Table of Contents
رأس المال الأرضي للأيسلندا: نتيجة مباشرة للطلاب
إن أيسلندا تقف في مكان من أكثر الأماكن دينامية من الناحية الجيولوجية على الأرض، وهو موقع نادر حيث تبرز العمليات التي تشكل كوكبنا على السطح، حيث تخلق المشهد الحراري الجغرافي المأساوي للبلد - وهو مجرى البخاري الذي يهب فيه، وزراعة الحشيش، وثورة المجوهرات، وميادين بركانية واسعة - ليسا ضربا عشوائيا من العجائب الطبيعية.
ومن الضروري، لفهم النشاط الحراري الجيولوجي في أيسلندا، النظر إلى أسفل السطح، حيث يُقسم الغلاف الجوي للأرض إلى لوحات صلبة تتحرك فيما بينها، حيث تنفصل أحواض القشرة، والكسور، وتسمح للثروة من المعبد بالارتفاع، وتجلس أيسلندا مباشرة على سطح البحر الأوسط، وهو أطول سلسلة جبالية في الكوكب الواحد.
The Mid-Atlantic Ridge: The Engine of Iceland’s Geology
"مُجرّد مُتدرّب في "بلان سايت
إن منطقة وسط المحيط الأطلسي هي خط حدود لوحات مختلفة تهبط تقريباً في وسط المحيط الأطلسي، وعلى امتداد هذه الحافة، تتحرك صفيحة أمريكا الشمالية غرباً بينما تتجه الصفيحة الأوروبية الآسيوية شرقاً بمعدل يتراوح بين 2 و2.5 سنتيمتر في السنة، وفي معظم الأماكن، تقع هذه الحدود تحت سطح الماء العميق، ولكن في أيسلندا، تظهر مباشرة فوق السطح.
إن هذا الاختلاف يخلق قوى توترية تفصل القشرة، حيث يمتد القشرة، يصبح أرق ويطور شبكة من الكسور والأخطاء والزيارات، وهذا الانخفاض في الضغط على العمق يسمح للروك المفترس أن يذوب جزئيا، وعندما يكون المغناطيس أقل كثافة من الصخرة المحيطة، يرتفع من خلال الكسور ويخلق ضغوطا كبيرة في حجرة العجلات.
"البقعة المُلحة"
إن الناتج البركاني لأيسلندا أكبر بكثير مما ينتجه التلال المتوسطة المحيطية وحدها، والسبب هو عمود من الصخور الساخنة الشاذة التي ترتفع من أعماق الأرض، وربما من الحدود الأساسية، وهذا الخوخ يجلس تحت الجزيرة ويوفر مصدرا إضافيا للحرارة والهدر، والتفاعل بين ارتفاع درجة الحرارة في أيسلندا ودرجة الحرارة في أعماقها.
كما أن وجود السباكة يفسر سبب وجود أيسلندا كجزر أرضية على الإطلاق، وبدونها، فإن السفينة المتوسطة الأطلسية في هذه المنطقة ستكون مجرد سمة غواصة، وتولد حرارة الأعماق الإضافية ماما يكفي لبناء صحن فوق سطح البحر، مما يخلق الجزيرة، وهذه التركيبة من نشر الثلاجة والثبات الهوائية تنتج بيئة جيولوجية فريدة لا يمكن تكرارها في أي مكان آخر على الأرض.
How Plate Movements Generate Geothermal Heat
مصادر الحرارة في أيسلندا
أما الطاقة الحرارية الأرضية التي تسخن المياه السطحية في أيسلندا فهي مصدران أساسيان يتصلان بحركات اللوحات، الأول هو الحرارة المباشرة التي تُجرى من سباك القشرة وأجسام الماما الضحلة، والثاني هو الحرارة التي تُطلق بواسطة صخور بركانية التبريد وتبلور الماما، وبعمق يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة ٠٠٠ ١ درجة مئوية داخل حجرات الماما، وتُنقل هذه الحرارة إلى أعلى من خلال السكككككككك.
ومفتاح نظام الحرارة الأرضية المنتج ليس مجرد حرارة، بل أيضا وجود السوائل والممرات القابلة للدموع، والكسر الناجم عن تباين اللوحات يخلق بالضبط هذه الممرات، فعندما يبتعد القشرة، يولد شبكة واسعة من الكسور المترابطة التي تتيح للماء المطري والماء الجليدي أن ينهار في أعماق الأرض، حيث تصل درجة الحرارة إلى 200 كيلو متر.
نظم رفيعة المستوى وقائمة على درجة منخفضة من الكفاءة
وتصنف حقول الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلندا بشكل واسع إلى نوعين على أساس درجة حرارتها وواقعها الجيولوجي، وتوجد حقول عالية التمرين داخل المناطق البركانية النشطة، حيث يرتفع حجم القشرة، ويرتفع تدفق الحرارة إلى حد بعيد، وتوجد أجسام المغناطيس في عمق الضحل، وتنتج هذه الحقول درجات حرارة فوق درجة سيليسوس، حيث تصل في الغالب إلى 300 درجة مئوية من كليسول، ومن أمثلة ذلك توليد الكرافي، نيم.
وعلى النقيض من ذلك، تقع الحقول المنخفضة الحرارة في مناطق خارج المناطق البركانية الرئيسية، حيث تكبر القشرة وتتناقص الحرارة، وتعتمد هذه النظم على التداول العميق للمياه الجوفية على طول الكسور، حيث تسخن المياه إلى درجات حرارة تتراوح بين 100 و 150 درجة مئوية، ولا تغلي المياه بسبب الضغط الهيدروغرافي المتقلب عند العمق، وعندما ترتفع إلى السطح عبر الينابيع أو تبرز البيوت المائية.
النشاط البركاني وإنشاء أشعة حرارية
Eruptions as Drivers of Landscape Change
إن تحركات الطين في أيسلندا لا تعمل بسلاسة، فالضغط التصاعدي يتراكم على مدى عقود إلى قرون، ويطلق خلال حلقات السطو التي تصاحبها في كثير من الأحيان ثورات بركانية، ويمكن لهذه الأحداث الشائكة أن تفتح خزانات جديدة، وتتسبب في التخريب الأرضي، وتحقن الماجم في القشرة، ثم تُحدث الحرارة الناجمة عن هذه التدنيسية بعد سنوات من الانهيار.
إن ثورة هولهوران للفترة 2014-2015 مثال حديث لهذه العملية، وقد حدث الانفجار على طول سلسلة من النسيج في نظام بركان باراربونغا، وهو جزء من خط اللوحة المتفاوت، حيث أدى الانفجار إلى وجود حقل حراري يغطي أكثر من 84 كيلومترا مربعا، وأطلق كميات هائلة من الحرارة والغاز، وفي أعقاب ذلك ظهرت سمات جديدة من المياه الجوفية تحت سطح الماء، بما في ذلك خزانة المياه الجوفية.
Geysers: A Direct Product of Tectonic Heating
إن كلمة " غيسر " التي تصدر عن كلمة " غيسر " الآيسلندية، وهي اسم الربيع الأكثر شهرة في البلد، و " غيزر " هي نوع محدد من السمات الحرارية الأرضية التي تتطلب مزيجاً خاصاً من الحرارة والمياه و " قياس الأرض " ، و " المصدر الحراري " هو دائماً ما يكون مغناطيسياً أو متصلاً بعمق على طول الكسور، وفي آيسلندا، فإن خط الطبقات المياه النشطة يتيح تماماً الظروف الملائمة.
وتقع منطقة ستروكور التي تثور كل بضع دقائق في نفس المجال الحراري الجيولوجي الذي يوجد فيه غيسر في جنوب غرب أيسلندا، وتقع هذه المنطقة في المنطقة السيزمية في جنوب أيسلندا، وهي منطقة تحول تستوعب الحركة المتمايزة بين الحافة الممتدة وبحافة الريكيان إلى الجنوب، ويخلق التقلب الشديد في هذه المنطقة القدرة على التداول الحراري، بينما يأتي المصدر الحرفي الأساسي من المنطقة.
وادي متحركة، ووازع مؤمنة، ورسم الأراضي
معرض وادي متحرك
ومن أكثر أشكال التعبير السطحي المذهلة لاختلاف الصفائح في أيسلندا وادي الشق في ثينغفيلير، الذي يقع في موقع التراث العالمي لليونسكو مباشرة في المنطقة التي تفصل فيها الصفائح الأمريكية الشمالية والأوراسية، ويسقط طابق الوادي ويتسع بمرور الوقت مع امتداد القشرة وينهار على طول الندوب العادية.
وتغذي المياه الجوفية في ثينغفيلير الأنهار والبحيرات المحيطة بها، ولكن المنطقة تستضيف أيضا نشاطا حراريا جغرافيا لأن الخطأ يوفر مسارات للحرارة للهروب من العمق، ويجعل الجمع بين التكتونية المرئية والمظاهر الحرارية الأرضية ثينغفيلير أحد أفضل الأماكن على الأرض لرؤية العلاقة المباشرة بين تحركات الصحون والعمليات الحرارية الأرضية.
أجهزة الإنذار المضبوطة والمنظومات البركانية
إن النظم البركانية الآيسلندية ترتَّب عادة في أنماط الكولونات على طول خط اللوحة، ويتألف كل نظام من بركان مركزي وشعلة ألياف تمتد إلى عشرات الكيلومترات، وتُعدّ الخيوط في القشرة التي تشكل استجابة للإجهاد التوسعي، وغالبا ما ترتفع الماجما على طول هذه النسيجات، وتُنتج نماذج مائل تُحدث في شمال كرافور.
كما أن العواصف الاصطناعية تعمل كقنوات لسوائل الحرارة الأرضية، حيث أن الكسور توفر القدرة على توزيع المياه وتسخينها، ومع مرور الوقت، فإن المعادن التي تُحل في مجرى المياه الساخنة تهيؤ في الكسور، وأحياناً تختمها، ومع ذلك، فإن استمرار حركة الصحون والزلازل يعيد فتح هذه الممرات ويحافظ على التداول ويمنع من الموت.
Tectonic Earthquakes and Their Role in Geothermal Systems
تعزيز التكتلات والقابلية للتحمل
إن الزلازل هي نتيجة طبيعية لحركات اللوحات، ففي أيسلندا، تحدث معظم الزلازل على طول مناطق الحدود، بما في ذلك المنطقة الاسودية الجنوبية في أيسلندا ومنطقة تيورنس للاختلال، وهذه الزلازل التي يمكن أن تصل إلى حجم 6 أو أكثر، تؤدي دورا حاسما في الحفاظ على نظم الحرارة الأرضية بكسر الصخرة وخلق قابلية جديدة للتشهير.
فالعلاقة بين الزلازل والنشاط الحراري الجيولوجي موثقة توثيقا جيدا في ميدان الطاقة الحرارية الأرضية في غيسر، وتشير السجلات التاريخية إلى أن الأحداث السيزمية كثيرا ما تسبق التغيرات في نشاط الينابيع الساخنة، ويمكن للزلازل الكبيرة أن تفتح قنوات جديدة، مما يتسبب في عودة النوافذ إلى الظهور أو في ربيع جديدة، وعلى العكس من ذلك، فإنها يمكن أن تغلق أيضا المناظر الطبيعية القائمة، مما يؤدي إلى تجفيف الصفائح الحرارية.
Induced Seismicity and Geothermal Energy Production
وينطبق نفس المبدأ على إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية، وعندما يُحقن السائل أو يستخرج من خزان حراري جغرافي، فإنه يغير حالة الضغط والإجهاد، ويسبب أحياناً زلزالاً صغيراً، وهذا ظاهرة معروفة جيداً في أيسلندا ومناطق أخرى ذات حراريات جغرافية، وعادة ما تكون الزلازل المستحثة منخفضة الحجم، ويطرح الحد الأدنى من المخاطر، ولكنه يدل على حساسية الضغط الخفي إزاء التغيرات في السائل.
الطاقة الحرارية الأرضية: حركة الحد الأقصى للكهرباء
محطات الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلندا
وأصبحت أيسلندا قائدا عالميا للطاقة الحرارية الأرضية، حيث تولد حوالي ٢٥ في المائة من كهربائها من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية، وتستخدم الحرارة الحرارية الأرضية لتوفير التدفئة في المناطق ل ٩٠ في المائة من أسرها، وتسجل أكبر محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية في البلد - هيليشيو إيرت، ونيسجيلير، وكرافا - جميع هذه المناطق البركانية النشطة التي ترتبط مباشرة بحركات اللوحات.
وتشكل محطة هيليشيا إيطالي الحرارية الأرضية، التي تقع على بعد 20 كيلومتراً شرق ريكفيك، إحدى أكبر محطات الطاقة الحرارية الأرضية في العالم، حيث توجد قدرة ثابتة تبلغ 303 ميغاوات من الكهرباء و 400 ميغاوات من الطاقة الحرارية، وهي تستمد من نظام هنريجيل البركاني الذي يقع في خط التداخل بين خطي الحدود المائية ومساحة كبيرة من الطاقة الحرارية.
الاستدامة والسياق التكتوني
وكثيرا ما يوصف الطاقة الحرارية الأرضية بأنها قابلة للتجديد لأنها تعتمد على الحرارة الداخلية للأرض، التي تولد باستمرار من جراء التحلل الإشعاعي والتي تدوم نتيجة عمليات التكتونية، وفي أيسلندا، فإن الحرارة لا يمكن تقصيها على النطاقات الزمنية البشرية لأن حدود اللوحة توفر باستمرار امتصاص المواد المتحركة الساخنة في القشرة، غير أن فرادى الشركات ذات الرجعيات الحرارية الأرضية يمكن أن تستنفد إذا تجاوز السائل.
إن استمرار بقاء موارد أيسلندا الحرارية الأرضية على المدى الطويل يرتبط في جوهره باستمرار تحركات اللوحات، وما دامت الصفائح من أمريكا الشمالية والأوراسيين منفصلة، وما دامت الأعمدة الدفينة نشطة، فإن المصدر الحراري سيظل قائما، وهذا الضمان الجيولوجي هو ما يجعل استراتيجية الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلندا قوية جدا مقارنة بالمناطق التي تعتمد على مصادر حرارة محدودة.
الآثار الأشمل: ما تُحدثه أيسلندا عن النظم الحرارية الأرضية
مختبر طبيعي للعلوم الجيولوجية
إن الجيولوجيا المعرضة للأيسلندية تجعلها مختبرا طبيعيا مثاليا لدراسة العلاقة بين التكتون ونظم الحرارة الأرضية، ويأتي علماء من جميع أنحاء العالم إلى أيسلندا لدراسة عمليات الشواطئ، وديناميات الماغم، والتداول الحراري الهيدرولي، وتطور مستودعات الحرارة الأرضية، وتسترشد البيانات التي تجمع في أيسلندا باستكشاف وتنمية الموارد الحرارية الأرضية في بيئات أخرى من التكتون، بما في ذلك مناطق الخصم والدوائر القارية.
وقد نفذ البرنامج الدولي للتنقيب العلمي القاري مشاريع حفر عميقة في أيسلندا، بما في ذلك مشروع التنقيب العميق في أيسلندا، الذي يهدف إلى الوصول إلى السوائل الحرارية الأرضية الفائقة الأهمية عند درجات الحرارة فوق درجة حرارة 450 درجة مئوية، وقد أثبت المشروع أن الموارد المتاحة أكثر عمقا وأكثر حرارة، وأن بيئة الحدود الطبقية يمكن أن تدعم الظروف الحرارية الأرضية القصوى التي تنطوي على إمكانات هائلة في مجال الطاقة.
مقارنة أيسلندا بمناطق أخرى ذات حرارة جغرافية
ولا توجد جميع النظم الحرارية الأرضية على قدم المساواة، ففي المناطق الفرعية، مثل رنين النار في المحيط الهادئ، يُدفع النشاط الحراري الجيولوجي بالإفراج عن المياه من سلة الخصبة، التي تقلل نقطة الانصهار في المناورة المرتفعة، وتنتج هذه المنطقة براكين وميادين حرارية جغرافية، ولكن التدفق الحراري يقل عموما عن الظروف المحيطة بالسلخ في أيسلندا.
إن مزيج أيسلندا من التلال في وسط المحيط وعمود من الرماد فريد، إذ ينتج بعض أعلى قيم تدفق حراري على الأرض، حيث يبلغ متوسط تدفق الحرارة السطحية نحو ٢٠٠ ميليوات لكل متر مربع في المناطق البركانية، مقارنة بمتوسط عالمي يبلغ نحو ٨٧ ميليوات لكل متر مربع، وهذا التدفق الحراري الاستثنائي هو السبب الذي يجعل أيسلندا قادرة على الحفاظ على هذه الشبكة الحرارية الأرضية.
الاستنتاج: التحدي غير المكسور من حركة الطرف إلى الربيع الساخن
إن المشهد الحراري الجيولوجي لأيسلندا ليس مجموعة ثابتة من الفضول الطبيعية، بل هو التعبير النشط والمرئي للديناميات الداخلية للأرض، وكل ربيع حار وكل فتحة بخار وكل ثورة من الطحالب، هي نتيجة لعملية تبدأ من 10 إلى 20 كيلومترا تحت السطح، حيث تستمر السائلة المتحركة في الارتداد من طبقة التلال.
إن ايسلندا، التي تسعى الى فهم قوة التكتون، تقدم فصلا دراسيا غير مطابق، ولا تشكل المناظر الطبيعية فقط أحداث الماضي، بل تصاغ الآن بالحركات التي يمكن قياسها بمطاحن في اليوم، وبالثورات التي يمكن أن تغير مسار الأنهار بين عشية وضحاها، كما أن السمات الحرارية الأرضية التي تجذب ملايين الزائرين كل سنة هي أكثر من مجرد صورة جميلة وتهدأ.
المراجع الخارجية: ]