مؤسسة جيولوجية: أطباء بلاط و قشرة الأرض الديناميكية

إن الغلاف الجوي للأرض، وهو القشرة الخارجية الصلبة لكوكبنا، يقسم إلى حوالي ١٥ لوحة رئيسية من الصفائح التكتونية إلى جانب العديد من الميكروبات الصغيرة، وهذه اللوحات ترتكز على الغلاف الجوي شبه الفلوري تحتها، الذي يقترب ببطء من جراء الخلاص الحراري من داخل الأرض، وتثير التفاعلات بين هذه اللوحات التي تحركها قوى الكائنات الحية، وهي تسحب الكثير من الارتدادات.

وتتكون القشرة المحيطية أساسا من صخرة باهظة، وهي رقيقة نسبيا، حيث تُحدث حوالي 7 كيلومترات سميكة، بينما يُنتج القشر القاري أكثر سمكا، ويُطلق عليه في المتوسط ما بين 30 و 50 كيلومترا، ويُطلق عليه في تركيبة سطحية، وفي حدود الطبق المتفاوتة التي تُفكك فيها اللوحات، وترتفع المواد المزروعة، وتُحدث تذبذبذبذبذبذبذبذباً جديداً في المحيط.

إن توليد الماما تحت سطح الأرض يتطلب واحدا أو أكثر من ثلاثة شروط أولية: إضافة تقلبات مثل الماء وثاني أكسيد الكربون، والاكتئاب الناجم عن انخفاض الضغط دون تغيير في درجة الحرارة، أو نقل حراري مباشر من أعمدة الكواكب، وتفي مناطق التخصيب بالوضع الأول، والأجسام الوسطى، والضلوع القارية، وتخلق الزلازل الظواهر الحرارية الثانية مثل هاواي وزلزال يلو.

Boundaries and their Role in Earthquake-Volcano Association

الحدود المشتركة: المناطق الفرعية

الحدود المتناغمة هي مناطق تتجمع فيها الصفائح التكتونية، وطبقة واحدة تُجبر على أن تُطلق تحتها عملية تُعرف باسم التخضّص، وتُحمل السقوطية المياه والمعادن الهيدرولية في أعماق المعبد، حيث تؤدي زيادة درجة الحرارة والضغط إلى إطلاق هذه المعادن من الماء، ويخفض تدفق التقلبات من نقطة الانزلاق في المناديل المُتكررة، مما يُولِّدِّدُ إلى الما.

ويمكن أن تتباين مساحات الأرض في المناطق الفرعية بعمق وحجم، تتراوح بين الأحداث الضحلة في الصفيحة المغطاة والزلازل العميقة التركيز التي تحدث حتى ٧٠٠ كيلومتر تحت سطح الأرض في نطاق المقبض الفرعي، وهذه الزلازل يمكن أن تكون شديدة القوة؛ وعلى سبيل المثال، حدث الزلزال الذي وقع في عام ٢٠١١ في توهوكو )الخط الفاصل ٩-٠-٩( حيث كانت الخواص التسونامية في المحيط الهادئ ملوث

الحدود الدنيا: سلاسل منتصف المحيط والخطوط القارية

وتتميز الحدود المتباينة بانحطاط الصفائح التكتونية، مما يسمح بارتفاع المواد المتحركة وذوبانها جزئياً من خلال الاكتئاب، وفي المرتفعات الوسطى من المحيط، مثل الريدج المميت، يمتد المغنطيسي باستمرار إلى قشرة المحيط الجديدة على طول محور الحافة، وتميل مساحات الأرض إلى أن تكون متواترة ولكنها منخفضة نسبياً (من الناحية التقليدية إلى 5).

وتمثل الشظايا القارية مرحلة مبكرة من التباعد حيث تبدأ قارة بالتفكك، ونظام الشباك في شرق أفريقيا مثال رئيسي، حيث يرتبط القشرة المخففة بالسيزمية والبركانية، وتشمل البركانات البارزة في هذه المنطقة جبل كليمنجارو، وكسر فيضبة الفولكان، وزلزال جبل نييراغو، المشهورة لسوائل التي تؤدي إلى دوام بحيرة لافا ورفها.

حوائز التحويل

وتمر الحدود الفاصلة حيث تنزلق الصفائح التكتونية فيما بعد، وتأتي الحركة الأفقية التي تستوعب بعضها بعضا، وهذه الحدود عادة ما تنتج زلزالاً من الهجمات دون براكين كبير، لأنه لا يوجد أي خلق أو تدمير للقشرة، فقصر سان أندرياس في كاليفورنيا، وهو خطأ تحولي يرسم الحدود بين صحون المحيط الهادئ وأمريكا الشمالية، مثال رئيسي على ذلك، وهو ينتج زلايات متكررة، ويصل بعضها إلى حجم يتراوح بين 7 و 8.

ومع ذلك، فإن النشاط البركاني في المناطق المتاخمة لتحويل الحدود يمكن أن يتأثر بصورة غير مباشرة بالإجهادات التكتونية والتمديد المحلي، فعلى سبيل المثال، يحدث حقل فلك الكاليديرا وبحيرة خالي في كاليفورنيا في مقاطعة الحوض والرانج، التي تشهد امتداداً صدى فيما يتصل بالتشوه الأوسع نطاقاً للولايات المتحدة الغربية، وتظهر هذه النظم البركانية كيف يمكن أن يؤدي التحول في عمليات التكتونية إلى إحداث تغيير، وإن لم يكن ذلك بصورة مباشرة.

The Pacific Ring of Fire: A Global Hotspot

إن رنين النار في المحيط الهادئ هو حزام واسع من مناطق التخضير، والقوس البركاني، ونظم العيوب النشطة التي تغطس المحيط الهادئ، وهي أكثر المناطق نشاطا من الناحية السيزمية والبراكانية على الأرض، حيث تمثل نحو ٩٠ في المائة من زلازل العالم و ٧٥ في المائة من البركاني الراكني النشط والمخادع، وتشمل هذه المنطقة خنادق فرعية كبيرة مثل منطقة أرتش في اليابان.

والفولكان في رنين النار من بين أكثر الدراسات بسبب احتمال انفجارات المتفجرات وما يرتبط بها من أخطار، وتشمل البركانات البارزة جبل سانت هيلينز في الولايات المتحدة، ومونت بيناتوبو في الفلبين، وكراكاتوا في إندونيسيا، ومونت مرابي أيضا في إندونيسيا، والمجمع البركاني لشبه جزيرة كامتشاتو في روسيا.

وعلى الرغم من أن رنين النار يشكل مختبرا طبيعيا لفهم التفاعلات بين الزلازل والانفجارات البركانية، فإن السجلات التاريخية تبين أن الزلازل الكبيرة يمكن أن تسبق أو تتزامن مع الانفجارات البركانية، فعلى سبيل المثال، فإن زلزال فالديفيا لعام ١٩٦٠ )القدرة ٩,٥(، وهو أكبر زلزال مسجل، ضرب شيلي، وأعقبه انفجارات عدة زلزالي أرضي أندية.

كيف يُمكنُ الأرضَ تَرْكَبُ البركانيَ

ويمكن أن تؤثر الزلازل الكبيرة على النظم البركانية من خلال آليات متعددة، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجارات أو تغيير السلوك البركاني، وتشمل هذه الآليات ما يلي:

  • Static stress changes:] The sudden displacement of rock during anزلزال modifies the stress field in the surrounding crust. Areas experiencing tension (dilation) may open fractures or conduits, facilitating magma ascent, whereas compressive stress can squeeze magma reservoirs, increasing internal pressure and potentially inducing er.
  • Dynamic stress changes:] The passage of seismic waves generates oscillations in the volcanic edifice and magma chamber, which can promote bubble nucleation and gas exsolution within the magma. These processes increase magma buoyancy and convection, helping to initiate or accelerate eruptive activity.
  • Remobilization of Belgian-rich magma:] Earthquake shaking can disrupt the plastic framework within viscous magma, releasing trapped melt and volatiles. This remobilization can enhance magma mobility and eruptibility.
  • Triggering of hydrothermal systems:] Seismic shaking may fracture hydrothermal seals and conduits, causing rapid pressure changes and steam-driven phreatic explosions, which can precede or accompany magmatic eruptions.

ومن المهم ملاحظة أن الزلازل الكبيرة لا تؤدي جميعها إلى حدوث ثورات بركانية، وأن احتمال حدوثها يتوقف على عدة عوامل، منها حجم الزلزال، وقربه من البركان، وحالة النظام البركاني، وأن البراكين الذين يوجدون بالفعل في دولة مجهدة للغاية، حيث توجد غرف مغنغوية بالقرب من عتبة الانفجار، أكثر عرضة للزلزال التركي().

الإرتفاعات البركانية التي تحفز الأرض

ويولد النشاط البركاني في حد ذاته إشارات زلزالية مميزة معروفة بالزلازل البركانية - الانتقائية، تختلف عن الزلازل التي تلتها التكتون في الأصل والخصائص، وهذه الزلازل البركانية تنشأ عن عدة عمليات:

  • Magma intrusion:] As magma forces its way through fractures and faults within the crust, it causes fracturing and rock failure, producing swarms of small ters. These swarms often precede eruptions and are critical for eruption forecasting.
  • ]Magma chamber collapse:] After significant magma withdrawal during an eruption, the roof of the magma chamber may collapse, generating large terers. For instance, the 1980 eruption of Mount Saint Helens triggered a magnitude 5.1زلزال associated with the collapse of the volcano’s northern flank.
  • Hydrothermal explosions:] Rapid pressurization and flashing of groundwater to steam within volcanic systems can cause phreatic explosions, producing small to moderate seismic events.
  • Caldera collapse:] During massive explosive eruptions, large sections of the volcanic edifice may collapse into the evictiond magma chamber, creating substantial seismic activity. Historical examples include the 1883 Krakatoa eruption and the 1991 Mount Pinatubo eruption.

وتولد الإشارات الزلزالية المستمرة مثل الزلازل الطويلة الأمد والخراط المتجانسة عن حركة الماجمة والغاز داخل النظام البركاني، وهذه الخيوط هي سلائف حيوية يستخدمها علماء البركان لتقييم احتمال حدوث انفجارات ورصد الاضطرابات البركانية الجارية، كما أن إدماج رصد الزلازل في البيانات الجيوفيزيائية والجيوفيزيائية الأخرى يشكل خلفية من تقييم المخاطر التي يتعرض لها البركان الحديث.

دراسات حالة عن تفاعل الأرض - فولكانو

جبل سانت هيلينز، الولايات المتحدة الأمريكية (1980 إربا)

إن ثورة جبل سانت هيلينز المأساوية في ١٨ أيار/مايو ١٩٨٠، هي أحد أكثر الأمثلة توثيقا للتفاعل بين الزلازل والفولكان، وقد أدى البركان، ابتداء من آذار/مارس ١٩٨٠، إلى حدوث عدة حطامات زلازل وتشوهات سطحية تتعلق باقتحام الماجم، وقد أشار زلزال ضخامته ٥,١ في آذار/مارس ٢٠ إلى عودة ظهور زلزال بركاني.

ويوضح هذا الحدث كيف يمكن للزلازل أن تؤثر مباشرة على الاستقرار البركاني من خلال تغيير السلامة الهيكلية للشهادة البركانية، مما يؤدي إلى حدوث انفجارات قد لا تكون قد حدثت لولا ذلك، وقد أدى الرصد والتحقيق التفصيليان لـ جبل سانت هيلانز منذ ذلك الحين إلى زيادة فهمنا للتفاعلات بين الزلازل والفولكان على الصعيد العالمي.

Kīlauea, Hawaii (2018 Lower East Rift Zone Eruption)

إن كـيـلاوا، وهي واحدة من أكثر البركانات الدروع نشاطا في العالم، تقع على بقعة المحيط الهادئ الساخنة، ففي عام 2018، ضرب زلزال ضخم يبلغ 6.9 من الحلق الجنوبي من كـيـلاوا، متزامنا مع ثورة كبيرة على طول منطقة الساحل الشرقي الأدنى، ودمر هذا الانفجار مئات المنازل وعاد تشكيل المشهد الطبيعي، وتسبب في حدوث زلزال بسبب زلزال تضخم على طول حجرة من نوع باطلائع.

وفي حين أن الحدث السيزمي والانفجار كانا معاصرين، فإن المحرك الرئيسي للثورة كان ضغطا مغناطيسيا بدلا من الزلزال نفسه، غير أن الزلزال ربما كان قد يسّر انتشار الديوكسين بتقليل الضغط المائي، مما أتاح المجال أمام وصول الماغم إلى السطح، وهذه الحالة تبرز التعليقات المعقدة بين العمليات التكتونية والعمليات المغنطسية في المناطق البركانية.

جبل بيناتوبو، الفلبين (إذعال 1991)

وكان انفجار جبل بيناتوبو في حزيران/يونيه ١٩٩١ من أكبر الأحداث البركانية المتفجرة في القرن العشرين، مما أثر تأثيرا كبيرا على المناخ العالمي من خلال حقن الهباء الجوي في الغلاف الجوي، وفي السنة التي سبقت الانفجار، أدى زلزال يبلغ ٧,٨ إلى إصابة جزيرة لوزون في ١٦ تموز/يوليه ١٩٩٠، وحوالي ١٠٠ كيلومتر من جبل بيناتوبو.

ويدل هذا المثال على مدى تأثير الزلازل الإقليمية الكبيرة على النظم البركانية من خلال تغيير الخصائص المادية للقشرة، مما ييسر العمليات المغنطسية دون التسبب فورا في حدوث انفجارات، كما يؤكد انفجار بيناتوبو أهمية رصد النشاط التكتوني والبركاني في المناطق النشطة زلزالية.

الرصد وتقييم المخاطر

ويستخدم المرصدان البركاني الحديثان نهجا متعدد التخصصات لرصد الاضطرابات البركانية وتقييم المخاطر، ويُعتبر علم الزلازل محوريا لهذا الجهد، ويكشف عن أعواد الزلازل، والأحداث الطويلة الأجل، والارتداد المتناسق لثاني أكسيد الكربون، ويُجرى تعقب التشوهات الأرضية باستخدام قياسات قياسات قياسات قياسات النطاقات العالمية والمليارات، مما يكشف عن التضخم أو انكماش لغرفات المغناطيسية.

Institutions such as the USGS Earthquake Hazards Program and the volcano Hazards Program in the United States offer realtime data and hazard warnings. Internationally, the Smithsonian Global Volcanism Program[FL

إن الرصد المتكامل للزلازل والنشاط البركاني يتسم بأهمية خاصة في المناطق التي تنطوي على مخاطر مقترنة، مثل اليابان وإندونيسيا وجزر ألويتية، ويمكن أن تؤدي الزلازل الكبيرة في هذه المناطق في وقت واحد إلى حدوث تسونامي وثورات بركانية، مما يشكل مخاطر مضاعفة للسكان، وتعتمد نظم الإنذار المبكر على الكشف السريع للموجات الزلزالية والاتصال بها لإصدار تنبيهات يمكن أن تنقذ الأرواح وتخفف من الأضرار.

التوزيع الجغرافي وآثار الأخطار

وتتفاوت العلاقة المكانية بين الزلازل والبراكين على الصعيد العالمي، ففي حين أن العديد من البركانات والزلازل تتجمع على طول حدود الصفائح، ولا سيما الهوامش المتقاربة، توجد استثناءات، وتفتقر البركانيات الاصطناعية مثل منطقة هاواي ومقاطعة يلوستون في الولايات المتحدة إلى زلزاليات كبيرة من التكتلات، وإن كانت تنتج حوافا من الأحداث ذات الحجم الصغير المرتبطة بالنشاط القاري المستقر.

إن أقوى الانقلابات بين الزلازل والبراكين تحدث على طول حدود لوحات متطابقة حيث يؤدي التخضوع إلى حدوث زلزال شديد وفولط بركاني في القطب الشمالي، مما يزيد من احتمالات المخاطر التي يتعرض لها السكان الذين يعيشون بالقرب من هذه المناطق، حيث قد يواجهون تهديدات متزامنة من الزلازل، وأمواج تسونامي، والثورات البركانية، وبلدان مثل اليابان وإندونيسيا وشيلي والفلبين والمناطق المرتفعة في الولايات المتحدة مثل شمال غربي

وتقع المراكز الحضرية مثل طوكيو وجاكارتا ومانيلا وسياتل بالقرب من نظم التكتونية والبركانية النشطة، ويتمثل التحدي الذي يواجه العلماء وواضعي السياسات في إدماج المعارف الجيولوجية في استراتيجيات إدارة المخاطر للتخفيف من آثار هذه المخاطر الطبيعية، ويشمل ذلك تخطيط استخدام الأراضي، والتعليم العام، ونظم الإنذار المبكر، وتنسيق الاستجابة لحالات الطوارئ.