بركان طبقي

البركان الطبقي ، المعروف أيضًا بالبركان المركب ، هو بركان مخروطي الشكل يتكون عادةً من طبقات متناوبة من الحمم البركانية المتصلبة والرماد البركاني . ^{[ 1 ]} على عكس البراكين الدرعية ، تتميز البراكين الطبقية بانحدار حاد وفوهة قمة وانفجارات بركانية هائلة. ^{[ 2 ]} بعضها يحتوي على فوهات قمة منهارة تُسمى كالديرا . ^{[ 3 ]} عادةً ما تبرد الحمم البركانية المتدفقة من البراكين الطبقية وتتصلب قبل أن تنتشر لمسافات طويلة، وذلك بسبب لزوجتها العالية . غالبًا ما تكون الصهارة المكونة لهذه الحمم صهارة فلسية ، تحتوي على مستويات عالية إلى متوسطة من السيليكا (كما في الريوليت أو الدايسايت أو الأنديزيت )، مع كميات أقل من الصهارة المافية الأقل لزوجة . ^{[ 4 ]} تدفقات الحمم البركانية الفلسية الواسعة غير شائعة، ولكنها قد تصل إلى مسافة 8 كيلومترات (5 أميال) . ^{[ 5 ]}

يُستخدم مصطلح البركان المركب لأن طبقاته عادةً ما تكون مختلطة وغير متجانسة بدلاً من أن تكون طبقات منتظمة. ^{[ 6 ]} وهي من أكثر أنواع البراكين شيوعًا؛ ^{[ 7 ]} فقد ثار أكثر من 700 بركان طبقي قذف حممًا بركانية خلال عصر الهولوسين (آخر 11700 سنة)، ^{[ 8 ]} كما ثارت العديد من البراكين الطبقية القديمة، الخامدة الآن، قذفًا بركانيًا يعود إلى العصر الأركي . ^{[ 9 ] [ 10 ]} توجد البراكين الطبقية عادةً في مناطق الاندساس، ولكنها توجد أيضًا في بيئات جيولوجية أخرى. ومن الأمثلة على البراكين الطبقية المشهورة بثوراتها الكارثية بركان كراكاتوا في إندونيسيا (الذي ثار عام 1883 وأودى بحياة 36000 شخص) ^{[ 11 ]} وجبل فيزوف في إيطاليا (الذي ثار عام 79 ميلاديًا وأودى بحياة ما يقدر بنحو 2000 شخص). ^{[ 12 ]} في العصر الحديث، ثار بركان سانت هيلينز (1980) في ولاية واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية، وبركان بيناتوبو (1991) في الفلبين بشكل كارثي، ولكن مع عدد أقل من الضحايا. ^{[ 7 ]}

لم يُثبت وجود البراكين الطبقية على أجرام أخرى من النظام الشمسي بشكل قاطع. ^{[ 13 ]} يُعد جبل زيفيريا ثولوس أحد جبلين في منطقة إيوليس على سطح المريخ، وقد اقتُرحا كبراكين طبقية محتملة. ^{[ 14 ]}

تنتشر البراكين الطبقية في مناطق الاندساس ، حيث تشكل سلاسل وتجمعات على طول حدود الصفائح التكتونية حيث تُسحب صفيحة قشرة محيطية أسفل صفيحة قشرة قارية (النشاط البركاني للأقواس القارية، مثل سلسلة جبال كاسكيد ، وجبال الأنديز ، وكامبانيا ) أو صفيحة قشرة محيطية أخرى (النشاط البركاني للأقواس الجزرية ، مثل اليابان ، والفلبين ، وجزر ألوشيان ). ^{[ 15 ]}

تتشكل البراكين الطبقية أيضاً في بعض البيئات الجيولوجية الأخرى، على سبيل المثال نتيجة للنشاط البركاني داخل الصفائح التكتونية في الجزر المحيطية البعيدة عن حدود الصفائح. ومن الأمثلة على ذلك بركان تيد في جزر الكناري ^{[ 16 ]} ، وبيكو دو فوغو في الرأس الأخضر ^{[ 17 ]} . كما تشكلت البراكين الطبقية في الصدوع القارية . ومن الأمثلة على ذلك في صدع شرق أفريقيا بركان أول دوينيو لينجاي في تنزانيا ^{[ 18 ]} ، ولونغونوت في كينيا ^{[ 19 ]} .

تتشكل البراكين في مناطق الاندساس عندما تُسحب المعادن المائية إلى أسفل نحو الوشاح على الصفيحة المندسة. تُطلق هذه المعادن المائية، مثل الكلوريت والسربنتين ، الماء في الوشاح ، مما يُخفض درجة انصهاره بمقدار 60 إلى 100 درجة مئوية (110 إلى 180 درجة فهرنهايت) . يُطلق على إطلاق الماء من المعادن المائية اسم " نزع الماء "، ويحدث عند ضغوط ودرجات حرارة محددة لكل معدن، مع انحدار الصفيحة إلى أعماق أكبر. ^{[ 20 ]} يسمح هذا للوشاح بالانصهار جزئيًا وتوليد الصهارة . يُسمى هذا الانصهار بالانصهار التدفق . ثم تصعد الصهارة عبر القشرة الأرضية ، مُدمجةً صخورًا قشرية غنية بالسيليكا، مما يؤدي إلى تركيب وسيط نهائي . عندما تقترب الصهارة من السطح العلوي، تتجمع في حجرة صهارة داخل القشرة الأرضية أسفل البركان الطبقي. ^{[ 21 ]}  

لا تزال العمليات التي تؤدي إلى الانفجار النهائي موضع بحث إضافي. وتشمل الآليات المحتملة ما يلي: ^{[ 22 ]}

• تمايز الصهارة ، حيث تتراكم الصهارة الأخف وزناً والأكثر غنى بالسيليكا والمواد المتطايرة مثل الماء والهالوجينات وثاني أكسيد الكبريت في الجزء العلوي من حجرة الصهارة. وهذا يمكن أن يزيد الضغط بشكل كبير. ^{[ 23 ]}
• التبلور الجزئي للصهارة. عندما تتبلور المعادن اللامائية، مثل الفلسبار، من الصهارة، فإن ذلك يُركّز المواد المتطايرة في السائل المتبقي، مما قد يؤدي إلى غليان ثانٍ يتسبب في انفصال طور غازي (ثاني أكسيد الكربون أو الماء) عن الصهارة السائلة، ويرفع ضغط حجرة الصهارة. ^{[ 24 ] [ 25 ]}
• يؤدي حقن الصهارة الجديدة في حجرة الصهارة إلى مزجها وتسخين الصهارة الباردة الموجودة مسبقًا. وقد يدفع هذا المواد المتطايرة من المحلول ويقلل من كثافة الصهارة الباردة، مما يزيد الضغط. وهناك أدلة كثيرة على اختلاط الصهارة قبيل العديد من الثورات البركانية، بما في ذلك بلورات الأوليفين الغنية بالمغنيسيوم في الحمم السيليسية حديثة الانفجار والتي لا تظهر حافة تفاعل. وهذا ممكن فقط إذا ثارت الحمم مباشرة بعد الاختلاط، حيث يتفاعل الأوليفين بسرعة مع الصهارة السيليسية لتكوين حافة من البيروكسين . ^{[ 26 ]}
• انصهار تدريجي للصخور المحيطة بالمنطقة . ^{[ 22 ]}

قد تتأثر هذه المحفزات الداخلية بمحفزات خارجية مثل انهيار القطاعات ، والزلازل ، أو التفاعلات مع المياه الجوفية . بعض هذه المحفزات لا تعمل إلا في ظروف محدودة. على سبيل المثال، لا يمكن لانهيار القطاع (حيث ينهار جزء من جانب البركان في انهيار أرضي ضخم ) أن يحفز ثوران غرفة صهارة ضحلة جدًا. كما أن تمايز الصهارة والتمدد الحراري غير فعالين كمحفزات للثوران من غرف الصهارة العميقة. ^{[ 22 ]}

جبل فوجي في هونشو (أعلى) وجبل أونزن في كيوشو (أسفل)، وهما اثنان من البراكين الطبقية في اليابان.

في التاريخ المسجل ، شكلت الانفجارات البركانية في مناطق الاندساس ( الحدود المتقاربة ) الخطر الأكبر على الحضارات. ^{[ 27 ]} عادةً ما تثور البراكين الطبقية في مناطق الاندساس ، مثل جبل سانت هيلينز وجبل إتنا وجبل بيناتوبو ، بقوة انفجارية هائلة لأن الصهارة شديدة اللزوجة ، مما يعيق خروج الغازات البركانية بسهولة . ^{[ 28 ]} ونتيجة لذلك، تبقى الضغوط الداخلية الهائلة للغازات البركانية المحتبسة وتختلط بالصهارة اللزجة . بعد اختراق الفوهة وفتح الحفرة، تنطلق الصهارة بشكل انفجاري، حيث تندفع الصهارة والغازات بسرعة عالية وقوة هائلة. ^{[ 27 ]}

منذ عام 1600 ميلادي ، لقي ما يقارب 300 ألف شخص حتفهم جراء الانفجارات البركانية . وكانت معظم الوفيات ناجمة عن التدفقات البركانية الفتاتية والانهيارات الطينية ، وهي مخاطر مميتة غالباً ما تصاحب الانفجارات البركانية الانفجارية للبراكين الطبقية في مناطق الاندساس. ^{[ 27 ]} وتتميز التدفقات البركانية الفتاتية بأنها سريعة، تشبه الانهيارات الثلجية، وتجتاح الأرض، وهي عبارة عن مزيج متوهج من الحطام البركاني الساخن والرماد الناعم والحمم البركانية المتفتتة والغازات شديدة السخونة، ويمكن أن تصل سرعتها إلى أكثر من 150 كم/ساعة (90 ميل/ساعة) . ^{[ 27 ]} وقد لقي حوالي 30 ألف شخص حتفهم جراء التدفقات البركانية الفتاتية خلال ثوران بركان مونت بيليه عام 1902 في جزيرة مارتينيك في منطقة البحر الكاريبي . ^{[ 27 ]} خلال شهري مارس وأبريل من عام 1982، ثار بركان إل تشيتشون في ولاية تشياباس جنوب شرق المكسيك ثلاث مرات، مما تسبب في أسوأ كارثة بركانية في تاريخ المكسيك وأودى بحياة أكثر من 2000 شخص جراء التدفقات البركانية. ^{[ 27 ]}  

يُعدّ ثوران بركانين في عام 1991 مثالين على مخاطر البراكين الطبقية. ففي 15 يونيو، ثار بركان جبل بيناتوبو، مُطلقًا سحابة من الرماد البركاني إلى ارتفاع 40  كيلومترًا (25  ميلًا). وقد تسبب ذلك في تدفقات بركانية هائلة وفيضانات طينية ألحقت أضرارًا جسيمة بالمنطقة المحيطة. ^{[ 27 ]} كان جبل بيناتوبو، الواقع في لوزون الوسطى على بُعد 90  كيلومترًا (56  ميلًا) غرب شمال غرب مانيلا ، خامدًا لمدة ستة قرون قبل ثورانه عام 1991. وكان هذا الثوران ثاني أكبر ثوران بركاني في القرن العشرين. ^{[ 29 ]} وقد أنتج سحابة ضخمة من الرماد البركاني أثرت على درجات الحرارة العالمية، مُخفضةً إياها بما يصل إلى 0.5  درجة مئوية. ^{[ 29 ]} وتكوّنت السحابة من 22 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت ، الذي اتحد مع قطرات الماء مُكوّنًا حمض الكبريتيك . ^{[ 27 ]} في عام 1991، ثار بركان جبل أونزن في اليابان بعد 200 عام من الخمول. يقع الجبل في جزيرة كيوشو، على بُعد حوالي 40  كيلومترًا (25  ميلًا) شرق مدينة ناغازاكي . ^{[ 27 ]} ابتداءً من شهر يونيو، انهارت قبة حمم بركانية حديثة التكوين بشكل متكرر، مما أدى إلى تدفق حمم بركانية اندفعت أسفل منحدرات الجبل بسرعة وصلت إلى 200  كيلومتر في الساعة (120  ميلًا في الساعة). ^{[ 27 ]} تسبب ثوران جبل أونزن عام 1991 في وفاة 43 شخصًا. في عام 1792، كان جبل أونزن مسؤولًا عن واحدة من أسوأ الكوارث البركانية في تاريخ اليابان، حيث أودت بحياة أكثر من 15000 شخص. ^{[ 30 ]}

يُعدّ ثوران بركان فيزوف عام 79 ميلاديًا أشهر مثال على ثوران بركاني طبقي خطير. فقد غطّت التدفقات البركانية مدينتي بومبي وهيركولانيوم القديمتين المجاورتين تمامًا ، مُخلّفةً طبقات سميكة من الرماد والحمم البركانية يتراوح عمقها بين 6 و7 أمتار. كان عدد سكان بومبي آنذاك يتراوح بين 10,000 و20,000 نسمة. ^{[ 31 ]} يُصنّف بركان فيزوف كواحد من أخطر براكين العالم، نظرًا لقدرته على إحداث ثورات انفجارية هائلة، فضلًا عن الكثافة السكانية العالية في منطقة نابولي الكبرى المحيطة به (التي يبلغ عدد سكانها حوالي 3.6 مليون نسمة). ^{[ 32 ]}

رماد

إضافةً إلى تأثيرها المحتمل على المناخ، تُشكّل سحب الرماد البركاني الناتجة عن الانفجارات البركانية خطرًا جسيمًا على الطيران . ^{[ 27 ]} تتكون سحب الرماد البركاني من قطع صخرية ومعادن وزجاج بركاني بحجم الطمي أو الرمل . حبيبات الرماد البركاني خشنة وكاشطة ولا تذوب في الماء. ^{[ 33 ]} على سبيل المثال، خلال ثوران بركان غالونغونغ في جاوة عام 1982 ، دخلت رحلة الخطوط الجوية البريطانية رقم 9 في سحابة الرماد، مما تسبب في عطل مؤقت في المحرك وأضرار هيكلية. ^{[ 34 ]} على الرغم من عدم وقوع حوادث تحطم بسبب الرماد، فقد تضررت أكثر من 60 طائرة، معظمها طائرات تجارية . وأدت بعض هذه الحوادث إلى هبوط اضطراري. ^{[ 35 ] [ 27 ]} يُشكل تساقط الرماد خطرًا على الصحة عند استنشاقه، كما يُشكل خطرًا على الممتلكات. يمكن أن يزن متر مربع واحد (0.84 متر مربع) من طبقة الرماد البركاني بسمك  10 سم (4 بوصات) ما بين 54 و91 كيلوغرامًا (120-200 رطل)، وقد يتضاعف وزنه عند البلل. كما يشكل الرماد المبلل خطرًا على الأجهزة الإلكترونية نظرًا لطبيعته الموصلة للكهرباء . ^{[ 33 ]} ويمكن أن تنطلق سحب كثيفة من الرماد البركاني الساخن نتيجة انهيار عمود بركاني ، أو بشكل جانبي نتيجة الانهيار الجزئي لبنية بركانية أو قبة حمم بركانية أثناء الانفجارات البركانية . تُعرف هذه السحب باسم التدفقات البركانية الفتاتية ، وتحتوي بالإضافة إلى الرماد البركاني على حمم بركانية ساخنة ، وحجر الخفاف ، وصخور ، وغازات بركانية. تتدفق التدفقات البركانية الفتاتية بسرعات تتجاوز 80 كيلومترًا في الساعة (50 ميلًا في الساعة) وتتراوح درجات حرارتها بين 200 و700 درجة مئوية. يمكن أن تتسبب هذه الفيضانات في أضرار جسيمة للممتلكات والأشخاص الذين يقعون في طريقها. ^{[ 36 ]}      

الحمم البركانية

لا تُشكل تدفقات الحمم البركانية من البراكين الطبقية عمومًا تهديدًا كبيرًا للبشر أو الحيوانات، لأن الحمم شديدة اللزوجة تتحرك ببطء كافٍ لإجلاء الجميع. وتُعزى معظم الوفيات المنسوبة إلى الحمم البركانية إلى أسباب أخرى، مثل الانفجارات والاختناق بالغازات السامة . ^{[ 37 ]} ويمكن لتدفقات الحمم أن تدفن المنازل والمزارع تحت طبقات سميكة من الصخور البركانية ، مما يُقلل بشكل كبير من قيمة العقارات. ^{[ 37 ]} ومع ذلك، لا تُنتج جميع البراكين الطبقية حممًا لزجة. يُعد بركان نيراجونجو ، بالقرب من بحيرة كيفو في وسط أفريقيا ، شديد الخطورة لأن صهارته تحتوي على نسبة منخفضة بشكل غير عادي من السيليكا ، مما يجعلها أقل لزوجة بكثير من البراكين الطبقية الأخرى. ويمكن للحمم منخفضة اللزوجة أن تُولد نوافير حمم هائلة ، بينما يمكن للحمم الأكثر لزوجة أن تتصلب داخل الفوهة، مُشكلةً سدادة بركانية . ويمكن للسدادات البركانية أن تحبس الغازات البركانية وتُولد ضغطًا في حجرة الصهارة، مما يؤدي إلى ثورات بركانية عنيفة. ^{[ 38 ]} تتراوح درجة حرارة الحمم البركانية عادةً بين 700 و1200 درجة مئوية (1300-2200 درجة فهرنهايت). ^{[ 39 ]}  

في حين تسببت ثورات بركانية مثل بركان جبل أونزن في وفيات وأضرار محلية، فقد كان تأثير ثوران بركان جبل بيناتوبو في يونيو 1991 عالميًا. ^{[ 35 ]} وصلت أعمدة الدخان البركاني إلى ارتفاع 40 كيلومترًا (25 ميلًا) وألقت 17 ميغا طن من ثاني أكسيد الكبريت (SO2 _{) في طبقة} الستراتوسفير السفلى . ^{[ 45 ]} انتشرت الهباءات الجوية المتكونة من ثاني أكسيد الكبريت (SO2 ₎ وثاني أكسيد الكربون (CO2 ₎ وغازات بركانية أخرى في جميع أنحاء العالم. اتحد _ثاني أكسيد الكبريت في هذه السحابة مع الماء (سواء كان من أصل بركاني أو جوي) وشكل حمض الكبريتيك ، مما حجب جزءًا من ضوء الشمس عن الوصول إلى طبقة التروبوسفير . ^{[ 35 ]} تسبب ذلك في انخفاض درجة الحرارة العالمية بنحو 0.4 درجة مئوية (0.72 درجة فهرنهايت) من عام 1992 إلى عام 1993. وأدت هذه الجسيمات العالقة في الهواء إلى وصول طبقة الأوزون إلى أدنى تركيزاتها المسجلة في ذلك الوقت. ^{[ 45 ]} أثر ثوران بركاني بحجم جبل بيناتوبو على الطقس لعدة سنوات، حيث لوحظت فصول شتاء أكثر دفئًا وفصول صيف أكثر برودة. ^{[ 45 ]}    

حدثت ظاهرة مماثلة في أبريل 1815، عندما ثار بركان جبل تامبورا في جزيرة سومباوا بإندونيسيا . ويُعرف هذا الثوران بأنه أقوى ثوران بركاني في التاريخ المسجل. ^{[ 35 ]} وقد أدت سحابة ثورانه إلى انخفاض درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.4 إلى 0.7 درجة مئوية (0.72 إلى 1.26 درجة فهرنهايت) . ^{[ 46 ]} وفي العام الذي تلا الثوران، شهد معظم نصف الكرة الشمالي انخفاضًا في درجات الحرارة خلال فصل الصيف. وفي نصف الكرة الشمالي ، عُرف عام 1816 باسم " عام بلا صيف ". تسبب الثوران في تلف المحاصيل، ونقص الغذاء، وفيضانات أودت بحياة أكثر من 100,000 شخص في أوروبا وآسيا وأمريكا الشمالية. ^{[ 46 ]}  

• المخروط البركاني – تل شديد الانحدار من الشظايا البركانية الفتاتية حول فتحة بركانية 
• تكوين الجبال – العمليات الجيولوجية التي تكمن وراء تكوين الجبال 
• تكوين الجبال – تكوين السلاسل الجبلية 
• الدرع البركاني الفتاتي – بركان درعي يتكون في الغالب من ثورات بركانية فتاتية وانفجارات شديدة الانفجار