الصخور البركانية

الصخور البركانية (والتي تُختصر غالبًا إلى بركانية في السياقات العلمية) هي صخور تتكون من الحمم البركانية المتدفقة من بركان . ومثل جميع أنواع الصخور، فإن مفهوم الصخور البركانية مفهوم اصطناعي، وفي الطبيعة تتدرج الصخور البركانية إلى صخور تحت بركانية وصخور متحولة ، وتشكل عنصرًا هامًا في بعض الرواسب والصخور الرسوبية . لهذه الأسباب، في علم الجيولوجيا، لا تُعامل الصخور البركانية والصخور تحت البركانية الضحلة دائمًا على أنها صخور منفصلة. في سياق جيولوجيا الدرع ما قبل الكمبري ، يُطلق مصطلح "بركاني" غالبًا على ما هو في الواقع صخور بركانية متحولة . تُسمى الصخور البركانية والرواسب التي تتكون من الصهارة المتدفقة في الهواء "صخورًا فتاتية بركانية"، وهي أيضًا من الناحية الفنية صخور رسوبية.

تُعدّ الصخور البركانية من أكثر أنواع الصخور شيوعاً على سطح الأرض، وخاصة في المحيطات. أما على اليابسة، فهي شائعة جداً عند حدود الصفائح التكتونية وفي مناطق البازلت الفيضية . وتشير التقديرات إلى أن الصخور البركانية تغطي حوالي 8% من مساحة اليابسة الحالية على الأرض. ^{[ 1 ]}

تُسمى الصخور البركانية وفقًا لتركيبها الكيميائي ونسيجها. البازلت صخر بركاني شائع جدًا ذو محتوى منخفض من السيليكا . أما الريوليت فهو صخر بركاني ذو محتوى عالٍ من السيليكا، ويُشابه محتواه من السيليكا محتوى الجرانيت، بينما يُشابه البازلت في تركيبه الجابرو . تشمل الصخور البركانية المتوسطة الأنديزيت ، والدايسيت ، والتراكيت ، واللاتيت .

الصخور البركانية الفتاتية هي نتاج النشاط البركاني الانفجاري، وغالبًا ما تكون غنية بالسيليكا. وتنتج هذه الصخور عادةً عن مخلفات بركانية، مثل الرماد والقذائف البركانية والتيفرا ، وغيرها من المقذوفات البركانية . ومن أمثلة الصخور البركانية الفتاتية التوف والإغنمبريت .

تعتبر التداخلات الضحلة ، التي تمتلك بنية مشابهة للصخور البركانية بدلاً من الصخور البلوتونية ، بركانية أيضًا، وتتحول إلى صخور شبه بركانية .

يُستخدم مصطلحا "حجر الحمم" و"صخر الحمم" بشكل أكثر شيوعًا بين المسوّقين مقارنةً بالجيولوجيين، الذين يُرجّح أن يستخدموا مصطلح "الصخر البركاني" (لأن الحمم سائل منصهر بينما الصخر صلب). وقد يُشير مصطلح "حجر الحمم" إلى أي شيء بدءًا من الخفاف السيليسي الهش وصولًا إلى البازلت المافي الصلب ، ويُستخدم أحيانًا لوصف صخور لم تكن حممًا بركانية قط ، ولكنها تبدو كذلك (مثل الحجر الجيري الرسوبي ذي التآكل الناتج عن الذوبان ). وللتعبير عن أي شيء يتعلق بالخصائص الفيزيائية أو الكيميائية للصخر، ينبغي استخدام مصطلح أكثر تحديدًا؛ فالمورد الجيد يعرف نوع الصخر البركاني الذي يبيعه. ^{[ 10 ]}

تُسمى المجموعة الفرعية من الصخور التي تتشكل من الحمم البركانية بالصخور البركانية النارية (لتمييزها عن الصخور النارية التي تتشكل من الصهارة تحت السطح، والتي تسمى الصخور النارية البلوتونية ).

تختلف حمم البراكين المختلفة اختلافًا كبيرًا في مظهرها وتركيبها عند تبريدها وتصلبها. فإذا بردت حمم الريوليت بسرعة، فإنها تتجمد سريعًا لتتحول إلى مادة زجاجية سوداء تُسمى الأوبسيديان . أما إذا امتلأت بفقاعات الغاز، فقد تُشكل الحمم نفسها مادة الخفاف الإسفنجية . وإذا تُركت لتبرد ببطء، فإنها تُشكل صخرة صلبة فاتحة اللون ومتجانسة تُسمى الريوليت.

تكون الحمم البركانية، التي تبرد بسرعة عند ملامستها للهواء أو الماء، في الغالب بلورية دقيقة أو ذات كتلة أرضية دقيقة الحبيبات على الأقل، تمثل ذلك الجزء من تدفق الحمم البركانية شبه البلورية اللزجة الذي كان لا يزال سائلاً لحظة ثورانه. في ذلك الوقت، كانت هذه الحمم معرضة فقط للضغط الجوي، وكان البخار والغازات الأخرى التي تحتويها بكميات كبيرة حرة في الانطلاق؛ وقد نتج عن ذلك العديد من التغيرات المهمة، أبرزها التواجد المتكرر لتجاويف بخارية عديدة ( بنية حويصلية ) غالباً ما تتمدد إلى أشكال مستطيلة ثم تمتلئ بالمعادن عن طريق التسرب ( بنية لوزية ). ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

بينما كانت عملية التبلور جارية أثناء زحف الكتلة تحت سطح الأرض، فإن المعادن المتشكلة حديثًا (في الكتلة الأرضية ) عادةً ما تترتب في خطوط متعرجة شبه متوازية تتبع اتجاه الحركة (التدفق أو البنية السائلة) - وقد تُظهر المعادن الأكبر حجمًا التي تبلورت سابقًا نفس الترتيب. تنخفض درجة حرارة معظم الحمم البركانية بشكل كبير عن درجة حرارتها الأصلية قبل انبعاثها. وفي سلوكها، تُشابه إلى حد كبير المحاليل الساخنة للأملاح في الماء، والتي عندما تقترب من درجة حرارة التشبع، تُرسّب أولًا مجموعة من البلورات الكبيرة جيدة التكوين (المرحلة غير المستقرة) ثم تُرسّب لاحقًا سحبًا من جزيئات بلورية أصغر حجمًا وأقل اكتمالًا (المرحلة شبه المستقرة). ^{[ 11 ]}

في الصخور النارية، يتشكل الجيل الأول من البلورات عادةً قبل وصول الحمم البركانية إلى السطح، أي أثناء صعودها من أعماق باطن الأرض إلى فوهة البركان. وقد تأكد مرارًا من خلال الملاحظة أن الحمم البركانية المتدفقة حديثًا تحتوي على بلورات كبيرة محمولة معها في كتلة منصهرة سائلة. تُسمى البلورات الكبيرة جيدة التكوين ( البلورات الظاهرة ) بالبلورات البورفيرية ؛ أما البلورات الأصغر في المادة المحيطة أو الكتلة الأرضية فتنتمي إلى مرحلة ما بعد التدفق. وفي حالات نادرة، تنصهر الحمم البركانية تمامًا لحظة قذفها؛ وقد تبرد بعد ذلك لتشكل صخرًا غير بورفيري دقيق التبلور، أو إذا بردت بسرعة أكبر فقد تكون في معظمها غير بلورية أو زجاجية (صخور زجاجية مثل الأوبسيديان والتاكيليت والبيتستون ) . ^{[ 11 ]}

من السمات الشائعة للصخور الزجاجية وجود أجسام كروية ( كريات بلورية )، تتكون من ألياف دقيقة متفرعة تنطلق من مركز؛ وهي تتألف من بلورات غير كاملة من الفلسبار، ممزوجة بالكوارتز أو الترايديميت ؛ وغالبًا ما تُنتج أجسام مماثلة صناعيًا في الزجاج الذي يُترك ليبرد ببطء. ونادرًا ما تكون هذه الكريات البلورية مجوفة أو تتكون من أغلفة متحدة المركز مع وجود فراغات بينها ( ليثوفيزا ). أما البنية البرليتية ، الشائعة أيضًا في الزجاج، فتتكون من وجود شقوق مستديرة متحدة المركز نتيجة الانكماش عند التبريد. ^{[ 11 ]}

لا تقتصر ميزة البلورات الكبيرة أو المعادن البورفيرية على كونها أكبر حجمًا من بلورات المادة الأساسية فحسب، بل إن المادة الأساسية كانت لا تزال سائلة عند تشكلها، مما أتاح لها حرية اتخاذ أشكال بلورية مثالية دون أي تأثير من ضغط البلورات المجاورة. ويبدو أنها نمت بسرعة، إذ غالبًا ما تكون مليئة بتجاويف من مادة زجاجية أو بلورية دقيقة تشبه تلك الموجودة في المادة الأساسية. ويكشف الفحص المجهري للبلورات الكبيرة في كثير من الأحيان عن تاريخ معقد لها. وكثيرًا ما تُظهر طبقات ذات تركيب مختلف، يُشار إليها باختلافات في اللون أو خصائص بصرية أخرى؛ فعلى سبيل المثال، قد يكون الأوجيت أخضر اللون في المركز محاطًا بدرجات مختلفة من اللون البني؛ أو قد يكون أخضر فاتحًا في المركز وأخضر داكنًا مع تعدد ألوان قوي (الأيجيرين) في المحيط. ^{[ 11 ]}

في الفلسبارات، يكون المركز عادةً أغنى بالكالسيوم من الطبقات المحيطة، وغالبًا ما تُلاحظ مناطق متتالية، كل منها أقل كالسيومًا من المناطق التي تقع داخلها. أما البلورات الكبيرة من الكوارتز (وغيره من المعادن)، فبدلًا من الأوجه البلورية الحادة والمثالية، قد تُظهر أسطحًا مستديرة متآكلة، ذات رؤوس غير حادة ونتوءات غير منتظمة تشبه اللسان من المادة الأساسية داخل البلورة. من الواضح أنه بعد تبلور المعدن، ذاب جزئيًا أو تآكل مرة أخرى في فترة ما قبل تصلب المادة الأساسية. ^{[ 11 ]}

تُعدّ البلورات الكبيرة المتآكلة من البيوتيت والهونبلند شائعة جدًا في بعض الحمم البركانية؛ وهي محاطة بحواف سوداء من الماغنيتيت ممزوجة بالأوجيت الأخضر الباهت. وقد أثبتت مادة الهورنبلند أو البيوتيت عدم استقرارها في مرحلة معينة من التصلب، واستُبدلت ببلورة متغيرة من الأوجيت والماغنيتيت، والتي قد تحل جزئيًا أو كليًا محل البلورة الأصلية ولكنها لا تزال تحتفظ بملامحها المميزة. ^{[ 11 ]}

يُعقّد السلوك الميكانيكي للصخور البركانية بنيتها المجهرية المعقدة. ^{[ 15 ] [ 16 ]} فعلى سبيل المثال، تتفاوت خصائص مثل توزيع الفراغات (المسام والشقوق الدقيقة )، وحجم وشكل المسام والبلورات، والتغيرات الحرارية المائية، بشكل كبير في الصخور البركانية، ويمكن أن تؤثر جميعها على السلوك الميكانيكي الناتج (مثل معامل يونغ، وقوة الانضغاط والشد، والضغط الذي تنتقل عنده من السلوك الهش إلى السلوك المطيل ^{[ 15 ]} ). وكما هو الحال في صخور القشرة الأرضية الأخرى، تكون الصخور البركانية هشة ومطيلة عند ضغوط الحصر الفعالة المنخفضة والعالية على التوالي. ويتجلى السلوك الهش في شكل فوالق وكسور، بينما يمكن أن يكون السلوك المطيل منتشرًا (انهيار المسام التكسري) أو موضعيًا (أحزمة التراص). ^{[ 15 ]} إن فهم السلوك الميكانيكي للصخور البركانية يساعدنا على فهم المخاطر البركانية بشكل أفضل، مثل انهيار الجوانب.

• الصخور البركانية
• الصخور المتداخلة