البراكين وتكتونية الأطباق Volcanoes and Plate Tectonic

تمهيد:

إن توزيع النشاطين البركاني والزلزالي في العصر الحاضر على سطح الكرة الأرضية ليس اعتباطياً بل يتبع خطاً معيناً ويتركز في مناطق محددة. ومن أهم مناطق تواجد البراكين هي المنطقة المحيطة بالمحيط الهادي مكونة حزاماً حول هذا المحيط يدعى بحلقة النار (Ring of fire) والمتمثلة بكل من الساحل الغربي لأمريكا الشمالية والساحل الغربي لأمريكا الجنوبية وفي جزر اليابان والفليبين وإندونيسيا وجزر سليمان والجزر المجاورة لها في جنوب المحيط الهادي (شكل 1). كما نجد البراكين موجودة في وسط المحيط الأطلسي مثل جزيرة أيسلندة وجزر الازور في البحر الكاريبي، وكذلك نجد البراكين متمركزة في البحر الأبيض المتوسط وفي منطقة التشقق الأفريقي. ليس ذلك فقط، بل أن مناطق النشاط البركاني في العصر الحاضر تكون مصاحبة لمناطق أو أحزمة النشاط الزلزالي. ومن الطبيعي أن هذا التصاحب مهم وله علاقة مباشرة بطبيعة العمليات التي تجري في كرتنا الأرضية وقد توصل العلماء إلى ربط هاتين الظاهرتين (النشاط البركاني والنشاط الزلزالي) بنظرية الأطباق.



أولاً: النشاط البركاني والناري المرتبط بحافات الأطباق:

اعتماداً على اتجاهات حركة الطبقين المتجاورين، تقسم الحافات بين الأطباق إلى الحافات التباعدية، والحافات التقاربية، والحافات المحايدة. وفيما يلي شرح لطبيعة النشاط البركاني والناري في كل من هذه الحافات.

(1) النشاط البركاني والناري في الحافات التباعدية: تتميز حافات الأطباق التباعدية، المتمثلة بحواجز وسط المحيط، بنشاطات بركانية وارتفاع في معدل الجريان الحراري. وترتفع الحواجز المحيطية الوسطية لأكثر من (3 كم) عن المستوى العام للقيعان البحرية، وذلك بسبب كون موادها مقذوفة حديثاً وحارة وهي بذلك أقل كثافة من المناطق المجاورة لها ولذلك فهي تطفو فوق المواد الباردة لمنطقة الغلاف الصخري القديمة. وبمرور الوقت تبرد هذه المواد وتزداد كثافتها فتنحدر إلى الأسفل على طرفي المرتفع المحيطي حيث تقذف مواد جديدة حارة وهكذا.

وقد أجريت دراسات عديدة لحواجز وسط المحيط أظهرت وجود أعداد هائلة من تراكيب فقاعية الشكل من صخور البازلت تسمى بالحمم الوسائدية (Pillow Lava) التي تتكون تحت الماء عندما يتعرض التدفق البازلتي إلى تبريد مفاجئ وسريع، وعادة لا يغطي الحمم الوسادية، أو تغطيها طبقة خفيفة، من الترسبات.

كما لوحظ وجود العديد من التشققات في قمم المرتفع المحيطي يزيد عرض اغلبها عن (3 أمتار)، وتتوزع هذه الشقوق بأعداد كبيرة وصلت كثافتها إلى أكثر من (400) شق في مساحة لا تزيد عن (6 كم2). وتؤدي عمليات قذف الحمم البركانية من خلال هذه الشقوق الممتدة بصورة موازية لوادي التصدع إلى تكوين حاجز ضيق طولي ممتد بنفس الاتجاه والتي تعتبر دليلاً أكيداً على حدوث قوى سحب على جانبي الحاجز المحيطي.

إن العامل الحاسم في تكون الصهير البازلتي في مراكز الانتشار مقارنة بالمناطق الأخرى يكمن في انخفاض الضغط في هذه المراكز نتيجة لعمليات التصدع الجارية فيها مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة اللازمة لحدوث عمليات الانصهار. ومن الجدير بالذكر أن التجارب قد أثبتت بان الإذابة الجزئية بنسبة (10 – 30 %) من صخور البريدوتايت (Peridotite) المكونة بصفة رئيسية من معدني الاوليفين والبايروكسين ينتج صهيراً من تركيب البازلت الذي هو اقل كثافة من مواد الجبة الصلبة وبالتالي يرتفع إلى أعلى خلال التشققات في الأطباق المتباعدة مكوناً قشرة محيطية جديدة.

ومن المعتقد أن ما يقذف سنوياً على طول المرتفعات المحيطية الوسطية يقدر بحوالي (20 كم3) من البازلت. وتشير هذه الدراسات إلى أن النشاطات البركانية هذه تمثل ثورات هائلة طويلة الأمد من صهير البازلت ممتدة لفترة جيولوجية طويلة وأن مصدر هذه المواد يعود إلى الإذابة الجزئية في منطقة الجبة الأرضية.

(2) النشاط البركاني والناري في الحافات التقاربية: تشمل النشاط البركاني والناري في مناطق الجزر القوسية ومناطق البراكين القوسية، وكلاهما ناتجان من عملية غوران الطبق المحيطي أسفل طبق محيطي آخر أو أسفل طبق قاري.

· النشاط البركاني والناري في مناطق الجزر القوسية: توجد الجزر القوسية شأنها في ذلك شأن أغلب النشاطات البركانية في القيعان البحرية، مرتبطة بمناطق انزلاق أو انحدار الغلاف الصخري إلى منطقة الجبة الأرضية في مناطق الحافات التلاحمية للأطباق المتحركة. فعند تصادم طبقين محيطيين مع بعضهما وانزلاق إحداهما تحت الأخرى وإذابة جزء منها تتكون سلسلة جزر قوسية ممتدة على طول حافة الطبق العلوي بصورة موازية للخندق (شكل 2).


تنتج الصخور البركانية للجزر القوسية عند إذابة الغلاف الصخري المنزلق داخل منطقة الجبة الأرضية حاملاً معه كميات من الرواسب التي يعود مصدرها إلى القارات المجاورة للخندق المحيطي. وغالباً ما تكون هذه الترسبات غنية بالسليكا والصوديوم والبوتاسيوم مما هي عليه في صخور البازلت. وتكون صخورها من نوع الانديسايت وهي صخور أخف من صخور منطقة الجبة الأرضية وكذلك من الصخور البازلتية المكونة للقشرة الأرضية. لذلك فهي ترتفع نحو الأعلى حتى تصل إلى سطح الأرض. وتكون أكثر لزوجة من البازلت بسبب كونها غنية بالسليكا مما يسبب صعوبة هروب الغازات منها. لذا فهي تتميز بكونها شديدة الثورات البركانية.

وتتأثر نوعية النشاطات البركانية في الجزر القوسية باختلاف العمق الذي تحدث فيه عملية الإذابة الجزئية للغلاف الصخري المنحدر نحو أسفل الجبة. ويزداد هذا العمق بدوره بزيادة المسافة التي تفصل الجزر القوسية عن محور الخندق المحيطي حيث تبدأ النشاطات البركانية بصورة مفاجئة على طول خط يبعد عن محور الخندق المحيطي بحوالي (200-300 كم) باتجاه اليابسة ويسمى هذا الخط بالجبهة البركانية (Volcanic Front) ويحدث هذا لأن الغلاف الصخري يحتاج إلى المسافة الأفقية المذكورة للوصول إلى العمق (100 كم) وهو العمق الحرج الذي تكون عنده الكمية المذابة من الغلاف الصخري كافية للارتفاع إلى السطح. وتمثل المسافة المحصورة ما بين محور الخندق وخط الجزر القوسية منطقة خالية من أي نشاط بركاني تسمى فجوة الخندق ـ القوس (Arc-trench gap) ويتناسب عرض هذه الفجوة عكسياً مع زاوية انحدار الغلاف الصخري نحو الأسفل، حيث تزداد زاوية الانحدار كلما قلت مسافة الفجوة (شكل 3).

من الجدير بالذكر أن حجم المواد المقذوفة إلى الأعلى والواصلة للسطح يتناقص بشدة بعد الجبهة البركانية ويعود ذلك إلى استنزاف الماء والمعادن ذات درجات الانصهار الواطئة بعد هذه الجبهة. كما أن نسبة البوتاسيوم تزداد في المواد المقذوفة بالاتجاه بعيداً عن محور الخندق نحو الجبهة الخلفية للأقواس البركانية ويرجع ذلك إلى اختلاف الأعماق التي تجري فيها عملية الإذابة الجزئية للغلاف الصخري على امتداد هذه المسافة.

· النشاط البركاني والناري في مناطق البراكين القوسية: عندما يتصادم طبق محيطي مع آخر قاري فعندئذ ينحدر الطبق المحيطي تحت القاري لأنه أثقل من الثاني وينتج عن ذلك تكون نشاطات بركانية قوسية التركيب ضمن الأحزمة الجبلية، مثال ذلك جبال الانديز في أمريكا الجنوبية (شكل 4).
(3) النشاط البركاني والناري في الحافات المحايدة:

يتمثل هذا النوع من حافات الأطباق بحركة أحد الطبقين نسبة إلى الثاني دون أن يكون هناك تحطيم أو بناء للقشرة الأرضية لذلك فهي تمتاز بخلوها من النشاطات البركانية والنارية.

ثانياً: النشاط البركاني والناري غير المرتبط بحافات الأطباق:

تمثل البراكين غير المرتبطة بالحافات الطبقية أي التي توجد داخل الأطباق المتحركة نسبة ضئيلة إذا ما قورنت بتلك المرتبطة بالحافات التباعدية والتقاربية للأطباق. حيث يعتقد أن هناك حوالي (122) بركاناً من هذا النوع كانت نشطة خلال العشرة ملايين سنة الأخيرة. وهذه البراكين تعتبر مهمة لأنها تؤشر وجود تغيرات حرارية موقعية تسببها مواد الجبة الأرضية.

ريش الجبة والبقع الحارة (Mantle Plumes and Hot Spots):

وتظهر الدراسات المتعلقة بهذه المناطق أنها تكونت نتيجة لحركة الطبق فوق ريش من مواد صلبة تسمى بريش منطقة الجبة (Mantle Plumes) تصعد من المنطقة الحدودية الفاصلة بين اللب والجبة الأرضية (شكل 5) ويبلغ عددها حوالي خمسة وعشرين ريشة حرارية موزعة على مناطق مختلفة من العالم. ويطلق على مواقع هذه الريش الحرارية على سطح الأرض بالبقع الحارة (Hot Spot). وتمثل البقع الحارة مظاهر سطحية على شكل قباب مرتفعة يصل قطر بعضها إلى حوالي (200 كم) ويتوزع أغلب هذا النوع من البراكين جنوب المحيط الهادي مكونة جزر بركانية ومعالم توجد تحت مستوى سطح البحر على أشكال منفصلة أو بشكل سلسلة (شكل6).
البقع الحارة داخل المحيطات: تؤدي البقع الحارة أسفل المحيطات إلى تكون كل من التلال البحرية(Sea-mounts) والجزر (Island). تمثل التلال البحرية قمم بركانية تتوزع في القيعان البحرية بأشكال منفردة أو على شكل سلاسل ممتدة على مساحات واسعة. والتلال البحرية عبارة عن براكين مخروطية الشكل شديدة الانحدار مرتفعة بضعة مئات من الأمتار فوق المناطق المحيطة بها. تمتلك بعض هذه التلال أقطاراً تزيد عن (100 كم) ويصل ارتفاعها إلى أكثر من (1 كم). وقد تنمو التلال البحرية نتيجة لاستمرار النشاطات البركانية لدرجة تكفي لأن ترتفع هذه التلال فوق مستوى سطح البحر مكونة جزر محيطية قد ترتفع لأكثر من (900 متر) فوق مستوى سطح البحر. وتنتشر أغلب التلال والجزر البحرية قرب المرتفعات المحيطية الوسطية، وتتوزع في جميع محيطات العالم ولكنها تكثر في المحيط الهادي بسبب كثرة النشاطات البركانية في هذا المحيط.

ومن المعتقد أن تكون التلال والجزر البحرية يعود إلى حركة القاع البحرية فوق منطقة نشطة تكتونياً والتي تسمى بالبقعة الحارة (Hot spot) والتي تمثل الموقع السطحي لما يسمى بريش الجبة (Mantle Plumes)، حيث تصعد مواد الجبة الحارة إلى السطح مكونة بركاناً بحرياً يتمثل بتلة بحرية. وقد تكون المواد الصاعدة من الكبر بحيث تكون جزيرة. وفي حالة حركة القاع البحرية فوق بقعة حارة ثابتة في مكانها فان البركان الأول يندفع مع اتجاه حركة القاع ليتكون مكانه بركانا احدث عمراً منه، وهكذا تستمر العملية لينتج عنها سلسلة من التلال والجزر البحرية المختلفة الأعمار ممتدة بطريقة موازية لحركة القاع البحرية. أما التلال البحرية والجزر المنفردة فيعزى وجودها إلى أن البقع الحارة المسببة لها ليست من الكبر بحيث تكون قادرة على إنتاج سلسلة من البراكين السطحية.

مثال: جزر هاواي (Hawaii Islands): هي عبارة عن مجموعة من الجزر تقع في وسط طبق المحيط الهادي تقريباً. وهي تمتد لحوالي (2700 كم). وتتصف بكونها واسعة وتعد نموذجاً مثالياً للنشاطات البركانية البازلتية المتعاقبة والممتدة من فترة (5.6) مليون سنة وحتى الوقت الحالي. تكونت هذه الجزر نتيجة لحركة طبق المحيط الهادي فوق بقعة حارة ثابتة مكونة سلسلة من الجزر المتجاورة والواقعة على خط واحد يمثل اتجاه حركة الطبق الهادي (شكل 7).
البقع الحارة داخل القارات: توجد اغلب البراكين الناتجة عن البقع الحارة داخل المحيطات إلا أن بعضاً منها يوجد داخل الأطباق القارية وهي قليلة وتنتشر على شكل قاطع عمودي (Dyke) أو قاطع موازي (Sill) ولا تختلف في مسببات تكونها عن البراكين المحيطية. وتمتاز الصخور الناتجة عن النشاطات البركانية داخل الصفائح بأنها من نوع الصخور البازلتية المشابهة لتلك الصخور المنتشرة في المرتفعات المحيطية الوسطية ولكنها أغنى من الأخيرة بالفلزات القلوية كالصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم.

ينتج عن عملية توقف حركة الطبق فوق بقعة حارة تكون بقعة مرتفعة نتيجة لاستمرار تدفق المواد الحارة من الجبة الأرضية. وعندما تستمر عملية اندفاع المواد من الأسفل تبدأ القبة بالتصدع وغالباً ما تتصدع هذه القباب مكونة ثلاث اذرع يستمر اثنين منهن بالانفتاح ليكون بذلك بداية نشوء قاع محيطية جديدة، بينما يتوقف الذراع الثالث عن التطور مكوناً بذلك صدعاً نهرياً كبير يساهم في عملية نقل الترسبات القارية إلى المحيط الجديد.

تمتاز مناطق التشقق القاري (Continental Rift) الناتجة من البقع الحارة بنشاط بركاني وناري، حيث تندفع أحجام هائلة من الصخور البازلتية وتنتشر أفقياً لتغطي مساحات واسعة قرب مناطق التصدع مكونة بذلك طبقة تكاد تكون مستوية من الصخور النارية تسمى الهضاب البازلتية (Plateau Basalt) ناتجة من الفيضان البازلتي(Flood Basalt) على طول الشقوق القارية. ومن الهضاب البازلتية الكبيرة في العالم هضبة أثيوبيا في أفريقيا وهضبة كولومبيا غرب الولايات المتحدة الأمريكية، والأخيرة تغطي مساحة تقدر بحوالي (5 ملايين كم2) وبسمك حوالي (1-2 كم) وقد استمرت عملية تدفق الحمم البركانية فيها طيلة (30) مليون سنة الماضية مع زيادة ملحوظة في النشاط البركاني خلال المليون سنة الأخيرة.

مثال: البحر الأحمر وخليج عدن والخندق الأثيوبي: هذا النوع من التصدعات الثلاثية الأذرع يتمثل اليوم في حركة الصفيحة العربية بعيداً عن أفريقيا، حيث يمثل البحر الأحمر وخليج عدن الذراعين المنفتحين في حين يمتد الذراع الثالث من مثلث عفر (Afar triangle) إلى أثيوبيا والصومال. إن هذه الأذرع الثلاثة تكونت لأن الطبق الأفريقي يعتبر ثابتاً ولم يتحرك خلال الـ (30) مليون سنة الماضية، والدليل على ذلك تجمع نشاطات بركانية تعود لأعمار متفاوتة في مكان واحد، فلو كانت القارة متحركة لانتشرت هذه البراكين حسب زمن تكونها (شكل .


المصادر:

أولاً: المصادر العربية:

الموسوي، صباح ناجي، وحسين حميد كريم، 1991: (مقدمة في الجيولوجيا البحرية). منشورات جامعة البصرة، مركز علوم البحار، 647 صفحة.

ثانياً: المصادر الأجنبية:

1. Duxbury, Alyn C., and Alison B. Duxbury, 1997: (An Introduction to the world's Oceans). Wm. C. Brown Publishers, Fifth Edition, P.504.

2. Hamblin, W.K., Christiansen E.H., and 1998: (Earth's Dynamic Systems). Prentice Hall, New Jersey, Eighth Edition, P.739.

3. Montgomery, C.W., 1997: (Fundamentals of Geology). Wm. C. Brown Publishers, Third Edition, P. 411.