إن فهم أصل البراكين يشبه القيام برحلة رائعة إلى مركز الأرض، حيث تقوم قوى عملاقة بنحت سطح كوكبنا بطاقة هائلة. منذ المدرسة، تعلمنا جميعًا أن البراكين تظهر هنا وهناك، لكن قلة من الناس يعرفون حقًا سبب ظهورها في هذه الأماكن بالذات وما هو الفرق بين الاندساس التكتوني وتكوينات البراكين الساخنة. إذا تساءلت يومًا عن كيفية تشكل هذه العمالقة البركانية ولماذا تختلف البراكين في هاواي وجبال الأنديز، فابق معنا، لأن هذه المقالة تشرح كل شيء بطريقة واضحة وسهلة الفهم.
هنا لن تكتشف الأسس العلمية للبراكين فحسب، بل ستتمكن أيضًا من مقارنة آلية تكوين البراكين المرتبطة بحدود الصفائح (الاندساس) مع ظاهرة البقع الساخنة الأقل شهرة ولكنها مثيرة للإعجاب بنفس القدر. سنستخدم المعلومات من المصادر التعليمية والشعبية والعلمية لنقدم لك نظرة عامة شاملة ودقيقة وسهلة القراءة. إذا كان علم الجيولوجيا هو الشيء المفضل لديك، أو كنت ببساطة فضوليًا بشأن أسرار كوكبنا، فاستعد لفهم كل ما يتعلق بأصل البراكين، بعبارات بسيطة ومع أمثلة مألوفة.
ما هو البركان وكيف يتكون؟
البركان هو بنية جيولوجية تمر من خلالها تتمكن المواد المنصهرة من باطن الأرض، والمعروفة باسم الصهارة، من الوصول إلى السطح. تنشأ هذه الصهارة في أعماق الوشاح بسبب الحرارة الشديدة والعمليات الفيزيائية والكيميائية المختلفة. عندما ترتفع الصهارة وتنطلق، إما في شكل حمم بركانية أو غازات أو مواد بركانية، فإنها تخلق مجموعة متنوعة من المناظر الطبيعية والمخاطر المحتملة، من تدفقات الحمم البركانية النارية إلى الرماد الذي يمكن أن يحيط بالكرة الأرضية.
تبدأ عملية تكوين البركان بـ تراكم الصهارة في حجرات الصهارة تحت قشرة الأرض. ومع زيادة الضغط، تشق الصهارة طريقها في نهاية المطاف إلى السطح من خلال الشقوق والكسور. هذه الدورة من التراكم والإطلاق مشتركة بين معظم البراكين، على الرغم من أن الطريقة التي ترتفع بها الصهارة وموقع البراكين تعتمد على عوامل محددة للغاية تتعلق بتكتونيات الصفائح وخصائص وشاح الأرض.
الصهارة: الأصل والديناميكيات داخل الكوكب
كل شيء يبدأ على بعد مئات الأميال تحت أقدامنا. داخل وشاح الأرض، تتسبب الحرارة الشديدة في بدء ذوبان الصخور، مما يؤدي إلى ظهور جيوب من الصهارة الساخنة جدًا والغنية بالغازات المذابة. ومع تحرك هذه الصهارة إلى الطبقات العليا، ينخفض الضغط المحيط، مما يسمح للغازات بالتمدد، مما يدفع الصهارة إلى الأعلى. ويتجلى هذا التمايز في أنواع البراكين وثوراناتها.
هذه العملية بطيئة ويمكن أن تستمر من آلاف إلى ملايين السنين. يتم تخزين الصهارة في غرف تحت الأرض، والتي تعمل كخزانات مؤقتة. ومع تراكم المزيد من المواد، يزداد الضغط حتى ينفجر النظام في النهاية، مما يتسبب في حدوث ثوران. لا يجب أن ننسى أن التركيب الكيميائي للماغما ويؤثر ذلك بشكل كبير على نوع الثوران: فالصهارة الغنية بالسيليكا تكون أكثر لزوجة وتنفجر بعنف أكبر، في حين تنتج الصهارة الأكثر سيولة، مثل تلك الموجودة في هاواي، تدفقات طويلة وأقل خطورة من الحمم البركانية.
التوزيع العالمي للنشاط البركاني
إذا سألنا أنفسنا لماذا لا توجد براكين متناثرة عشوائيًا في جميع أنحاء العالم، فإن الإجابة تتعلق بـ الصفائح التكتونية. تقع معظم البراكين على حدود الصفائح التكتونية، حيث تتحرك كتل هائلة من الغلاف الصخري بالنسبة لبعضها البعض، مما يخلق ظروفًا مواتية لارتفاع الصهارة.
ومن الأمثلة الجيدة على ذلك حلقة النار في المحيط الهادئ، وهي المنطقة المحيطة بالمحيط الهادئ والتي تتركز فيها حوالي 75% من البراكين النشطة على الكوكب. وعلى نفس المنوال، في جزر الكناري وتلعب البراكين أيضًا دورًا مهمًا، وإن كان في سياق مختلف، والذي تم شرحه بالتفصيل في مقالها المحدد.
الصفائح التكتونية: القوة الدافعة للنشاط البركاني
قشرة الأرض مجزأة إلى عدة أجزاء الصفائح التكتونية الصلبة العائمة على الوشاح شبه المنصهر. تتحرك هذه الصفائح ببطء، مدفوعة بتيارات الحمل الحراري الناتجة عن الحرارة الداخلية للكوكب. يؤدي الاتصال بين اللوحات إلى إنتاج أنواع مختلفة من الهوامش: متقاربة ومتباعدة ومتحولة، كل منها يتعلق بظواهر جيولوجية مختلفة وأنواع مختلفة من البراكين.
الصفائح التكتونية الرئيسية وعلاقتها بالبراكين
- لوحة من المحيط الهادئ:يغطي جزءًا كبيرًا من المحيط الهادئ، ويجدد حدوده من خلال توسع قاع المحيط ويصطدم بمناطق أخرى، ويشكل عنصرًا أساسيًا في حلقة النار.
- لوحة نازكاتقع في شرق المحيط الهادئ، وتصطدم بالصفيحة الأمريكية الجنوبية، مما يؤدي إلى توليد البراكين في جبال الأنديز.
- أمريكا الجنوبية، تصفيح:تغطي معظم أنحاء أمريكا الجنوبية، مع مناطق النشاط البركاني والزلزالي، وخاصة في سلسلة جبال الأنديز.
- أمريكا الشمالية، تصفيح:تشمل أمريكا الشمالية وجزءًا من المحيط الأطلسي، مع نشاط زلزالي وبركاني خاص في منطقة الاتصال مع الصفيحة المحيط الهادئ.
- الصفائح الأوراسية والأفريقية والقطبية الجنوبية والهندية الأسترالية والفلبينية:ترتبط أيضًا بمناطق الاندساس والتوسع المحيطي والأقواس البركانية.
تحدد هذه الحركات موقع ونوع البراكين التي نجدها على الأرض.
حركة الصفائح وأنواع الحدود
يمكن للصفائح التكتونية الاصطدام أو الانفصال أو الانزلاق جانبيًا، مما أدى إلى ظهور هياكل وعمليات بركانية مختلفة:
- الحدود المتقاربة: تصادم صفيحتان؛ تغرق طبقة واحدة، عادة ما تكون محيطية، تحت طبقة أخرى (الاندساس)، فتذوب وتولد الصهارة التي تؤدي إلى ظهور البراكين.
- الحدود المتباعدة: تنفصل الصفائح، مما يسمح بارتفاع الصهارة وتكوين قشرة جديدة، وهو التكوين النموذجي للتلال الموجودة في منتصف المحيط.
- حدود التحويل: تنزلق الصفائح فوق بعضها البعض، مما يتسبب في حدوث صدوع ونشاط زلزالي كبير، وغالبًا ما يكون أقل ارتباطًا بالنشاط البركاني ولكن مع أمثلة ملحوظة.
دور الاندساس التكتوني في النشاط البركاني
عند الحدود المتقاربة، يؤدي انغماس صفيحة محيطية تحت صفيحة قارية إلى الأقواس البركانية ذات البراكين شديدة الانفجار. تتكون الصهارة من مواد غنية بالسيليكا والغازات، مما يؤدي إلى ثورات عنيفة وتراكم كميات كبيرة من الرماد البركاني والسوائل البركانية اللزجة والحمم البركانية. توجد أمثلة لهذه العملية في جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية وفي قوس ألوشيان في ألاسكا. يمكن أن تنشأ البراكين أيضًا من الاندساس بين صفيحتين محيطيتين، مما يؤدي إلى توليد أقواس الجزر، كما يحدث في منطقة المحيط الهادئ الآسيوية.
عندما تكون الصفيحتان قاريتين، فإن عملية الاندساس نفسها تكون أقل تواترا، وتميل بدلا من ذلك إلى ارتفاع سلاسل جبلية كبيرة، مثل جبال الهيمالايا، والتي ترتبط بتكوين الجبال أكثر من ارتباطها بتكوين البراكين النشطة.
النشاط البركاني في التلال المحيطية الوسطى والصدوع القارية
الكثير حدود متباعدة وهذا سيناريو نموذجي آخر للنشاط البركاني. هنا، تظهر الصهارة من خلال الشقوق الناتجة عن انفصال الصفائح، في عمليات التوسع التي تشكل قشور محيطية جديدة. الحالة الأكثر تمثيلا هي يوم التأسيس الوطني، الذي يمر عبر أيسلندا وأماكن أخرى، مما يؤدي إلى ظهور العديد من البراكين ذات الانفجارات الأقل انفجارًا والحمم البركانية الأكثر سيولة من النوع البازلتي.
صدوع التحويل والنشاط البركاني
في تحويل الحدود، مثل المشهور خطأ سان أندريس في كاليفورنيا، يؤدي الانزلاق الجانبي للصفائح بشكل رئيسي إلى الزلازل وحركات الأرض. على الرغم من أن النشاط البركاني أقل شيوعًا هنا، إلا أنه قد يرتبط أحيانًا بالكسور التي تسمح أحيانًا بهروب الصهارة.
النقاط الساخنة: النشاط البركاني بعيدًا عن حدود الصفائح
بالإضافة إلى حدود الصفائح، هناك شكل من أشكال النشاط البركاني المرتبط بـ النقاط الساخنة، مناطق ثابتة في الوشاح حيث ترتفع الحرارة بشكل غير طبيعي وتذيب القشرة المحيطة بها. هذا النوع من النشاط مستقل عن الحدود بين الصفائح التكتونية ويحدث داخلها، مما يؤدي إلى توليد البراكين في مواقع بعيدة عن الهوامش الكلاسيكية.
النقاط الساخنة تشرح تكوين سلاسل الجزر البركانية، مثل هاواي، والتكوين المتتالي للبراكين عندما تتحرك الصفيحة التكتونية فوق النقطة الساخنة الثابتة. ومع ابتعاد الجزيرة عن النقطة الساخنة، يتوقف النشاط البركاني وتتكرر الدورة في مواقع جديدة على النقطة الساخنة.
كيف تعمل النقاط الساخنة؟
تعتمد الآلية على وجود أعمدة حرارية ساخنة بشكل غير طبيعي ترتفع من الوشاح العميق. وعندما تصل إلى قاعدة القشرة الأرضية، فإنها تذيب كميات كبيرة من المواد، والتي ترتفع في النهاية لتشكل البراكين. بمرور الوقت، يؤدي إزاحة اللوحة إلى توليد سلسلة من البراكين بدلاً من بركان نشط واحدكما هو الحال في هاواي، حيث تعد الجزيرة الكبيرة هي الأحدث والأكثر نشاطًا، في حين تتحرك الجزر الأخرى الأكبر سنًا والمتآكلة بعيدًا عن النقطة الساخنة بشكل متزايد.
ويقدر أن هناك حوالي 42 نقطة ساخنة على الأرض، ومن أبرزها حديقة يلوستون الوطنية (الولايات المتحدة الأمريكية)، وجزيرة ريونيون، وأيسلندا، وسلسلة هاواي نفسها.
الفرق بين براكين الاندساس والبراكين الساخنة
لفهم المقارنة بين براكين الاندساس والبراكين الساخنة بشكل كامل، من الضروري تحليل العديد من الجوانب الرئيسية:
- موقع: تتواجد صدوع الاندساس دائمًا عند حدود الصفيحة، في حين يمكن أن تتواجد صدوع النقاط الساخنة في منتصف الصفيحة.
- نوع الصهارة: تحتوي البراكين الغائرة عادة على صهارة غنية بالسيليكا، وهي أكثر لزوجة وانفجارًا؛ تحتوي البقع الساخنة على الصهارة البازلتية، وهي أقل لزوجة وتحتوي على ثورات أكثر سيولة.
- أمثلة كلاسيكية: جبال الأنديز واليابان حلقة النار في حالة الاندساس؛ هاواي، أو يلوستون، أو جزيرة ريونيون هي من الأماكن السياحية الرائعة.
- المدة والتطور: تظل البراكين الغاطسة نشطة عادة طالما استمرت عملية الاصطدام، في حين تولد البراكين الساخنة سلاسل من البراكين على مدى ملايين السنين عندما تتحرك الصفيحة فوق النقطة الساخنة.
أهم المناطق البركانية على كوكب الأرض
حلقة النار في المحيط الهادئ
El حلقة النار في المحيط الهادئ تحيط بحوض المحيط الهادئ وهي المنطقة التي تشهد أكبر نشاط بركاني وزلزالي في العالم. هنا 80% من البراكين النشطة والغالبية العظمى من الزلازل تحدث هذه الظاهرة نتيجة لانغماس مكثف لعدة صفائح، مثل صفيحة المحيط الهادئ، وصفيحة نازكا، وصفيحة كوكوس، وصفيحة الفلبين.
في أمريكا الجنوبية، جبال الأنديز وهي موطن لعدد كبير من البراكين النشطة، مثل نيفادو أوجوس ديل سالادو، وهو الأعلى في العالم، وغيرها من البراكين الشهيرة في تشيلي والأرجنتين. وفي أمريكا الشمالية، من أبرزها جبل سانت هيلينز في الولايات المتحدة وجبل بوبكاتيبيتل في المكسيك.
المنطقة البركانية المتوسطية الآسيوية
هناك شريط آخر جدير بالملاحظة وهو الشريط الذي يذهب من المحيط الأطلسي إلى المحيط الهادئ، مروراً بالبحر الأبيض المتوسط وآسياحيث يؤدي الاصطدام بين الصفيحة الأفريقية والصفيحة الأوراسية إلى نشوء براكين تاريخية مثل إتنا وفيزوف وسترومبولي في إيطاليا.
وفي إسبانيا، ورغم ندرة النشاط البركاني الحالي، فإن المناطق الواقعة في جنوب شرق شبه الجزيرة، مثل ألميريا ومورسيا، تظهر أدلة على النشاط البركاني القديم.
المنطقة الهندية والمنطقة الأفريقية
في المحيط الهندي، جزيرة ريونيون يمثل الحالة الأكثر شهرة لبركان النقطة الساخنة، وفي شرق إفريقيا، الوادي المتصدع وهذا أحد السيناريوهات البركانية العظيمة الأخرى، مع أمثلة مثل نيراجونجو (جمهورية الكونغو الديمقراطية) وإرتا ألي (إثيوبيا)، مما يشير إلى نشاط مكثف مرتبط بانفصال الصفائح ووجود بقع ساخنة.
المنطقة الأطلسية والتلال المحيطية
La يوم التأسيس الوطني وهو المحور البركاني تحت الماء الذي يمر عبر مركز المحيط الأطلسي، حيث يسمح فصل الصفائح بظهور الصهارة وتشكيل الجزر البركانية، مثل جزر الأزور، وقبل كل شيء جزر المحيط الهادئ. في جزر الكناري، يتحد تأثير التلال ونشاط النقاط الساخنة لإنشاء مناظر طبيعية مذهلة مثل تلك الموجودة في لا بالما ولانزاروت.
العمليات البركانية والمظاهر البركانية
يتجلى النشاط البركاني بعدة طرق. قد يبدأ الطفح الجلدي بـ إطلاق الغازات والرماد والحطام البركاني، تستمر الانفجارات العنيفة أو الإطلاق المستمر للحمم البركانية. وفيما يلي، نستعرض أهم الخصائص ذات الصلة بهذه العمليات.
تكوين غرف الصهارة والضغط
كل شيء يبدأ بـ تراكم الصهارة في الغرف تحت الأرض. إن نمو الضغط الداخلي، مع زيادة كمية الصهارة والغازات، يمكن أن يؤدي إلى كسر الصخور حتى ينفتح في النهاية قناة إلى السطح.
إطلاق الحمم البركانية والحطام البركاني والغازات
- حمم بركانية: يمكن أن تكون الصخور المنصهرة المتدفقة عبر السطح لزجة للغاية (براكين الاندساس) أو سائلة للغاية (البقع الساخنة).
- الصخور البركانية: شظايا صلبة، تتراوح من الرماد بحجم ملليمتر إلى كتل يبلغ حجمها عدة أمتار، تم قذفها بعنف أثناء الانفجارات الأكثر انفجارًا.
- الغازات البركانية: ثاني أكسيد الكبريت، وبخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، وغيرها من المركبات التي يمكن أن تكون سامة وتسبب اضطراب المناخ.
في أنواع البراكين الأكثر انفجارًا، يمكن أن يتشكل الثوران التدفقات البركانية الفتاتية (انهيارات من الغازات والرماد والصخور بسرعة ودرجة حرارة عالية جدًا) و الانهيارات الطينية (التدفقات الطينية البركانية التي يمكن أن تدفن مناطق بأكملها).
المخاطر والتهديدات المرتبطة بالنشاط البركاني
النشاط البركاني هو أحد أكثر القوى تدميراً، وفي نفس الوقت، الأكثر إبداعاً على الأرض. ومن أهم مخاطرها:
- تدفقات الحمم البركانية: ورغم أنها تتحرك ببطء عادة، فإنها تدمر كل شيء في طريقها وتسبب أضرارا كبيرة للبنية التحتية والطرق والمحاصيل.
- التدفقات البركانية الفتاتية: وهي من أخطر الانهيارات الجليدية، إذ يمكنها أن تصل إلى سرعات تتجاوز 700 كيلومتر في الساعة، ودرجات حرارة قصوى تمحو كل أشكال الحياة وتدمر المدن، كما حدث في بومبي.
- الانهيارات الطينية: تدفقات طينية تتكون من الرماد البركاني والمياه، قادرة على دفن المناطق المأهولة بالسكان بسرعة عالية.
- الرماد البركاني: إنها تؤدي إلى إتلاف الجهاز التنفسي، وتلويث المياه والتربة، ويمكن أن تتسبب في انهيار أسطح المباني، وتؤثر على حركة المرور الجوي. وبالإضافة إلى ذلك، فإنها تسبب تأثيرات مناخية إذا وصلت إلى الغلاف الجوي العلوي.
لا ينبغي لنا أن ننسى أنه على الرغم من كونه مدمرًا، تعمل البراكين على إثراء التربة الزراعية وتوليد أنظمة بيئية جديدةبالإضافة إلى كونها مصدرًا للطاقة الحرارية الأرضية، ومعلمًا سياحيًا، وعناصر أساسية في تاريخ البشرية.
مراقبة وتوقع الانفجارات البركانية
لا يزال التنبؤ بالثورات البركانية يشكل تحديًا، لكن التقدم التكنولوجي سمح بمراقبة أكثر البراكين خطورة بشكل مستمر تقريبًا. ويقوم العلماء بمراقبة النشاط الزلزالي، والتغيرات في شكل البراكين، وانبعاثات الغاز، وغيرها من المعالم. لتوقع الانفجارات المحتملة.
ال العلامات السابقة وتشمل هذه الظواهر في كثير من الأحيان الزلازل الصغيرة، وتورم البركان، والتغيرات في تركيب الغاز، وارتفاع درجات الحرارة. ومع ذلك، لا تؤدي كل الإشارات إلى الانفجارات، ولا تتصرف كل البراكين بنفس الطريقة، مما يجعل التنبؤات الدقيقة صعبة.
أمثلة ملموسة: من جبال الأنديز إلى هاواي، عبر أيسلندا وجزر الكناري
ولتوضيح كل ما سبق، دعونا نراجع بعض الأمثلة المميزة بالتفصيل:
- جبال الأنديز (أمريكا الجنوبية): تظهر البراكين المندسة مثل بركان نيفادو أوجوس ديل سالادو ثورات بركانية متفجرة وتشكل أطول سلسلة بركانية على الكوكب.
- هاواي (المحيط الهادئ): تولد البقعة الساخنة جزرًا من البراكين البازلتية ذات الانفجارات الهادئة نسبيًا وتدفقات الحمم البركانية الواسعة. توثق سلسلة الجزر حركة الصفيحة المحيط الهادئ على مدى ملايين السنين.
- أيسلندا (شمال الأطلسي): تقع على سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي وهي نقطة ساخنة، حيث تمزج بين النشاط البركاني الصدعي والنشاط البركاني الساخن؛ وتنتشر البراكين والمناظر الطبيعية الحرارية الأرضية بكثرة هناك.
- جزر الكناري (الأطلسي): مثال على الجزر البركانية التي تشكلت نتيجة لارتفاع الصهارة المرتبطة بالبقع الساخنة والهياكل الصدعية، كما يتضح في ثوران لا بالما الأخير.
تأثير الانفجارات البركانية عبر التاريخ
لقد تركت بعض الانفجارات أثراً في تاريخ البشرية. واحد من جبل تامبورا في عام 1815، اشتهرت بأنها تسببت في "عام بلا صيف"، مما أثر على المناخ العالمي بأكمله وتسبب في المجاعات. هو فيسوبيو مونت دفن مدن بأكملها في عام 79 م و ثوران جبل سانت هيلينز في عام 1980، أظهرت الولايات المتحدة القوة التدميرية للبراكين الغائرة. في الوقت الحالي، ثوران لا بالما في عام 2021 أظهرت كيف يمكن للمراقبة والتكنولوجيا الحديثة أن تقلل من الأضرار البشرية، على الرغم من أن الخسائر المادية أمر لا مفر منه.
وتعتبر دراسة هذه الأحداث أمرا حاسما لفهم ليس فقط ديناميكيات الأرض، ولكن أيضا دور البراكين في تغير المناخ وتطور النظم البيئية والمجتمعات البشرية.
مستقبل النشاط البركاني: التقنيات والتحديات الجديدة
ويستمر علم البراكين في التقدم بفضل أنظمة المراقبة عن بعد والأقمار الصناعية وشبكات الزلازل في الوقت الفعلي. تسمح تقنيات النمذجة الجديدة بفهم أفضل للعمليات الداخلية وتحسين النماذج التنبؤية. فضلاً عن ذلك، التعليم ونشر العلوم يساعدون المجتمع على فهم المخاطر والفوائد المترتبة على العيش بالقرب من البركان.
تركز الأبحاث المستقبلية على فهم أفضل لـ البقع الساخنة، وأصل الصهارة العميقة، والتفاعل بين النشاط البركاني والمناخ. علاوة على ذلك، فإن دراسة الكواكب الأخرى، مثل المريخ والزهرة، تكشف عن أوجه تشابه واختلاف مع الأرض، مما يفتح عصرًا جديدًا في البحث في الظواهر البركانية على نطاق كوكبي.
على مدى آلاف السنين، ساهمت البراكين في تشكيل المناظر الطبيعية، وكانت بمثابة مصادر للخصوبة والدمار، وأبطال الأساطير، ومحركات التغيير البيئي في آن واحد. إن فهم الآليات التي تولد هذه الكوارث، سواء من خلال الاندساس التكتوني أو النقاط الساخنة، أمر بالغ الأهمية ليس فقط للتنبؤ بالكوارث، بل وأيضاً للإعجاب بالحيوية غير العادية لكوكبنا. إن النشاط البركاني ليس مجرد تهديد، بل هو أيضًا شهادة على ديناميكية الأرض ودعوة مستمرة لمواصلة استكشاف الأسرار الموجودة داخلها.