دور البركان في العمليات الجيولوجية للأرض و التكتونية

البركان من بين القوى الأكثر دينامية وقوة التي ترسم سطح الأرض بعيداً عن كونه مدمراً، يلعب دوراً أساسياً في دورات الأرض الجيولوجية، ويؤثر على المناخ الجديد، ويؤثّر على الحياة بإطلاق الغازات والمعادن الأساسية، والعلاقة المتشعبة بين النشاط البركاني و المناظر الطبيعية للطوابق الأرضية توفر إطاراً شاملاً لفهم آثار البركانيات،

إن البركان هو في جوهره فتح أو تمزق في قشرة الأرض التي تتحول من خلالها الصخور أو الماما، إلى جانب الغازات والرماد البركاني، وتهرب من المعبد، وتقود حركة الماما بحرارة داخلية وضغط شديدين، ويتأثر مسارها إلى حد كبير بسلوك حركة الأرض في الغلاف الجوي، وتفسر نظرية التكتونية الواسعة النطاق التي ترسم على نطاق العالم.

البراكين المتحركة: البركانية المتجهة خلفه

ويقسم الغلاف الجوي للأرض إلى عدة لوحات صلبة تطفو فوق الغلاف الجوي شبه الفلوري، وهذه اللوحات مستمرة، وتتفاعل عند حدودها، وتدور الغالبية العظمى من الاندلاعات البركانية على طول حدود هذه الصفائح، حيث تكون الظروف المثلى لتشكيل الماغمة وارتفاعها، وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من الخصائص المميزة للطبقات، والمتميزة، والمتغيرة.

Bivergent Boundaries: Seafloor Spreading and Rift Volcanism

وفي الحدود المتباينة، تبتعد الصفائح التكتونية عن بعضها البعض، وتخفض هذه الحركة الضغط على المناورة الأساسية، مما يتسبب في تذوبها جزئياً من خلال عملية تعرف باسم الانهيار الخفيف، وترتفع الماما نتيجة لذلك لسد الفجوة، وتخلق قشرة محيطية جديدة، كما أن النظام البركاني الأكثر اتساعاً في العالم هو شبكة التلال المحيطية المتوسطة - وهي سلسلة من البركانات الجديدة التي تولد باستمرار.

وفي القارات، تتجلى الحدود المتباينة في المناطق الشائكة التي تنحى فيها القشرة وتكسورها، وهى مثال كلاسيكي على استضافة بركان مثل جبل كيليمانجارو وإرتا ألي. وتميل حالات الإشعال في هذه البيئات إلى أن تكون فعالة، مما ينتج تدفقات من الحمم البسالة التي تبرد في حمولات الوسائد تحت الماء أو في حقول شاسعة من الغروب.

ويعتبر فهم البركانية عند الحدود المتباينة أمراً حاسماً في فهم كيف تتوسع أشكال القشرة الجديدة وكيف تتسع سطح الأرض، ويوفر برنامج المخاطر البركانية التابع لشركة " فوستغ " (USGS) () معلومات مفصلة عن كيفية تأثير هذه الهوامش على النشاط البركاني.

الحدود المتجانسة: المناطق الفرعية والفولكانية المتفجرة

وفي حدود متماثلة، تتحرك صفائحتان نحو بعضها البعض، وعادة ما تكون إحدى قنوات الصفائح الفرعية أسفل الأخرى، وتنزلق في أعماق المعبد، وينقل هذا التخثر المياه والمركبات المتقلبة إلى الحطب الرملي أعلاه، مما يقلل نقطة الانصهار من الصخور المكتظة ويحفز تكوين الماغم، وكثيرا ما يكون المغناطيس المولد هو ضغط شديد الإثراء والمتفجر، مما يؤدي إلى إحداث ثورة شديدة الارتداد.

إن البركانات التي تشكلت في مناطق فرعية هي في الغالب من الفولكان - الطول، والكونات ذات الجانب الحاد التي تبنى من طبقات متناوبة من الحمم والرماد، والحطام البركاني، وهذه البركان يمكن أن تنتج تدفقات مدمرة من البركان، وسقوط الرماد، واللافارات، و " رنين النار " في المحيط الهادئ هو أكثر الأمثلة شيوعاً على حزام بركاني ذي صلة باهيد،

كما تنتج مناطق فرعية قوسا بركانيا من الجزر أو النطاقات الجبلية التي توازي الخنادق المحيطية، وجزر الأنديز الجبلية، والأرخبيل الإندونيسي هي كلها قوس بركاني تشكله هذه العمليات التكتونية، ومؤسسة سميثسونيان برنامج الفولكان العالمي المرتبط به

Transform Boundaries: Minimal Volcanism but Significant Tectonic Activity

وتتم إزالة الحدود حيث تنزلق الصفائح التكتونية أفقياً بعضها البعض، وخلافاً للحدود المتباينة والمتقاربة، فإن هذه الحركات الجانبية لا تخلق ولا تدمر الغلاف الجوي، وبالتالي فإنها لا تولد عموماً نشاطاً بركانياً، ولكن الاحتكاك الشديد والخطأ يمكن أن يخلقان كسوراً ومسارات يمكن أن تصعد بها الماً أحياناً، وإن كانت هذه الحالات نادرة ومحلية.

إن قبو سان أندرياس في كاليفورنيا هو حد تحول كلاسيكي معروف لنشاطه الزلزالي الهام، ولكنه بركان محدود جدا، وبالتالي فإن التحول في الحدود يرتبط أساسا بالمخاطر الزلزالية بدلا من المخاطر البركانية.

النشاط البركاني والعمليات الجيولوجية للأرض

فبعد علاقتها بالحدود المفروضة على اللوحات، فإن البركانيات هي محورية للعديد من العمليات الجيولوجية التي تعيد باستمرار تشكيل سطح الأرض وتؤثر على دينامياتها الداخلية، ومن خلال الانفجارات، تقوم البركان ببناء أشكال جديدة من الأرض، وتسهم في دورة الصخور، وتؤثر على الغلاف الجوي والمناخ.

Formation of New Landforms through Volcanism

وتسهم ثورات البركان في خلق وتطور مختلف أشكال الأراضي، وتعيد الانفجارات بناء البركانات الدروعية - البطريق، وهي هياكل متطورة بشكل لطيف، تشكل أساسا من تدفقات الحمم الباساليكية السوائل، وتُعتبر جزر هاواي مثالاً رئيسياً، حيث اعترفت ماونا لوا بأنها أكبر بركان على الأرض من حيث الحجم.

وتظهر البراكين أو البركان المركبين صوراً شديدة الحساسية تتألف من طبقات متناوبة من الحمم والمواد البكترية، وغالباً ما تشكل هذه البركانيات بعضاً من أكثر القمم شيوعاً وخطورة في العالم، وبالإضافة إلى ذلك، فإن مواقد القنادس هي بركان أصغر، وغالباً ما تكون محورة من حلقات انفجارية واحدة تنتج شظايا بركانية فضفاضة معروفة باسم السكوريا.

فالكالديراس كساد واسع وشاحه من أحواض الأحواض، وهو ما خلق عندما تنفجر حجرة ماكما في بركان بركاني أثناء ثورة واسعة النطاق، مما تسبب في انهيار الأرض أعلاه، فالوستون كالديرا هو ثوران خارق مشهور قام بإعادة تشكيل المشهد بشكل كبير على مئات الآلاف من السنوات، ومن الأمثلة الأخرى على ذلك حركة فالي الطويل في كاليفورنيا، وشركة توبا كالديرا في إندونيسيا.

وهذه الصور البركانية دينامية وتتطور بمرور الوقت من خلال عمليات مثل التحات والترسبات والنشاط البركاني المتجدد، حيث توفر الدراسة لها معلومات دقيقة عن تاريخ المنطقة الجيولوجي وتساعد على التنبؤ بالمخاطر البركانية في المستقبل، وتقدم [الجبهة الفرنسية للتحرير]] موردا جغرافيا وطنيا على البركانيات تفسيرات مفصلة وصور مفترسة.

الصخور البركانية ودورها في دورة الروك

إن النشاط البركاني عنصر حيوي في دورة الصخور، وعندما تثور الماغم والبرود بسرعة على السطح، فإنه يشكل صخور ضخمة من قبيل البصل والنسيت والهيوليت، وهذه الصخور غنية بالمعادن التي توفر، عند الطقس والتآكل، المغذيات الضرورية لتكوين التربة والنظم الإيكولوجية، مثل إنتاجية الرماد البركاني في المناطق الغنية مثل أيسلندا.

وعلاوة على ذلك، فإن طقس الصخور البركانية الكيميائي يؤدي دورا هاما في التنظيم الطويل الأجل لمناخ الأرض عن طريق عزل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ويسهم هذا المغسل الطبيعي في تثبيت درجات الحرارة العالمية على النطاقات الزمنية الجيولوجية.

الغازات البركانية وتأثيرها في الغلاف الجوي

وتطلق البراكين مجموعة متنوعة من الغازات أثناء الانفجارات، بما في ذلك بخار المياه، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكبريت، وكبريتيد الهيدروجين، وكميات أثر الغازات الأخرى، وثبات الماء وثاني أكسيد الكربون عنصران طبيعيان في الغلاف الجوي ويسهمان في تأثير الاحتباس الحراري.

ويمكن أن تحقن ثورات المتفجرات الكبيرة كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير، حيث ترد على شكل هوباء الكبريت، وهذه الهباءات تعكس الإشعاع الشمسي القادم، مما يسبب التبريد العالمي المؤقت، وقد أدى انفجار بركة الفولط من الفول السوداني في عام 1991، على سبيل المثال، إلى انخفاض درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.5 درجة مئوية لعدة سنوات.

أنواع البركان وأثرها على الجيولوجيا والمجتمع

إن تصنيف البركانات حسب أسلوبها الفيولوجي والثوري أمر أساسي لتقييم المخاطر، ورسم الخرائط الجيولوجية، والتخفيف من المخاطر، وكل نوع بركاني يظهر خصائص فريدة، وسلوكاً انفجارياً، وآثار اجتماعية.

فولكان الدروع

وتمتلك البراكين الدروعية صورا واسعة النطاق ودقيقة من الدرع المحارب، وهي مصممة أساسا من تدفقات الحمم البسالة المنخفضة النسيج التي تقطع مسافات كبيرة قبل التوطيد، وإن اندلاعها عادة غير مفتعل، وإن كان يمكن أن تحدث نوافذ الحمم أثناء نشاط أكثر نشاطا.

وهذه البركانات تشكل عادة في بؤر ساخنة المحيطية وحدود لوحات مختلفة، وفي حين أن تدفقاتها من الحمم يمكن أن تدمر الممتلكات والهياكل الأساسية، فإنها تشكل عموما خطرا أقل مباشرة على حياة الإنسان بسبب بطء معدلات التقدم فيها، ويرصد مرصد بركان هاواي باستمرار بركان الدروع مثل ماونا لوا وكيليا لتقديم إنذارات في الوقت المناسب.

ستراتوفولكان (فولكان القاطرة)

إن الفولكان الراكب يبجح، وجبال حادة الجانب تتألف من طبقات متغيرة من تدفقات الحمم المتوهجة، والرماد، والتفراس، وعادة ما تكون عظمتها من البوليطية في التركيبة، مما يجعلها أكثر وضوحا وثراء بالغاز، ويؤدي إلى حدوث ثورات شديدة الانفجار تولد تدفقات من البركتين، وسقوط الرماد البركاني.

إن الفولكان هو أخطر نوع من البركان، حيث تسبب في بعض من الاندلاعات المميتة في التاريخ، ومن الأمثلة على ذلك ماونت فيسوفيوس، الذي دفن بومبي؛ ومونت رينيه، الذي يشكل تهديدا لسياتل؛ ومرابي في إندونيسيا، المعروف بكثرة الانفجارات، والرصد المستمر للنشاط السيزمي، والتخطيط الأرضي، والإنذار بالغاز أمر حاسم.

Cinder Cones

إن مواسير القمار هي أصغر نوع من البركان، التي تشكل عادة من حدث انفجار واحد، وهي مبنية من شظايا البركانية - التي تُنطلق أساساً من فتحة بركانية وتستقر حولها، وتخلق أكاسيداً حادة، وكثيراً ما تحدث أكاسيد سيندر على مرمشات بركان أكبر، وهي عادة ما تكون محمية، بمعنى أنها تثور.

وفي حين أن هذه المكائن، عموما، منخفضة في المخاطر، يمكن أن تنتج تدفقات من الحمم المحلية وانبعاثات الرماد، فإن شركة سونست كرايتر في أريزونا مثال متحفظ جيدا على مخروط للقناة، يجتذب علماء جيولوجيين وسياح على السواء.

Calderas

فالكالديراس كساد كبير وشديد الشكل من الأحواض التي تشكل عندما تفرغ حجرة ماكروما بركانية بسرعة أثناء انفجار هائل، مما يتسبب في انهيار الأرض المفرطة، ويمكن لهذه السمات أن تمتد عدة كيلومترات في قطرها، وكثيرا ما ترتبط بالخراطيم - الزر، والأحداث المأساوية التي تصيب كميات كبيرة من الرماد والمواد البركانية.

وتنجم عن الانفجارات البركانية الخارقة عواقب عالمية، منها سقوط الرماد على نطاق واسع، وتعطل الزراعة، وآثار المناخ الكبيرة، كما أن الكاليدرا في الولايات المتحدة وفي فالي الطويل كالديرا في كاليفورنيا نظم نشطة تدرس بصورة مكثفة لعلامات الاضطرابات، وتؤكد هذه النظم أهمية الرصد حتى المناطق البركانية التي تبدو مزروعة.

الأخطار البركانية والتخفيف من حدتها

فالعيش بالقرب من البركانات يستتبع التعرض لمجموعة من الأخطار التي يمكن أن تهدد الأرواح والهياكل الأساسية والنظم الإيكولوجية وتشمل المخاطر البركانية الرئيسية ما يلي:

  • Lava flows] — Molten rock that moves slow but relentlessly, burning and burieding everything in its path. Although generally slow-moving enough to enable eviction, lava flows can cause extensive property damage.
  • Pyroclastic flows] — High-density, fast-moving currents of hot gas, ash, and volcanic rock fragments that can reach speeds over 100 km/h and temperatures of several hundred degrees Celsius, making them extremely deadly.
  • Ash fall] — Volcanic ash can travel hundreds to thousands of kilometers, damaging buildings, contaminating water supplies, disrupting air traffic, and causing respiratory problems.
  • Lahars — Volcanic mudflows triggered by heavy rainfall or melting ice and ice during eruptions. Lahars can flow rapidly down river valleys, destroying communities far from the volcano.
  • ] volcanic gases] – Emissions such as sulfur dioxide can cause acid rain, air pollution, and pose health risks, including asphyxiation in low-lying areas.
  • Tsunamis — Large waves generated by underwater volcanic eruptions or the collapse of volcanic flanks can cause coastal devastation.

ويعتمد التخفيف الفعال على مجموعة من خرائط المخاطر، والتعليم العام، والرصد في الوقت الحقيقي للنشاط البركاني، والتخطيط الحصيف لاستخدام الأراضي، ويوفر برنامج المخاطر البركانية التابع لوكالة USGS نظما شاملة للرصد والإنذار المبكر للبراكين في الولايات المتحدة، وهي بمثابة نموذج لإدارة مخاطر البركان على الصعيد العالمي، وتيسر منظمات مثل التعاون العالمي للمرصدات البركانية [1]([1]).

دور البركان في تشكيل المناخ والحياة على الأرض

وقد أثرت البراكين تأثيرا عميقا على مناخ الأرض وتطور الحياة على الزمن الجيولوجي، وقد أدى النشاط البركاني الواسع النطاق، مثل وضع مقاطعات ضخمة من الجشعة، إلى إطلاق كميات هائلة من غازات الدفيئة، مما أدى إلى الاحترار العالمي السريع، والإسهام في عدة أحداث انقراض جماعي، وعلى النقيض من ذلك، فإن ثورات التفجيرات المتفجرة الغنية بالسلدور تصيب الهباء الجوي العالمي المبرد، مما يؤدي إلى أشعة الشمس.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك ثورة جبل تامبورا التي أدت إلى " السنة بدون سمر " بتسببها في تبريد عالمي كبير وفشل في المحاصيل على نطاق واسع، وقد أدت هذه الاضطرابات المناخية إلى ضغوط تطورية، وتعزيز التكيف وظهور نُظم إيكولوجية جديدة.

وتخلق الجزر البركانية والتربة الغنية بالرماد موائل فريدة تدعم النظم الإيكولوجية المتنوعة، ويوضح استعمار الأرض البركانية الحديثة التشكيل من قبل الأنواع الرائدة كيف تسهم البراكين في التنوع البيولوجي والإرث الإيكولوجي، وبالإضافة إلى ذلك، فإن بطء طقس الصخور البركانية يدور باستمرار المغذيات ويحافظ على خصوبة التربة ويدعم الحياة في مناطق كثيرة.