قوس بركاني

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
تكوّن القوس البركاني على طول صفيحة منغرزة

القوس البركاني (المعروف أيضًا بالقوس الصهاري [ 1 ] : 6.2 ) هو حزام من البراكين يتشكل فوق صفيحة تكتونية محيطية منزلقة ، [ 2 ] ويتخذ الحزام شكل قوس عند النظر إليه من الأعلى. عادةً ما توازي الأقواس البركانية خندقًا محيطيًا ، حيث يقع القوس أبعد عن الصفيحة المنزلقة من الخندق. الصفيحة المحيطية مشبعة بالماء، معظمه على شكل معادن مائية مثل الميكا والأمفيبولات والسربنتين . مع انزلاق الصفيحة المحيطية، تتعرض لضغط ودرجة حرارة متزايدين مع ازدياد العمق. يؤدي الضغط والحرارة إلى تفتيت المعادن المائية في الصفيحة، مما يُطلق الماء في الوشاح العلوي. تعمل المواد المتطايرة، كالماء، على خفض درجة انصهار الوشاح بشكل كبير ، مما يتسبب في انصهار جزء منه وتكوين الصهارة في أعماق أسفل الصفيحة العلوية. تصعد الصهارة لتشكل قوسًا من البراكين موازيًا لمنطقة الاندساس.

تختلف الأقواس البركانية عن السلاسل البركانية المتشكلة فوق النقاط الساخنة في منتصف الصفيحة التكتونية. غالبًا ما تتشكل البراكين تباعًا مع تحرك الصفيحة فوق النقطة الساخنة، وبالتالي تتدرج البراكين في العمر من أحد طرفي السلسلة إلى الطرف الآخر. تُشكل جزر هاواي سلسلة نموذجية من النقاط الساخنة، حيث تقع أقدم الجزر في الشمال الغربي، بينما تقع جزيرة هاواي نفسها، التي يبلغ عمرها 400 ألف عام فقط، في الطرف الجنوبي الشرقي من السلسلة فوق النقطة الساخنة. لا تُظهر الأقواس البركانية عمومًا نمطًا عمريًا بسيطًا كهذا.

يوجد نوعان من الأقواس البركانية:

في بعض الحالات، قد تُظهر منطقة اندساس واحدة كلا الجانبين على امتدادها، حيث ينزلق جزء من صفيحة تحت قارة وجزء آخر تحت قشرة محيطية مجاورة. وتُعد جزر ألوشيان وشبه جزيرة ألاسكا المجاورة مثالاً على منطقة اندساس من هذا النوع.

الجبهة النشطة للقوس البركاني هي الحزام الذي تتطور فيه البراكين في وقت معين. وقد تتحرك الجبهات النشطة بمرور الوقت (ملايين السنين)، مما يغير بعدها عن الخندق المحيطي وكذلك عرضها.

الوضع التكتوني

القوس البركاني جزء من مُركّب القوس والخندق ، وهو جزء من منطقة الاندساس المرئية على سطح الأرض. منطقة الاندساس هي المكان الذي تغوص فيه صفيحة تكتونية مُكوّنة من غلاف صخري محيطي رقيق وكثيف نسبيًا في وشاح الأرض أسفل صفيحة علوية أقل كثافة. قد تكون الصفيحة العلوية صفيحة محيطية أخرى أو صفيحة قارية. تغوص الصفيحة المندسة، أو اللوح ، في الوشاح بزاوية، بحيث يكون هناك إسفين من الوشاح بين اللوح والصفيحة العلوية. [ 1 ] : 5

يتطابق الحد الفاصل بين الصفيحة المنغرزة والصفيحة العلوية مع خندق محيطي عميق وضيق . يتشكل هذا الخندق بفعل جاذبية الصفيحة المنغرزة ذات الكثافة النسبية العالية، والتي تسحب الحافة الأمامية للصفيحة إلى الأسفل. [ 3 ] : 44-45 تحدث زلازل متعددة داخل الصفيحة المنغرزة، حيث تقع بؤرها الزلزالية على أعماق متزايدة أسفل القوس الجزري: تُحدد هذه الزلازل مناطق واداتي-بينوف . [ 3 ] : 33 يتشكل القوس البركاني على الصفيحة العلوية فوق النقطة التي تصل فيها الصفيحة المنغرزة إلى عمق يبلغ حوالي 120 كيلومترًا (75 ميلًا) [ 4 ] ، وهو منطقة نشاط بركاني يتراوح عرضها بين 50 و200 كيلومتر (31 و124 ميلًا) . [ 5 ]  

يكون شكل القوس البركاني عادةً محدبًا باتجاه الصفيحة المنزلقة. وهذا نتيجة لشكل الأرض الكروي. تتصرف الصفيحة المنزلقة كغلاف كروي رقيق ومرن، وينحني هذا الغلاف لأسفل بزاوية θ دون تمزق أو تجعد، فقط على دائرة نصف قطرها θ/2. وهذا يعني أن الأقواس التي تنزل فيها الصفيحة المنزلقة بزاوية أقل حدة ستكون أكثر انحناءً. أما الأقواس البارزة التي تنزل فيها الصفائح بزاوية 45 درجة تقريبًا، مثل جزر الكوريل وجزر ألوشيان وقوس سوندا ، فيبلغ نصف قطرها حوالي 20 إلى 22 درجة. [ 6 ]

تنقسم الأقواس البركانية إلى نوعين: أقواس قارية (أقواس الأنديز) وأقواس محيطية (أقواس المحيطات أو الأقواس البدائية). يصل سمك القشرة الأرضية تحت القوس إلى ضعف سمك القشرة القارية أو المحيطية العادية: إذ يصل سمكها تحت أقواس الأنديز إلى 80 كيلومترًا (50 ميلًا) ، بينما يتراوح سمكها تحت أقواس المحيطات بين 20 و35 كيلومترًا (12 إلى 22 ميلًا) . ويساهم كل من انضغاط القشرة الأرضية وتراكم الصهارة تحتها في زيادة سمكها. [ 1 ] : 6  

تتميز الأقواس البركانية بثوران انفجاري للصهارة الكلسية القلوية ، على الرغم من أن الأقواس الشابة تثور أحيانًا صهارة ثوليتية [ 7 ] ، وبعض الأقواس تثور صهارة قلوية [ 8 ] . ويمكن تمييز الصهارة الكلسية القلوية عن الصهارة الثوليتية، النموذجية لسلاسل منتصف المحيط ، من خلال محتواها الأعلى من الألومنيوم ومحتواها الأقل من الحديد [ 9 ] : 143-146 ، ومن خلال محتواها العالي من العناصر الليثوفيلية ذات الأيونات الكبيرة ، مثل البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم والسترونتيوم والباريوم ، مقارنةً بالعناصر ذات القوة الأيونية العالية ، مثل الزركونيوم والنيوبيوم والهافنيوم وعناصر الأرض النادرة والثوريوم واليورانيوم والتنتالوم . [ 10 ] يُعد الأنديزيت سمة مميزة للأقواس البركانية، على الرغم من أنه يوجد أحيانًا أيضًا في مناطق التمدد القشري. [ 11 ]

في السجل الصخري، يمكن تمييز الأقواس البركانية من خلال طبقاتها السميكة من الصخور البركانية الفتاتية (المتكونة بفعل النشاط البركاني الانفجاري) المتداخلة مع صخور الجريواك والطين، ومن خلال تركيبها الكلسي القلوي. في الصخور الأقدم التي تعرضت للتحول وتغير تركيبها ( التحول الصخري )، يمكن تمييز الصخور الكلسية القلوية من خلال محتواها من العناصر النزرة التي لا تتأثر كثيرًا بالتغير، مثل الكروم أو التيتانيوم ، والتي يكون محتواها منخفضًا في صخور الأقواس البركانية. [ 7 ] ولأن الصخور البركانية سهلة التجوية والتعرية ، تُصنف الأقواس البركانية الأقدم على أنها صخور بلوتونية ، وهي الصخور التي تشكلت أسفل القوس (مثل باثوليث سييرا نيفادا )، [ 12 ] أو في السجل الرسوبي على أنها أحجار رملية صخرية . [ 13 ] تحافظ الأحزمة المتحولة المزدوجة ، التي يقع فيها حزام التحول ذو درجة الحرارة العالية والضغط المنخفض بالتوازي مع حزام التحول ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط العالي، على مجمع قوس-خندق قديم حيث يتوافق حزام درجة الحرارة العالية والضغط المنخفض مع القوس البركاني. [ 7 ]

علم الصخور

في منطقة الاندساس ، يؤدي فقدان الماء من الصفيحة المندسة إلى انصهار جزئي للغلاف الصخري العلوي، مُولِّدًا صهارة كلسية قلوية منخفضة الكثافة ترتفع بفعل الطفو لتتغلغل في الغلاف الصخري للصفيحة العلوية وتُقذف عبره. يحتوي معظم الماء الذي تحمله الصفيحة إلى الأسفل على معادن مائية، مثل الميكا والأمفيبول والسربنتينيت . يُفقد الماء من الصفيحة المندسة عندما تصبح درجة الحرارة والضغط كافيين لتفكيك هذه المعادن وإطلاق محتواها المائي. يرتفع الماء إلى إسفين الغلاف الصخري فوق الصفيحة، مُخفِّضًا درجة انصهار صخور الغلاف الصخري إلى النقطة التي تتولد عندها الصهارة. [ 1 ] : 5.3

على الرغم من وجود اتفاق واسع النطاق حول الآلية العامة، إلا أن الأبحاث لا تزال جارية لتفسير النشاط البركاني المحدود على طول قوس ضيق على مسافة معينة من الخندق. [ 1 ] : 4.2 [ 14 ] تكون المسافة من الخندق إلى القوس البركاني أكبر بالنسبة للصفائح التي تنزلق بزاوية أقل، وهذا يشير إلى أن توليد الصهارة يحدث عندما تصل الصفيحة إلى عمق حرج لتحلل معدن مائي وفير. وهذا من شأنه أن يُنتج "ستارة مائية" صاعدة تُفسر النشاط البركاني المحدود على طول القوس البركاني. ومع ذلك، تشير بعض النماذج إلى أن الماء يُطلق باستمرار من الصفيحة من أعماق ضحلة تصل إلى 70 إلى 300 كيلومتر (43 إلى 186 ميلًا) ، وأن جزءًا كبيرًا من الماء المُطلق على أعماق ضحلة يُنتج عملية تحول إسفين الوشاح العلوي إلى سربنتين . [ 1 ] : 4.2.42 وفقًا لأحد النماذج، لا يُطلق سوى ما بين 18 و37 بالمئة من محتوى الماء على عمق كافٍ لإحداث النشاط البركاني القوسي. ويُفسَّر القوس البركاني حينها على أنه العمق الذي تصبح عنده درجة الانصهار كافيةً لانفصال الصهارة عن صخورها المصدرية. [ 5 ] 

بات من المعروف الآن أن الصفيحة المنغرزة قد تقع على عمق يتراوح بين 60 و173 كيلومترًا (37 إلى 107 أميال) أسفل القوس البركاني، بدلًا من عمق مميز واحد يبلغ حوالي 120 كيلومترًا (75 ميلًا) ، الأمر الذي يتطلب نماذج أكثر تعقيدًا للنشاط البركاني القوسي. على سبيل المثال، قد يتفاعل الماء المنطلق من الصفيحة على أعماق متوسطة مع معادن الأمفيبول في الجزء السفلي من إسفين الوشاح لإنتاج الكلوريت الغني بالماء . ثم يُسحب هذا الصخر الوشاحي الغني بالكلوريت إلى الأسفل بفعل الصفيحة المنغرزة، ويتفتت في النهاية ليصبح مصدرًا للنشاط البركاني القوسي. [ 4 ] يعتمد موقع القوس على زاوية ومعدل الانغراز، اللذين يحددان مكان تفتت المعادن المائية ومكان انخفاض درجة انصهار إسفين الوشاح العلوي بفعل الماء المنطلق بما يكفي لحدوث الانصهار. [ 15 ]  

يمكن تحديد موقع القوس البركاني بوجود زاوية باردة ضحلة عند طرف إسفين الوشاح، حيث تبرد صخور الوشاح بفعل كل من الصفيحة العلوية واللوح المنكسر. لا تقتصر وظيفة هذه الزاوية الباردة الضحلة على كبح الانصهار فحسب، بل إن صلابتها العالية تعيق صعود أي صهارة متكونة. يحدث النشاط البركاني القوسي عندما ينحدر اللوح المنكسر من أسفل هذه الزاوية الباردة الضحلة، مما يسمح بتكوّن الصهارة وصعودها عبر صخور الوشاح الأكثر دفئًا والأقل صلابة. [ 14 ]

قد تتولد الصهارة على مساحة واسعة، لكنها تتركز في قوس بركاني ضيق بفعل حاجز نفاذية عند قاعدة الصفيحة العلوية. تشير المحاكاة العددية إلى أن تبلور الصهارة الصاعدة يُنشئ هذا الحاجز، مما يؤدي إلى تجمع الصهارة المتبقية في نطاق ضيق عند قمة الحاجز. يتوافق هذا النطاق الضيق مع القوس البركاني العلوي. [ 16 ]

أمثلة

قوس كاسكيد البركاني، وهو قوس بركاني قاري
قوس ألوشيان، بجزئه المحيطي والقاري

من الأمثلة الكلاسيكية على الأقواس الجزرية المحيطية جزر ماريانا في غرب المحيط الهادئ وجزر الأنتيل الصغرى في غرب المحيط الأطلسي. أما قوس كاسكيد البركاني في غرب أمريكا الشمالية وجبال الأنديز على طول الحافة الغربية لأمريكا الجنوبية، فهما مثالان على الأقواس البركانية القارية. وتوجد أفضل الأمثلة على الأقواس البركانية التي تجمع بين خصائص الأقواس القارية والقوية في شمال المحيط الهادئ، حيث يتألف قوس ألوشيان من جزر ألوشيان وامتدادها إلى سلسلة جبال ألوشيان في شبه جزيرة ألاسكا ، بينما يتألف قوس كوريل-كامتشاتكا من جزر كوريل وجنوب شبه جزيرة كامتشاتكا .

الأقواس القارية

أقواس الجزر

المحيط الهادي

المحيط الهندي

البحر الأبيض المتوسط

المحيط الأطلسي

أقواس الجزر القديمة

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 ستيرن، روبرت ج. (ديسمبر 2002). "مناطق الاندساس" . مراجعات الجيوفيزياء . 40 (4): 3-1-3-38. Bibcode : 2002RvGeo..40.1012S . doi : 10.1029/2001RG000108 . S2CID 15347100 . 
  2. ↑ "تعريف القوس البركاني من قاموس الجيولوجيا" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 نوفمبر 2014 .
  3. 1 2 لوري، ويليام؛ فيشتنر، أندرياس (2020). أساسيات الجيوفيزياء ( الطبعة الثالثة). كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN  978-1-108-71697-0.
  4. 1 2 غروف، ت؛ تشاتيرجي، ن؛ بارمان، س؛ ميدارد، إ (15 سبتمبر 2006). "تأثير الماء على انصهار إسفين الوشاح". رسائل علوم الأرض والكواكب . 249 ( 1-2 ): 74-89 . Bibcode : 2006E & PSL.249...74G . doi : 10.1016/j.epsl.2006.06.043 .
  5. 1 2 شميدت، ماكس دبليو؛ بولي، ستيفانو (نوفمبر 1998). "موازنات المياه القائمة على التجارب للألواح الجافة وعواقبها على توليد صهارة القوس". رسائل علوم الأرض والكواكب . 163 ( 1-4 ): 361-379 . Bibcode : 1998E & PSL.163..361S . doi : 10.1016/S0012-821X(98)00142-3 .
  6. ↑ فرانك، إف سي (أكتوبر 1968). "انحناء أقواس الجزر" . مجلة نيتشر . 220 (5165): 363. Bibcode : 1968Natur.220..363F . doi : 10.1038/220363a0 . S2CID 4190851 . 
  7. 1 2 3 غارسيا، م (نوفمبر 1978). "معايير تحديد الأقواس البركانية القديمة". مراجعات علوم الأرض . 14 (2): 147-165 . Bibcode : 1978ESRv...14..147G . doi : 10.1016/0012-8252(78)90002-8 .
  8. ↑ بوكس، ستيفن إي؛ فلاور، مارتن إف جيه (10 أبريل 1989). "مقدمة للقسم الخاص حول الماغماتية القلوية القوسية" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة . 94 (ب4): 4467-4468 . رمز Bibcode : 1989JGR....94.4467B . doi : 10.1029/JB094iB04p04467 .
  9. ↑ فيلبوتس، أنتوني ر.؛ أغوي، جاي ج. (2009). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة (الطبعة الثانية ). كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN  9780521880060.
  10. ↑ بيرس، جيه إيه؛ بيت، دي دبليو (1995). "الآثار التكتونية لتكوين صهارة الأقواس البركانية" . المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 23 : 251-286 . Bibcode : 1995AREPS..23..251P . doi : 10.1146/annurev.ea.23.050195.001343 . تاريخ الاسترجاع: 2 أغسطس 2022 .
  11. ↑ شيث، هيتو سي؛ توريس-ألفارادو، إغناسيو إس؛ فيرما، سوريندرا بي (أغسطس 2002). "ما هي سلسلة الصخور الكلسية القلوية؟". المجلة الدولية للجيولوجيا . 44 (8): 686-701 . Bibcode : 2002IGRv...44..686S . doi : 10.2747/0020-6814.44.8.686 . S2CID 129795855 . 
  12. ↑ ديغراف سوربليس، كاثلين؛ كليمنس-نوت، ديان؛ بارث، أندرو ب.؛ جيفيدون، ميشيل (1 أكتوبر 2019). "دراسة استقصائية للنشاط البركاني في سييرا نيفادا باستخدام الجيوكيمياء للعناصر النزرة في الزركون الفتاتي في الوادي العظيم: نظرة من منطقة ما قبل القوس" . الغلاف الصخري . 11 (5): 603-619 . Bibcode : 2019Lsphe..11..603D . doi : 10.1130/L1059.1 . hdl : 1805/23804 . S2CID 195809083 . 
  13. ↑ كولكوهون، جي بي؛ فيرغسون، سي إل؛ تاي، إس سي (مايو 1999). "أصل الأحجار الرملية من العصر الباليوزوي المبكر، جنوب شرق أستراليا، الجزء 2: التحول من القارات إلى الأقواس". علم الرسوبيات . 125 ( 3-4 ): 153-163 . Bibcode : 1999SedG..125..153C . doi : 10.1016/S0037-0738(99)00003-2 .
  14. 1 2 بيرين، ألكسندر؛ غوس، ساسكيا؛ بريتولاك، جولي؛ رونديناي، ستيفان؛ ديفيز، د. رودري (نوفمبر 2018). "درجات حرارة إسفين الوشاح وعلاقتها المحتملة بموقع القوس البركاني" . رسائل علوم الأرض والكواكب . 501 : 67-77 . Bibcode : 2018E & PSL.501...67P . doi : 10.1016/j.epsl.2018.08.011 . hdl : 1885/202822 . S2CID 134125257 . 
  15. ↑ غروف، تي إل؛ تيل، سي بي؛ ليف، إي؛ تشاتيرجي، إن؛ ميدارد، إي (4 يونيو 2009). "المتغيرات الحركية ونقل المياه تتحكم في تكوين وموقع البراكين القوسية". مجلة نيتشر . 459 (7247): 694-697 . Bibcode : 2009Natur.459..694G . doi : 10.1038/nature08044 . PMID 19494913. S2CID 4379126 .  
  16. ↑ ها، غوين؛ مونتيسي، لوران جي جي؛ تشو، وينلو (ديسمبر 2020). "تركيز الصهارة على طول حواجز النفاذية في مناطق الاندساس وموقع الأقواس البركانية". الجيوكيمياء، الجيوفيزياء، الجيولوجيا النظامية . 21 (12). Bibcode : 2020GGG....2109253H . doi : 10.1029/2020GC009253 . S2CID 228906388 . 

للمزيد من القراءة