ما هي الحقول البركانية؟

تحتوي عدة مناطق على العديد من المخاريط الصغيرة جيولوجياً أو ميزات أخرى لم يتم تحديدها بشكل فردي على أنها براكين منفصلة، فإذا كانت القنوات التي من خلالها تصعد الصهارة إلى السطح منتشرة على مساحة واسعة فإن العديد من البراكين قصيرة العمر تتشكل بدلاً من بركان كبير مع ثوران بركاني متكرر.

المنطقة التي تشكل فيها باريكوتين (أشهر جبل ناري) عبارة عن حقل بركاني به عشرات من أقماع ما قبل التاريخ، ولكنها صغيرة جيولوجياً بالنسبة إلى المخاريط وتدفقات الحمم البركانية، المكان الأكثر ترجيحاً لولادة بركان جديد هو حقل بركاني معروف، وفيما يلي ذكر للحقول البركانية وشرحاً مبسط لها:

1. فتحات الشق: تشكل هذه الميزات الأثر السطحي للسدود (كسور تحت الأرض مملوءة بالصهارة)، يبلغ عرض معظم السدود حوالي 0.5 إلى 2 متر (1.5 إلى 6.5 قدم) ويبلغ طولها عدة كيلو مترات.

تصل السدود التي تغذي فتحات الشقوق إلى السطح من أعماق بضعة كيلو مترات، وتعتبر فتحات الشق شائعة في آيسلندا وعلى طول مناطق الصدع الشعاعي لبراكين الدرع، وفي آيسلندا غالباً ما تكون الفتحات البركانية عبارة عن شقوق طويلة موازية لمنطقة الصدع حيث تتباعد ألواح الغلاف الصخري.

تحدث الانفجارات المتجددة عموماً من كسور موازية جديدة يقابلها بضع مئات إلى آلاف الأمتار من الشقوق السابقة، وعادة ما يؤدي هذا التوزيع للفتحات والانفجارات الضخمة للحمم البازلتية السائلة إلى بناء هضبة حمم بركانية كثيفة بدلاً من صرح بركاني واحد، حدث أكبر اندلاع للحمم البركانية في التاريخ المسجل في عام 1783 في أيسلندا من شق لاكي.

أنتجت هذه الفتحة نوافير عالية من الحمم البركانية حيث كان صف من الحفرة بطول 25 كم (15.5 ميل) ، و 565 كيلو متر مربع (218 ميلاً مربعاً) من تدفقات الحمم البازلتية بحجم 12 كيلو متر مكعب تقريباً (2.9 ميل مكعب)، وتنتج فتحات الشق الشعاعي لبراكين هاواي (ستائر من النار) حيث تندلع نوافير الحمم على طول جزء من الشق.

تنتج هذه الفتحات أسواراً منخفضة من تناثر البازلت على جانبي الشق، والمزيد من نوافير الحمم البركانية المعزولة على طول الشق تنتج صفوف فوهة البركان من مخاريط صغيرة متناثرة وجمرة، كما تكون الشظايا التي تشكل مخروط تركيبي ساخن ومخاريط بلاستيكية كافية للحام معاً، بينما تظل الأجزاء التي تشكل مخروط جمرة منفصلة بسبب درجة حرارتها المنخفضة.

2. قباب الحمم البركانية: تتكون الأشكال الأرضية من هذا النوع من تلال قبة شديدة الانحدار من الحمم البركانية شديدة اللزوجة، بحيث تتراكم الحمم فوق فتحاتها دون أن تتدفق بعيداً، وأنواع الصخور التي تشكل قباب الحمم البركانية هي بشكل عام أنديسايت وداسيتات أو ريولايت.

وبطريقة ما فقدت هذه الحمم اللزجة الكثير من محتواها من الغاز في الانفجارات السابقة أو أثناء الارتفاع البطيء للسطح، ومع ذلك فليس من غير المعتاد لقبة حمم متنامية بنشاط أن يحدث انفجار بركاني يعطل كل أو جزء من القبة، وتنمو العديد من قباب الحمم البركانية عن طريق الاقتحام الداخلي للحمم البركانية التي تسبب تورماً وانحداراً مفرطاً للقبة.

تقوم الانزلاقات الصخرية ببناء ساحة من كتل الكاحل حول الجوانب السفلية للقبة، ويمكن أن تشكل قباب الحمم تلالاً يبلغ ارتفاعها عدة مئات من الأمتار بأقطار تتراوح من عدة مئات إلى أكثر من 1000 متر (3300 قدم)، تتحرك تدفقات الحمم السميكة أحياناً لمسافات قصيرة من القبة وتشوه شكلها الدائري أو البيضاوي بشكل عام، ومن الأمثلة الجيدة على قبة الحمم البركانية تلك الموجودة في فوهة الانفجار بجبل سانت هيلينز.

ما هي الهياكل والميزات البركانية الأخرى؟

هناك أنواع عديدة من الأشكال والمصطلحات البركانية غير تلك المذكورة أعلاه، تتضمن بعض المصطلحات العامة التي يمكن مواجهتها المخروط البركاني، فعلى سبيل المثال المصطلح الوصفي الذي يتعلق بالشكل دون أي تأثير على الحجم أو نوع الصخور أو التكوين، وحفرة الانفجار للبراكين هي عبارة عن حفر دائري كبير أو مستطيل أو على شكل حدوة حصان مع حطام مقذوف على حافته أو جوانبه.

فمثلاً بركان السوما المسمى بجبل سوما هو سلسلة تلال على منحدرات جبل فيزوف في إيطاليا وهو عبارة عن كالديرا مملوءة جزئياً بمخروط مركزي جديد، وفي بعض المناطق تتسرب الصهارة أو الصخور النارية التي لا تزال ساخنة على عمق ضحل الغازات من خلال فتحات الغاز أو تتفاعل مع نظام المياه الجوفية لتكوين ينابيع ساخنة، تُعرف هذه المناطق بالمناطق الحرارية المائية أو حقول فومارول أو حقول سولفاتارا.

تتعدد محددات الحجم والشكل، حيث تتحكم عدة عوامل في شكل وحجم البركان، وتشمل هذه على حجم المنتجات البركانية وطول الفترة الفاصلة بين الانفجارات وتكوين المنتجات البركانية تونوع أنواع الثوران البركاني بالإضافة إلى هندسة فتحة التهوية البيئة التي اندلعت فيها المنتجات البركانية.

يمكن أن يختلف حجم المواد المنبعثة في أي ثوران بشكل كبير من بضعة أمتار مكعبة من الصهارة إلى ما يصل إلى 3000 كيلو متر مكعب (720 ميلاً مكعباً)، عادة ما تتكون سلسلة من الانفجارات الصغيرة على تلال قريبة من فتحة التهوية، بينما تميل الانفجارات كبيرة الحجم إلى تشتيت منتجاتها على مسافة أكبر.

الانفجارات الانسيابية تشكل هضاب الحمم البركانية أو البراكين المنحدرة بلطف، كما تشكل الانفجارات المتفجرة بشكل معتدل البراكين الطبقية والانفجارات البركانية العملاقة تشكل هضاباً من الحمم البركانية أو تدفقات الرماد وتشكل دائماً كالديرا بقطر عدة كيلو مترات فوق موقع الثوران، بطبيعة الحال ونظراً لأن العديد من العوامل الأخرى متورطة في تحديد التضاريس البركانية فهناك استثناءات لهذه القواعد.

يؤثر التركيب الكيميائي للصهارة على خصائصها الفيزيائية، والتي بدورها لها تأثير كبير على شكل الأرض الذي بناه انفجار بركاني، حيث يوجد أربعة أنواع شائعة من الصخور البركانية وهي البازلت والأنديسايت والداسيت بالإضافة إلى الريوليت، ولكن مع زيادة محتوى السيليكا تصبح أنواع الصخور هذه عموماً أكثر لزوجة مع العلم أنه في حال زاد محتوى الغازات المنصهرة تصبح الصخور أكثر انفجاراً.

ومع ذلك فإن الخصائص الفيزيائية الأخرى مهمة في تحديد طبيعة تدفقات الحمم البركانية، فعلى سبيل المثال تنتج الحمم البازلتية الساخنة تدفقات ذات أسطح متعرجة ناعمة، تميل هذه التدفقات المعروفة باسم (pahoehoe) إلى التدفق أبعد من تدفقات المبرد من نفس التركيب الكيميائي التي لها أسطح خشنة ومكسورة.

إذا كان للبركان عادات ثوران ثابتة فإن شكله الأرضي سوف يعكس تلك الشخصية، وشكل بركان الدرع الضخم على سبيل المثال يشير إلى سجل طويل من اندلاع تدفقات الحمم البركانية السائلة، بينما يشير الشكل المتماثل الجميل لجبل فوجي (البراكين المركبة) إلى سجل طويل من الانفجارات البركانية المعتدلة من قمته التي تنتج طبقات متناوبة من الرماد والحمم البركانية.

الينابيع الساخنة والسخانات كمظهر من مظاهر البراكين:

تعتبر الينابيع الساخنة والسخانات أيضاً من مظاهر النشاط البركاني، وهي ناتجة عن تفاعل المياه الجوفية مع الصهارة أو مع الصخور النارية المتصلبة ولكنها لا تزال ساخنة في الأعماق الضحلة.

تعتبر حديقة يلوستون الوطنية في الولايات المتحدة من أشهر مناطق الينابيع الساخنة والسخانات في العالم، ويقدر التدفق الحراري الإجمالي من هذه الميزات الحرارية بـ 300 ميغا واط (300 مليون واط)، وقد حدث آخر ثوران بركاني كبير في يلوستون منذ حوالي 630.000 سنة عندما تم طرد حوالي 1000 كيلومتر مكعب (240 ميل مكعب) من الخفاف والرماد الريوليت في تدفقات ضخمة من الحمم البركانية، مما أدى إلى تكوين كالديرا (انخفاض دائري أو بيضاوي كبير ناتج عن الانهيار من السطح بعد إزالة الصهارة).

تحتل بحيرة يلوستون الآن جزءاً من هذه الكالديرا العملاقة، ومنذ ذلك الانفجار الكبير الأخير اندلع حوالي 1200 كيلو متر مكعب (288 ميلاً مكعباً) من تدفقات وقباب حمم الريوليت في العديد من الأحداث الأصغر، إن الجذور المبردة لمثل هذه الانفجارات البركانية السابقة أو ربما الاختراقات الجديدة للصهارة في الأعماق الضحلة هي مصادر الحرارة لينابيع يلوستون الساخنة والسخانات.

السخانات هي ينابيع ساخنة تنفث بشكل متقطع عموداً من الماء الساخن والبخار في الهواء، يحدث هذا الإجراء بسبب اقتراب الماء في قنوات عميقة تحت نبع حار أو وصوله إلى نقطة الغليان، وعلى ارتفاع 300 متر (تقريباً حوالي 1000 قدم) تحت السطح تزداد نقطة غليان الماء إلى حوالي 230 درجة مئوية (450 درجة فهرنهايت) بسبب الضغط المتزايد للمياه التي تعلوها.

وعندما تبدأ فقاعات البخار أو الغاز المذاب في التكوين والارتفاع والتمدد ينسكب الماء الساخن من فتحة السخان، مما يقلل الضغط على عمود الماء أدناه، ثم يتجاوز الماء في العمق نقطة الغليان مؤقتاً مما يجبر المياه الإضافية من الفتحة، ويستمر هذا التفاعل المتسلسل حتى يستنفد السخان إمداداته من الماء المغلي.

وبعد توقف السخان عن صنبور يتم إعادة ملء القنوات في العمق بالمياه الجوفية وتبدأ إعادة التسخين مرة أخرى، فعلى سبيل المثال في السخانات مثل (Old Faithful) في يلوستون تكون فترة التدفق وإعادة الشحن منتظمة تماماً.

ويتدفق هذا الينبوع الشهير إلى ارتفاعات من 30 إلى 55 متر (100 إلى 180 قدم) كل 90 دقيقة تقريباً لأكثر من 100 عام، وإذا استمر اندلاع (Old Faithful) لمدة دقيقة أو لمدة دقيقتين فقط فستكون الفترة التالية أقصر من المتوسط​، في حين أن ثوران البركان لمدة أربع دقائق سيتبعه فترة أطول، كما أن السخانات الأخرى تحتوي على أوقات إعادة شحن غير منتظمة.