على شاشة التلفزيون ، يطلق ثوران البركان الصهارة مباشرة من الأعلى. ومع ذلك ، فإنه ليس من غير المألوف أن تندلع الصهارة من جانب البركان بدلاً من قمته. بعد مغادرة غرفة الصهارة تحت الأرض ، تفرض الصهارة طريقها جانبيًا عن طريق تكسير الصخور ، أحيانًا لعشرات الكيلومترات. ثم ، عندما يخترق سطح الأرض ، فإنه يشكل واحدًا أو أكثر من الفتحات التي ينطلق منها ، وأحيانًا تكون متفجرة. حدث هذا ، على سبيل المثال ، في Bardarbunga في أيسلندا في أغسطس 2014 ، و Kilauea في هاواي في أغسطس 2018.
إنه تحد كبير لعلماء البراكين أن يخمنوا أين تتجه الصهارة ومن أين ستخترق السطح. يتم بذل الكثير من الجهد في هذه المهمة ، حيث يمكن أن تقلل من الخطر على القرى والمدن المهددة بإنفجارات البراكين . الآن ، ابتكرت إليونورا ريفالتا وفريقها من مركز GFZ الألماني لبحوث الجيولوجيا في مدينة بوتسدام والمتعاونين المؤسسيين طريقة جديدة لتوليد تنبؤات لموقع الفتحات التي ستتدفق منها الصهارة للخارج . تم نشر الدراسة في مجلة Science Advances .
تقول إليونورا ريفالتا: "كانت الأساليب السابقة تعتمد على إحصاءات مواقع الانفجارات السابقة". "تجمع طريقتنا بين الفيزياء والإحصاء: نحسب مسارات الأقل مقاومة لصعود الصهارة ونضبط النموذج بناءً على الإحصاءات." لقد نجح الباحثون في اختبار النهج الجديد باستخدام بيانات من كامبي فليغري ( أو الحقول الفليغرية والتي هي كالديرا ) المتواجدة في إيطاليا ، أحد البراكين الأكثر خطورة على الأرض.
[ ملاحظة ] : الكالديرا أو البحيرات البركانية هي إحدى الظواهر الجيومورفولوجية المصاحبة للبراكين، وأصل التسمية يعود إلى كلمة أسبانية معناها الدست أو الوعاء الكبير، وهي تستخدم للتعبير عن الفوهات البركانية الضخمة التي تبدو في شكل أحواض واسعة في قمم البراكين، واتخذ هذا الاسم من حفرة لاكالديرا الواقعة في جزر كانا ريا | تفاصيل أكثر : ويكيبيديا
في الكالديرا ، التي على شكل أحواض واسعة و تتشكل بعد فترة وجيزة من إفراغ غرفة الصهارة في ثوران بركاني ، قد تفتح أيضا فتحات داخلها وخارجها. ذلك لأنهم يفتقرون إلى قمة لتركيز الانفجارات. تقول إليونورا ريفالتا من جي إف زد: "غالبًا ما تشبه الكالديرا حديقة مغطاة بالتلال".
 |
تغطي الحفر البركانية المتعددة 'كامبي فليغري' بالقرب من مدينة نابولي الإيطالية. تهدف طريقة جديدة إلى التنبؤ بمكان حدوث فتحات التهوية الجديدة. Credit: Mauro Antonio di Vito / INGV
|
معظم الفتحات في كالديرا استخدمت مرة واحدة فقط للسماح للصهارة بالتدفق. يهدد توزيع التهوية المكانية المتناثرة ، والذي يبدو عشوائيًا في بعض الأحيان ، مساحات واسعة ، مما يمثل تحديًا لعلماء البراكين الذين يرسمون خرائط تنبؤية لموقع ثورات المستقبل. مثل هذه الخرائط ضرورية أيضًا للتنبؤات الدقيقة بتدفقات الحمم البركانية والبيروكلاستيكية أو توسيع أعمدة الرماد.
تستند خرائط تنبؤات فتحات الهواء بشكل أساسي حتى الآن على التوزيع المكاني للفتحات السابقة: "يفترض علماء البراكين أن البركان سيتصرف كما كان يفعل في الماضي" ، كما تقول إليونورا ريفالتا. "المشكلة هي أنه في كثير من الأحيان فقط بضع عشرات من الفتحات تكون ظاهرة على سطح البركان حيث تميل الحلقات البركانية الرئيسية إلى تغطية أو طمس أنماط الثوران الماضية. ومن ثم ، ومع تطورها رياضياً قدر الإمكان ، تؤدي البيانات المتفرقة إلى خرائط خفية كبيرة علاوة على ذلك ، قد تتغير ديناميكيات البركان مع مرور الوقت ، بحيث تتحول مواقع الفتحات ".
اختبارات ناجحة في كامبي فليغري
استخدمت ريفالتا ، وهي فيزيائية مدرب ، وفريق من الجيولوجيين والإحصائيين فيزياء البركان لتحسين التوقعات. تقول إليونورا ريفالتا : "نحن نستخدم الفهم المادي الأكثر حداثة لكيفية كسر الصهارة للصخور للتحرك تحت الأرض والجمع بينها وبين إجراء إحصائي ومعرفة بنية البركان والتاريخ.
نحن نضبط معالم النموذج المادي حتى تتطابق مع أنماط الثوران السابقة ".
"بعد ذلك ، لدينا نموذج عمل ويمكننا استخدامه للتنبؤ بمواقع الثوران في المستقبل".
تم تطبيق النهج الجديد في جنوب إيطاليا على كامبي فليغري، وهي كالديرا قريبة من مدينة نابولي ، ويبلغ عدد سكانها ما يقرب من مليون نسمة.
في أكثر من عشرة كيلومترات لكالديرا واسعة ، هناك حوالي ثمانين فتحات لثوران البركان في السنوات ال 15000 الماضية. أفاد الباحثون أن هذا النهج يعمل بشكل جيد في الاختبارات بأثر رجعي ، التي تتنبأ بشكل صحيح بموقع المخارج التي لم تستخدم لضبط النموذج.
"كان الجزء الأكثر صعوبة هو صياغة الطريقة بطريقة تناسب جميع البراكين وليس واحدة فقط - لتعميمها" ، توضح ريفالتا. "سنقوم الآن بإجراء المزيد من الاختبارات. إذا كانت طريقة عملنا جيدة مع البراكين الأخرى أيضًا ، فقد يساعد ذلك في تخطيط استخدام الأراضي في المناطق البركانية والتنبؤ بموقع الثورات في المستقبل بأعلى درجات اليقين بشكل لم يكن ممكنًا في السابق."
More information: DOI: 10.1126/sciadv.aau9784 E . Rivalta el al., "Stress inversions to forecast magma pathways and eruptive vent location," Science Advances (2019). https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaau9784
مقدمة من جمعية هلمهولتز لمراكز البحوث الألمانية