فولكانولوجيا البراكين

بسم الله الرحمن الرحيمـ

فولكانولوجيا البراكين .. ملف شامل

<فـــولكـــانـــولـــوجيـــا .... البراكــــــــــــــــــــــــين ( Volcanology ) >

الفولكانولوجيا (بالإنجليزية: Volcanology) أو علم البراكين هو العلم الذي يهتم بدراسة البراكين وكل مايتعلق بها وبالظواهر الجيولوجية التي ترافق ثورانها وغيرها .

[size=21]

مقدمة

البراكــين هى تضاريس برية أو بحرية تخرج أو تنبعث منه المواد الصهيرية الحارة مع الأبخرة والغازات المصاحبة لها على عمق من القشرة الأرضية ويحدث ذلك خلال فوهات أو شقوق. وتتراكم المواد المنصهرة أو تنساب حسب نوعها لتشكل أشكالا أرضية مختلفة منها التلال المخروطية أو الجبال البركانية العالية.

البُركان فتحة في سطح الأرض، تتفجر وتثور من خلالها الحمم، والغازات الحارة، والشظايا الصخرية. وتتشكل هذه الفتحة عند اندفاع الصخر المنصهر من باطن الأرض، متفجرًا على سطح الأرض. تكون معظم البراكين على هيئة جبال، وبخاصة الجبال المخروطية الشكل التي تكونت حول الفتحة نتيجة تجمع وتراكم الحمم ومواد أخرى قُذِفت إلى سطح الأرض أثناء الثوران البركاني.
ومنظر ثوران الجبال البركانية منظر مثير. وفي بعض حالات الثوران البركاني، ترتفع سحب كثيفة ملتهبة فوق فوهة جبل البركان، كما تنساب أنهار من الحمم المتقدة المتوهجة على جوانب الجبل. وفي حالات أخرى ينطلق الرماد البركاني الحار ذو اللون الأحمر مع حبيبات أكبر حجمًا من الرماد من قمة الجبل، كما تنطلق قطعٌ من الصخر الملتهب، وتتفجر عاليًا في الهواء. وقلة من الثورانات البركانية تكون عنيفة جدًا، تعصف بالجبل البركاني.

وقد يحدث بعض الثوران البركاني في الجزر البركانية. وهذه الجزر قمم جبال بركانية، كانت قد تشكَّلت وبُنيت في قاع المحيط نتيجة ثورانات بركانية متكررة. كما تحدث ثورانات بركانية أخرى على امتداد بعض الشقوق الضيقة في قاع المحيط، حيث تخرج الحمم البركانية عبر الشقوق مُكَوِّنة قاع البحر.

وقد درج الناس دومًا على أن يُفتَنوا بمنظر الثورانات البركانية، وأن يُرَوَّعوا من جبروتها. وقد كانت الثورانات البركانية سببًا في حدوث بعض الكوارث التاريخية، حيث أزالت مدناً بكاملها، وقتلت آلاف الناس.كما أدت البراكين في فجر التاريخ دورًا مهماً في المعتقدات الدينية لبعض الشعوب. تعد إندونيسيا من أكثر الدول التي يوجد بها براكين 180 بركانا.

مخطط لظاهرة بركانية

الفصل الاول :

يتضمن :

- كيف يتكوُّن البركان
- كيفية ثوران جـبل بركانـي
- أنواع المواد البركانية
- أنواع البراكين
- تكتونيات الصفائح والمناطق الساخنة
- سمات بركانية
- المواد المقذوفة
- النشاط البركاني
- التنبؤ بحدوث الإنفجارات البركانية
- فوائد البراكين
- التوزيع الجغرافي للبراكين
- أشهر الكوارث البركانية
- تأثير البراكين
- أهمية البراكين
- البراكين في الكواكب الأخرى
- متفرقات

كيف يتكوُّن البركان

تؤدي القوى الهائلة الموجودة في باطن الأرض إلى تكوُّن البراكين. ولم يهتد العلماء بعد إلى الفهم الكامل لطبيعة هذه القوى. ولكنهم طوروا نظريات تدور حول كيفية تكوين هذه القوى للبراكين. ويشرح هذا الباب كيف وضَّح جمهور العلماء بداية البركان وثورانه.

بداية البركان

يبدأ البركان على هيئة صخور منصهرة في باطن الأرض يُطلق عليها اسم صُهارة. تتكون هذه الصُّهارات نتيجة للحرارة الشديدة لباطن الأرض. وعند أعماق معينة تكون حرارة باطن الأرض شديدة، بحيث تُصهر الصخور داخل الأرض. وعند انصهار هذه الصخور الباطنية فإنها تطلق كميات كبيرة من الغازات، تختلط بدورها بالصهارة. وتتكون معظم الصهارات على أعماق قد تصل إلى مايقرب من 80 إلى 160كم تحت سطح الأرض، كما أن بعضها يتكون عند أعماق قد تصل إلى مايقرب من 25 إلى50كم.
ثم ترتفع الصهارة المليئة بالغازات تدريجيًا نحو سطح الأرض، وذلك لكونها أخف وزنًا من الصخور الصلبة المحيطة بها. وعند صعود الصهارة، فإنها تقوم بصهر فجوات في الصخور المحيطة. وكلما ازداد صعود الصهارة فإنها تشكَّل حجرة كبيرة على بعد ثلاثة كيلو مترات تحت سطح الأرض. وتقوم حُجرة الصهارة هذه بدور المستودع أو الخزان الذي تنطلق منه المواد البركانية إلى سطح الأرض.

كيفية ثوران جـبل بركانـي

ثوران البركان

كون الصهارة المليئة بالغازات والموجودة في المستودع، تحت ضغط شديد من جراء كثافة وزن الصخور الصلبة المحيطة بها. يؤدي هذا الضغط بالصهارة إلى صهر أو شق قصبة (قناة) خلال جزء متشقق ضعيف من الصخور المحيطة. وتصعد الصهارة إلى أعلى عبر هذه القصبة إلى سطح الأرض.
وعندما تقترب الصهارة من سطح الأرض، فإن الغاز المذاب بها يتحرر وينطلق. ويشق الغاز والصهارة فتحة، ينطلقان منها تسمى الفتحة المركزية. وتثور معظم الصهارة والمواد البركانية الأخرى عبر هذه الفتحة. وتتراكم المواد البركانية تدريجيًا حول هذه الفتحة بانيةً جبلاً بركانيًا أو بركانًا. وبعد هدوء الثوران تتشكّل فوهة على شكل قوس على قمة البركان. وتكون فتحة البركان الرئيسة أسفل هذه الفوهة.

ولدى اكتمال تشكّل البركان، فإن الصهارة من الثورانات البركانية اللاحقة، لاتصل كلها إلى سطح الأرض عبر الفتحة المركزية. فأثناء صعود الصهارة، يشق جزء منها جدران القصبة، ثُمَّ تندفع الصهارة عبر الشقوق مُشَكِّلة قنوات أصغر حجما من قصبة البركان. وقد تندفع الصهارة في هذه القنوات الفرعية محدثة فتحة جديدة في جانب البركان. وقد تبقى هذه الصهارة كامنة تحت سطح الأرض.

أنواع المواد البركانية

هناك ثلاثة أنواع رئيسة من المواد يمكن أن يقذف بها البركان إلى الخارج وهذه المواد هي:

1- اللافا أي حُمَم

2- شظايا صخرية

3- غاز. وتعتمد المادة المقذوفة بشكل رئيسي على مدى لزوجة أو سيولة الصهارة البركانية.

الحُمم

وتسمى اللاڤا، وهي اسم للصُّهارة التي تسللت إلى سطح الأرض. وعندما تصل الحمم إلى سطح الأرض، تكون ملتهبة ومتوهّجة، وقد تزيد درجة حرارتها على 1100°م. وتنساب الحمم عالية السيولة سريعًا على جوانب البركان، بينما تنساب الحمم اللزجة ببطء أكثر. وعند انخفاض درجة حرارة الحمم فإنها تتصلب إلى أشكال عديدة مختلفة. وتتصلب الحمم عالية السيولة إلى شرائح صخرية ملساء مطوية تسمى باهوهو، ثم تنخفض درجة حرارة الحمم اللزجة لتُشكِّل شرائح صخرية خشنة تُسمَى آ آ. وتغطي كل من الباهوهو والـ آ آ مساحات كبيرة من جزر هاواي، حيث وُضِعت هناك هذه المصطلحات. وتشكّل الحمم الأكثر لزوجة طفوحًا من الحصى والدبش تُسمّى الطفوح الكتلية. كما يمكنها أن تكوِّن أكوامًا وركامات من الحمم تسمى قببًا.

وتشمل بعض تكوُّنات الحمم ما يعرف بالمخاريط المشتتة وأنابيب الحمم. و المخاريط المشتتة هي تلال منحدرة يبلغ ارتفاعها 30م. وقد بُنيت هذه التلال نتيجة لاندفاعات الحمم السميكة، على هيئة نافورات متفرقة. أما أنابيب الحمم فهي أنفاق تشكلت من الحمم السائلة. فحينما تطفح الحمم وتنساب، فإن سطحها الخارجي الملامس للهواء يبرد ويتصلب، في حين يستمر انسياب الحمم أسفل السطح المتصلب. وعندما ينتهي انسياب الحمم يتخلف عنها نفق.
قوة البركان الهادمة من الممكن أن تؤدي إلى وفيات عديدة ودمار ممتلكات كثيرة. دمَّرت الحمم أثناء ثوران عام 1973م هذه المنازل على جزيرة هيماي في أيسلندا.

الشظايا الصخرية

وتسمى تفرا. وهي تتشكل من الصهارة اللزجة، التي تبلغ لزوجتها حدًا يحول دون انطلاق الغاز منها،لدى اقترابها من سطح الأرض أو من فتحة البركان المركزية. وفي النهاية يولِّد الغاز المحصور في الصهارة ضغطا كبيرًا يؤدي إلى انفجار الصهارة وتحولها إلى شظايا وفُتَيْتات. وتحتوي التفرا الصغرى والكبرى على الغبار البركاني والرماد البركاني والقذائف البركانية.
الغبار البركاني يتكون من جزئيات ذات قطر أقل من 0,25 ملم، ويمكن حمل هذا الغبار لمسافات بعيدة. وفي عام 1983م قذف ثوران بركان كراكاتاو في إندونيسيا بالرماد البركاني عاليًا لمسافة 27كم في الهواء. وقد حُمل هذا الغبار، ودار حول الأرض عدة مرات معطيًا منظرًا أحمر متألقًَا لغروب الشمس في عدة أماكن من العالم. ويرى بعض العلماء أن كميات كبيرة من الغبار البركاني بمقدورها التأثير على المناخ، وذلك باختزال كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض.
الرماد البركاني يتألف من شظايا يقل قطرها عن نصف سنتيمتر. ويسقط معظم الرماد البركاني فوق سطح الأرض، ويلتحم معظم الرماد البركاني بعضه مع بعض مكونًا صخرًا يُسمّى الطَفَل البركاني. وفي بعض الأحيان يجتمع الرماد البركاني مع الماء مشكلاً جدولاً من الطفح الوحلي في حالة الغليان. وقد تبلغ سرعة جريان هذا الطفح الوحلي 100كم/س، الأمر الذي يمكن أن يكون مدمرًا بشكل واسع.
القذائف البركانية شظايا كبيرة تتراوح أحجامها مابين حجم كرة الرجبي وحجم كرة السلة. وقد تبلغ القذائف البركانية الكبيرة مترًا واحدًا في القطر وتسعين طنًا متريًا في الوزن. وتسمى القذائف البركانية الصغيرة الحبيبات البركانية.

الغاز

ينطلق الغاز بكميات كبيرة من البراكين خلال معظم الثورانات البركانية. ويتكون الغاز بشكل رئيسي من بخار. لكنه يحتوي على كل من ثاني أكسيد الكربونونيتروجينوثاني أكسيد كبريت وغازات أخرى. ويأتي معظم البخار من الصهارة البركانية، كما أن بعض البخار يمكن أن يُتْتَجَ عندما تقوم الصهارة الصاعدة بتسخين الماء فوق سطح الأرض. ويحمل الغاز البركاني كميات كبيرة من الغبار البركاني. ويبدو هذا المزج مابين الغاز والرماد كدخان أسود.

أنواع البراكين

يُقسِّم العلماء البراكين إلى ثلاث مجموعات:

1- براكين درْعية.

2- المخاريط الحبيبية .

3- براكين مركبة.

وقد اعتمد تصنيف هذه المجموعات على شكل البراكين، وعلى طبيعة المواد التي تكونت منها.

بركان درعي

يتكون حينما تثور الحمم من عدة فتحات وتنتشر بشكل واسع وتبني جبلاً عريضًا منخفضًا. ويكون لمعظم وتسمى الفوهات الكبيرة الجفرات. البراكين الدرعية. وتتكون من كميات كبيرة من طفوح الحمم التي تندفع من فتحة وتنتشر بشكل واسع. وتكوِّن الحمم تدريجيًا جبلاً على شكل قبة عريضة منخفضة. ويُعدُّ بركان ماونا لووا في هاواي بركانًا درعيًا، حيث شكَّلته آلاف من طفوح الحمم المنفصلة بعضها عن بعض، والمتراكمة فوق بعضها والتي يبلغ سُمك كل منها أقل من 15م.

المخاريط الحبيبية

وتتكون هذه المخاريط عندما تُقذف التفرا من فتحة بركان ثم تسقط عائدة إلي الأرض، وتتجمع حول فتحة البركان. وتشكل التفرا المتراكمة، وهي حُبيبات بركانية، جبلاً مخروطي الشكل.
ويُعدُّ بركان باريكوتين في غرب المكسيك مخروطًا حبيبيًا. وقد بدأ هذا البركان المخروطي عام 1943م، عندما انفتح شق أرضي في حقل زراعي. وعندما توقف ثوران هذا البركان في عام 1952م كان ارتفاع قمة المخروط قد بلغ 410م فوق قاعدة المخروط.

البراكين المركبة

تتكون عند اندفاع كل من الحمم والتفرا من فتحة مركزية، حيث تتراكم المواد على شكل طبقات متعاقبة حول فتحة البركان، وتشكل برجًا جبليًا مخروطيًا. ومن البراكين المركبة جبل فوجي في اليابان،وبركان مايون في الفلبين، وبركان فيزوف في إيطاليا. في عام 89م، وفي أثناء الثوران البركاني التاريخي الكبير، ثار بركان فيزوف ودفن المدن المجاورة، مثل مدينة بومبي، ومدينة هركولانيوم، ومدينة ستابيا تحت كتلة من الرماد والغبار والحبيبات التجمعية البركانية. ويعتبر جبل سانت هلنز في واشنطن والذي ثار عدة مرات منذ عام 1980م، واحدًا من أكثر البراكين نشاطًا في الولايات المتحدة.
وفي بعض الأحيان يمكن أن تصبح حُجْرة الصهارة في بركان درعي، أو مخروط حبيبي، أو بركان مركب فارغة تقريباً. ويحدث هذا الأمر عندما يتم قذف معظم الصهارة البركانية إلى سطح الأرض. وبسبب تفريغ حجرة الصهارة فإنها تصبح غير قادرة على دعم البركان فوقها. ولهذا فإن جزءًا كبيرًا من البركان ينهار، مشكلاً فوهة كبيرة تسمى الجفرة. وتُعدُّ بحيرة سينك في أوريجون بالولايات المتحدة جفرة مُلِئت بالماء، وهي تبلغ ما يقرب من 10كم اتساعًا و589م عمقًا.
وفيما بعد حندرس كل نوع من انواع البراكين فى فصول اخرى .

تكتونيات الصفائح والمناطق الساخنة

الحدود المتباعدة للصفائح

خريطة توضح الحدود المتباعدة للصفائح (OSR – Oceanic Spreading Ridges) والبراكين تحت الهوائية الحديثة.

الصفائح التكتونية تتباعد عن بعضها البعض. ويجري تشكيل قشرة محيطية جديدة من الصخور المنصهرة الساخنة التبريد ببطء وترسيخ. قشرة رقيقة جدا على المرتفعات في منتصف المحيطات نظرا للسحب من الصفائح التكتونية. الافراج عن الضغط بسبب ترقق قشرة يؤدي الى اتساع ثابت الحرارة ، وذوبان جزئي للعباءة يسبب النشاط البركاني وخلق القشرة المحيطية الجديدة. معظم حدود لوحة متباينة هي في قاع المحيطات ، ولذلك معظم النشاط البركاني الغواصة ، وتشكيل قاع البحر جديد. المدخنين أسود أو فتحات في أعماق البحار هي مثال على هذا النوع من النشاط البركاني. حيث مرتفعات وسط المحيطات هو فوق مستوى سطح البحر ، وتشكل الجزر البركانية ، على سبيل المثال ، ايسلندا.

الحدود المتقاربة للصفائح

مناطق الاندساس هي الأماكن التي اثنين من لوحات ، عادة ما تكون لوحة لوحة المحيطية والقارية ، والاصطدام. في هذه الحالة ، لوحة subducts المحيطية ، أو يغطس تحت صفيحة القارية تشكيل الخندق المحيط العميق المياه القريبة من الشاطيء. المنصرف من لوحة الطامره يخفض من درجة حرارة انصهار إسفين عباءة الفوقية ، وخلق الصهارة. هذه الصهارة يميل إلى أن يكون شديد اللزوجة بسبب محتواه السليكا عالية ، وغالبا ما لا يصل إلى السطح ويبرد في العمق. عندما لا تصل إلى السطح ، ويتم تشكيل بركان. ومن الأمثلة النموذجية لهذا النوع من بركان جبل إتنا ووالبراكين في حزام النار بالمحيط الهادئ.

الحمم تسقط في المحيط الهادي في الجزيرة الكبيرة بهاواي

مناطق ساخنة

ليست النقاط الساخنة وعادة ما تقع على التلال من الصفائح التكتونية ، ولكن فوق أعمدة عباءة ، حيث الحراري من عباءة الأرض يخلق عمود من المواد الساخنة التي ترتفع حتى تصل إلى القشرة الأرضية ، والذي يميل إلى أن يكون أرق مما كانت عليه في مناطق أخرى من الأرض. درجة حرارة قشرة ريشة يؤدي الى ذوبان وشكل أنابيب ، والتي يمكن تنفيس الصهارة. لأن التكتونية تتحرك الصفائح في حين لا تزال عباءة عمود في نفس المكان ، كل بركان تصبح خاملة بعد فترة من الزمن وبعد ذلك يتم تشكيل بركان جديد والتحولات على لوحة الساخنة. ويعتقد أن جزر هاواي التي سيتم تشكيلها على هذا النحو ، وكذلك في سهل نهر الأفعى ، مع كالديرا يلوستون كونها جزءا من لوحة أمريكا الشمالية حاليا فوق نقطة ساخنة.

سمات بركانية

جبل Rinjani اندونيسيا -- لومبوك الفاشية في عام 1994

التصور الأكثر شيوعا هو بركان جبل مخروطي الشكل ، يقذف الحمم والغازات السامة من فوهة البركان في قمته. يصف هذا مجرد واحد من أنواع كثيرة من بركان ، وملامح البراكين هي أكثر تعقيدا بكثير. هيكل وسلوك من البراكين يعتمد على عدد من العوامل. بعض البراكين والقمم الوعرة التي شكلتها قباب الحمم بدلا من حفرة القمة ، في حين أن الآخرين ملامح المشهد الراهن مثل هضاب واسعة النطاق. الفتحات البركانية أن المسألة المادية (الحمم البركانية ، وهذا ما يسمى الصهارة مرة واحدة قد فر إلى السطح ، والرماد) والغازات (البخار والغازات أساسا الصخور المنصهرة) يمكن أن يكون موجودا في أي مكان على التضاريس. كثير من هذه الفتحات تؤدي إلى أصغر مثل مخاريط أوو Puu على الجناح من كيلاوي هاواي.

وهناك أنواع أخرى من بركان تشمل cryovolcanoes (أو البراكين الجليد) ، وخاصة على بعض من أقمار كوكب المشتري وزحل ونبتون ، والبراكين الطينية ، والتي غالبا ما تكون غير التشكيلات المرتبطة بالنشاط البركاني المعروف. البراكين الطينية أحدث غالبا ما تنطوي على درجات حرارة أقل بكثير من تلك البراكين النارية ، إلا عندما بركان الطين هو في الواقع تعبير عن بركان نارية.

قباب الحمم

بنيت قباب الحمم من الانفجارات بطء الحمم لزج جدا. وتشكل في بعض الأحيان هم داخل فوهة انفجار بركاني السابقة (كما هو الحال في جبل سانت هيلين) ، ولكن يمكن أن تشكل أيضا بشكل مستقل ، كما في حالة الذروة لاسين. مثل stratovolcanoes ، فإنها يمكن أن تنتج العنف والانفجارات المتفجرة ، ولكن الحمم التي تتدفق عادة لا يبعد كثيرا عن مصدرها تنفيس.

المخاريط الجمرة

المخاريط البركانية أو مخاريط من رماد نتيجة الانفجارات التي تندلع في معظمها قطع صغيرة من مخلفات المعدن المصهور والصخور البركانية (سواء تشبه الرماد ، ومن هنا جاءت تسميته من هذا النوع بركان) أن بناء حول تنفيس. يمكن أن تكون هذه الثورات نسبيا قصيرة الأجل التي تنتج تلة مخروطية الشكل ربما 30 حتي 400 مترا. المخاريط معظم رماد تندلع مرة واحدة فقط. قد شكل مخاريط الجمرة كما الفتحات الجانبية على أكبر البراكين ، أو تحدث من تلقاء نفسها. Parícutin في المكسيك وكريتر الغروب في ولاية أريزونا هي أمثلة على المخاريط رماد.

Stratovolcanoes (بركان مركب)

Stratovolcanoes من الجبال المخروطية الطويلة المكونة من تدفقات الحمم البركانية وإطراح أخرى بديلة في طبقات ، الطبقات التي تؤدي إلى اسم. ومن المعروف أيضا أن Stratovolcanoes كما البراكين المركبة. مصنوعة ستراتو / البراكين مركب من الرماد ، الرماد والحمم البركانية. مصنوعة من جانب آخر بركان البراكين. كومة الرماد والرماد على أعلى بعضها البعض ، ثم تدفق الحمم على رأس ويجفف ثم تبدأ العملية مرة أخرى. وتشمل الأمثلة الكلاسيكية جبل. فوجي في اليابان ، وجبل مايون في الفلبين ، وجبل فيزوف وسترومبولي في ايطاليا. في غضون فترة قصيرة نسبيا stratovolcanoes الجيولوجية النطاق الزمني هي أكثر خطورة (انظر stratovolcano للحصول على قائمة المخاطر).

[/size]