سد بركاني

السدود البركانية هي نوع من السدود الطبيعية التي تتكون بشكل مباشر أو غير مباشر بفعل النشاط البركاني ، وتعمل على حجز أو تقييد تدفق المياه السطحية في المجاري المائية القائمة، تمامًا كالسدود الاصطناعية . يوجد نوعان رئيسيان من السدود البركانية: تلك التي تتكون بفعل تدفق الحمم البركانية المنصهرة ، وتلك التي تتكون بفعل الترسيب الأولي أو الثانوي للمواد والحطام البركاني . يستثني هذا التصنيف عمومًا التكوينات الجيولوجية الأخرى الشبيهة بالسدود، والتي غالبًا ما تكون أكبر حجمًا وأطول عمرًا، والتي تُسمى بشكل منفصل ببحيرات الفوهات البركانية ، على الرغم من أن هذه المراكز البركانية قد تكون مرتبطة بمصدر المواد اللازمة لتكوين السدود البركانية، ويمكن اعتبار الجزء السفلي من حافتها المحيطة بمثابة سد، خاصةً إذا كان مستوى البحيرة داخل الفوهة مرتفعًا نسبيًا.

تنتشر السدود البركانية عمومًا في جميع أنحاء العالم، وترتبط بمناطق بركانية سابقة ونشطة، وقد سُجل وجودها في السجل الجيولوجي، في العصور التاريخية، وحتى يومنا هذا. كما سُجلت إزالتها أو انهيارها. وتختلف مدة بقائها وامتدادها اختلافًا كبيرًا، إذ تتراوح فتراتها من بضعة أيام أو أسابيع أو سنوات إلى عدة مئات الآلاف من السنين أو أكثر، وتتراوح أبعادها من بضعة أمتار إلى عدة آلاف.

يمكن ربط موقع هذه السدود وبنيتها الداخلية وتوزيعها وعمرها الافتراضي، بشكل متفاوت، بكمية الطاقة الحرارية الأرضية ( الأولية ) المنبعثة وسرعتها ومدتها، بالإضافة إلى المواد الصخرية المتاحة؛ وتشمل الاعتبارات الأخرى أنواع الصخور المتكونة وخصائصها الفيزيائية وصلابتها، وأنماط ترسبها المختلفة. تتضمن أنماط الترسب تدفق الحمم البركانية المنصهرة بفعل الجاذبية على السطح، وتدفق أو سقوط المواد البركانية الفتاتية بفعل الجاذبية عبر الهواء، وإعادة توزيع هذه المواد ونقلها بفعل الجاذبية والماء.

تتشكل سدود الحمم البركانية نتيجة تدفق الحمم أو انسكابها في وادٍ نهري بكمية وارتفاع كافيين للتغلب مؤقتًا على طبيعتها الانفجارية (البخار) عند ملامستها للماء، وعلى قوة التعرية الناتجة عن جريان الماء لإزالتها. وتعتمد هذه الأخيرة على كمية تدفق الماء وانحدار النهر. وقد تتدفق الحمم خلال ثورات بركانية متتالية أو متكررة، وقد تنبعث من فوهة واحدة أو عدة فوهات أو شقوق. وعادةً ما ترتبط الحمم من هذا النوع، كالبازلت، بثورات بركانية أقل انفجارًا؛ أما الحمم الأكثر لزوجة ذات المحتوى المافي المنخفض ، كالدايسيت والريوليت ، فيمكنها أيضًا أن تتدفق، ولكنها تميل إلى أن تكون أكثر ارتباطًا بالثورات البركانية الأكثر انفجارًا وتكوين المواد البركانية الفتاتية.

بمجرد تشكلها الأولي، يُؤدي تدفق الحمم البركانية المستمر إلى تكوين جرفٍ أكثر انحدارًا في اتجاه المنبع، حيث يُقاوم ارتفاع منسوب المياه، بينما تتدفق معظم الحمم دون عوائق باتجاه المصب، مُغطيةً قاع النهر الجاف ورواسبه الطميية ، أحيانًا لمسافاتٍ طويلة. وبهذا الشكل، يُشبه سد الحمم البركانية كتلةً مُستطيلةً عالقةً في قاع الوادي. في الوقت نفسه، يستمر تدفق المياه، وتستمر البحيرة في الارتفاع وتراكم الرواسب التي كانت تتدفق سابقًا دون عوائق باتجاه المصب. ويتبع ذلك حتمًا امتلاء الرواسب، وتجاوزها، والتآكل الهابط، والشلالات، والتآكل السفلي، ^{[ 1 ]} ما لم يتم إنشاء منفذ بديل للمياه والرواسب في مكان آخر من حوض التصريف.

تشمل الأمثلة الكبيرة لسدود الحمم البركانية في السجل الجيولوجي تلك التي تشكلت مرارًا وتكرارًا من الجانب الغربي للجراند كانيون ، وأكبر بقاياها ما يُعرف الآن بسد بروسبكت ، ^{[ 1 ]} وفي عدة مواقع ضمن حوض نهر سنيك . امتلأت بحيرة أيداهو القديمة ، التي وُجدت لأكثر من 6.5 مليون سنة، خلف هذا السد، مُشكلةً الجزء الغربي من سهل نهر سنيك ، ومُراكمةً 1200 متر من رواسب البحيرة. ^{[ 2 ]} تشمل المواقع الأخرى منطقة بالقرب من شلالات أميريكان في أيداهو ، وغيرها الكثير. وقد غمرت مياه الفيضان المتدفق من بحيرة بونفيل القديمة العديد من هذه السدود ، أو جرفتها، أو تجاوزتها . ^{[ 3 ]}  

توجد أمثلة أخرى كثيرة على مستوى العالم، بما في ذلك بحيرة كابورغوا في تشيلي، وميفاتن في أيسلندا، ولافا بوت في ولاية أوريغون ، وبحيرة لافا والحاجز في كولومبيا البريطانية . ^{[ 4 ]}

تتشكل السدود البركانية الفتاتية في مجاري التصريف الموجودة إما عن طريق ترسبها المباشر أو عن طريق تراكم جزيئات بركانية فتاتية متنوعة على نطاق واسع، والتي تُعرف عمومًا باسم التيفرا . وعلى عكس سدود الحمم البركانية، التي تتشكل بفعل التدفق المتماسك للصخور المنصهرة بفعل الجاذبية، والتي تملأ قاع الوادي مباشرة وتتصلب بسرعة من الخارج إلى الداخل، فإن السدود البركانية الفتاتية تنتج عن تيارات جاذبية محمولة جوًا أقل تماسكًا أو عن طريق سقوط جزيئات التيفرا من الغلاف الجوي، والتي تتصلب على السطح ببطء أكبر من الجزء الداخلي إلى الخارج؛ كما تترسب المواد البركانية الفتاتية في قاع الوادي وتنتشر على نطاق واسع على المنحدرات المجاورة. إن طبيعتها المحمولة جوًا أقل تقييدًا بمجرى التصريف المباشر، وقد تتجاوز حدود مجاري التصريف؛ وتسمح مكوناتها الجزيئية بإعادة التوزيع المستمرة بعد الترسيب الأولي بفعل الجاذبية والماء. وتتراوح قوة الانفجارات البركانية الفتاتية، أفقيًا ورأسيًا، من اندفاعات نارية إلى تدفقات ساخنة إلى سقوط دافئ من التيفرا. قد يميل النوع الأول إلى تكوين سد مباشر، بينما يميل النوع الثاني إلى تحسين التوزيع أو توفير مواد إضافية. وبشكل عام، ما لم تُقذف الرماد البركاني بعنف، فإنه يسقط بالقرب من الفوهة، بينما يسقط النوع الأصغر على مسافة أبعد، ويتأثر توزيعه بشكل كبير بسرعة الرياح السائدة واتجاهها.

بمجرد تشكل السد البركاني الفتاتي، يبقى استمرار وجوده رهناً بتوازن دقيق بين صلابته ومتانته المتراكمة ببطء، وقدرة المياه الجارية على نحته وسرعتها. تتحرك الرماد البركاني غير المتماسك بسرعة بفعل الأمطار والمياه الجارية في مجاري الأنهار، مما قد يؤدي أحياناً إلى تشكل تدفقات طينية . في أعلى السد، تتراكم هذه المواد بسرعة لتملأ البحيرة، بينما في أسفله تميل إلى نحت منحدراته وقاعدته. غالباً ما يكون التراكم السريع للمواد البركانية الفتاتية غير المتماسكة على المنحدرات الجانبية الحادة غير مستقر بطبيعته مع مرور الوقت؛ وقد تتشكل السدود البركانية الفتاتية نتيجة انزلاق هذه المواد إلى الأنهار والجداول. تنتج المواد البركانية الفتاتية، إذا أتيحت لها فرصة كافية للتماسك أو "الالتحام" في الصخور الصلبة، تجمعات مصنفة بشكل مختلف على أنها صخور بركانية متفجرة ، أو متكسرة أو متكتلة ، إلى جانب أنواع مختلفة من الطف البركاني والرماد البركاني ، وهي في الغالب ذات تركيب فلزي .

على الرغم من وجود أدلة على السدود البركانية الفتاتية في السجل الجيولوجي، ^{[ 5 ]} مثل بحيرة ريبوروا في نيوزيلندا، ^{[ 6 ]} إلا أنها تُعرف وتُدرس بشكل أفضل في سياق الثورات البركانية الحديثة والحالية. ومن الأمثلة على ذلك حول العالم ارتباطها ببركان إل تشيتشون في المكسيك ^{[ 7 ]} وبركان كاريمسكي في روسيا. ^{[ 8 ]} أما بحيرة كالديرا المرتبطة ببركان تال ، والتي كانت مفتوحة سابقًا على بحر الصين الجنوبي، فقد أُغلقت نهائيًا بواسطة سد بركاني فتاتي خلال ثوران عام 1749، ولا تزال في حالة توازن عند مستوى أعلى حتى يومنا هذا، ^{[ 9 ]} في حين يُعتبر السد البركاني الفتاتي الذي يشكل الحافة المنخفضة لفوهة بحيرة نيوس في الكاميرون أقل استقرارًا. ^{[ 10 ]}

مثل جميع أشكال السدود الطبيعية، يمكن أن يؤدي تآكل أو انهيار السدود البركانية إلى حدوث فيضانات كارثية وتدفقات حطام وانهيارات أرضية مصاحبة ، وذلك اعتمادًا على حجم البحيرة المحتجزة .

• الهضبة البركانية – هضبة ناتجة عن النشاط البركاني