علوم الحياة والأرض: البراكين وعلاقتها بتكتونية الصفائح

علوم الحياة والأرض البراكين وعلاقتها بتكتونية الصفائح

من انجاز الاستاذ حفيظ العسري

تمهيد:

توجد في العالم براكين نشيطة وبراكين خامدة. ويوجد في العالم حوالي 1400 بركان نشيط موزعين على القارات والجزر والمحيطات في مناطق محدودة.
* فما المقصود بالنشاط البركاني؟
* وما هي أنواع الاندفاعات البركانية؟
* وما هي خصائص ومميزات كل منها؟
* وما العلاقة بين البركانية وتكتونية الصفائح؟

مظاهر النشاط البركاني:

1. تعريف النشاط البركاني:

   يشكل البركان منفذا تندفع عبره مواد منصهرة تعرف بالصهارة نحو سطح الأرض. والصهارة عبارة عن خليط من الصخور المنصهرة والمواد المعدنية المنصهرة وغازات ذائبة ( بخار الماء، ثنائي أكسيد الكربون …)

2. أنواع الاندفاعات البركانية:

يمكن التمييز بين نمطين من الاندفاعات البركانية لكل منها خصائصها المميزة:

1. الاندفاع البركاني الانسكابي: volcan effusif
   1. دراسة بركان la fournaise:

      يوجد بركان la fournaise في جزيرة La réunion المتواجدة في المحيط الهندي.

      • مقذوفات البركان:

        لافة la lave عبارة عن صخور منصهرة في درجة حرارة لا تقل عن 1200 °C على شكل شضايا متوهجة مصحوبة بمواد صلبة عبارة عن:
        * رماد cendre قدها 2 mm
        * لويبات بركانية lapillis (2-30mm)
        * قذائف بركانية bombes volcaniques ( plus de 30 mm).

      • طول التدفق اللافي:

        جد طويلة تصل الى عدة كلومترات.

      • سرعة التدفق اللافي:

        من خلا لسرعة التدفقات اللافية يتبن أن البركان يتميز بلافة مائعة (قليلة اللزوجة).

   2. استنتاج:

      يتميز البركان الانسكابي باندفاعات ضعيفة الانفجارية، حيث أن الغازات تتحرر بصفة تدريجية دون حدوث انفجار، وبتدفقات لافية طويلة جدا، وبلافة مائعة (لزوجة ضعيفة ) تحتوي على كمية قليلة من الغازات.

2. الاندفاع البركاني الانفجاري:volcan explosif
   1. دراسة بركان بيناتوبو: Pinatubo

      يوجد بركان بيناتوبو في الفلبين (القارة الأسيوية) ، ويبعد حوالي 90 Km شمال العاصمة مانيلا.

      • مقذوفات البركان:

        سحابة مدمرة حارة nuée ardente مكونة من : رماد وغازات وجلاميد وكمية كبيرة من بخار الماء

      • علو المقذوفات البركانية: بين 7-31 Km
      • طول المسافة التي يصلها الرماد:عشرات الكيلومترات.
   2. استنتاج:

      يتميز البركان الانفجاري بصهارة شديدة اللزوجة وغنية بالغازات المذابة خاصة بخار الماء. لا تتحرر الغازات أثناء الاندفاع البركاني الا بعد ارتفاع ضغطها مما يسبب في انفجار الصهارة حيث تندفع من الفوهة على شكل شظايا مغمورة في كتلة غازية حارة مكونة من سحابة اندفاعية. وتكون التدفقات اللافية قليلة تتراكم على شكل قبة تسد فوهة البركان.

3. مقارنة النمطين الاندفاعيين البركانيين:

   يرجع سبب اختلاف الاندفاعات البركانية الى عدة عوامل أهمها:

   • التركيب الكيميائي للصهارة.
   • لزوجة أو ميوعة اللافة.
   • نسبة الغازات المذابة في الصهارة.
   • تركيز بخار الماء في الصهارة.

 

• عناصر البركان:

  البركان عبارة عن جهاز يتضمن جزءا خارجيا بارزا على سطح الأرض وجزءا مخفيا في العمق. وعموما يتكون البركان من ثلاث عناصر رئيسية هي:

  • خزان صهاري أو غرفة صهارية:réservoir magmatique ou chambre magmatique:

    يحتوي على سائل لزج يسمى الصهارة Le magma.

  • مدخنة: cheminée (أو أكثر):

    تربط بين الخزان الصهاري وسطح الأرض وتسمح بصعود الصهارة نحو السطح.

  • مخروط بركاني(أو أكثر):cône volcanique:

    عبارة عن مركب بركاني خارجي (يمكن لبركان أن يحتوي على مخروط رئيسي ومخاريط ثانوية) ، ويتكون من القذائف والتدفقات اللافية.

• ملحوظة:

  الصهارة magma عبارة عن خليط من الصخور المنصهرة والغازات وبخار الماء وجزيئات صلبة في درجة حرارة حوالي 1200°C .تصعد الصهارة عبر المدخنة وعندما تصل الى سطح الأرض تفقد الغازات التي تتضمنها وتتحول الى لافة La lave.

• البركانية وتكتونية الصفائح:
  • التوزيع العالمي للبراكين الحديثة:

    تتوزع البراكين مثل الزلازل بشكل منتظم على الكرة الأرضية، غير البراكين الانسكابية والبراكين الانفجارية لا تحتلان نفس الأماكن. تتموضع البراكين الانفجارية في مناطق تقارب الصفائح (على مدار المحيط الهتادي). وتتموضع البراكين الانسكابية في مناطق تباعد الصفائح.

    ملحوظة:

    يمكن العثور على براكين أخرى معزولة وسط القارات والمحيطات وتدعى البراكين الضمصفيحية Volcan intra-plaques

  • نشاط الذروة وظاهرة الطمر:
    1. تجديد قعر المحيطات:

أدى التقدم السريع للتقنيات المعتمدة في استكشاف قعر المحيطات ابتداء من 1950 الى التعرف على طبوغرافية قعر المحيطات وتحديد طبيعة وعمر الصخور التي تتكون منها، حيث تم الكشف على أن قعر المحيط يتكون من صخرة البازلت، ويزداد عمر هذا البازلت كلما ابتعدنا عن الذروة في اتجاه القارات.

ملحوظة:

لذروة الوسط محيطية dorsale médio-océanique عبارة عن سلسلة جبلية يبلغ طولها حوالي 64000 كلم، ويتوسطها خسف Rift وتشكل مناطق الذروة حدودا نشيطة لتباعد الصفائح.
ينشأ الغلاف الصخري المحيطي على مستوى الذروات المحيطية، لذا تعتبر الذروات مناطق اتساع وتجديد قعر المحيطات، وتتميز بوجود خسف يسمح بصعود صهارة تتشكا على مستوى الرداء العلوي( عبر انصهار جزئي) على شكل تدفقات بركانية انسكابية مهمة بفعل درجة حرارتها التي تصل الى 1200°C تقريبا مكونة صخرة بركتانية تسمى البازلت Basalte الذي يكون قعر المحيطات.

ii. اختفاء الغلاف الصخري المحيطي:

يسمى انغراز صفيحة الغلاف الصخري المحيطي في الأستينوسفير ب الطمر subduction ، ويؤدي هذا الإنغراز على مستوى مناطق الطمر الى انصهار جزئي لرداء الصفيحة الراكبة، ينتج عنه صهارة تصعد الى السطح لتعطي براكين انفجارية. وتتميز هذه البراكين بلافة لزجة غنية بالغازات وبخار الماء تعطي أثناء تبريدها صخورا تدعى الأنديزيت نسبة الى جبال الأنديز.

ملحوظة:

ينشأ الغلاف الصخري المحيطي على مستوى الذروات الوسط محيطية ويتحرك افقيا على جهتيها، ليختفي في مناطق الطمر، وهكذا يتجدد الغلاف الصخري المحيطي باستمرار. ويؤمن التوازن الموجود بين نشأة الغلاف الصخري في الذروة واختفائه في مناطق الطمر ثبات حجم الكرة الأرضية.

 

3. مصدر الطاقة المسؤولة عن حركية الصفائح:

1. تطور درجة حرارة الأرض حسب العمق:

   يسمى تغير درجة حرارة الارض حسب العمق ب:الدرجة السعيرية gradient géothermique ، ويلاحظ أن درجة حرارة الأرض ترتفع كلما ازداد العمق، ومصدر هذه الحرارة يرجع الى كون الكرة الأرضية تتكون من صخور مختلفة ، ويدخل في تركيب المعادن التي تتشكل منها هذه الصخور عناصر اشعاعية النشاط كالأورانيوم والتوريوم. تتميز هذه العناصر الاشعاعية النشاط بعدم استقرارها حيث تتفتت مع مرور الزمن لتعطي عناصر أكثر استقرارا، ويصاحب هذا التفتت بتحرير الحرارة.
   كما يلاحظ أنه في نفس العمق هناك اختلاف في درجة الحرارة بين مناطق الذروة ومناطق الطمر.

2. تجربة توليد تيارات الحمل الحراري:

   الحمل الحراري هو نقل كمية الحرارة من المنطقة الساخنة نحو المنطقة الباردة على شكل تنقل للمادة.

3. ظاهرة الحمل الحراري بالرداء:

يؤدي تدفق حرارة الارض الى حدوث حركات للمادة في الحالة الصلبة داخل الرداء على شكل تيارات تسمىتيارات الحمل الحراري courants de convection (انتقال الحرارة عبر حركة للمادة).
يدل تدفق الحرارة على مستوى الذروات على صعود مادة ساخنة أقل كثافة، ويدل انخفاض تدفق الحرارة على مستوى مناطق الطمر على انغراز الغلاف الصخري المحيطي والأكثر كثافة في الأستينوسفير.
يؤدي تحرير كمية مهمة من الطاقة الحرارية على مستوى الأستينوسفير الى نشوء تيارات الحمل الحرار التي تعتبر المحرك الرئيسي لحركية الصفائح ( تقارب وتباعد الصفائح).