القوى الداخلية السريعة

تحدث الحركات السريعة نتيجة اضطرابات باطنية مفاجئة سواء في قشرة الأرض نفسها أو في التكوينات التي ترتكز عليها، ولأنها مفاجئة فلا تستغرق إلا وقتاً قصيراً فلا تزيد مدة حدوثها عن جزءٍ من الدقيقة الواحدة، وتتمثل هذه الحركات في الهزات والثورانات البركانية، وتسبب الحركات كثير من الكوارث المروعة ولها دخل كبير فى تشكيل سطح الأرض ولا تظهر إلا في أماكن محدودة، وتختلف عن الحركات البطيئة التي تلعب دوراً بارزاً في تشكيل التضاريس الكبيرة على سطح الأرض. 

وكان تأثير هذه الحركات أقوي بكثير خلال الأزمنة الجيولوجية المختلفة عما هي عليه في الوقت الحاضر نتيجة تزايد استقرار القشرة الأرضية، أما المناطق التي تحدث فيها الآن فتسمي مناطق الضعف بقشرة الأرض، وتتفق هذه المناطق مع نطاقات السلاسل الجبلية الحديثة والمعروفة بسلاسل جبال الألب، والتي مازالت تتعرض لهزات زلزالية وثورانات بركانية حتى الآن. وأهم العمليات السريعة ما يلي:

أولاً: الزلازل: Earthquakes

الزلزال هزات أرضية تنتج عن انطلاق طاقة سريعة من الصخور التي تتمزق بسبب تعرضها لضغوط، وتتشعع هذه الطاقة في كل الاتجاهات من مصدر حدوثها المعروف بالبؤرة Focus، في شكل   موجات مشابهة لتلك التي تحدث عند إلقاء حجر في وسط مائي ساكن ويُولد الزلزال موجات زلزالية Seismic Waves تتشعع خلال الأرض، وتضعف هذه الموجات نحو الأطراف

كما يمكن أن تنتج هزا ت زلزالية ضعيفة عن الانفجارات النووية والانفجارات البركانية لكنها محدودة المساحة، وكذلك تنتج عن حدوث الحركات التكتونية التي تسبب الانكسارات، وذلك أثناء تحرك الألواح التكتونية ولا تستمر الهزة الزلزالية إلا وقت قصير جداً فمثلا زلزال  الذي ضرب كاليفورنيا في عام 1906 استمر فقط 40 ثانية، أما في زلزال شيلى عام 1960 كان سطح الأرض يرتفع وينخفض، وكانت الفترة بين مرور الموجة والأخرى عشر ثوان تقريباً، واستمر حدوث الهزة الأرضية حوالي 3دقائق.

خصائص الموجات الزلزالية:

 طاقة مرنه تتشعع فى كل الاتجاهات من البؤرة، حيث تنتقل إحداها على الإطار الخارجى للأرض وتسمى الموجات السطحية Surface Waves وتنتقل الأخرى داخل جسم الأرض من الداخل وتسمى " الموجات الداخلية Body Waves " وتنقسم الموجات الداخلية إلى الموجات الأولية P. Waves والموجات الثانوية  S.Waves . تصل الموجات الأولية(P) إلى محطة التسجيل أولاً وتليها الموجات الثانوية (S)، وأخيراً تصل الموجات السطحية الطولية (L)، ويحدد مثل هذا التتابع سرعة هذه الموجات، حيث تصل سرعة الموجات الأولية فى القشرة الجرانيتية للأرض إلى حوالى 6 كم/ ثانية، بينما تصل سرعة الموجات الثانوية حوالى 3.6 كم/ ثانية أى أن سرعة الموجات الأولية إلى الموجات الثانوية 1.7 مرة ، وسرعة الموجات السطحية تصل إلى 90 ٪ من سرعة الموجات الثانوية.

وبالإضافة إلى اختلاف سرعات الموجات تتنوع أنماط اتساع الموجات، حيث يزيد اتساع الموجات الثانوية عن الموجات الأولية، بينما الموجات السطحية التى تسبب تدمير عظيم فإنها تتميز بأنها أكثر اتساعاً، ولأن الموجات السطحية محددة فى منطقة ضيقة بالقرب من السطح، ولا تنتشر خلال الأرض مثل الموجات الأولية والثانوية، فإنها تحتفظ باتساعها الأقصى، ولذلك تستغرق الموجات السطحية فترة أطول، ومن أجل ذلك تسمى الموجات الطولية L.Waves وتفيد الموجات الزلزالية فى تحديد موضع وقوة الزلزال.

مواضع الزلازل :

تعتبر البؤرة Focus الموضع الذي تنشأ منة موجات الزلازل، ثم تنتقل إلي المركز السطحي Epicenter الواقع مباشر فوق البؤرة الشكل رقم (22)، يتم تحديد موضع المركز السطحي للزلزال من خلال الاختلافات في السرعة بين الموجات الأولية والثانوية، ولأن الموجات الأولية أسرع فإنها تصل أولاً، ومن خلال المدة الزمنية الفاصلة بينهم يمكن تحديد بعد المسافة بين البؤرة والمركز السطحي.

أعماق الزلازل :

يظهر من تسجيلات الزلازل أن الزلازل تنشأ في أعماق تتراوح ما بين 5كم إلي 700كم، ولا تحدث كل الزلازل في مستوى واحد، فمنها ما يحدث علي عمق 5كم إلي 70كم وتسمي الزلازل القريبة، وفيما بين70 كيلو متر إلي300 كيلومتر وتسمي الزلازل المتوسطة، أما الزلازل التي تكون بؤرتها على عمق أكبر من 300 كيلومتر فتسمي الزلازل العميقة، وجد أن 90 ٪ من الزلازل تحدث في عمق أقل من 100كم أي أن معظمها يقع ضمن ما يسمي بالزلازل القريبة، ويعتبر هذا النوع من الزلازل أشدها دماراً.

أنواع الزلازل:

 تنقسم الزلازل إلي ثلاث أنواع رئيسية علي أساس الحركة التي تسببها:

1ـ زلازل تكتونية:

تحدث نتيجة الحركات الأرضية مثل الانكسارات أو الإلتواءات التي تصيب القشرة الأرضية وهي الأكثر شيوعاً، وتوجد البؤر التي تبدأ منها نشاطاتها فى القشرة السطحية على أعماق تصل إلي حوالي 70 كم، ومعظم زلازل اليابان من هذا النوع مثل زلزال طوكيو عام 1923 وزلزال كوبي عام 1995، وكثير من زلازل الغرب الأمريكي تنتمي إلي هذا النوع من الزلازل ومنها زلزال تركيا فىعام  1999، وزلزال مصر في عام 1992.

2- زلازل بركانية :

ترتبط النشاط البركاني وخروج اللافا من باطن الأرض إلي سطحها، و بالأخص عند اندفاع المقذوفات الصخرية لحظة انفجار البركان لأول مرة، ومع هذا فإن معظم الهزات الزلزالية التي تصاحب النشاط البركاني ما هي إلا هزات محلية لا يظهر أثرها في مساحات كبيرة، كما أن كثيراً من الثورانات البركانية تصاحبها هزات ضعيفة، وينتمي إلي هذا النوع زلازل بحر إيجه وجزر هوائي.

3- زلازل بلوتونية:

زلازل عميقة يوجد مركزها علي أعماق سحيقة في باطن الأرض بسبب عدم استقرار هذا الباطن، وتحمل هذه الزلازل هذا الاسم نسبة إلي إله باطن الأرض عند الإغريق بلوتو ويصل عمق بؤرها حوالي 700 كم ولا ينتمي إليها الكثير من الزلازل، ويحدث مثل النوع الأول نتيجة حركات باطن الأرض.

الآثار التخريبية للزلازل:

كان من أعنف الزلازل في هذا القرن بأمريكا الشمالية زلزال يوم 27مارس 1964 بولاية ألاسكا وكانت قوته 8.3 ـ8.4 ⁵ ريختر، وقد استمر من 3 إلي 4 دقائق، وقد خلف وراءه 131 قتيل وهدم آلاف المنازل، وتأثر اقتصاد الولاية من جرائه، وتبع الهزة الرئيسية حوالي 28هزة في 24ساعة سجلت عشرة توابع منها 6 ⁵ ريختر، ومما قلل من الخسائر علي الرغم من شدة الزلزال قلة عدد المدن القريبة من مركز الزلزال إلي جانب قلة عدد السكان بالألسكا.

تنتقل القوة الناتجة عن الزلازل علي سطح الأرض وتسبب اهتزاز للأرض إما إلي أعلي وإلي أسفل أو من جانب إلي آخر، وتتوقف القوة الناتجة عن الذبذبات علي عدة عوامل:

 1- قوة الذبذبات.                    2- مدة الذبذبات .

3- طبيعة المادة المكونة للمنشأت.    4- تصميم الإنشاءات.         

ومع أن المنطقة الواقعة حول المركز السطحى فى مسافة تتراوح بين 20 إلى 50 كيلو متر تقاسي من قوة الهزة الأرضية، إلا أن التدمير يختلف خلال هذه المسافة، ويعود هذا الاختلاف أساساً إلى طبيعة الأرض التى تبنى عليها المنشأت، فمثلاً الإرسابات المرنة تضخم الذبذبات أكبر بكثير من صخر الأساس الصلب، لذلك تتعرض المنشآت على الإرسابات غير المتماسكة إلى تدمير أشد من تلك التي على الصخور الصلبة. أما فى المناطق ذات الرواسب غير المتماسكة إذا ما تشبعت بالماء فإن الزلازل ينتج عنها مظهر يسمى التميع (السيولة)Liquefaction ، وتتحول التربة الثابتة إلى سائل متحرك، فلا تستطيع الإمساك بالمبانى والمنشأت.

في زلزال شيلي 1960 دمرت أمواج التسونامي قرى على طول ساحل أمريكا الجنوبية لمسافة 800 كليلو متر، وقد عبرت نفس الأمواج إلى اليابان عبر المحيط الهادى لمسافة 17 ألف كيلو متر ودمرت قرى علي الساحل الجنوبي لجزيرة هونشو اليابانية بعد حدوث هذا الزلزال بحوالي 22ساعة. كما تؤدى الهزات الزلزالية إلي حدوث انزلاقات أرضية قد تدفن بعض القرى الجبلية وتقتل كثيراً من السكان وتتلف الكثير من المزروعات، وتشعل حرائق تدمر المنازل كما حدث في زلزال سان فرانسيكو عام 1906، وفيه اشتعلت الغازات عند حدوث الشرر من تلامس أسلاك الكهرباء، و استمرت الحرائق لمدة 3 أيام ودمرت 500 كتلة سكنية في المدينة، ويعني ذلك أن ما دمرته الحرائق أكبر بكثير مما دمره الزلزال ذاته، ونتج عن زلزال اليابان عام 1923 حوالى 250 حريق دمرت مدينة يوكوهاما ونصف مبانى طوكيو، وقُتل فى هذا الحريق أكثر من 100 ألف شخص.

نطاقات الزلازل:

تنشأ 95 ٪ من الزلازل في نطاقات ضيقة نسبياً تدور حول الأرض، وتتمثل هذه النطاقات فيما يلي:

1ـ حلقة النار:

حلقة دائرية تحيط بالمحيط الهادي، وينتمي إليها مناطق الزلازل العنيفة مثل اليابان والفليبين وشيلي، بالاضافة إلى ما يوجد بالمحيط نفسه من سلاسل الجزر البركانية، إلي جانب بعض المناطق في غرب الولايات المتحدة مثل منقطة انكسار سان أندرياس في كاليفورنيا، و على طول الساحل الغربي للألسكا وتمتد في أقواس الجزر المجاورة للأخاديد البحرية العميقة مثل قوس جزر ألولشيان الذي يجاورها أخدود ألوشيان من الشرق، وقوس جزر كوريل الواقع غرب أخدود كوريل وقوس جزر اليابان غرب أخدود اليابان وجزر الفليبين المجاورة لأخدود منداناو أعمق أخاديد العالم وأخدود ماريانا، وجزيرة جاوة إلي الشمال من أخدود جاوة وغيرها. ويضم هذا النطاق معظم إن لم يكن كل الهزات الأرضية الأكثر عمقاً ويمثل 80 ٪ من الزلازل القريبة من سطح الأرض، وأما الهزات التي مصادرها على عمق يتراوح بين 60- 300 كم فتمثل في هذا النطاق حوالى 90 ٪ من زلازل هذا العمق علي مستوى العالم.

2- النطاق الثانى:

حلقة عرضية تمتد خلال المناطق الجبلية المحيطة بالبحر المتوسط من جزر الآزور في الغرب، ويتمشى مع جبال الألب بجنوب أوربا وجبال أطلس في شمال إفريقيا، ثم يمتد في آسيا في تركيا و جبال القوقاز وإيران ثم إلي عقدة البامير وهضبة التبت وجبال الهمالايا، ويخرج منه نطاق يمتد مع جبال تيان شان حتى منغوليا نحو بحيرة بيكال، ونطاق آخر يمتد في بورما حتى يصل إلي إندونيسيا حيت يلتقي مع النطاق الأول. يضم هذا النطاق حوالي 20 ٪ من الزلازل القريبة من سطح الأرض التي تحدث على مستوى العالم، وكثيراً ما تحدث الزلازل في هذا النطاق خاصة في إيران ومنطقة القوقاز، وينتج عنها انهيارات صخرية تدمر أعداد كبيرة من القرى الجبلية في إيران، ويرجع ذلك إلي الطبيعة الحوضية الجبلية التي تسود هذا النطاق، ومنها زلازل ضربت إيران و قبرص يوم 11 أغسطس 1999 يوم كسوف الشمس الكلي الأخير في القرن العشرين.

3- النطاق الثالث:

تمثل مناطق ضعف في القشرة الأرضية أسفل المحيط الأطلسي، نتيجة وجود الحافات الغارقة التي تحدها الأحواض العميقة، وتمتد هذه الحافة في شكل حرفS) ) ويعرف جزؤها الشمالي بحافة دولفين Dolphin Divide، وتمتدد من الشمال الشرقي إلي الجنوب الغربي، والأجزاء  المرتفعة منها تمثل عدد من الجزر مثل مجموعة جزر الآزور، و يحد هذه الحافة من الشرق المنخفض الأسباني وحوض كناريا وحوض كيب فرد، بينما يحدها من الغرب حوض أمريكا الشمالية وحوض أمريكا الوسطي. وحافة تشالنجر Shalleger Divide في القسم الجنوبي من المحيط الأطلسي وتبرز منها جزر تريستان دى كنها، ويحدها من الشرق حوض أنجولا وحوض الكيب وحوض أنتركيتكا، ومن الغرب حوض البرازيل والأرجنتين.

كما وأنه تصيب الزلازل مناطق أخرى من القشرة الأرضية مثل نطاق الأخدود الإفريقي العظيم، وهو نطاق انكسارى بينما النطاقات الثلاث السابقة نطاقات تكثر بها حركات الإلتواء، كما وأن الزلازل تتواكب في هذا النطاق مع انبثاق اللافا البازلتية مثل الطفوح البازلتية في هضبة حوران بسوريا وهضبة الحبشة، والجبال المنفردة الكثيرة حول الأخدود الإفريقي حول بحيرة فيكتوريا مثل جبل كينيا وجبل إلجن وجبل كلمنجارو في الشرق، وجبال رينزورى ومفبيرو في الأخدود الغربي وبعض الزلازل المتفرقة في شمال آسيا داخل المحيط المتجمد الشمالي، وحافة اللوح التكتونى في وسط المحيط الهندى وأرخبيل جزر الهند الغربية وبعض أجزاء شرق الولايات المتحدة الأمريكية.

ثانياً: البراكين  Volcanoes

البراكين أحد أهم العوامل التى تساعد على بناء المرتفعات (جبال وهضاب)، لأن البراكين ثورانات متتابعة تخرج لافا عن طريق القصبةVent تتراكم لتبنى أشكالاً أرضية، كأن تُكون براكين مخروطية أو تدفقات لافا سميكة ينشأ عنها سلاسل جبلية، وتوجد أعظم هذه السلاسل الجبلية التي كونتها البراكين داخل نطاق حلقة النار المحيطة بالمحيط الهادى، ومن هذه السلاسل مجموعات الجزر فى المحيط الهادى مثل نازكا، وكوكس جوان دى فوكا، ومن هذه السلاسل أيضاً جبال كسكيد بشمال كاليفورنيا وأوريجون وواشنجتون، وتمثل سلسة ألوشيان بالألسكا سلسلة أخرى نشطة، ومن هذه السلاسل أيضاً براكين جبال الإنديز فى أمريكا الجنوبية وبراكين جزيرة جاوة فى إندونيسيا.

تتنوع البراكين من حيث الشكل والأبعاد اعتماداً على نمط اللافا ووجود أو غياب المقذوفات البركانية، ومن النقاط الهامة أن اللافا الفلسبارية/ الجرانيتية تملك درجة عالية من اللزوجة، وتوجد معها كميات ضخمة من الغازات المحبوسة تحت الضغط شديد جداً تسبب انفجارات عنيفة، وعلى العكس اللافا البازلتية تقل بها اللزوجة ومعها قليل من الغازات  وانفجاراتها هادئة، وتنتقل اللافا لمسافات طويلة لتنتشر فى طبقات رقيقة.

أجزاء البركان :

يتكون البركان من عدة أجزاء منها الفوهة Crater، والقصبة (المدخنة) Vent والجبل المخروطى Cone، يوضح الشكل رقم (24) هذه الأجزاء:

1– الفوهة : crater

تظهر أعلى المخروط الجبلى للبركان فى شكل تجويف مستدير تقريباً، ويتراوح اتساعها بين عدة مئات وبضعة آلاف من الأمتار، وتخرج منها على فترات بعض الغازات و كتل صخرية وحمم ومواد منصهرة (لافا Lava)، وقد يكون البركان مركب وبالتالى تظهر له أكثر من فوهة ثانوية على جانبى المخروط إلى جانب الفوهة الرئيسية.

2– القصبة (المدخنة) :Vent

قنوات قصيرة تسمى الأنابيب (القصبات) ما بين غرفة الماجما وقاع الفوهة، تندفع خلالها المواد البركانية إلى الفوهة وتسمى أحياناً بعنق البركان، ومن أشهر القصبات البركانية تلك المسماة بالتراكيب الحاملة للماس فى جنوب إفريقيا والصخر الموجود بها قادم من عمق يبلغ حوالى 150 كم، حيث الضغط يولد الماس والمعادن الأخرى عالية الضغط، وفى بعض الحالات تمتد القصبات إلى عمق 200 كيلو متر تحت سطح الأرض، وعندما يزيد اتساع الفوهة عن واحد كيلو متر تسمى الكالديرا Caldera .

الكالديرا : Caldera

تأخذ عموماً الشكل المستدير وتتكون عندما تنهار قمة المخروط البركانى وحجرة الماجما الفارغة جزئياً وتتم علي مراحل، ومع أن معظم هذه الكالديرات تنتج عن انهيار تالى لانفجار عنيف فإن بعضها لا يصاحبه انفجارات عنيفة، ومن أمثلتها كالديرات ماونالوا وكيلايوا، التى يبلغ اتساعها 3 ـ 5 كيلو متر وبعمق يبلغ 200 متر، بينما كالديرا بحيرة الفوهة Crater Lake  فى ولاية أريجون الأمريكية التى يبلغ اتساعها حوالى 10 كيلو متر وبعمق يصل إلى 1175 متراً. وتوجد بالعالم حوالى 138 كالدير يزيد قطرها عن 5 كيلو متر، وبعضها أكبر من كالديرا بحيرة الفوهة وليست منتظمة الشكل مثلها، فمثلاً كالديرا لاجارتيا La Garita فى جبال سان جوان فى جنوب كلورادو، تأخذ شكلاً مستطيلاً حيث يبلغ طولها 80 كم وعرضها 32 كم، يمكن أن تتكرر الكالديرا أكثر من مرة فى نفس المكان.

3- الجبل المخروطى الشكل:

يتركب من حطام صخرى أو لافا متصلبة، وهى المواد التى يقذفها البركان من فوهته وكانت كلها أو بعضها فى حالة منصهرة.

- أنواع المواد البركانية:

تخرج البراكين المواد التالية: اللافا وكميات غاز ضخمة ومواد الحطام الصخرى المتمثلة في: شظايا صخرية – كتل لافا صغير – ورماد بركانى دقيق – والغبار والتراب والمياه الحارة والساخنة، وسوف نتناولها على النحو التالى :

1- تدفقات اللافا : Lava flows

كتل سائلة تلفظها البراكين وتبلغ درجة حرارتها بين 1000 ⁵ درجة مئوية إلى 1200 ⁵ درجة مئوية، وتنبثق اللافا من فوهة البركان أو تتدفق من خلال الشقوق والكسور علي جوانب المخروط البركانى والتى تنشئ عن الانفجارات وضغط كتل الصهير، وتتوقف طبيعة اللافا ومظهرها على التركيب الكيماوى لكتل الصهير الذى تنبعث منه؛ حيث تختلف خصائصها تبعاً لاختلاف تركيبها كما يتضح من الجدول التالى:

جدول رقم (3) تنوع خصائص اللافا بسبب اختلاف تركيبها.

تنخفض لزوجة الافا البازلتية بسبب قلة محتوى السيليكا وتصبح أكثر سيولة، وتنساب فى فراشات رقيقة واسعة أو فى مجارى شريطية يشبه نهر من الافا، وتنساب هذه اللافا فى جزيرة هوائى بسرعة 30 كم/ ساعة علي السفوح شديدة الانحدار، بينما فى المناطق المستوية تتراوح ما بين 10 – 30 متر/ ساعة، ويمكن لهذه اللافا أن تقطع مسافة تصل إلى حوالى 150 كيلو متر أو أكثر قبل أن تتجمد، وعلى العكس من ذلك اللافا الجرانيتية الغنية بالسيليكا بطيئة لدرجة أنه لا يمكن ملاحظة حركتها.

وحتى عندما تتجمد اللافا البازلتية السائلة من نوع هوائئ، فإنها تُكون قشرة متدفقة تتجعد وتستمر فى التقدم كلافا شبه سطحية مازالت منصهرة، تعرف هذه التدفقات باسم الافا الجبلية ( باهوهو ). كما يوجد نوع آخر من اللافا البازلتية وتسمى آه – آه a a ،  يبدو سطحها فى شكل كتل خشنة مفلفلة، وحوافها منحدرة بدرجة خطيرة مع بروزات شوكية. تتدفق هذه اللافا وهى باردة نسبياً وسميكة، ومن ثم فإن سرعتها بطيئة لا تزيد عن 5 – 50 متراً/ ساعة، ونجد أن الغازات المنطلقة تكسر السطح البارد إلى شظايا، وينتج عن ذلك فراغات هائلة ونتؤات حادة فى اللافا المتجمدة، وينتمى إليها لافا بركان باريكوتين المكسيكى والذى دفن قرية سان جوان بارانجاريكوتيرو، حتى لم يبقى من القرية إلا برج الكنيسة، بينما تهدم البرج الآخر.

  2– الغازات:Gases

تحتوى الماجما كميات متنوعة من الغازات فى الصخر الذائب؛ مثل ثانى أكسيد الكربون، وعندما يقل الضغط تبدأ الغازات فى الانطلاق، ومعرفة كمية الغازات المحبوسة فى الماجما عملية تقديرية، وتتراوح ما بين1ـ 6 ٪ من وزنها الكلى، وتتمثل معظم هذه الكمية فى بخار الماء، ومع أن نسبة الغازات صغيرة إلا أن الكمية الفعلية المنبعثة منه تزيد عن آلاف الأطنان كل يوم، إن هذه الكمية من الغازات البركانية هامة لأنها تسهم فى تركيب غازات الغلاف الغازى للأرض. ومن خلال تحليل انفجارات هوائى البركانية وجد أن الغازات تتكون من الغازات التالية: 70 ٪  بخار ماء، 15 ٪  ثانى أكسيد الكربون، 5٪  نيتروجين، 5 ٪  ثانى أكسيد الكبريت، وكميات قليلة من الكلورين والهيدروجين والأوريجون، وتعتبر البراكين مصدر طبيعى للتلوث الهوائى، خاصة ثانى أكسيد الكبريت الذى يتحد مع الماء ليكون حمض الكبريتيك.

وللغازات فى الماجما أهمية أخرى فى خلق قناة ضيقة والتى تمتد من غرفة الصهير إلى السطح، وأن الحرارة المرتفعة للماجما تُكسر الصخر فوق غرف الصهير، عندئذ تمدد انفجارات الغازات الواقعة تحت الضغط المرتفع الممرات إلى السطح، وعند اكتمال الممرات فإن الغازات الحارة المزودة بشظايا الصخر المكسر من حوائط الممرات تعمل على تكوين ممرات أوسع وتأخذ الشكل الدائرى، وتبدأ الماجما فى الوصول إلى السطح.

3– الحطام الصخرى (الرماد البركاني):

عندما تنبثق اللافا البازلتية تهرب الغازات باستمرار وتدفع اللافا لارتفاعات كبيرة، تهبط بعض المقذوفات بالقرب من الفوهة وتبنى شكل شبه مخروطى، بينما تحمل الرياح كمية صغيرة منها لمسافات كبيرة، بينما فى اللافا الجرانيتية اللزجة المشبعة بدرجة كبيرة بالغازات وعندما تنطلق تتمدد أكثر من ألف مرة. وتسمي المواد التى تنتج عن النوعين فى مثل هذه الظروف بالمواد البركانية (حطام الصخر)، ويتراوح حجم هذا الحطام ما بين الغبار الناعم جداً بقطر حوالى 0.063 مم، والرماد البركانى فى حجم الرمل (أقل من 2 مم) إلى قطع يزيد وزنها على الطن.

تنتج الرماد البركانى عن ماجما لزجة محمولة بالغازات أثناء الانفجارات البركانية العنيفة عند ارتفاع الماجما فى القصبة، وتتمدد الغازات بسرعة فتولد رغوة تشبه الرغوة المنطلقة من زجاجة الكولا عند رجها، وتنفجر الرغوة إلى شظايا زجاجية دقيقة جداً عند تتمدد الغازات الحارة، وأثناء هبط هذا الرماد الساخن تندمج القشور الزجاجية لتكون الحجر المسامى المتحد (التوف Tuff). تُكون اللافا أحيانا ما يعرف بصخر الخفاف Pumice الممتلئ بالفجوات مما يجعله قابل للطفو فوق الماء، ومن هذه الصخور أيضاً الحصى البركانى Lapilli ويشبه ثمار جوز الهند، والرماد Cinder والذى يشبه حبيبات البسلة، والكتل Blocks التي تشبه القنابل، وتنحدر هذه الكتل على جوانب المخروط البركانى. ويمكن أن تنتشر المفتتات البركانية الناعمة إلى مسافات كبيرة بعيداً عن الفوهة، بينما يتعلق الغبار بعيداً فى الغلاف الجوى ويحجب ضوء الشمس ويخفض درجة الحرارة.

4 - المداخن والينابيع والنافورات الحارة :

أ- المداخن: ثقوب ترتبط بانكسارات فى الصخور يخرج منها أبخرة وغازات، وتصل نسبة بخار الماء فى هذه الغازات إلى حوالى 98 ٪، ومن هذه الغازات التى تنطلق من المداخن ثانى أكسيد الكربون والكلور والأيدروجين.

ب – الينابيع الحارة :

يوجد ارتباط بينها وبين المداخن ويوجدان متجاوران، فقد تتحول بعض الينابيع الحارة إلى مداخن خاصة فى فصل الجفاف، ثم تعود إلى ينابيع فى فصل المطر مرة ثانية، بعد أن تتوافر المياه الجوفية اللازمة لحدوث مثل هذه الظاهرة، وتنقسم هذه الينابيع إلى نوعين:

1- الينابيع الساخنة: Hot springs

تظهر على شكل أحواض مليئة بالمياه الساخنة، منها ما تغلى فيه المياه أو تئز فى هدوء أو بشدة وبشكل مستمر، ويغلى بعضها فى شكل فورات انفجارية على فترات بينها فترات هدوء وتوجد لها أمثلة كثيرة منها عيون المياه الساخنة فى منطقة حلوان، والعين السخنة فى السويس، وعين العباد فى وادى العباد بشرق إدفو، وعيون المياه الساخنة بالواحات، ومنها كذلك عين بيلوستون بارك فى ولاية ويمنج الأمريكية.

2– الينابيع الفوارة : Geysers

 نافورات من المياه الساخنة مع أعمدة البخار التى تنفجر على فترات وتشبه البركان من حيث الفوهة والقصبة والمخروط، ولكن الفرق فى الحجم بينهما كبير، وربما أنه كان بركان ثم توقف عن قذف اللافا وحلت محلها الأبخرة والمياه الساخنة، وتكثر هذه الظاهرة فى جزيرة أيسلندا وجزيرة نيوزيلندا وفى ولاية ويمنح فى منطقة بيلوستون بارك.

أشكال البراكين:

قسم العلماء البراكين إلى ثلاثة أنواع  بحيث تنوع الحجم والشكل إلي:

1– براكين قبابية: Sheild volcanoes

 عندما تنبثق اللافا السائلة من نمط هوائي، يأخذ البركان الشكل القبابى المسمى a Sheild Volcano المكون من تدفقات اللافا البازلتية، والذي يحتوى على نسبة صغيرة من مادة بركانية فلزية، ويعتبر بركان مونالوا واحداً من البراكين القبابية التى تكون معا جزر مجموعة هوائي، والذى تبدأ قاعدته من قاع المحيط الهادى على عمق يصل إلى 5000 متر تحت سطح البحر، وقمته فوق مستوى سطح البحر بحوالى 4175 متراً، مما يعنى أن ارتفاعه يصل إلى 9175 متراً، أى أعلى من قمة إفريست، ومن الجزر التى بنيت بنفس الطريقة جزيرة مد واى Midway وجزيرة جلاباجوس Galapagos.

وأكثر الدراسات التى تمت على البراكين القبابية هي التي أجريت علي بركان كيلاويا Kilauea، حيث تم التسجيل به أكثر من 50 مرة وأنه مازال نشطاً حتى الآن، وترتفع الماجما من غرفـة الصهير على بعد 60 كيلو متر أو أكثر إلى القمة، وأن اللافا فى طريق ارتفاعها من غرفة الصهير تتجمع فى خزانات أصغر على بعد يتراوح ما بين 3 إلى 5 كيلو متر تحت القمة، وقد حدث آخر انفجار لهذا البركان عام 1983 ومازال نشطاً حتى الآن، وقد حدث هذا الانفجار داخل الكالديرا التى كانت قد تكونت مكان فوهة البركان في فترة سابقة، خلال شق يتراوح طوله بين 5 ـ 6 كم.

إن الانفجارات البركانية من هذا النمط استغرقت تقريباً حوالى مليون سنة فى جزر هوائي، حتى ينتج عنها مرتفعات جبلية تصل إلى ارتفاع أكثر من 9000 كيلو متر من تحت سطح البحر حتى القمة، ويوجد الآن اتفاق عام على أن المراحل المبكرة من تكوين البركان القبابى تتمثل في تدفقات رقيقة من البازلت قليل اللزوجة جداً فى شكل انفجارات متتابعة، بينما عندما تزيد لزوجة اللافا ينتج تدفقات أقصر وأكثر سمكاً مما يجعل الجوانب أشد انحداراً.

2 – مخاريط الرماد البركانى : Cinder Cones

وتتكون من شظايا اللافا المقذوفة ، تأخذ المادة البركانية الفلزية المفككة زوايا شديدة الانحدار تتراوح بين ⁵30 ـ 40 ⁵ تبقى عندها المادة ثابتة ولا تنهار، مما يعنى أن هذه البراكين شديدة الانحدار، وصغيرة الحجم قليلة الارتفاع وارتفاعاتها أقل من 300 متر، تتكون بالقرب من براكين كبيرة وفى شكل مجموعات.

يتميز هذا النوع من البراكين بالندرة، ومنها بركان باريكوتين Paricutin على بعد 200 كيلو متر غرب مدينة مكسيكوسيتى عاصمـة المكسيك، وقد انفجـر هذا البركان فى أحد حقـول المكسيكيين الذى كان شاهد عيان على هذا الانفجار فى عام 1943، وقد حدثت هزات خفيفة عديدة قبل أسبوعين من انفجار البركان لأول مرة فى قرية باريكوتين التى تبعد عن البركان بحوالى 3.5 كيلو متر، ثم خرج دخان كبريتى من فتحة صغيرة فى حقل الفلاح المكسيكى، وفى أثناء الليل خرجت شظايا الصخر الحار المتوهج فى الهواء من هذه الفتحة. وفى يوم واحد نما المخروط وبلغ ارتفاعه حوالى30 متر، بينما وصل ارتفاعه فى الخمسة أيام الأولى إلى حوالى 100 متر، وألقت الانفجارات العنيفة شظايا ساخنة لارتفاع حوالى 1000 متر من حافة الفوهة، كما وقد سقطت شظايا هائلة بالقرب من الفوهة تدحرج بعضها إلى أسفل السفح، بينما سقط الرماد الدقيق فى مساحة واسعة جداً بعيدة وغطت القرية، وبعد عامين وصل ارتفاع هذا البركان إلى حوالى 400 متر.

3– المخاريط البركانية المركبة : Composite Cones

تنتمى معظم براكين الأرض إلى هذا النوع ويوجد معظمها فى نطاق ضيق فى حلقة النار التى تحيط بالمحيط الهادى، ومنها جبل فوجى باليابان وجبل مايون فى الفلبين، وبراكين سلسلة كسكيد فى شمال غرب الولايات المتحدة، والتى تشمل جبل سانت هيلينز وجبل رانيير وجبل شاستا. ويمكن أن نطلق اسم البركان الطبقى Staro Volcano على البركان المخروطى المركب، وهو شكل نمطى مركب من تدفقات من اللافا وإرسابات بركانية فلزية تنبثق أساساً من قصبة مركزية، و تنتج المخاريط المركبة عندما تخرج اللافا اللزجة نسبياً والمركبة من الإنديست.

أشكال النشاط النارى الباطنى للبراكين:

تتنوع أشكال النشاط الباطنى للبراكين جداً فى الأحجام والأشكال، كما يتضح، ويلاحظ من الشكل أن بعض هذه الأشكال مسطح ومستوى Tobular، وبعضها الآخر ذا شكل كتلى Massive، ويلاحظ أيضاً أن بعض هذه الأشكال تتقاطع عبر التراكيب الموجودة مثل طبقات الصخور الرسوبية، بينما تتكون الأشكال الأخرى متداخله مع الطبقات الرسوبية ومن هذه الأشكال ما يلى:

1– الحواجز الرأسية: Dikes

أجسام مسطحة مستوية تتكون عندما دخول اللافا إلى الكسور، ويتراوح سمك هذه التراكيب المسطحة بين أقل من سنتيمتر وأكثر من كيلو متر، وتصل أطوال أكبرها إلى مئات الكيلو مترات، ويبلغ سمك معظم هذه الحواجز إما مترات قليلة أو قد تمتد إلى عدة كيلو مترات.

وتوجد الحواجز غالباً فى مجموعات كممرات منتظمة رأسياً ملئت بتدفقات اللافا القديمة، وتوجد بعض الحواجز متشععة من العنق البركانى المنحوت فى هذه المواضع، ويُعتقد أن صعود اللافا النشطة يُولد شقوق فى المخروط البركانى، وعندما تنكشف هذه الحواجز الرأسية على السطح تظهر كحوائط، وذلك نتيجة شدة مقاومتها لعمليات التجوية عما يجاورها من صخور، ومن أمثلتها تلك الحواجز الكثيرة المنتشرة بجبال جنوب سيناء.

2– الإندساسات الأفقية : Sills

تتكون عندما تدخل الماجما بين السطوح الأفقية للصخور الرسوبية، وبسبب سمكها المنتظم نسبياً ومساحتها الكبيرة يحتمل أن تكون ماجما سائلة جداً نتيجة انخفاض السيليكا بها وأن معظمها مكون من صخور بازلتية، ويتطلب دخول هذه الإندساسات الأفقية بين طبقات الصخر ارتفاع الصخور التى تقع أعلاها بمقدار سمك الإندساسات، ولذلك تكثر فى الأعماق الضحلة؛ حيث يقل الضغط الناتج عن ثقل الطبقات فوقها، ويمكن أن تقطع الإندساسات الكبيرة الطبقات الرسوبية.

وتماثل الإندساسات الأفقية فى كثير من الأوجه تدفقات اللافا المدفونة، حيث أنهما مسطحين فى مستوى أفقى، وأن نسيج كل منهم نسيج أفانيتى (نسيج صخر نارى)، ويحتوى الجزء العلوى من تدفقات اللافا العلوية عادة فجوات نتجت بسبب هروب فقاعات الغاز، وتتكون الإندساسات عندما تدخل الماجما عنوة بين طبقـات الصخور الرسوبيـة، لذلك يمكن أن توجد شظايا الصخور العلوية فى الإندساسات، وعلى العكس التدفقات اللافية تنبثق على السطح قبل أن تتكون الطبقات العليا.

3- اللاكوليث: Laccolith

إن اللاكوليث مشابه للإندساس لأنهما يتكونان عندما تدخل الماجما بين طبقات الصخور الرسوبية قريباً من السطح لكن الماجما التى تكون الإندساس أكثر لزوجة، وتتجمع الماجما الأقل سيولة ككتلة تشبه العدسة التى تقوس الطبقات أعلاها إلى أعلى، كما يتضح من شكل رقم (26)، وبناء على ذلك، ربما ينكشف اللاكوليث بسبب نتوئه القبابى القريب من السطح، وأكبرها لا يزيد اتساعه عن كيلو مترات قليلة.

4– الباثوليث:Batholith

غالباً ما تحدث ظاهرة الباثوليث فى شكل مجموعات تتكون من تراكيب طويلة يصل طولها إلى عدة مئات من الكيلو مترات، وبعرض يزيد عن 100 كيلو متر، كمثال باثوليث ولاية إيداهو الذى يغطى مساحة تزيد عن 40 ألف كيلو متر مربع، و يبلغ سمك الباثوليث عشرات الكيلو مترات فى القشرة الأرضية، ويمكن أن يظهر منه على السطح أكثر من 100 كيلو متر مربع، وعادة يتكون الباثوليث من أنماط صخرية ذات مركبات كيمائية جرانيتية خاصة صخر الديوريت، ويمكن أن يتركب الباثوليث الصغير من نوع صخرى واحد. وتدل دراسات الباثوليث الكبير على أنه تكون فى مدة تزيد على ملايين السنيين، فمثلاً باثوليث سيرانيفادا تكون فى مدة 130 مليون سنة انتهت منذ حوالى 80 مليون سنة أى فى عصر الكريتاسى.

ربما يكون الباثوليث نواة النظام الجبلى، وأزالت عملية الرفع والنحت الصخور العلوية من فوقه ومن ثم تنكشف الصخور النارية؛ مثل كثير من القمم الأكثر ارتفاعاً بجبال سيرانيفادا ( جبل وتينى ) مقوسة مثل كتلة من الجرانيت، وقد اختلف علماء الجيولوجية فى كيفية وصول الباثوليث إلى السطح على الرغم أنه ينشأ بالقرب من غرف الصهير.

نطاقات البراكين:

وتتمثل فى أربعة نطاقات كلها يرتبط بالنشاط التكتونى أو بالحركات الباطنية البطيئة أى بنطاقات الإلتواءات والانكسارات،  كما  يتضح من الشكل رقم (27) على النحو التالى : 1– نطاق حلقة النار الذى يحيط بالمحيط الهادى، ويرتبط بالنطاق الإلتوائي بغرب الأمريكتين فوق مرتفعات الإنديز ومرتفعات أمريكا الوسطى حتى شمال المكسيك ومرتفعات غرب أمريكا الشمالية إلى جزر الأوشيان، وتتصل مع جزر سواحل شرق آسيا مثل جزر اليابان و الفلبين وجزر إندونيسيا حتى تنتهى بجزر نيوزيلندا .

2 – براكين داخل المحيط الهادى، وهى البراكين التى انفجرت فوق قاعة وظلت ترتفع حتى وصلت إلى السطح لتكون عدد من الجزر، ويصل ارتفاع بعضها أكثر من 9000 متر فوق قاع المحيط، ومنها براكين جزر هوائي، ومنها ما هو نشط الآن ومنها ما هو خامد، ويقدر عدد البراكين الثائرة و الخامدة حوالى ₂/¹مليون بركان داخل المحيط الهادى.

3 – النطاق العرضى شمال البحر المتوسط وفى الجزر المتاخمة لساحل أوربا الجنوبي، وأشهر براكين هذا النطاق النشطة بركان فيزوف بالقرب من مدينة نابولى بإيطاليا، وبركان إتنا بجزيرة صقلية، وبركان إسترومبولى فى جزيرة ليبارى الذى يسمى منارة البحر المتوسط، ثم  إمتدادات هذا النطاق فى غرب آسيا فى تركيا ومنطقة القوقاز، ومن براكينها الهامة أيضاً بركان جبل أرارات بتركيا وبركان البرز فى جنوب بحر قزوين بإيران.

4 – النطاق الممتد فى شرق إفريقيا والذى نتج عن انكسارات الأخدود الإفريقى العظيم والذى كون جبل كلمنجارو وجبل كينيا وإلجن وهى براكين خامدة الآن، ومنها براكين رينزورى فى الأخدود الغربى وهى براكين نشطة حالياً.