ما هي أهمية البراكين والطاقة الحرارية الجوفية؟
الطاقة الحرارية الأرضية الجوفية وفيرة لكن الطاقة الحرارية الأرضية ليست كذلك، ترتفع درجات الحرارة تحت سطح الأرض بمعدل حوالي 30 درجة مئوية لكل كيلو متر في أول 10 كيلو مترات (حوالي 90 درجة فهرنهايت لكل ميل في أول 6 أميال) تحت السطح.
هذه الحرارة الداخلية للأرض هي مخزن هائل للطاقة، فمثلاً في الجزء العلوي من الصخور البالغ طوله 10 كيلو مترات تحت الولايات المتحدة يصل حجمه إلى 3.3 × 1025 جول أو حوالي 6000 ضعف الطاقة الموجودة في احتياطيات النفط العالمية، إن مشكلة الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية تكمن في استخلاصها.
يبلغ متوسط الهروب الطبيعي لحرارة الأرض عبر سطحها 0.06 واط فقط لكل متر مربع (0.006 واط لكل قدم مربع)، ومن أجل جعل الطاقة الحرارية الأرضية عملية يجب أن توجد بعض المواقف الخاصة لتركيز الطاقة الحرارية للأرض في منطقة صغيرة، كما توفر الخزانات الجوفية للبخار أو الماء الساخن التي يمكن تحويلها إلى حفرة الحفر هذا الوضع الخاص.
يمكن لبعض آبار البخار الجوفية أن تنتج 25 ميغا واط من الطاقة الحرارية وهي كمية مساوية لتدفق الحرارة العادي لأكثر من 400 كيلومتر مربع (150 ميلاً مربعاً) من سطح الأرض، ومفتاح هذا التركيز هو نقل الحرارة من مستويات أعمق إلى السطح القريب بواسطة الصهارة الصاعدة المرتبطة بالبراكين.
إن الصهارة عند درجات حرارة قريبة من 1200 درجة مئوية (2200 درجة فهرنهايت) تتحرك صعوداً إلى أعماق بضعة كيلومترات فقط حيث تنقل الحرارة عن طريق التوصيل إلى المياه الجوفية، ثم تنتقل المياه الجوفية عن طريق الحمل الحراري وتشكل خزانات كبيرة تحت الأرض من الماء الساخن والبخار، قد يتسرب بعض من هذه المياه الحرارية إلى السطح مثل الينابيع الساخنة أو السخانات.
تسمح الثقوب المحفورة في نظام الطاقة الحرارية الأرضية تحت سطح الأرض بالنقل السريع للماء الساخن أو البخار إلى السطح، وفي (Geysers) وهو حقل للطاقة الحرارية الأرضية شمال سان فرانسيسكو يتم استغلال البخار المحمص مباشرة من الخزانات المسامية تحت الأرض.
وفي معظم مجالات الطاقة الحرارية الأرضية الأخرى يكون الماء الساخن عند أو أقل من درجة حرارة الغليان الجوفية حوالي 300 درجة مئوية (570 درجة فهرنهايت) على عمق كيلو متر واحد (0.6 ميل)، كما يتم استخدام الماء الساخن والبخار الناتج عن الآبار الحرارية الجوفية كمصدر للطاقة لتشغيل مولدات التوربينات في محطات الطاقة الكهربائية.
كما يمكن استخدام الماء الساخن من الخزانات الحرارية الأرضية ذات درجة الحرارة المنخفضة لتدفئة الأماكن والتطبيقات الأخرى، حيث يستخدم هذا الشكل من الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع في أيسلندا.
تعمل بعض أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية كمعامل تقطير طبيعي في باطن الأرض مما يؤدي إلى إذابة كميات ضئيلة من الذهب والفضة والعناصر النادرة الأخرى من الصخور المضيفة، ويمكن بعد ذلك ترسيب هذه العناصر في الأماكن التي تفضل فيها التغيرات في درجة الحرارة أو الضغط أو التركيب الترسيب، تم تكوين العديد من رواسب الخامات الحرارية المائية بواسطة أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية النشطة (وفي حالات قليلة لا تزال نشطة)، لكن الذهب هو إرث آخر من البراكين.
ما هي المستنقعات -Bog وأهميتها الجيولوجية؟
المستنقعات هي نوع من النظام البيئي الجيولوجي للأراضي الرطبة يتميز بتربة رطبة إسفنجية ضعيفة التصريف، ويمكن تقسيم المستنقعات إلى ثلاثة أنواع وهي: المستنقعات النموذجية للمناطق الباردة التي يغلب عليها نمو طحالب المستنقعات والطحالب والطحالب ولا سيما (Chamaedaphne) (وغالباً ما تسمى المستنقعات الشمالية التي تنمو عليها الأشجار بالمسك).
والنوع الثاني من المستنقعات هو أسوار تسودها نباتات شبيهة بالأعشاب وأعشاب وسرج وقصب، أما النوع الأخير هي مستنقعات الأشجار الاستوائية حيث يمكن أن يتكون الخث بالكامل تقريباً من بقايا الأشجار.
إن المستنقعات النموذجية أو (Sphagnum) شديدة الحموضة مع درجة حموضة (مؤشر الحموضة القلوية) أقل من خمسة (سبعة محايدة) وترتبط بمياه لا تحتوي على معادن أكثر مما هو موجود في مياه الأمطار وغالباً ما تكون المصدر الوحيد للمياه، وقد تُروى المستنقعات بالمياه الجوفية التي تحتوي على بعض المعادن الذائبة والتي تحتوي على درجة حموضة أعلى من خمسة؛ أي أنه حامض معتدل فقط.
غالباً ما ترتبط الأسوار والمستنقعات في منطقة واحدة تسمى عادةً المستنقع، كما تحدث المستنقعات الاستوائية فقط في المناطق التي يكون فيها الماء منخفضاً جداً في المعادن، وهي أقل شيوعاً من المستنقعات ولكنها لا تزال تغطي مناطق شاسعة في مالايا وإندونيسيا وأمريكا الجنوبية الاستوائية وأفريقيا.
تحتوي المستنقعات النموذجية على نباتات بسيطة بخلاف (Sphagnums وheaths)، هناك عدد قليل من الرواسب والأعشاب مثل عشب القطن وندى الحشرات بالإضافة إلى نباتات القاذف والعديد من بساتين الفاكهة.
ما المقصود بالتبركن؟
التبركن أيضاً تهجئة البراكين أي من العمليات والظواهر المختلفة المرتبطة بالتصريف السطحي للصخور المنصهرة وشظايا الحمم البركانية أو الماء الساخن والبحار، بما في ذلك البراكين والسخانات والفومارول، وعلى الرغم من أن النشاط البركاني معروف على الأرض إلا أن هناك أدلة على أنه كان مهماً في تطوير الكواكب الأرضية الأخرى (عطارد والزهرة والمريخ) بالإضافة إلى بعض الأقمار الصناعية الطبيعية مثل قمر الأرض وقمر المشتري آيو.
على الأرض تحدث البراكين في عدة بيئات جيولوجية متميزة، ويرتبط معظمها بحدود الصفائح الصلبة الهائلة التي تتكون منها الغلاف الصخري (القشرة والوشاح العلوي)، تحدث غالبية البراكين الأرضية النشطة (حوالي 80 في المائة) والظواهر ذات الصلة عندما تتلاقى صفيحتان تكتونيتان وتتجاوز إحداهما الأخرى مما يضطرها للأسفل إلى الوشاح ليتم إعادة امتصاصها.
تتشكل سلاسل طويلة منحنية من الجزر تعرف باسم أقواس الجزر في مناطق الاندساس هذه، وتشكل البراكين من النوع المتفجر العديد من الجزر ذات القوس الواحد أو الصف الداخلي للجزر ذات القوس المزدوج، إن كل هذه الجزر المتاخمة لحوض المحيط الهادئ مبنية من قاع البحر عادة عن طريق قذف الصخور البازلتية والأنديزية.
يقع الموقع الرئيسي الثاني للبراكين النشطة على طول محور نظام التلال المحيطية، حيث تتحرك الصفائح على جانبي التلال وآبار الصهارة من الوشاح، مما يؤدي إلى إنشاء قاع محيط جديد على طول الحواف الخلفية لكلا الصفيحتين.
يحدث كل هذا النشاط البركاني تقريباً تحت الماء، وفي أماكن قليلة تكون التلال المحيطية مرتفعة بدرجة كافية فوق قاع البحر العميق بحيث تنبثق من المحيط وتحدث البراكين تحت الجوي، إن أيسلندا هي المثال الأكثر شهرة والصهارة التي تنفجر على طول التلال المحيطية هي بازلتية في التكوين.
يوجد عدد صغير نسبياً من البراكين داخل ألواح بعيدة عن هوامشها، يُعتقد أن بعضها كما يتضح من جزر هاواي البركانية الواقعة في الجزء الداخلي من صفيحة المحيط الهادئ يحدث بسبب حركة الصفائح فوق بقعة ساخنة يمكن للصهارة أن تخترق منها السطح.
تولد هذه الصهارة بشكل مميز سلسلة من البراكين الأقدم تدريجياً التي تحدد اتجاه الحركة السابقة للصفيحة فوق بقعة ساخنة معينة، وتحدث البراكين النشطة في الوادي المتصدع في شرق إفريقيا أيضاً داخل صفيحة (الصفيحة الأفريقية) ولكن يبدو أنها ناتجة عن آلية مختلفة (ربما تكون بداية منطقة جديدة من الصفائح تتحرك بعيداً عن بعضها).
