علم البراكين: فهم أنماط الثوران والمخاطر في جميع أنحاء العالم

البراكين، التي يُنظر إليها غالبًا على أنها قوى مدمرة، هي جزء لا يتجزأ من النظام الديناميكي للأرض. فهي تشكل المناظر الطبيعية، وتؤثر على المناخ، ومن المفارقات أنها تخلق أراضٍ خصبة. علم البراكين، وهو دراسة البراكين ونشاطها وتكوينها، أمر بالغ الأهمية لفهم وتخفيف المخاطر المرتبطة بالثورات البركانية. يستكشف هذا المقال أنماط الثوران، والمجموعة المتنوعة من المخاطر التي تشكلها، والاستراتيجيات المستخدمة عالميًا لرصد هذه المخاطر وإدارتها.

فهم أنماط الثوران

الثورات البركانية ليست أحداثًا موحدة. فهي تختلف اختلافًا كبيرًا في الأسلوب والشدة والمدة، وتتأثر بعوامل مثل تكوين الصهارة، ومحتوى الغاز، والإطار الجيولوجي. إن فهم هذه الاختلافات أساسي للتنبؤ بالثورات المستقبلية وتقييم المخاطر المحتملة.

أنواع الثورات البركانية

تصنف الثورات بشكل عام بناءً على خصائصها:

الثورات الانسيابية: تتميز بالتدفق اللطيف نسبيًا لتدفقات الحمم البركانية. تكون الصهارة عادةً بازلتية، ذات لزوجة منخفضة ومحتوى غازي منخفض. هذه الثورات شائعة في البراكين الدرعية مثل ماونا لوا في هاواي. ثوران كيلاويا عام 2018، على الرغم من كونه انسيابيًا في البداية، إلا أنه شكل أيضًا مخاطر كبيرة.
الثورات الانفجارية: مدفوعة بالتمدد السريع للغازات داخل الصهارة. يمكن أن تكون هذه الثورات مدمرة للغاية، حيث تنتج تدفقات بركانية فتاتية، وسحبًا من الرماد، ولاهار. تكون الصهارة عادةً أكثر لزوجة وغنية بالسيليكا (مثل الأنديزيت أو الريوليت). تشمل الأمثلة ثوران جبل سانت هيلينز عام 1980 (الولايات المتحدة الأمريكية) وثوران جبل بيناتوبو عام 1991 (الفلبين).
الثورات الفرياتية (البخارية): انفجارات مدفوعة بالبخار تحدث عندما تسخن الصهارة المياه الجوفية أو السطحية. غالبًا ما تكون هذه الثورات صغيرة ولكنها يمكن أن تكون خطيرة بسبب الإطلاق المفاجئ للبخار وشظايا الصخور. لبركان تال في الفلبين تاريخ من الثورات الفرياتية.
الثورات الفرياتية الصهارية: تنتج عن تفاعل الصهارة والماء، مما يؤدي إلى انفجارات عنيفة تقذف الرماد والبخار وشظايا الصخور. تشكلت سورتسي، وهي جزيرة بركانية قبالة سواحل أيسلندا، بفعل الثورات الفرياتية الصهارية.
الثورات السترومبولية: ثورات معتدلة تتميز بانفجارات متقطعة من الغاز والحمم البركانية. تنتج قنابل متوهجة وتدفقات حمم بركانية. يعد بركان سترومبولي في إيطاليا مثالًا كلاسيكيًا، حيث يظهر نشاطًا مستمرًا تقريبًا.
الثورات الفولكانية: ثورات قوية وقصيرة الأمد تقذف الرماد والقنابل والكتل. غالبًا ما يسبقها فترة من الخمول. يظهر بركان ساكوراجيما في اليابان بشكل متكرر ثورات فولكانية.
الثورات البلينية: النوع الأكثر انفجارًا من الثورات، ويتميز بأعمدة ثوران مستدامة تصل إلى ارتفاعات شاهقة في الغلاف الجوي، وتحقن كميات هائلة من الرماد والغاز. يمكن أن يكون لهذه الثورات تأثيرات عالمية كبيرة. يعد ثوران جبل فيزوف عام 79 ميلاديًا، الذي دفن بومبي وهركولانيوم، مثالًا شهيرًا.

العوامل المؤثرة في نمط الثوران

تحدد عدة عوامل نمط الثوران البركاني:

تركيب الصهارة: يعد محتوى السيليكا في الصهارة هو المتحكم الرئيسي في لزوجتها. الصهارة عالية السيليكا (الريوليت، الداسيت) أكثر لزوجة وتميل إلى حبس الغازات، مما يؤدي إلى ثورات انفجارية. أما الصهارة منخفضة السيليكا (البازلت) فهي أقل لزوجة وتسمح للغازات بالخروج بسهولة أكبر، مما يؤدي إلى ثورات انسيابية.
محتوى الغاز: تؤثر كمية الغاز المذاب في الصهارة على انفجارية الثوران. الصهارة ذات المحتوى الغازي المرتفع من المرجح أن تنتج ثورات انفجارية. بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت هي غازات بركانية شائعة.
المياه الخارجية: يمكن أن يؤدي وجود الماء (المياه الجوفية أو المياه السطحية أو مياه البحر) إلى زيادة انفجارية الثوران بشكل كبير، مما يؤدي إلى ثورات فرياتية أو فرياتية صهارية.
الإطار الجيولوجي: تؤثر البيئة التكتونية أيضًا على نمط الثوران. تميل البراكين الواقعة عند مناطق الاندساس (مثل حلقة النار في المحيط الهادئ) إلى أن تكون أكثر انفجارًا من تلك الموجودة عند حيود وسط المحيط (مثل أيسلندا).

المخاطر البركانية: منظور عالمي

تشكل الثورات البركانية مجموعة واسعة من المخاطر التي يمكن أن تؤثر على المجتمعات والبنية التحتية والبيئة. إن فهم هذه المخاطر أمر بالغ الأهمية لوضع استراتيجيات تخفيف فعالة.

المخاطر الأولية

تدفقات الحمم البركانية: تيارات من الصخور المنصهرة التي يمكن أن تدمر كل شيء في طريقها. على الرغم من أنها بطيئة الحركة بشكل عام، إلا أنها يمكن أن تغمر المباني والطرق والأراضي الزراعية. أدى ثوران كيلاويا عام 2018 في هاواي إلى أضرار جسيمة في الممتلكات بسبب تدفقات الحمم البركانية.
التدفقات البركانية الفتاتية: تيارات ساخنة وسريعة الحركة من الغاز والحطام البركاني يمكن أن تسير بسرعات تصل إلى مئات الكيلومترات في الساعة. إنها أخطر المخاطر البركانية فتكًا، وقادرة على إحداث دمار واسع النطاق وحرق كل شيء. دمر ثوران جبل بيليه عام 1902 (مارتينيك) مدينة سان بيير، مما أسفر عن مقتل ما يقرب من 30,000 شخص.
الاندفاعات البركانية الفتاتية: سحب مخففة ومضطربة من الغاز والحطام البركاني يمكن أن تنتشر بسرعة عبر المناظر الطبيعية. وهي أقل كثافة من التدفقات البركانية الفتاتية ولكنها لا تزال تشكل تهديدًا كبيرًا بسبب درجات حرارتها وسرعاتها العالية.
الرماد البركاني: جزيئات دقيقة من الصخور والزجاج تُقذف في الغلاف الجوي أثناء الثورات الانفجارية. يمكن أن يعطل الرماد السفر الجوي، ويتلف البنية التحتية، ويلوث إمدادات المياه، ويسبب مشاكل في الجهاز التنفسي. تسبب ثوران بركان إيافيالايوكل عام 2010 (أيسلندا) في اضطراب واسع النطاق للسفر الجوي في جميع أنحاء أوروبا.
الغازات البركانية: تطلق البراكين مجموعة متنوعة من الغازات، بما في ذلك بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين وفلوريد الهيدروجين. يمكن أن تكون هذه الغازات سامة ويمكن أن تسبب المطر الحمضي ومشاكل في الجهاز التنفسي وتلفًا للغطاء النباتي. نجمت كارثة بحيرة نيوس عام 1986 (الكاميرون) عن إطلاق مفاجئ لثاني أكسيد الكربون من البحيرة، مما أسفر عن مقتل أكثر من 1,700 شخص.
المقذوفات البالستية: صخور وقنابل كبيرة تُقذف من البركان أثناء الثورات الانفجارية. يمكن لهذه المقذوفات أن تنتقل لعدة كيلومترات وتسبب أضرارًا كبيرة عند الاصطدام.

المخاطر الثانوية

اللاهار (تدفقات الطين البركاني): تدفقات طينية تتكون من الرماد البركاني وحطام الصخور والماء. يمكن أن تنجم عن هطول الأمطار أو ذوبان الجليد أو انهيار بحيرات الفوهة. يمكن أن تنتقل اللاهار لمسافات طويلة وتسبب دمارًا واسع النطاق. أدى ثوران بركان نيفادو ديل رويز عام 1985 (كولومبيا) إلى حدوث لاهار دمر بلدة أرميرو، مما أسفر عن مقتل أكثر من 25,000 شخص.
التسونامي: موجات محيطية كبيرة يمكن أن تتولد عن الثورات البركانية أو الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر أو انهيار الكالديرا. يمكن أن تنتقل أمواج التسونامي عبر محيطات بأكملها وتسبب دمارًا واسع النطاق. أدى ثوران كراكاتوا عام 1883 (إندونيسيا) إلى حدوث تسونامي أودى بحياة أكثر من 36,000 شخص.
الانهيارات الأرضية: غالبًا ما تكون المنحدرات البركانية غير مستقرة بسبب التغير الناجم عن النشاط الحراري المائي ووجود مواد بركانية مفككة. يمكن أن تؤدي الثورات إلى انهيارات أرضية يمكن أن تسبب أضرارًا كبيرة وخسائر في الأرواح.
الفيضانات: يمكن أن تسبب الثورات فيضانات عن طريق إذابة الأنهار الجليدية أو الثلوج، أو عن طريق سد الأنهار بتدفقات الحمم البركانية أو الحطام.
الزلازل: غالبًا ما يكون النشاط البركاني مصحوبًا بزلازل، والتي يمكن أن تسبب أضرارًا للمباني والبنية التحتية.

أمثلة عالمية على المخاطر البركانية وتأثيراتها

تتجلى المخاطر البركانية بشكل مختلف اعتمادًا على الموقع والخصائص المحددة للبركان. يوفر فحص دراسات حالة محددة رؤى قيمة حول التأثيرات المتنوعة للثورات البركانية.

جبل فيزوف (إيطاليا): بركان نشط تاريخيًا يقع بالقرب من نابولي بإيطاليا. أدى ثورانه عام 79 ميلاديًا إلى دفن مدينتي بومبي وهركولانيوم الرومانيتين تحت الرماد والخفاف. اليوم، لا يزال فيزوف يمثل تهديدًا كبيرًا بسبب قربه من مركز سكاني كبير. توجد خطط إخلاء، لكن خطر حدوث ثوران كبير آخر لا يزال مصدر قلق.
جبل بيناتوبو (الفلبين): كان ثوران عام 1991 واحدًا من أكبر ثورات القرن العشرين. لقد حقن كميات هائلة من الرماد وثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي، مما تسبب في انخفاض مؤقت في درجات الحرارة العالمية. استمرت اللاهار في كونها خطرًا كبيرًا لسنوات بعد الثوران.
جبل ميرابي (إندونيسيا): أحد أكثر البراكين نشاطًا في إندونيسيا. تنتج ثوراناته المتكررة تدفقات بركانية فتاتية ولاهار تهدد المجتمعات المجاورة. توجد خطط مراقبة وإخلاء واسعة النطاق للتخفيف من المخاطر.
كيلاويا (هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية): تسبب ثوران عام 2018 في أضرار واسعة النطاق بسبب تدفقات الحمم البركانية والغازات البركانية. كما أدى الثوران إلى العديد من الزلازل وتشوه الأرض.
إيافيالايوكل (أيسلندا): تسبب ثوران عام 2010 في اضطراب كبير في حركة الطيران في جميع أنحاء أوروبا بسبب سحابة الرماد المنتشرة على نطاق واسع. وقد أبرز هذا إمكانية أن يكون للثورات البركانية تأثيرات عالمية بعيدة المدى.
نيفادو ديل رويز (كولومبيا): أدى ثوران عام 1985 إلى حدوث لاهار مدمر دمر بلدة أرميرو، مما يسلط الضوء على أهمية التقييم الفعال للمخاطر وأنظمة الإنذار المبكر.

استراتيجيات الرصد والتخفيف

تعد استراتيجيات الرصد والتخفيف الفعالة ضرورية للحد من المخاطر المرتبطة بالثورات البركانية. تتضمن هذه الاستراتيجيات مزيجًا من البحث العلمي والتقدم التكنولوجي والمشاركة المجتمعية.

تقنيات رصد البراكين

يتضمن رصد البراكين استخدام تقنيات مختلفة للكشف عن التغيرات في النشاط البركاني التي قد تشير إلى ثوران وشيك. تشمل تقنيات الرصد الشائعة ما يلي:

الرصد الزلزالي: رصد الزلازل والهزات المرتبطة بالنشاط البركاني. يمكن أن تشير التغييرات في تواتر وشدة وموقع الزلازل إلى حركة الصهارة وزيادة خطر الثوران.
رصد تشوه الأرض: قياس التغيرات في شكل البركان باستخدام تقنيات مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وقياس التداخل الراداري الساتلي (InSAR)، ومقاييس الميل. يمكن أن يشير تضخم البركان إلى تراكم الصهارة تحت السطح.
رصد الغازات: قياس تكوين وتدفق الغازات البركانية. يمكن أن تشير التغييرات في انبعاثات الغاز إلى تغيرات في تكوين الصهارة ونشاطها.
الرصد الحراري: قياس درجة حرارة البركان باستخدام الكاميرات الحرارية وصور الأقمار الصناعية. يمكن أن يشير النشاط الحراري المتزايد إلى اقتراب الصهارة من السطح.
الرصد الهيدرولوجي: رصد التغيرات في مستويات المياه الجوفية وكيمياء المياه. يمكن أن تكون هذه التغييرات مؤشرا على الاضطرابات البركانية.
المراقبة البصرية: المراقبة البصرية المنتظمة للبركان للكشف عن التغيرات في النشاط، مثل زيادة نشاط الفومارول، أو انبعاثات الرماد، أو تدفقات الحمم البركانية.

تقييم المخاطر وإدارتها

يتضمن تقييم المخاطر تحديد ورسم خرائط للمخاطر المحتملة المرتبطة بالبركان، مثل تدفقات الحمم البركانية، والتدفقات البركانية الفتاتية، واللاهار، وتساقط الرماد. تتضمن إدارة المخاطر تطوير استراتيجيات للحد من تعرض المجتمعات لهذه المخاطر.

تشمل العناصر الرئيسية لتقييم المخاطر وإدارتها ما يلي:

رسم خرائط المخاطر: إنشاء خرائط توضح المناطق الأكثر عرضة للتأثر بالمخاطر البركانية المختلفة.
تقييم المخاطر: تقييم الآثار المحتملة للمخاطر البركانية على المجتمعات والبنية التحتية والبيئة.
أنظمة الإنذار المبكر: تطوير أنظمة للكشف عن الثورات الوشيكة وتحذير المجتمعات منها.
تخطيط الإخلاء: تطوير خطط لإخلاء المجتمعات المعرضة للخطر من المخاطر البركانية.
التثقيف العام: تثقيف الجمهور حول المخاطر البركانية وكيفية الاستعداد للثوران.
حماية البنية التحتية: حماية البنية التحتية الحيوية، مثل المستشفيات والمدارس ومحطات الطاقة، من المخاطر البركانية.
تخطيط استخدام الأراضي: تنفيذ سياسات تخطيط استخدام الأراضي لتقييد التنمية في المناطق عالية الخطورة.

التعاون الدولي

علم البراكين هو مسعى عالمي يتطلب التعاون الدولي. يعمل العلماء من مختلف البلدان معًا لرصد البراكين وإجراء البحوث وتبادل المعلومات. تلعب المنظمات الدولية، مثل الرابطة الدولية لعلم البراكين وكيمياء باطن الأرض (IAVCEI)، دورًا حاسمًا في تعزيز التعاون ونشر المعرفة.

تشمل أمثلة التعاون الدولي ما يلي:

تبادل بيانات الرصد: تبادل بيانات الرصد في الوقت الفعلي بين مراصد البراكين في جميع أنحاء العالم.
مشاريع بحثية مشتركة: مشاريع بحثية تعاونية لدراسة العمليات والمخاطر البركانية.
برامج التدريب: برامج تدريب لعلماء البراكين ومديري الطوارئ من البلدان النامية.
المساعدة الفنية: تقديم المساعدة الفنية للبلدان المعرضة لخطر الثورات البركانية.

مستقبل علم البراكين

علم البراكين هو مجال سريع التطور، مدفوعًا بالتقدم التكنولوجي وزيادة الوعي بالمخاطر المرتبطة بالثورات البركانية. ستركز الأبحاث المستقبلية على:

تحسين التنبؤ بالثوران: تطوير طرق أكثر دقة وموثوقية للتنبؤ بالثورات البركانية.
فهم ديناميكيات الصهارة: اكتساب فهم أفضل للعمليات التي تتحكم في توليد الصهارة وتخزينها ونقلها.
تقييم تأثير تغير المناخ: تقييم تأثير تغير المناخ على النشاط البركاني والمخاطر.
تطوير استراتيجيات تخفيف جديدة: تطوير استراتيجيات جديدة ومبتكرة للتخفيف من المخاطر المرتبطة بالثورات البركانية.
تعزيز صمود المجتمع: تحسين صمود المجتمعات في مواجهة المخاطر البركانية من خلال التعليم والتأهب وتحسين البنية التحتية.

الخاتمة

البراكين هي قوى طبيعية جبارة تشكل مخاطر كبيرة على المجتمعات في جميع أنحاء العالم. من خلال فهم أنماط الثوران، وتقييم المخاطر، وتنفيذ استراتيجيات الرصد والتخفيف الفعالة، يمكننا تقليل تعرض المجتمعات للثورات البركانية وبناء مستقبل أكثر صمودًا. يعد البحث المستمر والتعاون الدولي والمشاركة المجتمعية أمورًا ضرورية للنهوض بمجال علم البراكين وحماية الأرواح وسبل العيش.

لا تقتصر دراسة علم البراكين على فهم العمليات الجيولوجية فحسب؛ بل تتعلق بحماية المجتمعات وبناء الصمود في مواجهة الأخطار الطبيعية. ومع تعمق فهمنا للبراكين، ستزداد أيضًا قدرتنا على التنبؤ بالمخاطر التي تشكلها والاستعداد لها والتخفيف منها في نهاية المطاف.