرار مصدرها العميق للعمود، وعلى سبيل المثال، فإن البقعة الهاوايية تنتج براكانية أطول من 80 مليون سنة على الأقل.

دراسات حالة عن بؤر ساخنة بارزة

Hawaii-Emperor Seamount Chain

"سلسلة "هاواي" و"إمبر" هي المسار الرئيسي للثبات الساخنة و الأكثر دراسة في العالم، وهي تتألف من أكثر من 100 بركان يمتد من الجزيرة الكبيرة إلى شجرة البلوتية حيث يتم خطها، و"التحية الشهير في السلسلة" "التي كانت منذ حوالي 47 مليون سنة"

كما توفر السلسلة أدلة واضحة على وجود سباكات نشطة، كما أن الصور المسموعة للطوم الزلزالي تمتد من خط الحدود القاعدي إلى السطح، بما يتسق مع سباكة، كما أن ارتفاع مستوى سطح البحر المحيط بجلد هاواي يشير إلى أن أفضل درجات الحرارة وأقل كثافة في الأرض تدعم الحمولة البركانية.

مخزن حارة يلوستون

إن منطقة اليلوستون الساخنة هي بقعة قارية قد أحدثت مسارا بركانيا ملحوظا في غرب الولايات المتحدة، وعلى مدى السنوات ال ١٦ مليون الماضية، ولدت سلسلة من اندلاعات العجلات الوعرة التي تهجر شمال شرقا عبر قشرة نهر سنيك، وظلت اليوم تحت طابور يلتستون، وأكبر عدد من الثورين المعروفين )٥٠٠ ٢ ألف نسمة(

"المحطة الهوائية "اليلوستون" هي الآن محور الرصد المكثف بسبب احتمال حدوث ثورة كبيرة في المستقبل "مرصد "يلوستون فولكاني" يُحدث تشوهات أرضية، ونشاط زلازل، وانبعاثات الغاز، والملامح الحرارية" "تشير نماذج الخطر الحالية إلى أن الإنفجار الرئيسي القادم هو على الأرجح آلاف السنين"

Réunion Hotspot and the Deccan Traps

ونقطة الرش الساخنة في الركون هي مثال آخر موثق جيداً له تأثير جيولوجي هائل، ويمكن تتبع مسارها من مراكب ديكان في الهند (التي تناهز 66 مليون سنة) من خلال جزر لاكديف وملديف، ورأس الكاجو، ومحطة ماسكرين، وأخيراً إلى حدث متزامن بين الكوكب البيرجيني الناشط في مقاطعة ربونيون.

هذا المسار المثير يقدم دليلاً حاسماً على حركة قفص الهند قبل تصادمها مع (أوراسيا) بينما تتجه الهند شمالاً بعد انفصال (غوندوا)

دور البؤر الساخنة في فهم داخلية الأرض

إنّ الجيل الثالث من الـ(هوت) ليس فقط نوافذ في حركة الطبق، بل أيضاً في أعماق الأرض، وكون العديد من البقع الساخنة تبدو ثابتة لفترات طويلة،

إن التخصيب السيزمي قد أدى إلى ثورة وجهة نظرنا عن الأعماق، حيث إن تحليل موجات الزلازل من جميع أنحاء العالم، يمكن للعلماء أن يبنيوا صوراً ذات ثلاثة أبعاد عن الشذوذ في محيط الأرض، وطول الظواهر السيزمية، وعادة ما تفسر هذه الظواهر السباكية على أنها مواد أكثر تواتراً، ودرجة من حيث أن النماذج الديموغرافية تظهر أن هناك أعمدة من حيث سرعة

كما أن البؤر الساخنة تؤثر على التوازن الحراري العالمي للمنبر، والحرارة التي تنقلها السباكات من الحدود الأساسية إلى الغلاف الجوي الليثوي، تُقدر بما يقارب 10 في المائة من إجمالي تدفق حرارة الأرض، ويمكن للألومة أن تؤثر على أنماط التكسير المتحركة وقد أدت دورا في تشكيل مقاطعات كبيرة من الجاذبية في جميع أنحاء تاريخ الأرض.

الآثار التعليمية لعلوم الأرض

وتوفر البقع الساخنة أداة تدريس مثالية لنظرية التكتونية لأنها توفر صلة واضحة وثابتة بين الظواهر الثابتة المقطعية واللوحات المتحركة، ويمكن للطلاب تتبع أعمار البركان على امتداد سلسلة لحساب سرعة اللوحات، وتخيص اتجاه حركة الماضي، وفهم الجداول الزمنية النسبية للعمليات الجيولوجية، وتصبح سلسلة الهاواي - الإمبر فعالة بشكل خاص لأن التقدم في العمر مرئي.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن دراسة البؤر الساخنة تساعد على تدريس مفاهيم أساسية مثل المعالم الراديوية، وتكوين الماغي، وأنواع الزلازل، وربط المناشف، وتسمح خرائط مسارات البقع الساخنة بممارسة الطلبة في مجال تنسق المناورات وتقيس المسافات وسرعة اللوحات الدنيوية، كما أن موقع يلوستون الساخن يقدم حالة مثيرة لمناقشة البركانية القارية، والمخاطر، ودور المادل في تكوين مشهدات المتطورة.

وعلاوة على ذلك، تقدم البؤر الساخنة سرداً مقنعاً للتفاعل بين العمليات الأرضية العميقة والضحلية، فالصلة بين مسارات ديككان وانقراض الديناصور تدعو إلى التفكير المتعدد التخصصات الذي يربط الجيولوجيا والبيولوجيا وعلم المناخ، مما يجعل البؤر الساخنة ذات صلة ليس فقط في دورات علوم الأرض، بل أيضاً في مناهج علمية أوسع تهدف إلى توضيح الأفكار المتعلقة بالنظم.

وأخيراً، رصد البؤر الساخنة النشطة - مثل مرصد بركان هاواي التابع لوكالة الفضاء الدولية ومرصد فولكان يلوستون - المرصد الفولكاني - دراسات الحالة في الوقت الحقيقي في تقييم المخاطر البركانية - يمكن للطلاب استكشاف بيانات حية عن الظواهر السيزمية والتشوه وانبعاثات الغاز، والتعلم كيف يترجم العلماء الاضطرابات وينقلون المخاطر إلى الجمهور.

For further reading, consider these authoritative resources: USGS: Hotspots], ]Smithsonian Institution Global Volcanism Program], and NASA Earth Observatory: Hawaii Hotspot