بحث علمي عن البراكين

تعريف البركان

يُعرّف البُركان (بالإنجليزية: Volcano) بأنه ظاهرة طبيعية تُحدث ثقباً أو فوّهة في القشرة الأرضيّة، تنبثق من خلالها مواد من باطن الأرض إلى سطحها تُعرف بالصُهارة (بالإنجليزية: Magma) وتتكوّن من شظايا الصخور، والرماد، والغازات الساخنة وغيرها، فتتراكم حول الفتحة، وتعد البراكين إحدى الظواهر التي ساهمت في تشكيل الغلاف الجوي والمحيطات والقارّات، كما تندلع على سطح الأرض بشكل مُستمر بحيث يثور ما يُقارب مئة بركان خلال العام الواحد، ومن الجدير بالذكر أنّ البراكين قد تحدث على سطح الكواكب الأخرى غير الأرض.

كيفية حدوث البراكين

تُعتبر البراكين من الظواهر الطبيعية التي تحدث لتخفيف حدة الحرارة والضغط الداخلي الموجود في أعماق سطح الأرض، فالبركان يتكون نتيجةً لانخفاض كثافة الحمم المصهورة في باطن الأرض بالنسبة لكثافة ما يُحيط بها من صخور، مما يؤدي إلى ارتفاع تلك الصهارة للسطح أو لأعماق تُحددها كثافة الصهارة ووزن الصخور التي تحيط بها، فيبدأ التدفّق نتيجة الضغط الناتج عن الغاز الذائب في الصهارة مما يؤدي إلى خروجها إلى سطح الأرض وارتفاعها لمسافات عمودية قد تكون كبيرة.

الأجزاء الرئيسية للبركان

يتكوّن البركان من الأجزاء الرّئيسية الآتية:

1. الحجرة الصّهاريّة: هي الحوض الدّاخلي للبركان حيث تتجمّع الحمم والغازات.
2. المدخنة: أنبوب تندفع عبره الحمم البركانية من الحجرة الصّهاريّة إلى السّطح، وقد يحتوي البركان على مدخنة واحدة، أو مدخنة رئيسية مرتبطة بمدخنة فرعيّة أو عدة مداخن فرعيّة.
3. عنق البركان: فتحة، أو عدة فتحات منها واحدة فقط رئيسيّة توجد على سطح البركان، وتنبعث منها الحمم، أو الغازات، أو الرّماد، أو المواد البركانيّة الأخرى.
4. الفوهة: هي الفتحة العليا في البركان، وتتكوّن نتيجة اندفاع الحمم البركانيّة للأعلى.
5. المخروط البركاني: جوانب البركان المنحدرة المكونّة من الحمم البركانية، حيث تعتمد درجة انحدارها على نوع النّشاط البركاني، وطبيعة المقذوفات التي تندفع من فوهة البركان.

أنواع البراكين

البراكين حسب الشكل

أشار العالمان توم سيمكين (Tom Simkin) ولي سيبرت (Lee Siebert) في كتابهما براكين العالم (Volcanoes of the World) إلى وجود 26 نوعاً من أنواع البراكين المختلفة مصنّفة حسب شكلها وكيفية تكوّنها، إلا أن 90% من البراكين التي تحدث تُصنّف تحت ستة أنواع رئيسية فقط، وهي كما يأتي:

البراكين المركبة

تُعتبر البراكين المُركبة (بالإنجليزية: Composite volcanoes أو Stratovolcanoes) أكثر أنواع البراكين ارتباطاً بالمفهوم التقليدي لشكل البراكين، فتكون مخروطية الشكل، حيث تتكوّن نتيجة تراكُم العديد من طبقات الحمم البركانية وموادها المختلفة، وتصل قمم البراكين المُركبة إلى ارتفاعات كبيرة قد تترواح بين مئات إلى بضعة آلاف من الأمتار، وقد يثور هذا النوع من البراكين من خلال قمة البركان أو عبر جوانبها مما يؤدي إلى تكوُّن طبقات مُتداخلة ومُتعددة، وعلى الرغم من أنّ طبقات البراكين المُركبة قد تتشكل خلال بضعة آلاف من الأعوام إلا أنها قد تبقى نشِطة لمئات الآلاف السنين، وتتراوح شدة انحدار طبقات البراكين المُركبة بين 30 إلى 35 درجة.

البراكين الدرعيّة

تتكون البراكين الدرعيَة نتيجة لخروج الحُمم المُنصهرة وتراكمها بالقرب من فوهة البركان ومكان خروج الحمم من باطن الأرض، ويعود ذلك إلى أن المواد المُنصهرة التي تخرج من هذا النوع من البراكين تمتاز بلزوجتها القليلة مما يمنعها من الانحدار لأسفل، وهذا هو السبب في أنها قليلة الانحدار. تنتشر البراكين الدرعية (بالإنجليزية: Shield volcanoes) على مساحات أفقية واسعة؛ حيث تصل الحمم التي تخرج منها لاتفاعات قليلة نسبياً عند ثورانها، وتُشكل منها المواد المُنصهرة السائلة التي تُعرف باللافا (lava) بنسبة 90% من إجمالي المواد المُتدفقة عبر البركان، وتُعتبر البراكين الموجودة في هاواي أحد أكثر الأمثلة الشائعة على البراكين الدرعيّة.

مجموعة كالديرا ريوليت

يُطلِق البعض على هذا النوع من البراكين العكسية (بالإنجليزية: inverse volcanoes)، ويعود السبب في هذه التسمية إلى أنّ هذه البراكين تنهار للأسفل بدلاً من ارتفاعها للأعلى مكوّنة كالديرا -بحيرة بركانية-، ويُعتبر هذا النوع من البراكين أشد الأنواع قوة وتفجيراً؛ نتيجة إطلاق كميات من الرماد قد تمتد لآلاف الكيلومترات المحيطة بالبركان ومن جهاته الأربع، ولم يشهد العالم الحديث حدوث مثل هذه الانفجارات؛ فالعام 83م كان شاهداً على آخر بركان بهذه القوة والتأثير، ويوجد العديد من الأمثلة على مجمعات كالديرا ريوليت البركانية؛ كبركان يلوستون (Yellowstone) وبركان لابريمافيرا (La Primavera) وبركان رابول (Rabaul).

الحقول البركانية

تمتد الحقول البركانية (بالإنجليزية: Monogenetic fields) على مساحات شاسعة مُمتدة من الأرض تحتوي على مئات أو آلاف الفتحات والمنافذ البركانية التي تنشأ بسبب انخفاض تدفق الصهارة من باطن الأرض، وعند ثوران إحدى هذه الفتحات فإن الحمم البركانية التي تخرج منها تتوزع على مساحة كبيرة وتنتشر بشكل لا يُمكن تنبؤه، فهي لا تسير ضمن مسار موجود بشكل مُسبق على سطح الأرض، ويحتوي العالم على العديد من الأماكن التي يوجد بها مثل هذه الحقول البركانية؛ كحقل سان فرانسيسكو البركاني (بالإنجليزية: San Francisco)، وحقل وسان مارتن توكستلا (بالإنجليزية: San Martín Tuxtla) وحقل ميتشواكان-غواناخواتو (بالإنجليزية: Michoacan-Guanajuato).

بركان الثوران البازلتي

يعد بركان الثوران البازلتي أحد أشكال التدفق البركاني التي يُعتقد أنها تحدث نتيجة للحمل الحراري الموجود في بعض البقع الساخنة، مما يؤدي إلى اندفاع الحمم البازلتية السميكة، ويحدث هذا النوع من التدفقات البركانية بشكل متقطع وفي أماكن مختلفة بحيث يُغطي مساحات شاسعة ومُمتدة، ويُعتبر تدفق البازلت أحد أشكال الثوران البركاني ذات الخطر الكبير والبالغ على البيئة، ففضلاً عن أنها تُعتبر من مصادر تلوث المياه فهي كذلك تؤدي إلى تلويث الغلاف الجوي من خلال إطلاق العديد من الغازات التي تنتج أثناء ثوران الحمم كغاز ثاني أكسيد الكبريت وبكميات ضخمة وكبيرة.

سلاسل ظهر المحيط

تنشأ سلاسل ظهر المحيط نتيجة ابتعاد الصفائح التي يتكون منها قعر المحيط عن بعضها البعض مما يؤدي إلى تدفق الصهارة من باطن الأرض لملء الفراغ الذي حصل نتيجة ابتعاد الصفيحتين، وقد تكون الصهارة نفسها سبباً بابتعاد الصفائح عن بعضها البعض عندما تدفعها لتستطيع الخروج إلى سطح قاع المحيط، وتُعتبر الصخور البركانية البازلتية أكثر المواد الموجودة في الحمم التي ينتج عنها التلال المحيطية، ومن هنا فإن صخور البازلت أكثر أنواع الصخور المنشرة على الأرض فهي تُشكل معظم قيعان المحيطات عبر العالم.

البراكين حسب النشاط

تقسم البراكين تبعاً لنشاطها إلى ثلاثة أنواع، وهي الآتي:

1. البراكين النشِطة: (بالإنجليزية: Active Volcano)، لا يُشترط أن يكون البركان النشِط في حالة ثوران فعلي كي يُصنف تحت هذا النوع، فالبراكين النشطة هي تلك البراكين التي استطاع العلماء أن يقوموا بتسجيل نشاط بركاني لها خلال تاريخ توثيق البراكين، ويوجد على الأرض ما يقارب 600 بركان نشط، تثور بشكل دوري في فترة تتراوح من 50 إلى 60 عاماً.

• البراكين الخامدة: (بالإنجليزية: Extinct Volcano)، وهو ذلك النوع من البراكين الذي لا يحتوي على أية علامات تُشير إلى أنه قد حدث له ثوران أو نشاط حديث أو حتى قديم، ويُتوقع أنه من غير المرجح أن يندلع مرة أخرى.
• البراكين الساكنة: (بالإنجليزية: Dormant Volcano)، أو ما يُعرف بالبراكين الخاملة، وهي تلك التي تحتوي على أدلة جيولوجية تُشير إلى أن هناك نشاطاً بركانياً قد حدث في الماضي ولكنه حدث قبل فترة تسجيل الأنشطة البركانية، ويُعتبر هذا النوع خطراً على قاطني المناطق المحيطة به، إذ يصعب إقناعهم بوجود علامات تُشير إلى انه قد يتجدد نشاط البركان الذي كان خاملاً وساكناً لفترة طويلة من الزمن الجيولوجي.

أنواع الثورات البركانية

يُمكن تقسيم البراكين تبعاً لطريقة ثوران الحمم والصهارة منها، وفيما يأتي أنواع الثوران التي قد تحدُث للبراكين:

• الانبثاق البركاني: (بالإنجليزية: Effusive Eruptions)، ويحدث هذا النوع من الثوران عندما تكون لزوجة الصهارة مُنخفضة، حيث تتدفق الحمم من سطح البركان وتنساب بهدوء مثل السوائل إلى أسفل مكان تحتويه منطقة البركان، وقد تخرج الصهارة على شكل مقذوفات لتكوّن ما يُشبه بجدار يُعرف بـِ (curtain of fire)، أو أنها قد تخرج لتصل إلى الماء لتُشكل تحته ما يُعرف بالحمم الوسادية (pillow lavas)، وفي حال احتوت الصهارة على نسبة قليلة من الغازات الذائبة فيها بالإضافة إلى لزوجتها العالية، فإن الحمم ستستقر وتتراكم على فوهة البركان.
• الانفجار البركاني : (Explosive Eruptions)، ويحدث هذا النوع من الثوران عندما تكون لزوجة الصهارة عالية وتحتوي على نسبة عالية من الغازات المُذابة بها، فعندما تنفجر فقاعات هذه الغازات داخل الصهارة فإنها ستتحول إلى حبيبات صغيرة من الصهارة الساخنة، ويؤدي انفجارها وتطايرها في الهواء إلى تبريدها لتنزل على الأرض على شكل حبيبات من الرماد البركاني أو على شكل مواد صلبة تُسمى بالبيروكلاست.

البراكين حول العالم

تنتشر البراكين في العديد من المناطق المختلفة عبر العالم؛ حيث يوجد منها ما يُقارب 1500 بركان فضلاً عن تلك التي توجد في قيعان المحيطات والتي تتواجد على شكل سلسلة، وكان العالم شاهداً على ثوران ما يُقارب 500 بركان على مرّ التاريخ، وتُعتبر منطقة حافة المحيط الهادئ أحد الأماكن التي تتركز فيها العديد من البراكين، وتُعرف هذه المنطقة باسم حزام النار (بالإنجليزية: Ring of Fire)، ويحتوي العالم الحالي على 40 إلى 50 بركاناً نشِطاً يُمكن أن يتعرّض للثوران في أي وقت، كما يحتوي على 185 بركاناً يمكن ملاحظة نشاطه وآثاره الكبيرة.

يُعتبر بركان مونا لوا (Mauna Loa) أو ما يُعرف بالجبل الطويل (Long Mountain) الموجود في جزيرة هاواي أكبر بركان نشِط في العالم، إذ يبلغ ارتفاعه 96.5كم تقريباً وعرضه 46.28كم، وقد ثار هذا البركان آخر مرة في العام 1984م، وذلك بعد سلسلة من الثورانات بلغ عددها تسعة وثلاثون منذ العام 1832م، ويُشير العلماء إلى أن هذا البركان كان يثور مرة واحدة كل ستة أعوام، وظل هذا الوضع قائماً على مدار ثلاثة آلاف عام عبر التاريخ.

مخاطر البراكين

مخاطر البراكين الأولية

يوجد العديد من المخاطر المُباشرة التي قد تترتب على ثوران البراكين وانفجارها، حيث تُعتبر الحمم البركانية التي تنتج عن الثوران خطراً داهماً على كل ما يصادف طريقها، بسبب انتشارها بسرعات قد تصل إلى 64كم في الساعة الواحدة، ويعد تجنّبها من قِبل ساكني المناطق المجاورة أمراً مُمكناً.

لا يقتصر تأثير البراكين على ما يتدفق من صهارة وحمم ساخنة؛ فما يُعرف بالتدفق البركاني الفتاتي (Pyroclastic) الذي ينتج عن البراكين يعتبر خطراً على البشر، ويتسبب بالحرق والاختناق، فهذه التيارات تسير بسرعة كبيرة وبشكل قد لا يجعل بالإمكان تجنُبها، ويُعتبر تساقط الرماد البركاني واحداً من الآثار المُباشرة الأخرى التي تترتب على ثوران البراكين، فهذه الرواسب البركانية يُمكن أن تُلحق الأذى بمناطق بعيدة عن مكان حدوث البركان، كما تُعتبر خطراً على النباتات أو حتى الحيوانات التي تأكل تلك النباتات، بل إن تساقط الرماد البركاني قد يُسبب عقماً زراعياً لبضعة أعوام بعد حدوثه، وتُعتبر الغازات السامة التي ترافق ثوران البراكين خطراً آخر على الكائنات الحية؛ فقد تتسب بالموت من خلال ابتلاعها مُباشرة أو من خلال النباتات المُسممة بفعل هذه الغازات العديدة؛ كغاز كلوريد الهيدروجين (HCl)، وغاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، وغاز فلوريد الهيدروجين (HF)، وغاز كبريتيد الهيدروجين (H2S).

مخاطر البراكين الثانوية

يوجد العديد من المخاطر الثانوية التي يُمكن أن يتسبب بها حدوث ثوران للبراكين، ومنها الآتي:

• التدفقات الطينية: إذ تنشأ عن تلوُث مصادر المياه بالرماد والمواد الناتجة عن البراكين، وقد تظهر هذه التدفقات من الطين بعد مرور أعوام على ثوران البركان.
• الانهيارات الأرضية والجليدية: فحدوث البراكين قد يزيد ارتفاع الجبال البركانية ورفدها بكميات إضافية من المواد، الأمر الذي قد يجعلها غير مُستقرة ومعرضة لحصول انهيارات أرضية أو حتى جليدية، وليس بالضرورة أن تحدث مثل تلك الانهيارات عند حدوث ثوران جديد في البركان، فقد يحدث مثل هذا الأمر حتى في حالة عدم ثوران البركان.
• الفيضانات: يُعتبر خطر حدوث الفيضانات من الأخطار التي قد تنتج عن حدوث البراكين وثورانها، فالمواد التي تُطلقها البراكين قد تؤدي إلى انسداد شبكات الصرف الصحي والمائي الأمر الذي قد يؤدي إلى حدوث فيضانات في المناطق التي تعرضت لانسداد في شبكتها المائية والصحية، كما أن حدوث البراكين في مناطق جليدية يعمل على إذابة الجليد في تلك المناطق الأمر الذي قد يُعرضها للغرق، ولا تقتصر أضرار البراكين على حدوث الفيضانات العادية، فهذه الظاهرة الطبيعية قد تتسب بحدوث ما يُعرف بموجات التسونامي التي تنتج من خلال تدفق الحمم البركانية إلى البحر، ويُعتبر التسونامي الذي حدث في العام 1883م في مضيق سوندا أحد الأمثلة الشاهدة على حجم الخراب والخسائر التي يُمكن أن يُلحقها هذا الأمر.
• الزلازل البركانية: تتسبب البراكين بحدوث الزلازل التي تُرافقها أو حتى تسبقها، ويعود ذلك نتيجة لخروج الصهارة من باطن الأرض وتدفقها إلى داخل البركان، وتتراوح شدة تأثير الزلالزل البركانية؛ فمنها ذو تأثير بسيط يقتصر على المناطق التي تحيط بمنطقة البركان، ومنها ما له تأثير كبير وبالغ، حيث يُمكن أن يؤدي إلى حدوث الانهيارات الجليدية والأرضية.
• تأثيرات الغلاف الجوي: يُمكن أن يتسبب حدوث البراكين بالعديد من التغييرات التي قد تحدث للغلاف الجوي ، ويعود ذلك إلى الغازات التي يتم إطلاقها في الهواء بشكل قد يتسبب بتبريد الغلاف الجوي وتقليل درجة حرارة الجو.

آثار البراكين الإيجابية

كما أن للبراكين العديد من الأضرار والسلبيات فإنها كذلك قد تكون مفيدة للبشر، فعلى الصعيد الاقتصادي أصبح بالإمكان استغلال الحرارة البركانية الكامنة داخل الأرض لتوليد الطاقة الحرارية ، وتُعتبر الولايات المتحدة الأمريكية من أكثر الدول تفعيلاً لمجال إنتاج الطاقة الحرارية من طاقة البراكين، وتُعتبر البراكين مصدراً مهماً لاستخراج العديد من المعادن والخامات المتنوعة كالذهب والفضة والرصاص والزنك والنحاس، أما من الناحية الطبيعية فتُساعد البراكين على جعل الأرض والتربة أكثر خصوبة بحيث يُمكن الاستفادة من زراعتها بأنواع مختلفة من النباتات.