ما هي الصخور البركانية الفتاتية وكيف تتشكل؟

ما هي الصخور البركانية الفتاتية وكيف تتشكل؟

تُعدّ الصخور البركانية الفتاتية من أوضح "السجلات" التي تُبيّن شدة النشاط البركاني. فعندما يثور بركان، لا تتدفق جميع المواد المقذوفة على شكل حمم بركانية. بل إنّ العديد من الثورات البركانية تقذف شظايا صخرية ورمادًا وشظايا صهارة في الهواء، ثم تسقط وتتراكم. ويمكن لهذه الرواسب أن تُشكّل الصخور البركانية الفتاتية. لفهم هذه الصخور، نحتاج إلى دراسة علاقتها الوثيقة بنوع الثوران، وحجم المواد المقذوفة، وكيفية انتقال هذه المواد، وكيف تُحصر في النهاية داخل الصخور الصلبة.

تعريف الصخور البركانية الفتاتية

ببساطة، الصخور البركانية الفتاتية هي صخور تتشكل من مواد بركانية تُقذف أثناء الانفجارات البركانية (الانفجارات الانفجارية)، ثم تستقر وتخضع للضغط والتصلب (التحجر). كلمة "بركانية فتاتية" مشتقة من الكلمتين اليونانيتين: بيرو (نار) وكلاستوس (شظية). لذا، يمكن تعريف الصخور البركانية الفتاتية بأنها "تفتت ناتج عن النار/النشاط البركاني".

بخلاف الصخور النارية السطحية مثل البازلت أو الأنديزيت، التي تتشكل عندما تتدفق الحمم البركانية ثم تتصلب، فإن الصخور البركانية الفتاتية تتشكل من شظايا ناتجة عن الانفجارات - إما شظايا من الصهارة التي تتصلب في الهواء، أو شظايا من الصخور القديمة من الجسم البركاني التي تنفصل وتُلقى بعيدًا.

مواد التركيب: من الرماد إلى القنابل البركانية

تُسمى المواد البركانية الفتاتية بالفتات البركاني. وتختلف الفتات البركاني اختلافاً كبيراً في الحجم، ويساعد تصنيف الحجم الجيولوجيين على تحديد نوع الرواسب والصخور:

1. الرماد البركاني: حجمه أقل من 2 مم. يتميز الرماد بنعومته الفائقة، وسهولة حمله بواسطة الرياح، وقدرته على تغطية مساحات واسعة. وعند ترسبه بكثافة وضغطه، يُمكن أن يُشكّل صخورًا مثل التوف. 2. اللابيلي: حجمه من 2 إلى 64 مم. يشبه اللابيلي في شكله الحصى، وقد يكون شظايا صخرية أو قطرات من الصهارة سريعة التصلب. وتُشكّل الرواسب الغنية باللابيلي توف اللابيلي أو الصخور البركانية الفتاتية متوسطة الحبيبات.

3. القنابل والكتل البركانية: الحجم > 64 مم.
- عادة ما تكون القنابل البركانية لا تزال بلاستيكية عند قذفها، لذلك يمكن أن يكون شكلها مستديرًا أو انسيابيًا.
- الكتل هي عموماً شظايا صخرية صلبة تم قذفها، وشكلها أكثر زاوية.
يمكن أن تشكل الرواسب الخشنة مثل هذه بريشات بركانية فتاتية.

وبصرف النظر عن الحجم، يمكن أيضاً تمييز الفتات البركاني من خلال أصله:
– حديث التكوين: مادة تنشأ من الصهارة الجديدة (مثل الخفاف، والخبث البركاني).
– الصخور القديمة: شظايا من الصخور القديمة من جدران الفوهة أو القنوات البركانية.
– البلورات: شظايا معدنية (مثل البلاجيوكلاز والبيروكسين) التي تنطلق من الصهارة.

كيف تتشكل الصخور البركانية الفتاتية؟

يتكون تكوين الصخور البركانية الفتاتية من سلسلة من العمليات: الثوران ← النقل ← الترسيب ← التصلب. المراحل هي كما يلي.

1) عوامل محفزة للانفجارات البركانية: ضغط الغاز ولزوجة الصهارة

تحدث الانفجارات البركانية عادةً عندما تكون الصهارة غنية بالغاز (بخار الماء، ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكبريت) و/أو لزجة بما يكفي للسماح للغاز بالتسرب ببطء. ونتيجةً لذلك، يتراكم الضغط، مما يؤدي إلى انفجار. تتفتت الصهارة إلى شظايا صغيرة مع تمدد الغاز فجأةً - تمامًا مثل هز علبة مشروب غازي ثم فتحها، ولكن على نطاق واسع وفي درجات حرارة عالية للغاية.

تُنتج هذه المرحلة مواد مثل الرماد البركاني، والحصى البركاني، والخفاف، والخبث البركاني، والقنابل البركانية، والكتل. وهذه هي المواد الخام الأساسية للصخور البركانية الفتاتية.

2) القذف والنقل: يسقط على شكل رماد أو ينزلق على شكل تدفقات بركانية فتاتية.

تتحرك الفتات البركانية بعدة طرق بمجرد تشكلها:

– تساقط بركاني فتاتي
تُقذف المواد إلى الغلاف الجوي ثم تسقط بفعل الجاذبية. يمكن للرياح أن تحمل الرماد الناعم لمئات الكيلومترات، بينما تسقط الحصى البركانية والقذائف البركانية بالقرب من مركز الثوران. عادةً ما تكون رواسب التساقط البركاني مرتبة في طبقات منتظمة وتغطي السطح.

– تيارات الكثافة البركانية الفتاتية
هذه عبارة عن مخاليط شديدة السخونة من الغاز والرماد وشظايا الصخور تتدفق بسرعة أسفل المنحدرات - بسرعة عالية وبخطورة مميتة. تميل الرواسب إلى أن تكون أكثر كثافة (ليست دائمًا ذات طبقات منتظمة)، ويمكن أن تغطي الوديان والسهول، وغالبًا ما تنتج رواسب واسعة النطاق.

- اندفاع بركاني فتاتي
تستطيع الموجات البركانية الفتاتية الأكثر تخفيفاً واضطراباً التغلب على الحواجز الطبوغرافية. وغالباً ما تُظهر رواسبها هياكل رسوبية مثل التطبق المتقاطع.

تؤثر طريقة النقل هذه على نسيج الصخور النهائي: سواء كان ذا طبقات دقيقة، أو كتلة صلبة، أو متدرج، أو مزيج "عشوائي" من الأحجام.

3) الترسيب: يتراكم في طبقات سميكة

بمرور الوقت، تتراكم المواد البركانية لتشكل رواسب. قد يتراوح سمك هذه الرواسب من بضعة سنتيمترات إلى عشرات الأمتار، وذلك تبعاً لحجم الثوران البركاني وموقعه. يمكن لهذه الرواسب أن تملأ الأحواض، أو تسد مجاري الأنهار، أو تشكل سهولاً جديدة. خلال هذه المرحلة، تكون المادة لا تزال مفككة نسبياً (شبيهة بالرمل أو الحصى أو الرماد).

4) التصلب: من الرواسب المفككة إلى الصخور الصلبة

لكي تتحول الرواسب البركانية الفتاتية إلى صخور، يجب أن تخضع لعملية التصلب من خلال:

- الانضغاط: يضغط الحمل من الطبقة العلوية على الرواسب مما يؤدي إلى تقليل المسام.
– التصلب: المعادن التي تترسب من الماء (مثل السيليكا والكالسيت والزيوليت والطين) "تلصق" الحبيبات معًا.
- اللحام على بعض الرواسب الساخنة: إذا سقطت الرواسب أو تدفقت وهي لا تزال ساخنة جداً، فقد تلتصق شظايا الزجاج البركاني وتندمج معاً. ينتج عن ذلك طف بركاني ملحوم أكثر صلابة وتماسكاً (إغنمبريت).

يمكن أن تحدث عملية التصلب بسرعة نسبية على نطاق جيولوجي، خاصة إذا كانت الرواسب سميكة وساخنة ومدفونة بسرعة.

أنواع شائعة من الصخور البركانية الفتاتية

فيما يلي بعض الأنواع التي غالباً ما يتم مواجهتها:

1. تاف
صخور بركانية فتاتية تتكون في الغالب من الرماد البركاني. يتراوح حجم التوف من ناعم إلى خشن نوعًا ما، وذلك تبعًا لحجم الخليط. يُستخدم التوف على نطاق واسع كمادة بناء في العديد من المناطق، على الرغم من اختلاف قوته.

2. إغنمبرايت (إغنمبرايت)
عادة ما تستمد الصخور البركانية الفتاتية الغنية بالرماد والمسخنة للغاية، والتي غالباً ما تكون ذات نسيج ملحوم، ويمكن أن تشكل سهولاً شاسعة وتكون بمثابة علامات على الانفجارات البركانية الكبرى.

3. بريشة بركانية فتاتية
يتكون من شظايا زاوية كبيرة (كتل) أو خليط من شظايا كبيرة في مصفوفة من الرماد/الحصى البركاني. يشير إلى ثوران بركاني أو انهيار ينتج شظايا كبيرة.

4. طف لابيللي
طف بركاني غني بالحبيبات (2-64 مم). يبدو النسيج "مرقطًا" لأن الشظايا الأكبر حجمًا مغمورة في مصفوفة من الرماد.

لماذا من المهم دراسة الصخور البركانية الفتاتية؟

تُعد الصخور البركانية الفتاتية مهمة للأسباب التالية:
– لتسجيل تاريخ الانفجارات البركانية: من خلال حجم الشظايا وتكوين وبنية الطبقات، يستطيع الجيولوجيون تفسير نوع الانفجار وحجمه.
– المساعدة في رسم خرائط المخاطر البركانية: تشير رواسب التدفقات البركانية الفتاتية وتساقط الرماد إلى المناطق التي تأثرت ولديها القدرة على التأثر مرة أخرى.
– مفيدة كمورد: تتحول بعض الرواسب البركانية الفتاتية إلى طبقات مياه جوفية أو معادن أو صخور صناعية؛ ولكنها يمكن أن تكون أيضًا هشة وعرضة للانهيارات الأرضية عند تعرضها للتجوية.

غطاء

الصخور البركانية الفتاتية هي صخور تتكون من شظايا المواد البركانية الناتجة عن الانفجارات البركانية. هذه المواد، التي تتراوح بين الرماد والحصى البركاني إلى القذائف والكتل، تُنقل بواسطة تساقط الرماد أو التدفقات البركانية الفتاتية، ثم تستقر وتتراص وتتماسك، وأحيانًا تندمج بفعل الحرارة، لتشكل في النهاية صخورًا صلبة مثل التوف البركاني والإغنمبريت والبريشيا البركانية الفتاتية. من خلال دراسة هذه الصخور، لا نفهم فقط العمليات الجيولوجية التي تُشكل سطح الأرض، بل يمكننا أيضًا تتبع آثار الانفجارات البركانية السابقة للتنبؤ بالمخاطر المستقبلية.

إذا رغبتم، يمكنني تعديل هذه المقالة لتناسب احتياجات المدرسة (أبسط)، أو الكلية (أكثر تخصصًا)، أو إضافة أمثلة على الصخور البركانية الفتاتية الموجودة في إندونيسيا مع مواقعها وخصائصها.