التغييرات الأساسية لما نعرفه عن كيفية عمل البراكين

بركان Fagradalsfjall في أيسلندا يثور في الليل.

الاكتشافات الحديثة من ثورات Fagradalsfjall في أيسلندا تغير ما نعرفه عن كيفية عمل البراكين.

إن تعلم شيء يغير بشكل جذري كيفية فهمنا لعالمنا لا يحدث كثيرًا. ولكن بالنسبة لعالم الأرض ماثيو جاكسون بجامعة كاليفورنيا وسانتا باربرا وآلاف علماء البراكين في جميع أنحاء العالم ، فقد حدث هذا الاكتشاف للتو.

أثناء أخذ عينات من الصهارة من بركان Fagradalsfjall في أيسلندا ، اكتشف جاكسون وزملاؤه عملية أكثر ديناميكية بكثير مما افترضه أي شخص في القرنين بأن العلماء كانوا يدرسون البراكين.

قال: “فقط عندما أعتقد أننا اقتربنا من معرفة كيفية عمل هذه البراكين ، نحصل على مفاجأة كبيرة”.

Fagradalsfjall هو بركان تويا تشكل في العصر الجليدي الأخير في شبه جزيرة ريكيانيس ، على بعد حوالي 25 ميلاً (40 كم) من ريكيافيك ، أيسلندا.

تم نشر نتائج علماء الجيولوجيا في 14 سبتمبر في المجلة طبيعة سجية.

10000 سنة في الشهر

بفضل الإجازة ، والوباء ، و 780 عامًا من ذوبان الصخور الجوفية ، كان جاكسون في المكان والزمان المناسبين لمشاهدة ولادة Fagradalsfjall ، وهو شق في الأراضي المنخفضة في جنوب غرب أيسلندا انقسم وانفجر مع الصهارة في مارس 2021. بواسطة وقال إنه في ذلك الوقت ، كان الجميع في شبه جزيرة ريكجان مستعدين لنوع من الثوران البركاني.

قال عن 50000 أو نحو ذلك من الزلازل – قوتها 4 درجات أو أعلى – التي هزت الأرض لأسابيع وأبقت معظم سكان آيسلندا على حافة الهاوية: “كان سرب الزلزال شديدًا”.

ومع ذلك ، فإن الحرمان من النوم كان يستحق كل هذا العناء ، وسرعان ما تحول الغرابة إلى سحر حيث انبثقت الحمم البركانية وتناثرت من الفتحة الموجودة في الأرض في منطقة Geldingadalur الفارغة نسبيًا. توافد العلماء والزوار على حدٍ سواء إلى المنطقة لمشاهدة أحدث جزء من شكل قشرة الأرض. منذ البداية ، كانوا قادرين على الاقتراب بما يكفي لأخذ عينات من الحمم البركانية بشكل مستمر ، بسبب التدفق البطيء للحمم البركانية والرياح العاصفة التي فجرت الغازات الضارة بعيدًا.

Fagradalsfjall أيسلندا الثوران البركاني

الثوران البركاني لجبل Fagradalsfjall في آيسلندا.

بقيادة سيموندور هالدورسون في جامعة أيسلندا ، كان الجيولوجيون يحاولون معرفة “عمق نشأة الصهارة في الوشاح ، وإلى أي مدى تم تخزينها تحت السطح قبل الانفجار ، وما كان يحدث في الخزان قبل الانفجار وأثناءه. الانفجار. ” أسئلة مثل هذه ، على الرغم من كونها أساسية ، إلا أنها في الواقع بعض من أكبر التحديات لأولئك الذين يدرسون البراكين. ويرجع ذلك إلى عدم القدرة على التنبؤ بالانفجارات ، والخطر والظروف القاسية ، وبُعد العديد من المواقع النشطة وعدم إمكانية الوصول إليها.

أوضح جاكسون: “كان الافتراض أن حجرة الصهارة تمتلئ ببطء بمرور الوقت ، وأن الصهارة تمتزج جيدًا”. “ثم تجف على مدار الثوران.” وأضاف أنه نتيجة لهذه العملية المحددة جيدًا والمكونة من خطوتين ، فإن أولئك الذين يدرسون الانفجارات البركانية لا يتوقعون رؤية تغييرات كبيرة في التركيب الكيميائي للصهارة أثناء تدفقها من الأرض.

قال: “هذا ما نراه في جبل كولاويا في هاواي”. “سيكون لديك ثوران بركاني يستمر لسنوات ، وستكون هناك تغييرات طفيفة بمرور الوقت.

وتابع جاكسون: “لكن في آيسلندا ، كان هناك أكثر من 1000 عامل من معدلات التغيير الأعلى بالنسبة للمؤشرات الكيميائية الرئيسية”. “في غضون شهر ، أظهر ثوران Fagradalsfjall تباينًا تركيبيًا أكثر مما أظهرته ثوران Kīlauea منذ عقود. النطاق الإجمالي للتركيبات الكيميائية التي تم أخذ عينات منها في هذا الثوران على مدار الشهر الأول يمتد النطاق الكامل الذي اندلع في جنوب غرب أيسلندا في آخر 10000 عام “.

ثوران بركان فاجرادالسفيال في الليل

منظر ليلي لثوران بركاني في جبل Fagradalsfjall في أيسلندا.

هذا التباين ناتج عن دفعات لاحقة من الصهارة التي تتدفق إلى الغرفة من أعمق في الوشاح ، وفقًا للعلماء.

قال جاكسون: “تخيل مصباح الحمم في عقلك”. “لديك مصباح ساخن في الأسفل ، يسخن فقاعة وترتفع النقطة وتبرد ثم تغرق. يمكننا أن نفكر في عباءة الأرض – من أعلى اللب إلى أسفل الصفائح التكتونية – تعمل كثيرًا مثل مصباح الحمم “. ومضى موضحًا أنه نظرًا لأن الحرارة تتسبب في ارتفاع مناطق الوشاح وتتشكل أعمدة وتتحرك بقوة إلى أعلى باتجاه السطح ، فإن الصخور المنصهرة من هذه الأعمدة تتراكم في حجرات وتتبلور ، وتخرج الغازات عبر القشرة ، ويتراكم الضغط حتى الصهارة تجد طريقة للهروب.

“فقط عندما أعتقد أننا اقتربنا من معرفة كيفية عمل هذه البراكين ، نحصل على مفاجأة كبيرة.” – ماثيو جاكسون

كما هو موضح في الورقة ، فإن ما اندلع في الأسابيع القليلة الأولى كان نوع الصهارة “المستنفد” المتوقع الذي كان متراكمًاز في الخزان ، الذي يقع على بعد حوالي 10 أميال (16 كم) تحت السطح. ومع ذلك ، بحلول أبريل ، أظهرت الأدلة أن الغرفة كان يعاد شحنها بنوع أعمق “مخصب” يذوب بتركيبة مختلفة. تم الحصول عليها من منطقة مختلفة من عمود الوشاح الصاعد تحت آيسلندا. تحتوي هذه الصهارة الجديدة على تركيبة كيميائية أقل تعديلًا ، مع محتوى أعلى من المغنيسيوم ونسبة أعلى من غاز ثاني أكسيد الكربون. يشير هذا إلى تسرب عدد أقل من الغازات من هذه الصهارة العميقة. بحلول شهر مايو ، كانت الصهارة التي سيطرت على التدفق من النوع الأعمق والأغنى. هذه التغيرات السريعة والمتطرفة في تكوين الصهارة في نقطة ساخنة تتغذى على عمود ، كما يقولون ، “لم تتم ملاحظتها من قبل في الوقت الفعلي القريب”.

ومع ذلك ، قال جاكسون إن هذه التغييرات في التركيب قد لا تكون نادرة جدًا. إنه فقط أن فرص أخذ عينات من الانفجارات في مثل هذه المرحلة المبكرة ليست شائعة. على سبيل المثال ، قبل اندلاع Fagradalsfjall عام 2021 ، حدثت أحدث الانفجارات في شبه جزيرة Reykjanes في أيسلندا منذ ثمانية قرون. وهو يشك في أن هذا النشاط الجديد يشير إلى بداية دورة بركانية جديدة ربما تمتد لقرون في جنوب غرب أيسلندا.

وقال: “غالبًا ما لا نملك سجلًا للمراحل الأولى لمعظم الانفجارات البركانية لأنها دفنت بواسطة تدفقات الحمم البركانية من المراحل المتأخرة”. سمح لهم هذا المشروع ، وفقًا للباحثين ، برؤية ظاهرة كان يُعتقد أنها ممكنة ولكن لم تتم رؤيتها بشكل مباشر.

بالنسبة للعلماء ، تمثل هذه النتيجة “قيدًا رئيسيًا” في كيفية بناء نماذج البراكين حول العالم. ومع ذلك ، لم يتضح بعد مدى تمثيل هذه الظاهرة للبراكين الأخرى ، أو ما هو الدور الذي تلعبه في إحداث ثوران بركاني. بالنسبة لجاكسون ، هذا تذكير بأن الأرض لا تزال لديها أسرار لتخسرها.

قال: “لذلك عندما أخرج لأخذ عينات من تدفق الحمم البركانية القديمة ، أو عندما أقرأ أو أكتب أوراقًا في المستقبل ، سيكون الأمر دائمًا في ذهني: قد لا تكون هذه هي القصة الكاملة للانفجار.”

المرجع: “التحول السريع لمصدر صهاري عميق في بركان فاجرادالسفيال ، أيسلندا” بقلم سوموندور إيه هالدورسون ، وإدوارد دبليو مارشال ، وألبرتو كاراتشولو ، وسيمون ماثيوز ، وإنيكو بالي ، وماجا بي. . Guðfinnsson، Olgeir Sigmarsson، John Maclennan، Matthew G. Jackson، Martin J. Whitehouse، Heejin Jeon، Quinten HA van der Meer، Geoffrey K.Mibei، Maarit H. Kalliokoski، Maria M. ميليسا آن بفيفر ، صامويل دبليو سكوت ، ريكي كيارتانسدوتير ، باربرا آي كلاين ، كلايف أوبنهايمر ، أليساندرو أيوبا ، إيفجينيا إليينسكايا ، مارسيلو بيتيتو ، غايتانو جوديس وأندري ستيفانسون ، 14 سبتمبر 2022 ، طبيعة سجية.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x

READ  وينتج فيلم Weird Star أسرع نوفا على الإطلاق

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.