اكتشاف نوع جديد من المدخنات تحت الماء في مياه البحر الميت تهدد بانهيارات أرضية في المستقبل

على النقيض من المداخن تحت المائية من الكبريتيدات والكربونات، والتي تُعرف من التلال المحيطية الوسطى والبراكين تحت الماء، لم يتم وصف المداخن المبنية من الأملاح بعد.

وكشف علماء في مركز هيلمهولتز للأبحاث البيئية في ألمانيا، أن مداخن الهاليت كشكل جديد من أشكال التدخين بالماء البارد في البيئات شديدة الملوحة، ترتفع الهياكل في قاع البحر الميت وتنتج عن تصريف تحت الماء لمحاليل ملحية مشبعة من محلول الهاليت في البحيرة المالحة، وتكون مشبعة بالهاليت وتحمل فائضًا ملحوظًا من الكلوريد.

وكشف الباحثون أن البحر الميت دون غيره من أي بيئة مماثلة يمثل أداة تنبؤية قوية لتحديد التجاويف الخطيرة تحت السطح، وبالتالي المناطق المعرضة لخطر الانهيار في المستقبل القريب.

مداخن يصل ارتفاعها إلى عدة أمتار

وتضمن البحث الذي تم نشره في مجلة “ساينس أوف ذا توتال إنفايرومنت”، أنه عند الواجهة مع محلول البحيرة الملحي، يترسب الهاليت على الفور، مكونًا مداخن يصل ارتفاعها إلى عدة أمتار.

وأكد الباحثون في خلاصة البحث الذي قاده العالم كريستيان سيبرت، أستاذ الهيدرولوجيا بمركز هيلمهولتز للأبحاث البيئية، أن مدخنات المياه الباردة لا تقتصر بالضرورة على البحر الميت، ومن المتوقع أن تحدث في جميع أنحاء العالم في بيئات شديدة الملوحة أخرى، مما يشير إلى تزامن المحاليل الملحية المختلفة كيميائيًا، الناتجة عن أصل أو تاريخ أو تطور مختلف.

وتختلف المحاليل الملحية المؤدية إلى تكوين هذه المداخن في التركيب، في حين أن عمليات تكوينها متشابهة.

تدخل المياه الجوفية العذبة من طبقات المياه الجوفية المحيطة إلى رواسب البحيرة المالحة وتتسرب الهاليت بشكل كبير في المناطق المجاورة للبحيرة.

وفي الوقت نفسه، يختلط بمحاليل ملحية قديمة قبل أن يخرج من قاع البحيرة، وتؤدي الاختلافات المميزة في التركيب بين البحر الميت ومحاليل الملح المدخنة الناشئة إلى تبلور فوري للهاليت وعدد قليل من المراحل المعدنية الأخرى.

ظاهرة فريدة

وتنشأ بنية المدخنة من تدفق الطفو لمحاليل الملح المدخنة، التي تكون أقل كثافة من البحر الميت المحيط.

وتعتبر المداخن الملحية ظاهرة فريدة ترتبط بتفاعلات تحت سطحية في قاع البحر الميت، الذي يعد بحيرة ملحية مغلقة تقع في منطقة الصدع العظيم بين الأردن والضفة الغربية وإسرائيل.

وتشير المداخن إلى تجاويف شديدة لأجسام الهاليت الضخمة في باطن بيئة البحر الميت، وهي العملية التي تؤدي إلى زيادة تكوين الحفر الخطرة.

ونظرًا لأن المداخن مثبتة في المياه الضحلة، ولكن من المتوقع وجودها في أجزاء أعمق أيضًا، فمن السهل رسم خرائط لها باستخدام المسح الصدى أو التصوير الجوي.

واستخدم الفريق أدوات تكنولوجية متقدمة مثل القوارب المسيرة السطحية المجهزة بـ”سونار الجوانب”، وأجهزة قياس الأعماق لرسم خرائط تفصيلية لقاع البحر، ومن خلال هذه التقنيات، تمكن الباحثون من تحديد عدة مواقع تحتوي على المداخن الملحية حول موقع الدراسة.

أعمدة هشة إلى ضخمة

أجسام المدخنة، البنية والتكوين، فعلى الرغم من اختلاف أحجام المداخن، إلا أنها متشابهة في البنية، حيث تشكل أعمدة هشة إلى ضخمة يتراوح قطرها بين بضعة سنتيمترات وحتى متر واحد، وتتكون أعمدة المدخنة من بلورات هاليت كبيرة عديمة اللون، تحيط بأنبوب مركزي ينقل المحلول الملحي إلى رؤوس المدخنة.

حيث يتلامس المحلول الملحي الصاعد مع محلول البحر الميت المحيط ويتبلور الهاليت على شكل بلورات هوبر بيضاء أحيانًا على شكل إبر شجرية هشة يبلغ طولها بضعة سنتيمترات.

تمثل هذه التيجان والزوائد البيضاء المراحل الأولية للمدخنة وتشكل بنية تشبه التلبيد، تتكون من بلورات هاليت متصلة تمامًا تتخللها شبكة من القنوات والفتحات، والتي يتم من خلالها إطلاق محلول المحلول الملحي للمدخنة.

مع مرور الوقت، يؤدي إعادة تبلور الهاليت إلى مكعبات بحجم السنتيمتر إلى إغلاق القنوات الشبكية، وتشكيل قناة تغذية مركزية واحدة، محاطة بعمود مصنوع من بلورات الهاليت الشفافة الكبيرة.

محلول ملحي للمدخنة، ينتج عن النمذجة العكسية

خلال العديد من الحملات، حصل الباحثون على عينات من المياه الجوفية من الآبار التي تم حفرها في طبقتين من طبقات المياه الجوفية تعودان إلى العصر الطباشيري في سلسلة جبال يهودا ومن الينابيع على طول شاطئ البحر الميت، والتي تغذيها هذه الطبقات.

الاستنتاجات

وقد تلت بحيرة سمرا ذات المياه العذبة في العصر البلستوسيني بحيرة لسان المالحة، والتي كانت مقدمة للبحر الميت.

ومع مرور الوقت، ترسبت في هذه البحيرات طبقات دقيقة الحبيبات من معادن الطين والأراجونيت والجص، والتي تتخللها جانبيًا مخاريط حطامية مكونة من رواسب نهرية خشنة.

وخلال الجفاف الشديد، منذ حوالي 10000 عام، ترسب عدسات الهاليت السميكة من بحيرة لسان في أواخر العصر البلستوسيني، وتم الحفاظ عليها بسبب تغطيتها لاحقًا برواسب دقيقة الحبيبات من البحر الميت التالي.

لمدة 60 عامًا تقريبًا، ينخفض سطح البحر الميت بمعدل غير مسبوق يبلغ حوالي 1 متر/سنة ليصل إلى -438 مترًا فوق مستوى سطح البحر في عام 2023.

ونتيجة لذلك، يجف قاع البحيرة الهامشي وتتراجع واجهة المياه العذبة المالحة، وتؤدي هذه العملية إلى تعرض عدسات الملح تحت السطحية للمياه الجوفية العذبة التي تستنزف من المرتفعات المحيطة نحو البحيرة المتناقصة وتغزو في النهاية رواسب قاع البحيرة.

وتتدفق عبر شبكة متوسعة بشكل مطرد من القنوات والكسور وتغير كيميائها بسبب إذابة المعادن المتبخرة المتوفرة بكثرة، وتبادل الأيونات مع المعادن الطينية، وخلط المحلول الملحي الخلالي، الذي يشبع الرواسب.

يتحكم التفاعل وكثافة كل من هذه العمليات في التركيب النهائي للمياه الجوفية وتلك الخاصة بمحلول الملح المدخن أيضًا.

تشير إعادة بناء هذه العمليات من خلال النمذجة الهيدروكيميائية العكسية إلى عمليات مماثلة، حيث تتشكل المحاليل الملحية للمداخن في دارجا وخليج جيك: تتسرب المياه الجوفية العذبة من طبقات المياه الجوفية الصلبة من العصر الطباشيري إلى رواسب، حيث تختلط بالمحلول الملحي الخلالي.

يشير العمق الذي تظهر فيه المحاليل الملحية للمداخن (من -435 إلى -440 متر فوق مستوى سطح البحر) إلى عمق منسوب المياه الجوفية.

وهو يقع ضمن نطاق ارتفاع طبقة الهاليت ويؤدي إلى الافتراض الأساسي بأن المياه الجوفية العذبة تختلط بالمحلول الملحي المتبقي الذي ظل بالقرب من طبقة الهاليت الضخمة المتسربة من وقت ترسبها قبل حوالي 10000 عام من الوقت الحاضر وتتدفق معًا، وتفرغ إلى DS.

وبناءً على ذلك، فإن نشاط الكربون المشع في محلول ملحي لمدخنة خليج جيك يعني أن أقصى مدة بقاء لمكون المياه الجوفية العذبة تبلغ حوالي 5500 عام.

ويثبت التعايش بين الحمض النووي للبكتيريا في المياه العذبة والعتائق المحبة للهال والحرارة في مادة المدخنة أن اختلاط المياه الجوفية العذبة بالمحلول الملحي هو عملية حديثة تحدث في الرواسب القريبة من المخرج.

ولو حدث الاختلاط منذ فترة طويلة، لما نجت مجتمعات المياه العذبة في المحلول الملحي الناتج.

مداخن الهاليت هي مؤشرات على التحلل الشديد الأخير للهاليت، وهي العملية الخطرة التي أدت إلى تكوين آلاف الحفر البالوعية على طول ساحل البحر الميت خلال العقود الماضية.

ونظرًا لأن تكوين الحفر البالوعية يحدث في غضون دقائق ولا يمكن التنبؤ به، فإن المؤشر الذي يتنبأ بالموقع على الأقل له قيمة عالية.

ويمكن أن يكشف رسم خرائط لمواقع المداخن (على سبيل المثال عن طريق التصوير الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار أو المسح الصدى الدقيق القائم على السفن والسونار الجانبي) عن مواقع تكوين تجاويف أرضية مخفية ويمكن تطبيقه كأداة قوية في التنبؤ بمظاهر الحفر البالوعية في المستقبل.