تتعمق دراسة جديدة على عمق 12 ميلاً في سطح الأرض للتنبؤ بالانفجارات البركانية

[عبدالله أسحاق]

تشير الدراسة إلى وجود علاقة بين حجم وتواتر الانفجارات والمدة التي تستغرقها الصهارة للتشكل في الخزانات العميقة

وتعتمد التنبؤات الحالية للانفجارات البركانية على رصد نشاط البركان نفسه والطبقات العليا من القشرة الأرضية، حيث تتواجد الصخور المنصهرة، التي يحتمل أن تكون جاهزة للانفجار. ومع ذلك، تؤكد الأبحاث الحديثة أهمية التعمق في قشرة الأرض بحثًا عن أدلة.

سلط جهد تعاوني بين الباحثين في إمبريال كوليدج لندن وجامعة بريستول الضوء على تواتر وتكوين وحجم الانفجارات البركانية في جميع أنحاء العالم.

تشير دراستهم إلى وجود علاقة قوية بين حجم وتواتر الانفجارات والمدة التي تستغرقها الصهارة، وهي الصخور المنصهرة شديدة الحرارة، لتتشكل في خزانات عميقة تقع على عمق يصل إلى 20 كيلومترًا تحت سطح الأرض، بالإضافة إلى حجم هذه الخزانات.

الطفو والانفجارات البركانية

إذًا، كيف توصل الباحثون إلى نظريتهم بالضبط؟

قال البروفيسور مات جاكسون، رئيس قسم ديناميكيات الموائع الجيولوجية في قسم علوم وهندسة الأرض في إمبريال كوليدج لندن وأحد مؤلفي الدراسة، لموقع "إنجينيرينغ" إن "الصخور المنصهرة - الصهارة - عادة ما تكون أقل كثافة من الصخور الصلبة المحيطة بها. وهذا يعني أنه قابل للطفو، ويوفر الطفو قوة دافعة له للتحرك لأعلى من خزان المصدر العميق والساخن حيث يتم إنشاؤه، إلى بركان على السطح حيث يمكن أن يثور.

"ومع ذلك، عندما تتحرك الصهارة إلى أعلى داخل الصخور الباردة، فإنها تميل إلى التجمد. لتكوين ثوران، يجب على الطفو تحريك الصهارة للأعلى بشكل أسرع من تجميدها. هناك حد أدنى من الطفو الحرج المطلوب للقيام بذلك. لقد أظهرنا أنه للوصول إلى هذا الحد الأدنى من الطفو الحرج، يجب أن تتجمع الصهارة في خزان المصدر لتشكل طبقة سميكة، تحتوي على حجم كبير جدًا من الصهارة، مما يؤدي إلى حدوث انفجارات كبيرة جدًا.

ويواصل: «بعد الثوران، تؤدي عمليات خزان المصدر التي تتسبب في تراكم الصهارة إلى تكوين طبقة سميكة أخرى، والتي يمكن أن تنفجر بعد ذلك، وهكذا. تشرح نتائجنا الحجم الكبير والطبيعة الدورية لهذه الانفجارات الكبيرة جدًا.

التنبؤ بالانفجارات من خلال دراسة القشرة العميقة

وفحصت الدراسة بيانات من 60 من الانفجارات البركانية الأكثر انفجارا في تسع دول: الولايات المتحدة ونيوزيلندا واليابان وروسيا والأرجنتين وتشيلي ونيكاراغوا والسلفادور وإندونيسيا.

ومن خلال الجمع بين بيانات العالم الحقيقي ونماذج الكمبيوتر المتطورة، بحث فريق البحث في التركيب والبنية والتاريخ الجيولوجي للصخور الموجودة في أعماق قشرة الأرض. وقاموا أيضًا بتحليل المعلومات التي تم جمعها من البراكين النشطة للحصول على فهم شامل لكيفية تراكم الصهارة وتصرفاتها في أعماق الأرض.

وباستخدام مجموعة البيانات الشاملة هذه، طور الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية قادرة على تكرار العمليات المعقدة التي ينطوي عليها تدفق الصهارة وتخزينها في أعماق الأرض. ومن خلال عمليات المحاكاة هذه، كشف الفريق عن رؤى قيمة حول العوامل المؤثرة على الانفجارات البركانية.

ويوضح البروفيسور جاكسون قائلاً: "إن حجم وتواتر أكبر الانفجارات يكون مدفوعًا بالعمليات في الخزانات العميقة المصدر، وهو أمر مهم لأنه يشير إلى أننا يجب أن نولي المزيد من الاهتمام لهذه الخزانات عند تقييم المخاطر.

إن خزانات المصدر عميقة جدًا بحيث لا يمكن تصوير الصهارة التي تتراكم قبل الثوران باستخدام التقنيات المتاحة حاليًا بشكل مباشر، ولكن لدينا الآن الدافع لمواصلة تحسين دقة هذه التقنيات لتحديد هذه الصهارة.

قابلية التطبيق والبحوث المستقبلية

من خلال تعزيز فهمنا للعمليات التي تحرك النشاط البركاني وتقديم نماذج توضح العوامل التي تحكم الانفجارات، تمثل هذه الدراسة تقدمًا محوريًا نحو مراقبة أكثر دقة والتنبؤ بهذه الظواهر الجيولوجية المهمة.

“إن نتائج الدراسة ليس لها بعد تطبيق عملي مباشر على تدابير السلامة العامة وجهود التأهب للكوارث؛ وبدلاً من ذلك، فهي توفر خطوة إلى الأمام في فهم الضوابط الطبيعية على الانفجارات الكبيرة التي يمكن أن تدعم التقييمات المنقحة للمخاطر، والأدلة على الثوران الوشيك وتطوير تقنيات المراقبة الجديدة.