صخور منصهرة في شمال غرب المحيط الهادئ تهدد المدن القريبة

أظهرت الدراسات أن الماجما تحت العديد من أخطر البراكين في العالم تكمن غالبًا في القشرة العليا للأرض، وليس في أعماقها، هذا الوضع السطحي يغير من طريقة تفسير علامات التحذير ويقلل هامش الوقت بين التغيرات تحت الأرض وتأثيرها على السطح.

نشرت الدراسة في مجلة Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

مكان تراكم الماجما

على طول قوس البراكين كاسكيدز، تشير الأدلة من عدة براكين إلى صورة متسقة عن مكان تراكم الصخور المنصهرة قبل الانفجار.

من خلال تجميع قيود العمق عبر المنطقة، وثقت بيني إي. ويسر في جامعة كامبريدج أن معظم المخازن المعروفة للماجما تتجمع ضمن نفس المنطقة السطحية تحت القوس.

هذا النمط ثابت حتى مع اختلاف حجم البراكين، وتاريخ نشاطها، وتغطية المراقبة.

وتوضح النتائج حدود المعرفة الحالية، وتبين أماكن تخزين الماجما المؤكدة وأين تظل المخازن الأعمق غير معروفة، كما تمهد الطريق لفهم كيف يمكن أن تظهر الغازات والإشارات الجيوفيزيائية ومخاطر البراكين من هذه المناطق الخفية.

عندما تنفجر الغازات المخزنة

يحافظ الضغط العميق تحت الأرض على الغازات البركانية مذابة في الصخور المنصهرة. وعند انخفاض الضغط أثناء صعود الماجما، تتكون فقاعات وتتوسع بسرعة، تحمل الماجما الصاعدة هذه الفقاعات للأعلى، وقد تكسر الغازات المتوسعة الصخور إلى رماد وشظايا سريعة الحركة.

يقلل التخزين السطحي غالبًا المسافة إلى السطح، مما يجعل التغيرات الصغيرة تحت الأرض تتحول إلى اضطراب سطحي في وقت أقصر، ومع ذلك، يعتمد حدوث الانفجارات على الماجما نفسها، لذلك لا يمكن للعمق وحده التنبؤ بما إذا كان البركان سيظل هادئًا.

سلسلة طويلة من المخاطر

تمتد سلسلة رقيقة من البراكين من شمال كاليفورنيا إلى كولومبيا البريطانية، بالقرب من المدن المتنامية. تضم كاسكيدز أكثر من 2,300 فوهة، من المخاريط الكبيرة إلى الحقول الصغيرة.

تشكلت هذه القمم نتيجة الانغمار، حيث تنزلق صفيحة تكتونية تحت أخرى قبالة ساحل شمال غرب المحيط الهادئ، وقد صنفت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية عشرة براكين في كاسكيدز على أنها “ذات تهديد شديد جدًا” في تقييم وطني للتخطيط للطوارئ.

قياس المخازن المدفونة

تكشف الموجات الزلزالية عن أماكن تباطؤها، إذ يغير الحرارة والصخور المنصهرة حركة الموجات في القشرة، كما يهم قياس حركة الأرض، إذ يمكن أن يشير انتفاخ أو هبوط الأرض إلى تغيرات الضغط مع دفع الماجما للصخور المحيطة.

تقدم التركيبة الكيميائية في البلورات زاوية أخرى، حيث تسجل المعادن شروط الضغط التي نمت فيها داخل القشرة، لكل دليل نقاط عمياء، لذلك من الأهم الجمع بين الأدلة بدلاً من الاعتماد على إشارة واحدة فقط.

معظم الماجما تقع بالقرب من السطح

تشير تقديرات العمق المجمعّة إلى أن معظم الماجما تتجمع في القشرة العليا، غالبًا على بعد نحو 14 كيلومترًا من السطح، هذا النطاق السطحي يتناسب مع أشكال البراكين المختلفة وأنواع الماجما، مما يشير إلى حدود شائعة تحددها القشرة نفسها.

وأظهرت المقارنات العالمية لأقواس بركانية أخرى عمق تخزين مشابه، مما يجعل كاسكيدز أقل غرابة، مع ذلك، يبقى عدم اليقين كبيرًا عند العديد من القمم، لذلك قد تخفي الأنماط الظاهرة جيوبًا أعمق من الماجما الأكثر حرارة.

الخطر لا يوازي الاهتمام

تختلف تغطية البيانات بشكل كبير من بركان لآخر، حتى عندما تواجه المجتمعات المجاورة مخاطر مماثلة، نعض البراكين الأعلى تصنيفًا تفتقر إلى الدراسات الحديثة، بينما تمتلك الجيران المعروفون أفضلية عقود من المراقبة المفصلة.

تبرز قمة جلاسيير وجبل بيكر كمثالين عاليي المخاطر، حيث لا تزال تقديرات العمق الأساسية قليلة أو مفقودة، مما يترك المخططين للطوارئ يعتمدون على خرائط شاملة بدل المؤشرات الخاصة بكل بركان.

لماذا يتعطل العمل الميداني

يركز الباحثون غالبًا على البراكين النشطة مؤخرًا، حيث تجعل الرواسب الجديدة والإشارات النشطة المشاريع أسهل، كما تبطئ التصاريح العمل، إذ تحد الأراضي المحمية والمتنزهات من إمكانية تركيب أجهزة الاستشعار وجمع العينات.

تتطلب الشبكات الكثيفة وقتًا ومالًا، ونادرًا ما تحل أجهزة مفردة جيوب صغيرة مخفية عدة أميال تحت السطح، وعندما تظل الإشارات هادئة لسنوات، يقل اهتمام الممولين والفرق بالحفاظ على الشبكات طويلة الأمد.

فقاعات تخفي ثاني أكسيد الكربون

تحوي عينات الصخور أحيانًا فقاعات ذوبان – جيوب صغيرة من الماجما محبوسة داخل البلورات تحفظ الغازات المذابة من المخزن، غالبًا ما يتسرب ثاني أكسيد الكربون إلى فقاعات بخار بعد الاحتجاز، مما يقلل الغاز المتبقي في الزجاج ويؤدي إلى تقديرات سطحية للعمق.

يتطلب تصحيح هذا الانحياز عملًا مختبريًا دقيقًا، إذ تعتمد قياسات الفقاعات على أجهزة معايرة وفق المعايير المعروفة، دون هذه التصحيحات، قد يخطئ العلماء في تقدير مصدر عميق على أنه سطحي، ويفسرون اضطرابات البركان بشكل خاطئ.

ما يعنيه عمق الماجما للتحذيرات

يساعد معرفة عمق المخازن في تحديد ما يجب أن تلتقطه المراقبة، إذ تنتج أعماق مختلفة أنماطًا سطحية مختلفة، إذا كانت الماجما قريبة من السطح، فقد تظهر التشوهات الأرضية مبكرًا، إذ تقل الصخور التي تفصل المخزن عن السطح. وعندما تتوقف الماجما في أعماق أكبر، يمكن أن تتراكم الغازات لفترة أطول، ما يؤدي لاحقًا إلى تصاعد قوي وانفجارات أكثر قوة.

توجه خرائط العمق الأكثر اكتمالًا أيضًا مكان تركيب أجهزة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وتساعد المجتمعات في خطط التدريبات واستخدام الأراضي، قد تبدو كاسكيدز هادئة معظم الأيام، لكن التحليل الجديد يظهر أن العديد من البراكين لا تزال تخفي حرارة سطحية وأعماق مجهولة.

يتطلب سد أكبر الفجوات أخذ عينات مستهدفة، وزيادة كثافة المراقبة، ودعم طويل الأمد يتناسب مع المخاطر الحقيقية.