كيف يتم التنبؤ والتحذير من البراكين؟
أكبر خطر في البراكين النشطة المحتملة هو الرضا البشري، يمكن تقدير المخاطر المادية بشكل موثوق من خلال دراسة النشاطات البركانية ومعرفة ما هو مسجل في التاريخ أو في رواسب ما قبل التاريخ حول البركان.
يمكن لمراصد البراكين مراقبة نشاط الزلزال المحلي والتشوه السطحي لبركان نشط محتمل وإجراء تنبؤات مفيدة، وإن لم تكن دقيقة بعد للانفجارات البركانية، فعلى سبيل المثال أدى قياس النشاط الزلزالي المتزايد تحت ماونا لوا في عام 1983 إلى توقع زيادة احتمالية حدوث ثوران بركاني في عام 1984 أو في عام 1985، وقد حدث ثوران بركاني في مارس 1984.
كان الثوران البركاني الكبير لجبل سانت هيلين في 18 مايو 1980 أكبر بكثير مما كان متوقعاً، لكن عدداً كبيراً من الزلازل المحلية وانتفاخاً مرئياً يتشكل على الجانب الشمالي من الجبل، وقد كان بمثابة تحذير كاف تشجيع الإخلاء الجزئي للمنطقة المحيطة، كما ضاعت أرواح لكن عدد الضحايا كان سيكون أعلى بكثير إذا لم يتم تقييد الوصول إلى المنطقة من قبل السلطات المحلية.
تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في الحد من مخاطر البراكين في أن معظم البراكين المتفجرة لها فترات راحة طويلة لدرجة أن الأشخاص الذين يعيشون بالقرب منها يعتبرونها منقرضة وليست نائمة، أنقذت التوقعات الصحيحة وإخلاء السكان قبل ثوران بركان جبل بيناتوبو عام 1991 آلاف الأرواح، لكن علم التنبؤ بالثورات البركانية بدأ للتو ولا يزال محفوفاً بعدم اليقين.
إن إجلاء أعداد كبيرة من الناس أمر صعب ومكلف، وسيكون الإخلاء الكبير الذي لا يتبعه أي ثوران كبير خطأً فادحاً، لكن عدم إجلاء الناس من بركان خطير ينفجر بعد ذلك سيكون خطأً أسوأ بكثير، أي إنها ليست مشكلة بسيطة.
ما هي البراكين التضاريسية؟
الصورة الذهنية الشائعة للبركان هي صورة مخروط متماثل شديد الانحدار يكتسح صعوداً في منحنى مقعر إلى قمة حادة، (جبل فوجي في اليابان هو النموذج الأصلي لهذه الصورة) ولكن في الواقع لا يصل سوى عدد قليل من البراكين إلى هذا الشكل المثالي، لكل من أكثر من 1500 بركان أو منطقة بركانية نشطة محتملة في جميع أنحاء العالم شكل مميز، على الرغم من أنه يمكن تعميم معظمها في تسع فئات يتم وصف هذه الفئات أدناه بالترتيب من حيث أهميتها العددية.
1. البراكين المركبة (Stratovolcanoes): مثل بركان مايون في الفلبين وجبل موموتومبو في نيكاراغوا وأول دوينيو لينجاي في تنزانيا، وهي مخاريط شديدة الانحدار بناها كل من الحمم البركانية وانفجارات الحمم البركانية، كما ينحدر الشكل المخروطي تدريجياً ويصبح أكثر انحداراً (حتى 35 درجة) نحو القمة، والتي تحتوي عموماً على فوهة بركان، تتكون البراكين المركبة من أنواع الصخور البركانية التي تختلف من البازلت إلى الريوليت، ولكن تكوينها بشكل عام أنديسايت، قد تندلع عدة آلاف من المرات على مدى حياة ملايين السنين.
يبدأ الثوران النموذجي بانفجارات الرماد وينتهي ببثق تدفقات الحمم البركانية السميكة واللزجة، والطبقات المتناوبة (طبقات) الرماد والحمم البركانية ليست رواسب شبيهة بالغطاء، بل هي فصوص متداخلة أو ألسنة من الرماد والحمم البركانية؛ لهذا السبب يشير العديد من الجيولوجيين إلى البراكين الطبقية على أنها براكين مركبة.
2.درع البراكين: الهياكل من هذا النوع عبارة عن جبال كبيرة على شكل قبة مبنية من تدفقات الحمم البركانية، وقد اشتق اسمهم من تشابههم في الشكل مع درع المحارب الذي يرقد ووجهه لأعلى، كما تتكون البراكين الدرع عادة من البازلت، وقد تتشكل براكين الدرع الصغيرة بسرعة من الانفجارات المستمرة تقريباً، ولكن الدروع الأكبر تتشكل على مدى حوالي مليون سنة بمئات الآلاف من الانفجارات المتدفقة للحمم السائلة من قممها ومناطق الصدع.
منحدرات براكين الدرع رقيقة ونادراً ما تتجاوز 6 درجات، عادة ما تكون القمم التي تكون مسطحة تقريباً ذات مسافات بادئة بواسطة الحفر ذات الجدران الصخرية أو كالديراس، فعلى سبيل المثال بركان هاواي ماونا لوا هو بركان درع نموذجي يسجل شكلها الممدود تاريخاً طويلاً لتدفق الحمم البركانية السائلة ليس فقط من قمتها ولكن من منطقتي الصدع المستمرتين.
3. البراكين البحرية: توجد هذه الهياكل في أشكال مختلفة، ولكن العديد منها عبارة عن جبال بحرية مخروطية الشكل، تآكلت بعض براكين الجزر القديمة بشكل مسطح أو تغطيتها بغطاء مرجاني عند مستوى سطح البحر قبل أن تغرق تحت سطح البحر، حيث بردت هي والقشرة الداعمة لها وأصبحت أكثر كثافة.
وتسمى هذه الجبال البحرية ذات القمة المسطحة هذه الجبال البحرية، تحدث معظم البراكين النشطة الموجودة تحت سطح البحر في الأعماق الضحلة تحت البحر، ويتم التعرف عليها لأن الانفجارات البركانية يمكن اكتشافها وتحديد موقعها بواسطة hydrophones.
من المحتمل أن تكون البراكين الغواصة النشطة على عمق بضعة آلاف من الأمتار شائعة خاصة على طول مراكز الانتشار المحيطية، لكن ضغط المياه في هذه الأعماق يقلل من الغليان المتفجر وبالتالي يصعب اكتشاف الانفجارات.
الاستثناء الوحيد لهذا هو بركان (Lō ōihi) الياباني تحت سطح البحر وهو جبل بحري يقع على قمته كالديرا على بعد كيلومتر واحد (0.6 ميل) تحت مستوى سطح البحر و30 كيلو متر (19 ميل) جنوب شرق جزيرة هاواي.
على الرغم من أن ثورانات هذا البركان الأصغر في سلسلة هاواي لم يتم ملاحظتها بشكل مباشر إلا أن أجهزة قياس الزلازل اكتشفت أسراباً من الزلازل في الأعماق الضحلة تحت قمة (Lō’ihi) في 1971 و1972 و1975 و1996، يوجد مراقبون في سفينة أبحاث غاطسة من الجامعة من حمامة هاواي إلى Lō’ihi مع تلاشي الزلازل عام 1998، واكتشفوا فوهة انهيار جديدة في القمة و الغبار الأبيض الناعم الذي قلل بشكل كبير من الرؤية ولكنه لم يرى حمم بركانية حمراء أو فتحات تنفجر ولم يتم ملاحظة اندلاع الغواصة بشكل مباشر.
4. الكالديرا (البحيرات البركانية): تم تشكيل معظم الكالديرا (المنخفضات الدائرية أو البيضاوية الكبيرة التي يزيد قطرها عن كيلومتر واحد (0.6 ميل)) عن طريق الانهيار الداخلي للتضاريس بعد طرد كميات كبيرة من الصهارة من تحت الأرض.
كما أن العديد منها محاط بمنحدرات شديدة الانحدار وبعضها مليء بالبحيرات، وغالباً ما يتم استخدام المصطلحين الحفرة والكالديرا بشكل مترادف، ولكن كالديرا أكبر من الحفر، ويمكن أن تحدث فوهة بركان كالديرا كما هو الحال في بحيرة تال في الفلبين ولكن ليس العكس، غالباً ما ترتبط الكالديرا بالانفجارات الكبيرة (تلك التي تنتج أحجاماً من 10 كيلومترات مكعبة (2.4 ميل مكعب) أو أكثر) من الصهارة الداسيتية أو الريوليتية التي تشكل الهضاب الحمميَّة.
تحدث كالديرا أيضاً على براكين الدرع، حيث يُعتقد أن هذه الكالديرا تتشكل عندما تزيل الانفجارات البركانية الكبيرة أو الاقتحامات الجانبية كميات هائلة من الصهارة من غرف الصهارة الضحلة أسفل القمة تاركة الأرض فوق الحجرات بدون دعم، ومن المحتمل أن يتكرر انهيار وإعادة تعبئة كالديرا على براكين هاواي النشطة عدة مرات خلال عمر البركان.
يعتمد تحديد ما إذا كان البركان عبارة عن كالديرا أو بركان درع أو بركان مركب مع كالديرا على ميزة الشكل الأرضي الرئيسية، فعلى سبيل المثال تم تصنيف بحيرة (Crater) في ولاية أوريغون في شمال غرب الولايات المتحدة على أنها كالديرا، ولكن تم تصنيف (Kilauea) في هاواي على أنها بركان درعي على الرغم من أنها تحتوي على قمة كالديرا كبيرة.
5. البراكين المعقدة: هذه الهياكل هي تضاريس مختلطة وفي معظم الحالات تحدث بسبب التغيرات، إما في العادة البركانية أو في موقع منطقة التنفيس الرئيسية، قد يشكل البركان الطبقي حفرة انفجار كبيرة تملأها لاحقاً قبة الحمم البركانية أو قد تتطور عدة مخاريط وحفر جديدة على حافة كالديرا، وقد يكون للبراكين المركبة قمم متعددة عندما تتداخل الأقماع الفردية مع بعضها البعض.
6. المخاريط البيروكلاستيكية: (تسمى أيضاً أقماع الرماد أو مخاريط السكوريا) مثل سيرو نيغرو في نيكاراغوا هي أشكال بركانية صغيرة نسبياً شديدة الانحدار (حوالي 30 درجة) مبنية من شظايا الحمم البركانية السائلة ومعظمها بحجم الرماد.
تبرد الشظايا بدرجة كافية أثناء طيرانها في الهواء بحيث لا تلتحم معاً عندما تضرب بعضها البعض، بشكل عام تقع الحفرة التي تم إخراج شظايا الأسطوانة منها في وسط المخروط، ومع ذلك في المناطق ذات الرياح القوية السائدة قد تكون فوهة البركان عكس اتجاه رياح المخروط.
ونوع الصخور المتضمنة في مخاريط الحمم البركانية هو بشكل عام البازلت أو الأنديسايت البازلتي، أما نوع الثوران البركاني إما أن يكون متوسط الانفجار أو هاواي اللطيف والذي ينتج نوافير الحمم البركانية العالية.
تنمو بعض مخاريط الجمرة مثل (Paricutín) في المكسيك خلال ثوران بركاني واحد، ترتفع باريكوتين حوالي 410 أمتار (1،345 قدم) من قاعدتها إلى قمتها ويبلغ عرضها كيلو متر واحد (0.6 ميل) وتشكلت خلال الانفجارات المستمرة تقريباً من عام 1943 إلى عام 1952.
وتتشكل مخاريط السندر أيضاً في بعض الفتحات الموجودة على براكين الدرع ولكنها لا تعتبر براكين منفصلة فردية، بعض المخاريط الخرسانية لها ثورات بركانية متعددة ولكن إذا استمر النشاط من آلاف إلى عشرات الآلاف من السنين من نفس الفتحة فمن المحتمل أن تتطور إلى براكين طبقات أو براكين معقدة.
