بحث حول البراكين وطرق التنبؤ بها

بحث حول البراكين وطرق التنبؤ بها




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.

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


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 الكربون
ونيتروجين وثاني 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.

التنبؤ بحدوث الإنفجارات البركانية

سجل
التاريخ حدوث هزات أرضية قبل حدوث البراكين، حيث سبق حدوث انفجار هاواي
نوعان من الهزات الأرضية نوع قريب من السطح لا يتعدى بعُد مركز الزلزال فيه
عن 8 كيلومترات عن السطح، ونوع حدث على أعماق سحيقة على بعد 60 كيلومترا
تحت سطح الأرض. وفي بعض الحالات سبقت الهزات انفجار البراكين بعدة سنوات
ومثال ذلك تلك الهزات الأرضية التي استمرت 16 عاما قبل ثوران بركان فيزوف
(79 ق.م) وكذلك الهزات الأرضية التي استمرت عدة سنوات قبل حدوث انفجار
بركان كيلوا Kilau في هاواي. وفي هذا المجال قام (مركز رصد البراكين) في
هاواي بعدة دراسات ميدانية حول هذه الظاهرة عام 1942 حيث سجل حدوث هزات
أرضية عنيفة في مونالوا Maunaloa على أبعاد سحيقة من سطح الأرض تتراوح بين
40-50 كيلومترا. وفي 22 فبراير من تلك السنة حدثت هزات أرضية قريبة من
السطح على جوانب الجبل في مناطق الشقوق فيه.

كانت هذه الهزات
إنذارا لحدوث ثورة البركان التي حصلت على جوانب الجبل على ارتفاع
2500-3000م، بتاريخ 26 أبريل 1942. ولكن هل يمكن التنبؤ بصورة دقيقة بوقت
حدوث النشاطات البركانية ؟

وللإجابة على هذا السؤال يجب ان نعرف
أن علماء البراكين مازالوا يتريثون في تقديم أي تنبؤات أكيدة ودقيقة عن
زمان ومكان حدوث مثل هذه الإنفجارات ورغم ذلك فإن هناك بعض الأحداث
والشواهد التي يمكننا الاستدلال منها على احتمال ثوران البراكين وهي :

1-
حدوث الزلازل التي قد تسبق ثوران البراكين بساعات او بسنين أحيانا. 2-
التغيرفي صفات وسلوك الينابيع الحارة والفوارات الأرضية والفوهات والبحيرات
البركانية . 3- التغير في قوة واتجاهات المجالات المغناطيسية للأرض. 4-
زيادة الحرارة المنبعثة في المنطقة ويكن الإستدلال عليها من التصوير
بالأشعة تحت الحمراء. 5- التحول في القوى الكهربائية المحلية. 6- السلوك
المتوتر لدى بعض أنواع الحيوانات.

ومن الدراسات الحديثة في هذا
المجال استخدام الأقمار الصناعية حيث يمكن بواسطتها استعمال جهاز قياس
الميلTilt meter الذي يدلنا على تغير ميل التراكيب الجيولوجية نتيجة اندفاع
الصهارة من اسفل إلى أعلى وحدوث تفلطح في المنطقة التي يبدأ يتكون فيها
المخروط البركاني والذي تخرج منه الحمم.

إن الاهتمام العالمي بهذا
الخصوص أدى إلى تأسيس معاهد تختص بدراسة الظواهر الفجائية مثل الإنفجارات
البركانية ففي مدينة كامبردج في الولايات المتحدة معهد يضم نخبة من
الباحثين وعلماء البراكين والجيولوجيا وتتصل به شبكات عالمية تزوده
بالمعلومات حول الهزات الأرضية والثورانات البركانية وأي عوارض أخرى فجائية
تحدث في القشرة الأرضية في أماكن مختلفة من العالم . ويتم مقارنة ودراسة
هذه المعلومات أولا بأول للوصول إلى تصورات متكاملة حول هذا الموضوع.

فوائد البراكين

تُعدّ
البراكين من أشد القوى الطبيعية المدمرة على الأرض. فمنذ القرن الخامس عشر
الميلادي، قتلت البراكين ما يقرب من 200,000 شخص. وعلى الرغم من هذا فإن
البراكين تقدم بعض المنافع مثل، استخدام مواد بركانية عديدة في الاستعمالات
الصناعية والكيميائية المهمة. كما أن الصخور المكونة من الحمم غالبا
ماتُستعمل في بناء الطرق. ويستعمل حجر الخفاف ـ وهو زجاج طبيعي ينتج عن
الحمم ـ في طحن وصقل الأحجار والفلزات وبعض المواد الأخرى. وتستعمل رواسب
الكبريت الناتجة عن ثورات البراكين في إنتاج المواد الكيميائية. كما يؤدي
الرماد البركاني المتجوي إلى تحسين خصوبة التربة.

يَستعمل الناس
في كثير من المناطق البركانية البخار الجوفي كمصدر للطاقة. كما تستخدم
الطاقة الحرارية الجوفية لإنتاج الكهرباء في بعض الأقطار كإيطاليا والمكسيك
ونيوزيلندا والولايات المتحدة. وفي ريكيافيك في أيسلندا يُدفئ معظم الناس
منازلهم باستعمال المياه المسحوبة من الينابيع البركانية الحارة.

وأخيرًا فإن البراكين تُعدُّ نافذة إلى باطن الأرض. فالمواد المقذوفة من باطن الأرض تساعد العلماء على معرفة ظروف وأحوال باطن الأرض.

التوزيع الجغرافي للبراكين

يُقدر
عدد البراكين النشيطة بحوالي 600 بركان موزعة على سطح الأرض ، ويتركز
معظمها في احزمة توازي تقريبا مناطق الشقوق والتكسرات والفوالق الطبيعية
متوزعة بمحاذاة سلاسل الجبال حديثة التكوين غالبا. وهناك توزيعان كبيران
للبراكين :

الأول: "دائرة الحزام الناري"، وتقع في المحيط الهادي.
والثاني : يبدأ من منطقة بلوشستان إلى إيران، فآسيا الصغرى ، فالبحر
الأبيض المتوسط ليصل على جزر آزور وكناري ويلتف إلى جبال الأنديز الغربية
إلى الولايات المتحدة. وفيما يلي بعض أسماء البراكين في هذه المناطق:
منطقة المحيط الهادئ
آلاسكا : 20 بركانا منها بركان كاتاماي Katamai ، وشيشالدين Shishaldin.
كندا : 5 براكين منها رانجل Wrangell .
الولايات المتحدة الأمريكية : 8 براكين ومنها راينر Rainier .
المكسيك: 10 براكين منها باريكوتين الذي ثار لأول مرة سنة 1934.
أمريكا الجنوبية : بركانان.
نيوزيلنده : 6 براكين .
جوانا الجديدة: 30 بركانا.
الفليبين : 20 بركانا.
اليابان : 40 بركانا.
منطقة محور البحر الأبيض المتوسط
من جهة الغرب إلى الشرق نجد البراكين التالية في هذه المنطقة :-
منطقة الأدرياتيك : 9 براكين ومنها جبل بيليه Pelee .
الآزور : 5 براكين .
الكناري :3 براكين .
إيطاليا : 15 بركانا ومنها بركان فيزوف وسترومبولي وفولكانو.
المنطقة العربية وآسيا الصغرى : 6 براكين .
منطقة الأخدود الأفريقي
هاواي: 5 براكين
جزر جالاباجوس: 3 براكين .
آيسلندا : 27 بركانا.
أفريقيا الوسطى: 5 براكين.
أفريقيا الشرقية : 19 بركانا.