تركيب الصهارة، وكمية الغازات المحتجزة فيها يحددان شدة الثوران البركاني الناتج

Question

يُعد سؤال "تركيب الصهارة، وكمية الغازات المحتجزة فيها يحددان شدة الثوران البركاني الناتج" من الأسئلة الجوهرية في علم البراكين. فعلم البراكين (Volcanology) يدرس كيفية تولد الصهارة في باطن الأرض، وما العوامل التي تؤثر على طريقة تصاعدها وخروجها إلى السطح. من بين هذه العوامل يأتي التركيب الكيميائي للصهارة، على رأسها نسبة السيليكا (SiO₂)، وتأثيرها على لزوجة الصهارة، فضلاً عن كمية الغازات المنحلة فيها مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وبخار الماء (H₂O) وغيرها. يتسبب هذا المزيج الكيميائي والغازي في تحديد ما إذا كان الثوران سيُصنَّف على أنه هادئ (effusive) يُفضي إلى سيلان الحمم ببطء، أو عنيف (explosive) يقذف الرماد والصخور البركانية لمسافات بعيدة.

Answer 1

1. تأثير تركيب الصهارة على اللزوجة

• نسبة السيليكا: الصهارة الغنية بالسيليكا تكون لزجة جداً، مما يعيق تدفقها ويؤدي إلى تراكم الضغط داخلياً.
• الحديد والمغنيسيوم: الصهارة المالحة تهيمالتية (basaltic) تحتوي على نسب أعلى من Fe وMg؛ لزوجتها أقل، فتتدفق بسهولة وتشكل حُمَم لافا سائلة.
• الألمنيوم والكالسيوم: تؤثر أيضاً في درجة انصهار المعادن وتشكيل زجاج بركاني يزيد من مقاومة التدفق.

2. دور الغازات المحتجزة في شدة الثوران

• الغاز الانحلالي: عند ارتفاع درجة حرارة الصهارة ينحسر ضغط الوسط ويخرج الغاز من المحلول.
• بخار الماء (H₂O): أكثر الغازات وفرة، ضغطه العالي ينتج عنه تكوين فقاعات كبيرة داخل الصهارة.
• ثاني أكسيد الكربون (CO₂): يساهم في تشكل فقاعات صغيرة موزعة بشكل كثيف تزيد من قفز الصهارة عند انفجارها.
• غازات أخرى (SO₂, H₂S): تلعب دوراً ثانوياً لكنها تؤثر في لون الرماد وانبعاث الروائح الضارة.

3. العلاقة بين اللزوجة والغازات

• الصهارة عالية اللزوجة تعيق خروج الفقاعات فتتراكم حتى يصل الضغط إلى حد الانفجار.
• الصهارة منخفضة اللزوجة تسمح للغاز بالهروب تدريجياً، فتصبح الثورانات أقل عنفاً وأكثر سلاسة.

4. أنماط الثوران البركاني الناتجة

• ثوران انسيابي (Effusive): صهارة بازلتية منخفضة اللزوجة، غازات قليلة، ينتج عنها تدفق للحمم.
• ثوران انشطاري (Fissure Eruption): شقوق طويلة يخرج منها حمم سائلة تشكل سهولاً حماسية.
• ثوران عنيف (Explosive): صهارة غنية بالسيليكا، غازات كثيرة، تقذف الأعمدة الرمادية والحمم الطفاحية لعِدة كيلومترات.

5. خلاصة

• تركيبة الصهارة تحدد لزوجتها ومدى احتجاز الغازات.
• كمية الغازات والضغط الداخلي الحاصل منهما يفرضان نمط الثوران وشدته.
• الدمج بين الكيمياء البركانية والفيزياء الحرارية هو مفتاح التنبؤ بسلوك البراكين.