البركان
جيولوجيا البراكين: الصهارة وبيئات الصفائح التكتونية، وأنواع الثوران ومخاطره، وثورات شهيرة من فيزوف (Vesuvius) إلى بيناتوبو (Pinatubo)، وعلم رصد البراكين.
البركان فتحة في قشرة الأرض تنبعث منها الصخور المنصهرة وشظايا الصخور والغازات الساخنة، وكثيرًا ما تبني الجبال المخروطية والكالديرات. تتشكل معظم البراكين عند حدود الصفائح التكتونية، حيث تصعد الصهارة في مناطق الاندساس ومناطق الصدوع، بينما ينشأ النشاط البركاني على النمط الهاوايي من نقاط ساخنة في داخل الصفائح. وتتراوح الثورات بين تدفقات هادئة من حمم سائلة وانفجارات كارثية، ويحذّر الرصد المنهجي للزلازل وتشوه الأرض والغازات البركانية وبيانات الأقمار الصناعية الآن ملايين الأشخاص الذين يعيشون قرب فيزوف (Vesuvius) وبيناتوبو (Pinatubo) وجبل سانت هيلين (Mount St. Helens) وبراكين خطرة أخرى.

نظرة عامة
البركان فتحة في قشرة الأرض أو في قشرة كوكب آخر، تنبعث منها الصخور المنصهرة وشظايا الصخر والغازات الساخنة 1Volcano · Encyclopaedia Britannica ↗. وهو بهذا المعنى لا يقتصر على كوكبنا، بل يمتد ليشمل أجساماً أخرى في الفضاء 1. ويُطلق الاسم نفسه كذلك على المخاريط والجبال المتراكمة حول تلك الفتحات 2Anatomy of a Volcano · National Park Service ↗. وتتعدد صور النشاط البركاني، من طرد الغازات وشظايا الصخر والحمم المنصهرة عبر الفتحة، إلى تدفقات الحمم وقبابها والانفجارات وأعمدة الثوران والتدفقات البيروكلاستية واللاهارات والانهيارات الأرضية 3Volcanic Processes · National Park Service ↗.
تقع معظم البراكين، مثل براكين اليابان وآيسلندا، على حدود الصفائح الصخرية العظيمة التي يتشكل منها سطح الأرض، بينما تقع براكين أخرى مثل جزر هاواي في وسط صفيحة واحدة 1. وغالباً ما تبدأ الثورات بتراكم الصهارة الغنية بالغازات في خزانات قريبة من السطح، وقد تسبقها انبعاثات من البخار والغازات وأسراب من الزلازل الصغيرة 1.

والمخاريط الرمادية براكين صغيرة تتكون من الرماد والجمرات وغيرها من التفرا المتراكمة حول فتحة، وارتفاعها عادة أقل من 1,000 قدم (330 م) 2. أما البراكين المركبة فتُبنى بثورات متتالية من القباب وتدفقات الحمم والتدفقات البيروكلاستية، وقد تشهد انفجارات كبيرة تدمر مساحات واسعة من قممها، مثل انفجار مايو 1980 والانهيار الأرضي في جبل سانت هيلين 4Composite Volcanoes · National Park Service ↗. وقد يبلغ ارتفاع البراكين الدرعية 30 ضعفاً أو أكثر مقارنة بالمخاريط الرمادية، وقد يبلغ حجمها 25,000 ضعف حجم مخروط رمادي واحد 2.
1. الأنواع الرئيسية للبراكين
تتنوع البراكين تبعاً لتباين أحجامها وأشكالها وأنماط ثورانها وتركيب صهارتها، ويُعدّ من أكثرها شيوعاً ثلاثة أنواع رئيسية: المخاريط الرمادية، والبراكين المركبة، والبراكين الدرعية.
تنشأ البراكين الطبقية عادة في مناطق الاندساس حيث تنزلق صفيحة محيطية تحت صفيحة قارية، بينما في مناطق الصدوع تتشكل البراكين الدرعية حين تنفصل الصفائح وتتدفق الصهارة صعوداً عبر الفجوة 1. وتثور البراكين المركبة عادة بمجموعة من التركيبات تمتد من البازلت إلى الريوليت، لكن الصهارات الوسيطة الأنديزيتية والداكيتية هي الأكثر شيوعاً فيها 4. ويتباين سلوك الثوران تبعاً لطبيعة الصهارة؛ ففي بعض الثورات تصعد الصهارة على هيئة حمم رقيقة سائلة تتدفق أو تثور نوافير، بينما في ثورات أخرى تمزق الغازات المحتجزة الصهارة وتقذف كتلاً لزجة وغازاً محمّلاً بالرماد عشرات الآلاف من الأمتار في الهواء 1.

تضم حديقة براكين هاواي الوطنية أجزاء من ماونا لوا وكيلاويا، وهما من أنشط البراكين الدرعية على الأرض؛ ورغم تجاورهما فإن لكل منهما نظام صهارة منفصل 5Shield Volcanoes · National Park Service ↗. ويُعدّ ماونا لوا أكبر بركان نشط على الكوكب؛ وقياساً من قاعدته على قاع البحر يبلغ ارتفاع الجبل نحو 33,500 قدم (10,211 م) 5.
تتشكل الكالديرات الانفجارية خلال ثورات بمؤشر تفجر بركاني من 6 إلى 8، بينما تتشكل كالديرات القمة خلال الثورات الذروية للبراكين المركبة، وقد يزيد قطرها على 10 أميال (16 كم) 2. ومن الأمثلة على ذلك ثوران نوفاروبتا-كاتماي في ألاسكا عام 1912، وهو أكبر ثوران بركاني في القرن العشرين: فقد خزّن جبل كاتماي معظم الصهارة التي أطلقها ثوران استمر ثلاثة أيام عند نوفاروبتا، ثم انهار مشكِّلاً كالديرا بقطر 6 أميال (10 كم) 6Prehistoric and Historic Eruptions · National Park Service ↗.
جبل رينيير بركان نشط وأعلى قمة في شمال غرب المحيط الهادئ، ويُعد أخطر بركان في نطاق الولايات الـ 48 السفلى، وتُشكّل اللاهارات المدمرة أكبر خطر جيولوجي فيه. 4
تشكل جبل سانت هيلين خلال أربع مراحل ثورانية بدأت قبل نحو 275,000 سنة، وكان أنشط بركان في سلسلة كاسكيد خلال عصر الهولوسين 7Mount St. Helens · U.S. Geological Survey ↗.
ويُعبَّر عن مقدار الثورات الانفجارية وشدتها بمؤشر التفجر البركاني (Volcanic Explosivity Index)، وهو مقياس يمتد من 0 للنشاط الانسيابي إلى 8 للثورات الفاجرة الفائقة مثل ما حدث في كالديرا يلوستون. 6 وقد شهدت كالديرا يلوستون ثلاث ثورات فائقة قبل نحو 2.1 مليون و1.3 مليون و640,000 سنة. 8Volcano — Yellowstone National Park · National Park Service ↗
ومن الظواهر المخيفة المصاحبة لبعض الثورات الانفجارية ما يُعرف بالتدفق البيروكلاستي (nuée ardente)، وهو خليط مميّع من الغاز الساخن والجزيئات المتوهجة ينساب أسفل سفوح البركان. 1
2. أمثلة بارزة من العالم
فيزوف بركان نشط يرتفع فوق خليج نابولي في سهل كامبانيا جنوب إيطاليا 9Vesuvius · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد شهد التاريخ البشري ثورات عدة لبراكين صارت علامات فارقة في فهم النشاط البركاني، ومن أبرزها ما وقع في إيطاليا والفلپين وإندونيسيا وألاسكا وهاواي والولايات المتحدة.
كان ثوران جبل بيناتوبو في الفلبين في 15 يونيو 1991 ثاني أكبر ثوران بركاني في القرن العشرين، وبفارق كبير أكبر ثوران يطال منطقة مكتظة بالسكان؛ وقد قذف البركان أكثر من 1 ميل مكعب (5 كيلومترات مكعبة) من المواد، وارتفعت سحابة الرماد 22 ميلًا (35 كيلومترًا) في الهواء، وأتاحت التوقعات المبكرة التي أعدها علماء من معهد الفلبين لعلم البراكين والزلازل وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية للناس الإجلاء إلى مسافات أكثر أمانًا، فأنقذت ما لا يقل عن 5,000 حياة 10The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines (Fact Sheet 113-97) · U.S. Geological Survey ↗.
وفي 1816 شهدت مناطق من العالم بعيدة حتى غرب أوروبا وشرق أمريكا الشمالية ثلوجًا كثيفة وصقيعًا قاتلًا طوال يونيو ويوليو وأغسطس، وعُرف ذلك العام بسنة بلا صيف 11Mount Tambora · Encyclopaedia Britannica ↗.
وتضم الولايات المتحدة نحو 170 بركانًا حديثًا؛ ونحو نصفها خطير بسبب طريقة ثورانه والمجتمعات الواقعة في نطاقه، وكثير منها يفتقر إلى أنظمة رصد كافية أو يملك أنظمة قديمة 12National Volcano Early Warning System — monitoring volcanoes according to their threat · U.S. Geological Survey ↗. ويوجد نحو 160 بركانًا نشطًا محتملًا في الولايات المتحدة 13Volcano Hazards Program · U.S. Geological Survey ↗.
واستمر ثوران بوو أوو في منطقة الصدع الشرقي لكيلاويا من 1983 إلى 2018، وكان أطول ثوران موثق للبركان 5.
وفي 18 مايو 1980 وقع زلزال بقوة 5.1 درجات دون مقدمات فورية، فانزلق الجزء الشمالي المنتفخ من القمة في أكبر انهيار أرضي موثق في التاريخ؛ وتجاوزت سرعة الانفجار الجانبية 480 كم في الساعة. 141980 Cataclysmic Eruption · U.S. Geological Survey ↗
وشهدت قمة لاسين في كاليفورنيا سلسلة ثورات امتدت من عام 1914 إلى عام 1917 بدأت بانفجارات بخارية. 6
3. ثورات كبرى في التاريخ المسجل
يُعدّ ثوران تامبورا أكبر حدث بركاني وأكثره تدميرًا في التاريخ المسجل، إذ قذف ما يصل إلى 150 كيلومترًا مكعبًا من الرماد والخفاف والهباء الجوي، بما يشمل نحو 60 ميغاطن من الكبريت 11.
أما ثوران كراكاتوا فقد قذف نحو 5 أميال مكعبة (21 كيلومترًا مكعبًا) من شظايا الصخور في الهواء، وسقطت كميات كبيرة من الرماد على مساحة تقارب 300,000 ميل مربع (800,000 كيلومتر مربع) 15Krakatoa · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد سُمع انفجاره على مسافة 2,200 ميل (3,500 كم)، وأحدث انهياره أمواج تسونامي بلغ ارتفاع أعظمها 120 قدمًا (37 مترًا) وأودت بحياة نحو 36,000 شخص في مدن ساحلية بجاوة وسومطرة. 15

وفي حالة بيناتوبو، أدت صخور منصهرة صاعدة من عمق يزيد على 20 ميلًا (32 كيلومترًا) تحته، في مارس وأبريل 1991، إلى زلازل صغيرة وانفجارات بخارية فجّرت ثلاث فوهات على السفح الشمالي 10.
وقد قتل الانفجار والتدفقات البيروكلاستية وأمواج التسونامي التي أعقبته ما لا يقل عن 10,000 من سكان الجزر، ودمر منازل 35,000 منهم. 11
4. الرصد والإنذار المبكر
تتمثل مهمة برنامج مخاطر البراكين التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية في تعزيز السلامة العامة وتقليل الاضطراب الاجتماعي والاقتصادي الناجم عن الاضطراب البركاني والثوران، وذلك عبر النظام الوطني للإنذار المبكر من البراكين.13
يتطلب رصد البركان مجموعة متنوعة من التقنيات القادرة على سماع النشاط داخل البركان ورؤيته، من الزلازل وحركة الأرض والغاز البركاني وكيمياء الصخور والمياه إلى التحليل الساتلي عن بُعد على نحو متواصل أو شبه فوري.16Comprehensive monitoring provides timely warnings of volcano reawakening · U.S. Geological Survey ↗

وقد تسبق الثوران علامات إنذار ترصدها أجهزة المراقبة؛ فقبل ثوران جبل سانت هيلين عام 2004 سُجّلت زيادة كبيرة في نشاط الزلازل، وفُحص الغاز وتشوه الأرض والصور الساتلية لتقييم حركة الصهارة أو السوائل نحو السطح 16. كما سبقت سلسلة من الزلازل استمرت ستة أشهر وتزايد عنفها تدريجيًا الثوران الكبير الذي بدأ في 16 ديسمبر 1631 ودمر قرى كثيرة، وقُتل نحو 3,000 شخص، وأظلمت السماء أيامًا 9. وكان آخر ثوران لفيزوف عام 1944، ولا تزال الفوهة التي تشكلت فيه قائمة عند قمة المخروط 9.
وقد حدد تقييم نظام الإنذار المبكر الوطني لعام 2005 عدد 57 بركانًا ذا أولوية تعاني نقصًا في الرصد مقارنة بالتهديدات التي تشكلها، مما جعلها أهدافًا لشبكات رصد محسنة 12. ويغطي مرصد بركان يلوستون حقل يلوستون البركاني وكالديرته؛ كما يرصد العالم المسؤول عن المرصد النشاط البركاني في مونتانا ووايومنغ وكولورادو ويوتا ونيومكسيكو وأريزونا 17USGS operates five U.S. Volcano Observatories · U.S. Geological Survey ↗.
وفي 12 مارس 2019 أقرّ الكونغرس قانون جون د. دينغل لحفظ الإرث والإدارة والترفيه، الذي أذن بإنشاء النظام الوطني للإنذار المبكر من البراكين (NVEWS) داخل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. 12
وتصنّف نتائج تقييم التهديد براكين الولايات المتحدة في خمس فئات للتهديد، وأعاد نشاط جديد بين عامي 2004 و2008 بناء قبة حمم داخل فوهة ثوران 1980 127.
5. البراكين والمناخ
تقذف الثورات البركانية المتفجرة بغازاتها إلى طبقات الجو العليا، حيث يلتقي ثاني أكسيد الكبريت المنبعث ببخار الماء فيتكوّن من اتحادهما جزيئات دقيقة عالقة قادرة على الدوران حول الأرض. وتنضم هذه الجزيئات إلى ما يُعرف بالهباءات الجوية، وهي جسيمات صغيرة تنتشر في الغلاف الجوي بأشكال متنوعة. ومن بين مصادرها الطبيعية دخان حرائق الغابات والغازات البركانية ورذاذ البحر المالح، في مقابل مصادر من صنع الإنسان مثل جزيئات تلوث الهواء والسخام. 18Aerosols: Small Particles with Big Climate Effects · NASA Science ↗
وفي المقابل، تُطلق الأنشطة البشرية كميات من ثاني أكسيد الكربون تعادل ما ينبعث من ثوران بحجم ثوران جبل سانت هيلين كل 2.5 ساعة، وثوراناً بحجم ثوران جبل بيناتوبو مرتين يومياً؛ فمساهمة الإنسان في دورة الكربون تفوق مساهمات جميع براكين العالم مجتمعة 19Graphic: Volcanoes and Climate Change · NASA Science ↗.
وقد قدّم ثوران جبل بيناتوبو الهائل عام 1991 مثالاً بيّنًا على قدرة البراكين في التأثير في مناخ الأرض، إذ قُذف نحو 20 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت إلى طبقة الستراتوسفير، وأدت الكبريتات الناتجة عنه إلى تبريد الغلاف الجوي بمقدار يتراوح بين 0.7 و0.9 درجة فهرنهايت، أي ما يعادل 0.4 إلى 0.5 درجة مئوية، فجعل عامي 1992 و1993 أبرد عامين في السنوات 35 الماضية 18. أما ثوران بركان هونغا تونغا-هونغا هاباي تحت المائي في 15 يناير 2022، فقد أرسل عمودًا بركانيًا إلى الغلاف الجوي الأوسط على ارتفاعات تصل إلى 57 كم، وحقن نحو 150 تيراغرام من بخار الماء، وأظهرت القياسات أنها أكبر اضطراب للهباء الجوي في الستراتوسفير خلال العقود الثلاثة الماضية 20Evolution of an Underwater Volcano (Aura mission feature) · NASA Science ↗.
6. الخط الزمني: من فيزوف (Vesuvius) عام 79 م إلى هونغا تونغا (Hunga Tonga) عام 2022
- 24 أغسطس 79 م (تاريخ تقليدي)ثوران فيزوف يدفن بومبيدفن فيزوف (Vesuvius)، بعد خمود دام قرونًا، مدن بومبي (Pompeii) وأوبلونتيس (Oplontis) وستابيا (Stabiae) تحت الرماد واللابيلي (lapilli)، وهركولانيوم (Herculaneum) تحت تدفق طيني؛ ووصف بليني الأصغر الكارثة في رسالتين إلى تاسيتوس (Tacitus).
- 16 ديسمبر 1631ثوران كبير لفيزوفبعد زلازل استمرت ستة أشهر وتزايد عنفها تدريجيًا، ثار فيزوف (Vesuvius)؛ ودُمرت قرى كثيرة، وقُتل نحو 3,000 شخص، وأظلمت السماء أيامًا.
- أبريل 1815ثوران جبل تامبورابدأ أكبر ثوران بركاني في التاريخ المسجل في 5 أبريل، ومزّق الجبل في 10 أبريل؛ وقُتل ما لا يقل عن 10,000 من سكان الجزيرة، وأصبح عام 1816 السنة بلا صيف في أوروبا وأمريكا الشمالية.
- 20 مايو — 27 أغسطس 1883ثوران كراكاتواسُمعت ذروة الثوران في 27 أغسطس على بعد 2,200 ميل (3,500 كم)، وقذفت الرماد إلى ارتفاع 50 ميلًا (80 كم)؛ وأودت أمواج تسونامي (tsunamis) سُجلت حتى أمريكا الجنوبية وهاواي بحياة نحو 36,000 شخص.
- 1912ثوران نوفاروبتا-كاتماي، ألاسكاأنتج نوفاروبتا (Novarupta) أكبر ثوران في القرن 20؛ وأطلق الثوران الذي دام ثلاثة أيام صهارة مخزونة تحت جبل كاتماي (Mount Katmai)، الذي انهار مشكِّلًا كالديرا بقطر 6 أميال (10 كم).
- 1914–1917ثورات قمة لاسنشهدت قمة لاسن (Lassen Peak) سلسلة من الثورات بدأت بانفجارات بخارية (phreatic).
- 1944آخر ثوران لفيزوفثار فيزوف (Vesuvius) بعد خمود طويل فدمّر مبانٍ؛ ولا تزال الفوهة التي تشكلت في هذا الثوران قائمة عند قمة المخروط.
- 18 مايو 1980ثوران كارثي لجبل سانت هيلينتسبب زلزال بقوة 5.1 في أكبر انهيار حطام على الأرض في التاريخ المسجل، وتسارع الانفجار الجانبي إلى 480 كم في الساعة على الأقل (300 ميل في الساعة).
- 15 يونيو 1991الثوران الذروي لجبل بيناتوبوقذف ثاني أكبر ثوران في القرن 20 أكثر من 1 ميل مكعب (5 كيلومترات مكعبة) من المواد، وانهارت القمة إلى كالديرا بعرض 1.6 ميل (2.5 كيلومتر)؛ وأنقذت التوقعات ما لا يقل عن 5,000 حياة.
- 2004–2008ثوران بناء القبة في جبل سانت هيلينبنَت فترة نشاط جديدة قبة حمم داخل فوهة 1980؛ وقبل بدايتها سجّلت أجهزة الرصد زيادة كبيرة في نشاط الزلازل.
- 2005بلورة فكرة NVEWSصمّم برنامج مخاطر البراكين التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) النظام الوطني للإنذار المبكر من البراكين (NVEWS)، وحدد التقييم الأول 57 بركانًا ذا أولوية يعاني نقصًا في الرصد مقارنة بتهديداته.
- 1983–2018نهاية ثوران بوو أوواستمر أطول ثوران موثق لكيلاويا (Kilauea)، في منطقة الصدع الشرقي (East Rift Zone)، من 1983 إلى 2018، وقد دام خمسة وثلاثين عامًا.
- 12 مارس 2019قانون دينغل يجيز NVEWSأقر الكونغرس (Congress) قانون جون د. دينغل الابن (John D. Dingell, Jr.) للحفاظ على الموارد والإدارة والترفيه، الذي أذن بإنشاء NVEWS داخل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (U.S. Geological Survey).
- 15 يناير 2022ثوران هونغا تونغا-هونغا هابايأرسل الثوران تحت المائي عمودًا بركانيًا إلى ارتفاعات تصل إلى 57 كم، وحقن نحو 150 تيراغرام من بخار الماء، فأنتج أكبر اضطراب في الهباء الجوي الستراتوسفيري خلال ثلاثة عقود.
المراجع (20)
- 1Volcano — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 2Anatomy of a Volcano — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 3Volcanic Processes — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 4Composite Volcanoes — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 5Shield Volcanoes — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 6Prehistoric and Historic Eruptions — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 7Mount St. Helens — U.S. Geological Survey موقع↩عرض المصدر
- 8Volcano — Yellowstone National Park — National Park Service موقع↩عرض المصدر
- 9Vesuvius — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 10The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines (Fact Sheet 113-97) — U.S. Geological Survey 1991 موقع↩عرض المصدر
- 11Mount Tambora — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 12National Volcano Early Warning System — monitoring volcanoes according to their threat — U.S. Geological Survey موقع↩عرض المصدر
- 13Volcano Hazards Program — U.S. Geological Survey موقع↩عرض المصدر
- 141980 Cataclysmic Eruption — U.S. Geological Survey 1980 موقع↩عرض المصدر
- 15Krakatoa — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 16Comprehensive monitoring provides timely warnings of volcano reawakening — U.S. Geological Survey موقع↩عرض المصدر
- 17USGS operates five U.S. Volcano Observatories — U.S. Geological Survey موقع↩عرض المصدر
- 18Aerosols: Small Particles with Big Climate Effects — NASA Science موقع↩عرض المصدر
- 19Graphic: Volcanoes and Climate Change — NASA Science موقع↩عرض المصدر
- 20Evolution of an Underwater Volcano (Aura mission feature) — NASA Science موقع↩عرض المصدر