كيف تحدث البراكين وأسبابها

كيف تحدث البراكين: دراسة علمية مفصلة

تُعد البراكين من الظواهر الطبيعية الهامة التي تلعب دوراً رئيسياً في تشكيل سطح الأرض وتعديل بيئتها. هي فتحات أو شقوق في قشرة الأرض تسمح بخروج المواد المنصهرة والغازات من باطن الأرض إلى السطح. يمتد تأثيرها من الناحية الجيولوجية إلى التأثير على المناخ والحياة البشرية. لفهم كيفية حدوث البراكين، لا بد من الغوص في بنية الأرض ومراحل تكون البركان وآلية الثوران.

1. البنية الداخلية للأرض ودورها في تكون البراكين

تتكون الأرض من ثلاث طبقات رئيسية:

• القشرة الأرضية: الطبقة السطحية الصلبة التي نعيش عليها، وتتفاوت سماكتها بين 5 إلى 70 كيلومتراً.

• الوشاح (المانتل): يقع تحت القشرة ويبلغ سمكه حوالي 2900 كيلومتر، ويتكون من صخور صلبة لكن قادرة على التدفق ببطء على مدى ملايين السنين.

• النواة: مركز الأرض، وتتكون من نواة داخلية صلبة ونواة خارجية سائلة.

تحت ظروف معينة، ترتفع درجات الحرارة في الوشاح إلى درجة تجعل الصخور تتحول إلى مادة منصهرة تعرف بـ”الماجما”. هذه الماجما هي المادة الخام التي تُخرجها البراكين.

2. كيف تتكون الماجما؟

الماجما هي صخور منصهرة تحتوي على معادن وغازات مذابة، وتتكون عندما ترتفع درجة حرارة الصخور إلى ما فوق نقطة انصهارها، والتي تختلف بحسب نوع الصخور والضغط المحيط بها. هذه العملية تحدث عادة في مناطق معينة، أهمها:

• الحدود التكتونية للصفائح: حيث تتقارب أو تتباعد الصفائح الأرضية، مثل حواف الصفائح المتباعدة أو مناطق اندساس الصفائح.

• البؤر الساخنة (Hot Spots): وهي مناطق داخل الوشاح تتسم بارتفاع درجة الحرارة بشكل محلي ومستمر.

عندما تسخن الصخور وتتغير تركيبها الكيميائي، تبدأ في الانصهار جزئياً، مكونة الماجما التي تكون أخف من الصخور المحيطة، مما يدفعها للارتفاع نحو السطح.

3. دور الصفائح التكتونية في حدوث البراكين

يُعتبر النشاط البركاني مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بحركة الصفائح التكتونية، التي تشكل قشرة الأرض المتحركة. تقسم الحركات التكتونية إلى ثلاثة أنواع تؤثر على تكوين البراكين:

• الصفائح المتباعدة: حيث تتحرك صفائح الأرض بعيدًا عن بعضها، مثل ما يحدث في منتصف المحيط الأطلسي. هنا يسمح الفراغ المتكون للصهارة بالصعود إلى السطح لتكوين قشرة جديدة. هذا النشاط يؤدي إلى براكين مائية وبركانية سطحية.

• الصفائح المتقاربة (اندساس): عندما تصطدم صفيحة محيطية بصفيحة قارية أو بأخرى محيطية، تغوص الصفيحة الأثقل تحت الأخف، مكونة منطقة اندساس. الصهارة تتكون بفعل ذوبان الصخور تحت سطح الأرض نتيجة الضغط والحرارة، ثم ترتفع هذه الماجما لتشكل براكين جبلية.

• الصفائح المتحاذية: تتحرك الصفائح بمحاذاة بعضها البعض، وهذا النوع من الحركة لا يُسبب عادة نشاطاً بركانياً.

4. آلية ثوران البركان

تبدأ عملية ثوران البركان عندما تتجمع الماجما في خزانات تحت الأرض تسمى “حجرات الماجما”. مع تراكم الضغط والغازات الناتجة عن غليان السوائل، تبدأ هذه الغازات بالتحرر ومحاولة الهروب. عندما يصل الضغط إلى نقطة حرجة، ينفتح طريق في القشرة الأرضية، فيندفع المزيج من الصهارة والغازات الساخنة إلى السطح في ثوران بركاني.

تتفاوت قوة الثوران البركاني حسب عدة عوامل منها:

• تركيبة الماجما الكيميائية (نسبة السيليكا تؤثر على لزوجة الماجما).

• كمية الغازات المحتجزة داخل الماجما.

• مدى انغلاق فتحة البركان قبل الثوران.

5. أنواع الماجما وتأثيرها على شكل البركان

يمكن تصنيف الماجما حسب تركيبها الكيميائي إلى ثلاثة أنواع رئيسية تؤثر على طبيعة وشدة ثوران البركان:

6. الغازات البركانية وأثرها

تحتوي الماجما على غازات مذابة مثل الماء، ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكبريت، الهيدروجين، وغيرها. تتوسع هذه الغازات عند اقترابها من السطح مع انخفاض الضغط، ما يزيد من قوة الانفجار البركاني. الغازات التي تنطلق خلال الثوران تؤثر أيضاً على البيئة والمناخ، حيث يمكن أن تسبب:

• انتشار الرماد البركاني في الجو.

• تلوث الهواء.

• تأثيرات مناخية قصيرة الأمد من خلال حجب ضوء الشمس.

7. أنواع البراكين وأشكالها

تصنف البراكين حسب شكلها وطبيعة ثورانها إلى عدة أنواع:

• البراكين الدرعية (Shield Volcanoes): ذات انحدار منخفض وبشكل يشبه الدرع، وتنتج عن حمم بازلتية سائلة.

• البراكين المخروطية (Stratovolcanoes): تأخذ شكل مخروط حاد، ثوراتها متفجرة، وتتكون من طبقات من الحمم والرماد.

• البراكين الكالديرية (Caldera Volcanoes): براكين ضخمة تحدث بها انهيارات في قمة البركان بعد ثورانات عنيفة.

• البراكين الفوهية (Cinder Cone Volcanoes): أصغر براكين، ذات انحدار حاد، وتنتج عن انفجارات قصيرة مع رماد وحجارة بركانية.

8. الدور الجيولوجي للبراكين

تلعب البراكين دوراً جوهرياً في تكوين الأرض وتعديل سطحها عبر العصور الجيولوجية. فهي تساهم في:

• تكوين جزر بركانية جديدة.

• إضافة معادن وعناصر كيميائية إلى التربة، مما يزيد من خصوبتها.

• إعادة تدوير المواد من باطن الأرض إلى السطح.

• التأثير على الغلاف الجوي من خلال إطلاق الغازات.

9. التنبؤ بالنشاط البركاني

تستخدم مراكز البحوث العلمية عدة تقنيات لرصد النشاط البركاني والتنبؤ بالثورانات، منها:

• مراقبة الزلازل تحت الأرض التي تصاحب تحرك الماجما.

• قياس الغازات المنبعثة من الفوهات البركانية.

• مراقبة التغيرات في شكل البركان من خلال تقنيات الأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار.

• تسجيل درجات الحرارة والتغيرات في النشاط الحراري.

هذه الأدوات تساعد على تقليل الخسائر البشرية والمادية عبر إعطاء تحذيرات مبكرة.

10. الخاتمة العلمية

البراكين ليست مجرد ظاهرة مدمرة، بل هي جزء أساسي من دورة حياة الأرض وتطورها الجيولوجي. نشأتها تعتمد على عوامل معقدة ومتداخلة تشمل التركيب الداخلي للأرض، حركة الصفائح التكتونية، والخصائص الكيميائية للماجما. على الرغم من خطورتها، فإن البراكين تلعب دورًا فاعلاً في تكوين البيئة الأرضية وتحفيز التنوع البيولوجي من خلال خلق بيئات جديدة وصخور وتربة غنية. فهم كيفية حدوث البراكين يساهم في تقليل المخاطر المرتبطة بها والتعايش مع هذه الظواهر الطبيعية.

المصادر والمراجع:

1. John Grotzinger, Thomas H. Jordan – Understanding Earth, 7th Edition, W.H. Freeman & Company, 2014.

2. US Geological Survey (USGS) – Volcano Hazards Program, https://volcanoes.usgs.gov

بهذا يتضح كيف أن البراكين ظاهرة طبيعية عميقة الجذور، تتطلب دراسة دقيقة لفهم آلياتها وتأثيراتها المتعددة على الأرض والإنسان.