התפרצות געשית
התפרצות געשית היא תהליך שבסופו פורצת מאגמה מסדקים בקרום כדור הארץ אל פני השטח. בהתפרצויות געשיות נוצרים הרי געש.
המאגמה היא חומר סלעי מותך שנמצא במעטפת כדור הארץ, ומכיל תמיסות סיליקטיות בטמפרטורה גבוהה, המגיעה לכדי אלפי מעלות צלזיוס. צפיפות המאגמה נמוכה יחסית לצפיפות סלעי הקרום, ולכן היא נוטה לעלות כלפי מעלה. כאשר נחסמת דרכה על ידי סלעי הקרום, מתחילה המאגמה להצטבר ויוצרת מאגר הנקרא תא מאגמה. תא המאגמה המלא מפעיל לחץ רב על הסלעים המקיפים אותו, וכאשר נוצרים סדקים בסלעים אלו – הם משמשים צינורות הזנה שדרכם פורצת המאגמה אל פני השטח.
תהליך ההתפרצות הגעשית
לפני ההתפרצות
המאגמה עולה מהמעטפת בשל צפיפותה הנמוכה ומצטברת בתא מאגמה. בתוך התא מתרחש גיבוש מפריט: בתהליך התקררות מתגבשים במאגמה תחילה המינרלים שנקודת ההתכה שלהם גבוהה, ועקב כך חל שינוי בהרכב הכימי של המאגמה הנותרת. ירידה בריכוז יסוד מסוים או עלייה בריכוז יסוד אחר גורמים ליצירת מינרלים אחרים במאגמה הנותרת. בתהליך זה נוצרים מינרלים וסלעים שונים מאוד זה מזה מבחינה כימית ומינרלוגית ממאגמת־אֵם אחת. שינויים אלה בהרכב המאגמה באים לידי ביטוי בשורת בואן – סכמה המראה את התגבשות המינרלים במאגמה כתוצאה מירידה הדרגתית בטמפרטורה.[1] הבדלים אלה משפיעים גם על סוג ההתפרצות, מאחר שמאגמה שעברה גיבוש מפריט, עשירה יותר בסיליקה, צמיגה יותר, ונוטה לפיכך לגרום להתפרצויות סוערות וחזקות יותר מההתפרצויות הנוצרות ממאגמה דלה בסיליקה.
המאגמה, הנתונה בלחץ רב בתא המאגמה, מחפשת מוצא באמצעות סדקים בקרום. סדקים אלה עשויים להיות סגורים, כלומר אינם מובילים אל פני השטח אלא כלואים בתוך הקרום, כדוגמת סיל או דייק. סדקים פתוחים, המובילים אל פני השטח, נקראים צינורות הזנה, ואלה נפערים באמצעות הלחץ העצום הדוחף את המאגמה כלפי מעלה. צינור הזנה עשוי להיסתם בין התפרצות אחת לשנייה באמצעות פקק געשי, ובמהלך ההתפרצות הבאה עשויה המאגמה לפוצץ ולפורר את הפקק או לפרוץ צינור הזנה חדש.
מגע המאגמה הלוהטת בסלעי קירות תא המאגמה ובסלעי צינורות ההזנה גורם לשינוי בהרכבם ובמבנם של סלעים אלה בתהליך של התמרה ויוצר מהם סלעים אחרים, סלעים מותמרים. בנוסף, במהלך ההתפרצות הגעשית עשויים סלעים אלה (לפני ההתמרה או אחריה) או שברים שלהם להתנתק, לזרום יחד עם המאגמה העולה, ולהגיע אל פני השטח כקסנוליתים – סלעים הכלואים בתוך סלעי המאגמה הגעשית.
במהלך ההתפרצות
| 1. הר געש לא פעיל 2. פומרולה 3. צינור הזנה משני 4. צינור הזנה 5. לוע הר געש 6. ענן אפר געשי | 7. פצצה געשית 8. חרוט געשי 9. שכבת אפר 10. שכבת לבה קרושה 11. זרם לבה 12. תא מאגמה |
כאשר המאגמה נמצאת בעומק רב, היא נתונה ללחץ ליתוסטטי (לחץ של סלעים) ונוצרות בתוכה בועות של גז געשי ואדי מים. כאשר המאגמה עולה קרוב יותר לפני השטח פוחת הלחץ, ונפח המאגמה המכילה את הבועות הולך ועולה. בהגיעה קרוב אל הלוע – חלקו העליון של צינור ההזנה הקרוב לפני השטח – נפסקת השפעתו של הלחץ הליתוסטטי ומתאפשר שחרורם של בועות הגז ואדי המים. שחרור זה מתרחש בהדרגה, כאשר תחילה מתאחדות הבועות הקטנות ונוצרות בועות גדולות יותר ויותר, ובסופו של התהליך הן פוקעות ומשחררות את הגזים והאדים הכלואים בהן. שחרור זה, המתרחש במהירות רבה, מגדיל את נפח המאגמה עוד יותר וגורם להתפוצצות שכתוצאה ממנה נפלטת המאגמה בעוצמה רבה אל מחוץ ללוע. התפוצצות זו קורעת את המאגמה לגושים נוזליים בגדלים שונים, הנורים לגובה רב, תוך שהם מתחילים להיקרש במגעם עם האוויר. מאגמה המכילה פחות בועות גז ואדים מתפרצת בעוצמה פחותה, ופורצת מתוך הלוע בקילוחים הזורמים לאיטם במורד הר הגעש.
פליטת מאגמה ותוצריה
החומרים המשתחררים במהלך התפרצות געשית הם מאגמה, גזים ואדי המים שהיו כלואים במאגמה, וכן סלעים הבונים את תא המאגמה ואת צינורות ההזנה. השתחררותם יוצרת תוצרים געשיים:
- לבה - מאגמה הזורמת על פני השטח לאחר שהשתחררו ממנה גזים ואדי מים. הלבה החמה מתקררת במהירות במגעה עם האוויר והופכת לסלעים כגון בזלת, סקוריה, אובסידיאן, פומיס וטוף. בסלעים אלה עשויים להיות כלואים קסנוליתים – שברים מסלעי תא המאגמה או צינור ההזנה שנכלאו בתוך המאגמה, פרצו עמה אל פני השטח ונכלאו בתוך הסלעים הגעשיים.
- חומרים פירוקלסטיים – קרעי לבה הנפלטים במהלך התפרצות געשית בדרגות חום שונות, שהמבדיל ביניהם הוא גודל החלקיקים:
- אבק – חלקיקים שגודלם פחות מחצי מילימטר
- אפר געשי – פתיתים שגודלם מגיע עד ל-2 מילימטר
- לפילי – טיפות מותכות שגודלן נע בין 2 ל-64 מילימטר
- פצצה געשית – גושי סלע מותכים שגודלם יותר מ-64 מילימטר
- בלוק געשי – גושי סלע מוצקים שגודלם יותר מ-64 מילימטר
- שחרורם של הגזים ואדי המים שהיו כלואים במאגמה יוצרים חומרים נדיפים, חלקם רעילים: קיטור, מתאן, חנקן, חומצה מלחית, חומצה פלואורית, מימן גופרתי, פחמן דו-חמצני וגופרית דו-חמצנית.
החומרים הנפלטים בהתפרצות געשית ונופלים לקרקע נקראים טפרה. שחרור של חומרי הפליטה – מוצקים, נוזלים וגזים – אל האטמוספירה, משפיע רבות על איכות הסביבה ותורם באופן ניכר לזיהום אוויר ולשינויים אקלימיים. כמות החומר הנפלט בהתפרצות געשית מהווה מרכיב חשוב בחישוב מדד התפרצות געשית, מדד המגדיר את הבדלי העוצמה בין התפרצויות שונות.
יצירת הרי געש ורמות בזלתיות
עליית המאגמה יוצרת לחץ על סלעי הסביבה, עד שאלה נכנעים ללחץ ונוצר בהם סדק. במהלך ההתפרצות נפלטים מהסדק חומרי פליטה שונים, שחלק מהם נוחתים באזור ההתפרצות ויוצרים מסביב לסדק סוללה של רסק סלעים, לבה ואפר. כל התפרצות גורמת להיווצרות חומר נוסף המגביה ומעבה את הסוללה, וכך נוצר וגדל הר געש ומקבל צורה מעוגלת וחרוטית. כאשר הלבה נוזלית היא זורמת על פני שטח נרחב ובונה הר געש נמוך ורחב, ואף יוצרת רמות בזלתיות רחבות-ידיים המכסות שטחים בגדלים שונים קיימות במקומות רבים בעולם, למשל רמת תוליאן, הרמה האתיופית, רמת קולומביה בצפון-מערב ארצות הברית ושפכי הבזלת שברמת הגולן. שטחים גדולים אף יותר נקראים משטחי בזלת נרחבים הנוצרים במשך שנים רבות מאד, כגון מדרגות דקאן בהודו, מדרגות אומיישאן בחבל סצ'ואן בסין ומדרגות סיביר.
סוגי התפרצות געשית
התפרצויות געשיות הן תוצרים של החום העצום האגור במעמקי כדור הארץ, חום שיש בו כדי להתיך סלעים. המאגמה, שהיא סלע מותך, צפופה פחות מהסלע המוצק הבונה את קרום כדור הארץ, והיא מוצאת את דרכה כלפי מעלה או בגבולות שבין לוחות טקטוניים – למשל בטבעת האש וברכסים מרכז אוקייניים, או בנקודות חמות פנים-לוחיות המצויות מעל לתמרות מעטפת. במקומות אלה היא נאגרת בתאי מאגמה ומתפרצת אל פני השטח באמצעות צינורות הזנה או דרך סדקים אחרים בסלעי הקרום.
הרי געש מתפרצים באופנים שונים, ולכן מתקיימת הבחנה בין מגוון המאפיינים של התפרצויות געשיות, הנקראים לרוב על שמם של הרי געש מפורסמים שבהם נצפו מאפיינים אלה. בהרי געש רבים נצפה רק סוג מאפיינים אחד במשך תקופה ארוכה של פעילות, והרי געש אחרים עשויים להציג צירוף מאפיינים של שני סוגים או יותר. המיון הראשוני הוא על-פי המנגנונים היוצרים את ההתפרצות.
התפרצות מגמטית
התפרצות מגמטית נוצרת משחרור גז בתהליך של הפחתת לחצים בתוך תא המאגמה. בהתפרצות מסוג זה נפלטת מאגמה וכן גזים ואדי מים הכלואים בה. פליטה זו מתרחשת בשלושה אופנים:
- קילוח – מאגמה, הנקראת לבה כאשר היא עולה לפני השטח, זורמת במורד הר הגעש בקילוחים דלילים ונוזליים שאינם מתפרצים.
- מזרקות – קילוחי לבה עזים המתפרצים לגובה רב, המגיע אף למאות מטרים, אך אינם יוצרים התפרצות מתפוצצת.
- עמוד התפרצות – אפר געשי לוהט המתרומם כפטרייה גבוה מעל להר הגעש בהתפרצות מתפוצצת. ההתפרצות מתפוצצת בעוצמה רבה ודוחפת מאגמה צמיגה כלפי מעלה.
קיימים סוגים שונים של התפרצויות מגמטיות, והם נבדלים זה מזה בעוצמתם, בהרכב החומרים הנפלטים בהם ובמבנים שהם יוצרים:
התפרצות הוואינית
| 1. עמוד אפר 2. מזרקת לבה 3. לוע 4. אגם לבה 5. פומרולה 6. זרם לבה | 7. שכבות לבה ואפר 8. שכבות סטרטיגרפיות 9. סיל 10. צינור הזנה 11. תא מאגמה 12. דייק |
התפרצות הוואינית קרויה על שם האיים הגעשיים של הוואי,[2] והיא מתחילה, על-פי רוב, בסדק שממנו נפלטים קילוחים או מזרקות לבה.[3] הרי הגעש באיי הוואי נוטים שלא להתפרץ בעוצמה אלא לפלוט לבה בזלתית דלילה וחמה מאוד, המכילה כמויות קטנות של גזים, ולרוב אינם פולטים חומרים פירוקלסטיים. התפרצות מסוג זה מתרחשת לרוב מעל נקודה חמה, אם כי ניתן למצוא התפרצויות כאלה גם סמוך לאזורי הפחתה ולאורך מערכת סדקים שבמורדות הר הגעש או בסביבתו הקרובה.[4][5]
התפרצות הוואינית יוצרת כמה מבנים אופייניים:
- חרוט מגן (shield cone) – מבנה הר הגעש האופייני לסוג זה של התפרצות, הנוצר מזרימה של לבה נוזלית. הרי געש אלה הם רחבים ושטוחים, ובנויים משכבות רבות של זרמי לבה. מקור השם באיסלנדית: Skjaldbreiður, שמשמעותו "מגן רחב".[6]
- לבת פָּהוֹיהוֹי (בהוואיית: pāhoehoe – "דומה לחבל") – לבה נוזלית מאוד שנקרשה ומכילה גזים מומסים. שטח פניה חלק או נראה כאילו נקלע לחבלים.[7]
- לבת טרשים, אָאָ (בהוואיית: aʻaʻ – שטח שכואב ללכת עליו) – לבה צמיגה נטולת גזים, שבמהלך זרימתה מבקיעה את קרומה החיצוני הנוצר מהתקררות שוליה החשופים לאוויר. כתוצאה מכך נוצר משטח טרשי ומחוספס.[7]
- צינורות לבה – נוצרים על ידי לבת פהויהוי במהלך זרימתה. צדו החיצוני של הזרם מתקרר ויוצר קרום. הלבה הזורמת בתוך הקרום אינה מאבדת חום ונותרת נוזלית, וכך היא ממשיכה לזרום בתוך הצינור למרחק גדול יותר מבלי להצטנן, ועשויה אף לרוקן את הצינור לחלוטין ולהותירו חלול.[8]
- פומרולות (fumarule, מלטינית: fumus – עשן) סדקים, לרוב בקרבת הר געש או במורדותיו, שדרכם משתחררים אדי מים וגזים, כגון פחמן דו-חמצני, גופרית דו-חמצנית, חומצת מלח ומימן גופרתי. השם "סולפטרה" (solfatara) ניתן לפומרולות שבהן משתחררים גזים גופרתיים. פומרולות מופיעות בקבוצות לאורך סדקים או לצד מעיינות חמים, ובסמיכות להרי געש. הן פעילות לרוב בין התפרצות אחת לשנייה.[9]
- נתונים כמותיים[10]
התפרצות סטרומבוליאנית
| 1. עמוד אפר 2. לפילי 3. מטר אפר 4. מזרקת לבה 5. פצצות געשיות 6. זרם לבה | 7. שכבות לבה ואפר 8. שכבות סטרטיגרפיות 9. סיל 10. צינור הזנה 11.תא מאגמה 12. דייק |
התפרצות סטרומבוליאנית מתאפיינת לרוב בעוצמה נמוכה ונקראת על שם האי הגעשי סטרומבולי, אחד מן האיים הליפאריים בים התיכון, סמוך לסיציליה שבאיטליה. ההר היה ידוע כ"מגדלור של הים התיכון" הודות להתפרצויותיו הקבועות והרציפות, למעט הפוגות קצרות של 10–20 דקות, במשך 2,000 השנים האחרונות. הלבה הנפלטת ממנו היא בצמיגות בינונית, כלומר, צמיגה יותר מזו של איי הוואי, ולרוב אינה יוצרת התפרצות מתפוצצת אלא נפלטת בקילוחים ובמזרקות. החומר הנפלט בהתפרצות מגוון, וכולל לפילי, פצצות געשיות ואפר, הבונים שכבות של לבה ואפר, וכן ניתן להבחין בענני אדים ובריח גופרית. בין ההתפרצויות ניתן לראות ענן אדים המיתמר מעל ללוע.
מאחר שהתפרצויותיו הקבועות של סטרומבולי אינן בעוצמה רבה ומישכן קצר, שניות אחדות בלבד, חלק ניכר מהלבה חוזר ונופל לתוך אגם הלבה שבלוע. על האגם נוצר קרום של לבה קרושה כתוצאה מהתקררותה במגעה עם האוויר. כאשר מצטבר בתא המאגמה לחץ כתוצאה מאדים ומגזים הכלואים במאגמה, מתחוללת התפרצות חדשה המבקעת את הקרום הקרוש ומאפשרת ללבה ולשאר החומרים הגעשיים להיפלט.[11]
עם זאת, התפרצויות בעוצמות משתנות עשויות להתרחש באי במרווחים של שנים אחדות או אף עשרות שנים. ההתפרצות העזה ביותר במאות השנים האחרונות התרחשה בשנת 1930, וגרמה למותם של מספר אנשים ולהרס של בתים אחדים. בהתפרצות אחרת, בשנת 2002, הייתה זרימת לבה בשטח גדול והאי נסגר למבקרים. בהמשך התמוטט שקע שנוצר במהלך אלפי שנים בצדו הצפון-מערבי של ההר ויצר מפולות שגרמו לגלי צונאמי.[12] בשנת 2007 נפערו שני לועות חדשים, ואחד מהם פולט זרמי לבה אל הים.[13] מאותה עת הפכו התפרצויותיו של ההר לבלתי צפויות.
המונח "התפרצות סטרומבוליאנית" נטבע על ידי הוולקנולוג האיטלקי ג'וזפה מרקאלי (Giuseppe Mercalli), שכיהן כמנהלו של מצפה וזוב – המוסד הוולקנולוגי הראשון בעולם.[14] התפרצויות מתמשכות מסוג סטרומבולי התרחשו בפריקוטין בין השנים 1943 - 1952 ובהר ארבוס,[15] הפעיל באופן רצוף מאז שנת 1972.
- נתונים כמותיים[10]
התפרצות וולקנית
| 1. עמוד אפר 2. לפילי 3. מזרקת לבה 4. מטר אפר 5. פצצות געשיות 6. מזרקת לבה | 7. שכבות לבה ואפר 8. שכבות סטרטיגרפיות 9. סיל 10. צינור הזנה 11. תא מאגמה 12. דייק |
סוג התפרצות זה נקרא על שם הר הגעש באי וולקנו – גם הוא, כמו סטרומבולי, אחד מהאיים הליפאריים. המונח "התפרצות וולקנית" נטבע גם הוא על ידי ג'וזפה מרקאלי. בשנים 1888 - 1890 צפה מרקאלי בהתפרצות הר וולקנו, ואת רשמיו מההתפרצות סיכם במילים: "התפוצצויות כשל תותח היורה במרווחים לא קבועים...",[16] תיאור מאפיין המקובל עד היום לסוג התפרצות זה.
התפרצויותיו של וולקנו הן מגמטיות, אם כי הן עשויות להתחיל כהתפרצויות פריאטו-מגמטיות סוערות הנובעות מחימום מי תהום על ידי הלבה ופליטת קיטור הגורם לרעשי פיצוץ. שלב זה של התפרצות פריאטו-מגמטית נקרא "התפרצות הידרו-וולקנית". ההתפוצצות נובעת מלחץ הקיטור ומכמות הסיליקה הגבוהה (55% או יותר) במאגמה בזלתית או אנדזיטית, אם כי יכולים להיות למאגמה הרכבים שונים. ככל שכמות הסיליקה במאגמה גבוהה יותר, עולה צמיגותה ולחץ הגזים בתוכה גובר, וההתפוצצות עזה יותר. מעל ההר נוצר עמוד התפרצות דחוס שצבעו בין אפור כהה לשחור, המכיל פצצות געשיות – שברי סלעים מותכים הנורים מעמוד ההתפרצות למרחק רב. בהתפרצות מסוג זה נוצר סוג של פצצה געשית הנקראת "פצצת קרום-לחם" – גושים בקוטר של 2–3 מטרים שקליפת הלבה שלהם הצטננה ונסדקה כמו קרום פריך של לחם. לאחר שמתרוקן צינור ההזנה הופכת ההתפרצות למגמטית: נפלטים ענני אפר בהירים ולפילי, וכן קילוחים ומזרקות של לבה צמיגה. בתום ההתפרצות נוצר חרוט געשי ורבדים של לבה ואפר, ההולכים ומתרחבים מהתפרצות להתפרצות.[17]
וולקנו מתפרץ אחת ל-100 שנה בערך והתפרצותו ממושכת. ההתפרצותו האחרונה החלה ב-1888 ונמשכה 19 חודשים. באזור ההר הוצבו סייסמוגרפים שמיועדים לזהות תנודות בקרקע במטרה לשפר את חיזוי ההתפרצויות הבאות.[18]
- נתונים כמותיים[10]
התפרצות פלאנית
| 1. עמוד אפר 2. מטר אפר 3. כיפה געשית 4. פצצות געשיות 5. זרם פירוקלסטי | 6. שכבות לבה ואפר 7. שכבות סטרטיגרפיות 8. צינור הזנה 9. תא מאגמה 10. דייק |
סוג התפרצות זה נקרא על שם הר הגעש פֶּלֶה באי מרטיניק. התפרצותו דומה לזו של וולקנו והיא מתאפיינת בלבה צמיגה בהרכב ריוליטי או אנדזיטי, היוצרת כיפה געשית, מבנה מעוגל הנובע מזרימה איטית של לבה או ממחזורי פליטה של סוגי לבה שונים המכילים אחוז גבוה של סיליקה, בדומה להתפרצויות וולקניות.
המאפיין העיקרי של סוג התפרצות זה הוא זרמים פירוקלסטיים הרסניים – תערובת סמיכה ובוהקת של רסיסים לוהטים וגז. תערובת זו כבדה מהאוויר אך אינה צמיגה, והיא זורמת במורד ההר במהירות רבה. מאפיינים נוספים הם מזרקות לבה ויצירת חרוטי פומיס. השקעת הטפרה פחותה מאשר בהתפרצויות וולקניות או פליניאניות. המאגמה הצמיגה יוצרת כיפות תלולות ומחטים געשיות – גלילי לבה שנקרשו בתוך צינור ההזנה בתום ההתפרצות. הכיפות עשויות להתמוטט בשלב מאוחר יותר, התמוטטות שיוצרת זרימה של אפר ופצצות געשיות.[19]
- פלה
הר פלה מייצר התפרצויות חזקות והרסניות המרסקות את מרכז הר הגעש לרסיסים ומלוות בענני גזים וזרמים פירוקלסטיים הרסניים. זרמים כאלה גלשו מפלה במהלך התפרצותו בשנת 1902 והרסו את העיר סן-פייר. בהתפרצות זו נהרגו 30,000 בני אדם, רובם בסן פייר. רק שלושה מתושבי העיר שרדו את ההתפרצות, אחד מהם אסיר בצינוק. לאחר מכן התרוממה "מחט פלה" - פקק געשי גלילי ברוחב של 100 - 150 מ' ובאורך של כ-300 מ', שנוצר ממאגמה קרושה שנותרה בצינור ההזנה לאחר ההתפרצות.[20]
- סנטיאגואיטו
מחזור התפרצות פלאני מסתיים לאחר מספר שנים, אך במקרים אחדים עשוי להימשך עשרות שנים, כמו במקרה של סנטיאגואיטו (Santiaguito), שלוחה פעילה של הר הגעש סנטה מריה בגואטמלה.[21] התפרצות הר הגעש סנטה מריה באוקטובר 1902 היא אחת מההתפרצויות העזות ביותר שאירעו במאות השנים האחרונות. אין מידע רב על התפרצויות קודמות שלו, מאחר שתיעוד ההתפרצויות באזור החל רק לפני כ-500 שנה. התעוררותו של הר הגעש סנטה מריה לוותה ברעידות אדמה שהחלו עוד בינואר של אותה שנה. ההתפרצות החלה ב-24 באוקטובר 1902, נמשכה יומיים, ולוותה בהתפוצצויות עזות ובפליטה של 5.5 ק"מ מעוקבים של מאגמה. פומיס שנוצר בהתפרצות נשר על שטח של 273 אלף קמ"ר והאפר הגעשי הגיע עד לסן פרנסיסקו, מרחק כ-4,000 ק"מ מההר. ההתפרצות קרעה את רוב המדרון הדרום-מערבי של ההר, והותירה קלדרה משופעת בקוטר של כקילומטר אחד ובעומק של 300 מ'. מאחר שההר לא היה פעיל במשך תקופה ארוכה, לא ניתנו התראות לפני התפרצותו, וכתוצאה מכך נהרגו לפחות 5,000 בני אדם במהלך ההתפרצות, ורבים נוספים מתו ממלריה שהתפרצה מיד לאחר מכן. ההתפרצות של 1902 לוותה בשני עשורים שקטים, וב-1922 חלה התפרצות עזה נוספת, כאשר כיפת הלבה שהתרוממה בקלדרה שנוצרה בהתפרצות של 1902 נבקעה. כיפת הלבה קיבלה את השם סנטיאגואיטו, ומאז 1922 נוצרו בה כמה לועות משנה שחלקם עדיין פעיל. רוב פעילותו של סנטיאגואיטו מתונה, אם כי מדי פעם מתרחשות בו התפוצצויות.[22]
- נתונים כמותיים[10]
התפרצות פליניאנית
| 1. עמוד אפר 2. צינור הזנה 3. אפר | 4. שכבות לבה ואפר 5. שכבות סטרטיגרפיות 6. תא מאגמה |
לסוג התפרצות זה ישנם שני שמות מקובלים:
- התפרצות פליניאנית – על שמו של פליניוס הצעיר, שתיעד במכתביו את התפרצות וזוב בשנת 79.
- התפרצות וזוביאנית – על שמו של הר הגעש וזוב.
התפרצות פליניאנית היא אלימה במיוחד. בהתפרצות זו מעורבת מאגמה עשירה בסיליקה ובגז היוצרת סילוני פרץ ממושכים. סילונים אלה בונים עמוד התפרצות גבוה מאוד והם מרוקנים את צינור ההזנה, ואף יש ביכולתם לקורעו. עמוד ההתפרצות עשוי להגיע עד לסטרטוספירה ולהינשא במשך שעות רבות. בעמוד ההתפרצות נוצרים ברקים כתוצאה מחשמל סטטי, מה שמגביר את המראה האלים של התפרצויות אלה.
מאפיינים נוספים של התפרצות מסוג זה הם פליטת כמות רבה של פומיס, התפוצצויות סוערות, ופליטה סוערת וממושכת של לבה וכמויות גדולות של אפר, אבק וגז. התמוטטות עמוד ההתפרצות יוצרת נחשולים פירוקלסטיים כבדים וחמים בטמפרטורה של מאות מעלות צלזיוס, הזורמים במורד ההר במהירות גבוהה מאוד. כמות גדולה של אפר געשי מהתפרצות וזוב בשנת 79 קברה את הערים פומפיי והרקולנאום. ישנן תקופות שקטות שאין בהן התפרצויות כלל ובמהלכן נסתם צינור ההזנה.
התפרצויות קצרות עשויות להסתיים תוך פחות מיממה, אך התפרצויות ארוכות עשויות לארוך ימים, שבועות ואף חודשים. ההתפרצויות הארוכות מתחילות בפליטת ענני אפר געשי, קולות פיצוץ עזים וזרמים פירוקלסטיים. כמות המאגמה הנפלטת גדולה מאוד ועשויה לגרום להתמוטטות ההר וליצירת קלדרה. האפר והסלעים הנפלטים בהתפרצות מצטברים בשכבות על פני שטח נרחב.[23]
- התפרצות וזוב בשנת 79
ערך מורחב – התפרצות הר הגעש וזוב (79)
בצהרי 24 באוגוסט 79 החלה בווזוב התפרצות סוערת, שתועדה על ידי פליניוס הצעיר, אחיינו של פליניוס הזקן שנהרג באותה התפרצות. בשני מכתבים שכתב להיסטוריון הרומי טקיטוס, תיאר פליניוס את ההתפרצות משלביה הראשונים. תשומת לבו לפרטים והדיוק הרב בתיאור ההתפרצות הביאו לכך שוולקנולוגים מודרניים אימצו את תיאוריו כמאפיינים סוג זה של התפרצות, ואף קרויה על שמו.
ההתפרצות החלה בפליטת אפר, פומיס וטוף מלועו של ההר לגובה רב. הסלעים והאפר הגעשי נעו עם הרוחות לכיוון דרום-מזרח, כשהם מכסים בנפלם את העיר פומפיי וסביבתה, תוך שחרור גזים רעילים – בעיקר תרכובות גופרית – לאוויר מפרץ נאפולי. האפר הגעשי שנפלט לאוויר גרם לאפלה באזור בשעות היום. במהלך הלילה התמוטט עמוד ההתפרצות. החומר הגעשי החל ליפול על ההר ויצר נחשולים פירוקלסטים עזים שירדו במהירות של כ-150 קמ"ש במורד ההר והצטברו לשכבה בעובי של 20 מטרים.[24]
- התפרצויות פליניאניות נוספות
- בעת העתיקה – הר מזאמה שבהתמוטטות תא המאגמה מתחתיו נוצרה הקלדרה בה שוכן כיום אגם קרייטר לייק (crater lake), ארצות הברית[25]
- המאה ה-17 לפני הספירה[26] – סנטוריני, יוון
- 1667 ו-1739 – הר טרומאה, יפן[27]
- 1815 – טמבורה, אינדונזיה[28]
- 1883 – קרקטואה, אינדונזיה[29]
- 1886 – הר טרוורה, ניו זילנד[30]
- 1980 – הר סנט הלנס, ארצות הברית[31]
- נתונים כמותיים[10]
- עוצמה (VEI): 5-8
- גובה עמוד התפרצות: יותר מ-25 ק"מ
- נפח טפרה: 109 עד 1012 מ"ק
- תדירות: 50 עד אלפי שנים
התפרצות פריאטית
| 1. ענן אידוי 2. צינור הזנה 3. שכבות לבה ואפר 4. שכבות סטרטיגרפיות | 5. מי תהום 6. התפוצצות 7. תא מאגמה |
התפרצות פְרִיאַטִית (מיוונית פריאר (φρέαp) – מעיין או באר), הקרויה גם התפרצות אולטראוולקנית, מתרחשת כאשר מאגמה עולה באה במגע עם מי תהום או עם מים עיליים (ים, אגם או קרחון). החום הרב של המגמה (בין 600°C ל-C1,170°) גורם להתאדות מהירה של המים, ההופכים לקיטור בלחץ גבוה ועקב כך נגרמת התפוצצות הכוללת פליטה של קיטור, מים, אפר, סלעים ופצצות געשיות. בהר סנט הלנס קדמו מאות התפוצצויות פריאטיות להתפרצות הפליניאנית של הר הגעש בשנת 1980.[32] מאורעות גאותרמיים סוערים פחות יכולים להוביל ליצירת הרי געש של בוץ.[33] ב-1949 תיאר הוולקנולוג האמריקני תומאס ג'אגר (Thomas Jaggar) פעילות זו כ"התפרצות קיטור-התפוצצות".[34]
התפרצויות פריאטיות כוללות, בדרך כלל, קיטור ושברי סלעים, ואינן כוללות פליטת לבה. השברים המועפים יכולים להיות בדרגות חום שונות, קרים, חמים או לוהטים. התפרצויות אלו יוצרות לעיתים לוע געשי המכונה מאר.[35] בהתפרצויות פריאטיות עשויים להיפלט גם גזים כדוגמת פחמן דו-חמצני או מימן גופרתי. הראשון יכול לגרום לחנק בריכוזים משמעותיים, והשני הוא גז רעיל. ב-1979 גרמה התפרצות פריאטית למותם של 149 אנשים באי ג'אווה, שמרביתם מתו מהגזים הרעילים.[36]
משערים כי התפרצות הר הגעש בארכיפלג קרקטואה ב-1883, שהשמידה את רוב האי הגעשי ויצרה את הרעשים החזקים ביותר בהיסטוריה האנושית הכתובה, הייתה אירוע פריאטי. להר הגעש קילוואה שבהוואי ישנה היסטוריה ארוכה של התפוצצויות פריאטיות: בשנת 1924 העיפה התפרצות פריאטית סלעים במשקל של כ-8 טון למרחק של קילומטר אחד.[37] דוגמאות נוספות להתפרצויות פריאטיות כוללות את התפרצות הר הגעש טאאל בפיליפינים ב-1965,[38] והתפרצות הר הגעש טרומאה ביפן ב-1982.[39]
התפרצות פריאטו-מגמטית
התפרצות פריאטו-מגמטית היא שילוב של התפרצות פריאטית והתפרצות מגמטית. התפרצויות אלה הן תוצאה של התחממות מיידית של מים במפגש עם מאגמה, היוצרת קיטור בלחץ גבוה. לבד מן החומרים הנפלטים בהתפרצות פריאטית נפלטת בהתפרצות זו גם לבה. תוצרי ההתפרצות בדרך-כלל קטנים יותר מאשר בהתפרצות מגמטית, זאת בשל הפרשי הטמפרטורות המרסקים אותם לחלקים קטנים יותר.[40]
התפרצות פריאטו-מגמטית יוצרת שני סוגי מבנים הנובעים מהמפגש המתפוצץ בין מאגמה למים:
- טבעות טוף – טבעת השקעה של טפרה. טבעות הטוף מקיפות לוע רחב, שבדרך-כלל נמוך מסביבתו. הטפרה משוכבת כפי שנפלה ואינה מרובדת כהלכה, ונחשבת לאיגנימבריט (טוף מולחם) או לתוצאה של זרם פירוקלסטי צפוף. טבעות הטוף נוצרות לרוב באגמים, חופים, ביצות או באזורים עשירים במי תהום.[41]
- חרוטי טוף – חרוטים תלולים בעלי לוע רחב וקרקעית שטוחה, הנוצרים על ידי השקעה מהירה של טפרה. החרוטים נחשבים גרסה גבוהה יותר של טבעות הטוף. יש הסבורים כי חרוטי הטוף נוצרים מעל דיאטרם (צינור געשי שנוצר בהתפוצצות) כתוצאה מהתפשטות אלימה של גז מגמטי. חרוט הנוצר כתוצאה מהתפשטות קיטור נקרא מאר.[42]
- ההתפרצות המינואית של סנטוריני
- ערכים מורחבים – סנטוריני (הר געש), ההתפרצות המינואית
סנטוריני הוא ארכיפלג, חלק מהאיים הקיקלאדיים בדרום הים האגאי. במהלך המאה ה-17 לפנה"ס אירעה בו התפרצות בעוצמה רבה, המוערכת בעוצמה VEI 6-7. התפרצות זו נחשבת כמי שאחראית להכחדת התרבות המינואית, שמרכזה היה בכרתים הסמוכה, ויש המשערים שהיא המקור לאגדת אטלנטיס. ההתפרצות הייתה פליניאנית, ושניים מארבעת שלביה היו פריאטו-מגמטיים. איי סנטוריני מקיפים לגונה מרכזית שעומקה כ-400 מטר, שהיא למעשה קלדרה – לוע געשי שנפער בעקבות אותה התפרצות.[43]
- פינטובו, 1991
- ערך מורחב – פינטובו
התפרצותו של פינטובו באי לוזון שבפיליפינים, לאחר כ-500 שנה בהן היה רדום, לא הייתה אירוע בודד אלא סדרה של אירועים שהחלו כמה חודשים קודם לכן ברעידת אדמה בעוצמה של 7.8 בסולם ריכטר שמוקדה כ-100 ק"מ צפונית-מזרחית להר הגעש, בפליטת ענני קיטור ובסדרה של רעידות אדמה בעוצמה גוברת והולכת במשך שבועיים. ההתפרצויות המקדימות החלו בראשית אפריל 1991, אז התעורר ההר בפליטת קיטור ואפר סמוך לפסגה. בשבועות הבאים חלה סדרה של התפרצויות קטנות שהטילו אפר על אזורים סמוכים והיו מלוות במאות רעידות אדמה קטנות בכל יום. פעילות ההר הלכה וגברה בחודשים אפריל ומאי, ומדידה יומית הראתה עליה מהירה בפליטה של דו-תחמוצת הגופרית, שירדה באופן משמעותי בסוף מאי. התפרצויות מקדימות אלה היו פריאטו-מגמטיות. בתחילת יוני החלה פליטת המאגמה, ובמהלך החודש אירעו התפוצצויות נוספות שלוו בזרמים פירוקלסטיים במורד ההר ובעמקי הנהרות היוצאים ממנו. התפרצות השיא חלה באמצע החודש והיא לוותה ברעידות אדמה ובעמוד התפרצות שהגיע לגובה של כ-34 ק"מ. הטייפון "יוניה" הוריד גשמים שהתערבבו באפר הגעשי ויצרו להארים סוערים. עוצמת התפרצות זו דורגה כ-VEI 6.[44]
התפרצות תת-ימית
| 1. ענן אידוי 2. מים 3. שכבות סטרטיגרפיות 4. זרם לבה | 5. צינור הזנה 6. תא מאגמה 7. דייק 8. בזלת כרים |
רוב ההתפרצויות הגעשיות בכדור הארץ מתרחשות בקרקעית האוקיינוסים, והן אחראיות למרבית פליטת המאגמה על-פני כדור הארץ. רק מעט מהן תועד מפאת הקושי לנטר הרי געש תת-ימיים מאחר שמרבית ההתפרצויות התת-ימיות מתרחשות לרוב ברכסים מרכז אוקייניים, אזורים תת-ימיים הרריים שבמרכזם בקע ממנו עולה מאגמה ויוצרת קרום אוקייני חדש. עדיין לא ידוע רבות על מקומם של הרי געש תת-ימיים רבים ועל פעילותם, אך קיימות הערכות שכ-20 הרי געש מתפרצים מדי שנה לאורך הרכס, ושכ-2.5 ק"מ רבועים של קרקעית חדשה נוצרת כתוצאה מהתפרצויות אלה.[45]
נוכחות מים עשויה לשנות את מאפייני ההתפרצות הגעשית. למשל, מוליכות החום הגבוהה של המים גורמת למאגמה להפוך לזכוכית געשית מהר יותר מאשר בהתפרצויות יבשתיות. הלבה הנוצרת בהתפרצויות תת-ימיות שונה מלבה יבשתית. במגע עם מים נוצר קרום מסביב ללבה. לבה ממשיכה לזרום לתוך הקרום, מבקעת אותו ויוצרת סביבה קרום חדש. בתהליך זה נוצרים שני מבנים אופייניים:
- בזלת כרים או "לבת כרים" (pillow lava) – מבנה בזלתי הדומה לכרים ובנוי מגבישים זעירים במעטה זכוכיתי.[46]
- "ברקציית כרים" – שברי לבה קרושה המאוחדים במבנה "כרים".[47]
- קולומבו
בשנת 1650 התגלה בים האגאי הר הגעש התת-ימי קולומבו (Kolumbo) הנמצא קילומטרים ספורים צפונית-מזרחית לסנטוריני. גילוי זה נבע מהתפרצות ששלחה נחשול פירוקלאסטי ופומיס על פני הים לעבר חופי סנטוריני. קולומבו התמוטט לקלדרה ששוליה נמצאים בעומק של 10 מ' מתחת לפני הים, והתמוטטותו יצרה גלי צונאמי שזרעו הרס באיים במרחק 150 ק"מ ממנו.[48]
התפרצות סירטסיינית
| 1. ענן אידוי 2. עלעלי אפר 3. לוע 4. מים 5. שכבות לבה ואפר | 6. שכבות סטרטיגרפיות 7. צינור הזנה 8. תא מאגמה 9. דייק |
התפרצות סירטסיינית מתארת התפרצות פריאטו-מגמטית המתרחשת בים רדוד או באגם, ומלווה בפליטת קיטור ומאגמה.[49] מאפיין מיוחד להתפרצות זו הוא "עלעלי" אפר געשי (cupressoid ash), הנוצרים כאשר אפר חודר את שכבת המים ופורץ ברצועות דקות, כעלי ברוש. התפרצות מסוג זה נקראת על שם האי הגעשי סירטסיי באיסלנד, "האי של סורט" – במיתולוגיה הנורדית: אל, מנהיגם של ענקי האש מהדרום ושליט מוספלהיים (Muspelheim), עולמם של ענקי האש.
- סירטסיי
- ערך מורחב – סירטסיי
התפרצות סירטסיי היא אחת מההתפרצויות הממושכות בהיסטוריה של איסלנד והיא אירעה בשנים 1963–1967. כמה אירועים בישרו את תחילתה: שבוע קודם לכן רשם סייסמוגרף ברייקיאוויק רעידות חלשות שמקורן לא היה ידוע; יומיים קודם להתפרצות מצא כלי שיט שעסק במחקר ימי כי מי הים באזור חמים מהרגיל; בו בזמן הבחינו תושבים במרחק 80 קילומטרים בריח של מימן גופרתי. איש לא חיבר בין הדברים וההתפרצות לא נחזתה מראש, אם כי מניחים שההתפרצות החלה ימים אחדים קודם לכן בעומק של 130 מ' בקרקעית הים, בצפון הרכס המרכז-אטלנטי.[50]
הסימן הראשון להתפרצות בבוקר 14 בנובמבר 1963 היה ענן שחור שנראה על ידי דייגים. משהתקרבה ספינתם למקום התברר כי הענן עולה מקרקעית הים. זמן קצר אחר-כך התפרץ מהאוקיינוס עמוד שחור של אפר וגזים, וכמויות אדירות של לבה מותכת באו במגע עם מי האוקיינוס הקרים. המים הגועשים כיסו את הסלע הלוהט, אבל הלבה המשיכה להיערם ולהתמצק. תהליך זה נמשך חודשים ארוכים ולווה בהתפרצויות פריאטיות שנבעו מחדירת מים לסדקים, בהן הועפו סלעים למרחק של קילומטר מהאי והתרוממו עמודי אפר לגובה של 10 ק"מ. ממדיו ההולכים וגדלים של האי שוב לא איפשרו למי הים להגיע אל הסדקים, והפעילות הגעשית שככה. בשלב זה תפסו מעיינות לבה וזרמי לבה את מקומם של הפיצוצים העזים. פעילות זו הביאה ליצירה של שכבת סלע קשה מעל ערימת הסלעים הרופפים, וזו מנעה מהאי להישטף במהירות. ההתפרצויות לא חדלו אלא ב-5 ביוני 1967. שלושה איים נוספים נבנו במהלך ההתפרצויות אך נשחקו על ידי הגלים ונעלמו. לעומתם זכה סירטסיי לתוספת של לבה שהאטה את הבליה.[51]
התפרצות תת-קרחונית
| 1. ענן אידוי 2. אגם 3. קרח 4. שכבות לבה ואפר 5. שכבות סטרטיגרפיות | 6. לבת כרים 7. צינור הזנה 8. תא מאגמה 9. דייק |
התפרצות תת-קרחונית מתרחשת מתחת לקרחונים או מתחת לשכבות עבות של קרח. המאפיינים העיקריים את סוג ההתפרצות הזה הם שיטפונות (מרוצת קרחון) המהווים סכנה, והסלעים הנוצרים בה: בזלת כרים והיאלוקלסטיט.[52]
התפרצויות תת-קרחוניות עשויות ליצור הר געש תת-ימי הנקרא טויה (tuya), הרי געש שטוחי-פסגה. ניתן לזהות טויות על-פי הסטרטיגרפיה שלהם המתאפיינת בשכבת יסוד של בזלת כרים שמעליה מונחות שכבה של היאלוקלסטיט ושכבה של טוף, כל אלה מחופים בזרמי לבה. כאשר הר הגעש מגיח מבעד לקרח פורצת לבה היוצרת את שכבת החיפוי של הטויה.[53]
התרמודינמיקה של התפרצויות תת-קרחוניות אינה מובנת עד תומה. מחקרים בודדים מצביעים על כך שחום רב נותר בלבה הפורצת, וכך נפח של מאגמה מספיק להמס נפח גדול פי 10 של קרח. עם זאת, המהירות בה נמס הקרח אינה מוסברת, ובהתפרצויות שנחקרו קצב ההמסה היה גבוה מן הקצב החזוי.
- התפרצות משוערת באנטארקטיקה
בינואר 2008 דיווח צוות של הסקר הבריטי-אנטארקטי (BAS, British Antarctic Survey) על התפרצות געשית משוערת שאירעה מתחת למעטה הקרח באנטארקטיקה לפני 2,200 שנה.[54] דיווח זה נשען על סקר אווירי וצילומי מכ"ם, והוא טוען כי התפרצות זו היא הגדולה ביותר באזור במהלך אלפי השנים האחרונות. האפר הגעשי הושקע על פני הקרח למרגלות הרי הדסון, וכיסה שטח של כ-25,000 קמ"ר, כנראה מעמוד אפר בגובה 12 ק"מ. החוקרים גילו פסגה הררית 100 מ' לפני השטח, ומאמינים כי זו פסגתו של הטויה הקשור להתפרצות.[55]
- גרימסווטן
גרימסווטן (Grímsvötn) באיסלנד הוא הר געש תת-קרחוני פעיל, שבלועו נקוו אגמי לוע. הר הגעש נמצא בקצהו הצפוני של קרחון ואטנייקול (Vatnajökull) ולו מערכת סדקים הנמתחת מצפון לדרום. הר הגעש לאקי הוא תוצר של מערכת סדקים זו. רוב התפרצויותיו של גרימסווטן הן תת-קרחוניות, והאחרונה בהן התרחשה בשנת 2011. התפרצות נוספת אירעה בשנת 1998, אולם זו לא חרגה מגובה פני הים. קדמה לה התפרצות בנובמבר 1996, שבמהלכה התרוממה כמות מים עצומה מאגמי הלוע, הרסה גשר בדרום הכביש הטבעתי המקיף את איסלנד, סחפה שני גשרים סמוכים וניתקה את דרום איסלנד מחלקיו האחרים של האי.[56]
- התפרצויות תת-קרחוניות נוספות
- ברדרבונגה (Bárðarbunga) באיסלנד[57]
- קטלה (Katla) באיסלנד, שהתפרץ בעוצמה ב-1918 וההתפרצות האחרונה שלו – חלשה יותר – התרחשה ב-1955[58]
- טורפייקול (Torfajökull) באיסלנד – התפרצותו האחרונה התרחשה ב-1477[59]
- לאוטארו (Lautaro) בפטגוניה הצ'ילאנית[60]
- סוליפולי (Sollipulli) בצ'ילה[61]
- אייאפיאטלאייקוטל, איסלנד, אפריל 2010[62]
מדד התפרצות געשית
מדד התפרצות געשית (Volcanic Explosivity Index – VEI) פותח בשנת 1982 על ידי כריסטופר ניוהול (Chris Newhall) מהשירות הגאולוגי האמריקאי (USGS) והגאולוג סטיבן סלף (Steve Self) מאוניברסיטת הוואי על-מנת לספק מדדים יחסיים לעוצמת ההתפרצות של הרי געש.[63] מדד זה משוקלל מנתונים הכוללים את נפח הטפרה וגובה עמוד ההתפרצות – ענן האפר המתנשא מעל הקלדרה, וכן מתצפיות המספקות מונחים איכותיים המתארים פרטים נוספים, כגון משך ההתפרצות, קולות ורעשים, הרכב החומר הנפלט ועוד.[64]
מבנה המדד
בדומה לסולם ריכטר המודד את עוצמתן של רעידות אדמה, מדד ההתפרצות הגעשית מציג את עוצמת ההתפרצויות בסקאלה לוגריתמית: כל יחידה מייצגת עוצמה הגדולה פי 10 מזו של היחידה הקודמת. באופן זה, התפרצות בעוצמה 6 תהיה חזקה פי 10 מהתפרצות בעוצמה 5.
המדד מתחיל בערך 0 – המציין מצב בו אין התפרצות כלל ומתקיימת פליטה מועטה של טפרה (פחות מ-104 מטרים מעוקבים), ומסתיים בערך 8 – בו נפח הטפרה מגיע ליותר מ-1012 מטרים מעוקבים וגובה עמוד ההתפרצות עולה על 25 ק"מ. המדד אינו סגור ומאפשר ערכים גבוהים יותר, אם כי עוצמה בדרגה 8 היא הגבוהה ביותר הידועה מהתפרצויות היסטוריות. לדוגמה: התפרצות פינטובו ביוני 1991 עומדת על ערך 6 במדד מאחר שנפלטו כ-10 ק"מ מעוקבים של טפרה, ועמוד האפר הגיע לגובה של 34 ק"מ בשיא ההתפרצות.
נקודת תורפה של המדד מצויה בחישוב עוצמתן של התפרצויות היסטוריות שהתרחשו טרם החל מעקב אחריהן. בהתפרצויות כאלה אין תיעוד של גובה עמוד ההתפרצות, וגם חישוב של כמות הטפרה שנפלטה אינו יכול להיות מדויק לאחר שנים רבות.[65]
חישוב המדד
בטבלת חישוב המדד נפח גדל פי 10 בין ערך לערך, לבד מערכים 1 ו-2 אשר הבדל הנפח ביניהם הוא פי 100. לכן, קיימת אי-רציפות בהגדרות ערכים 1 ו-2 במדד. בין ערכים אלה קיים הבדל עוצמה של פי 100, בניגוד לערכים אחרים אשר ביניהם קיים הבדל עוצמה של פי 10.
| מדד התפרצות געשית | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VEI | סוג | תיאור | גובה עמוד | נפח טפרה | תדירות | דוגמאות | אירועים* |
| 0 | הוואינית | זרימה ללא התפרצות | <100 מ' | <10,000 מ"ק (104 מ"ק) | יומית | מאונה לואה | רבים |
| 1 | הוואינית/סטרומבוליאנית | התפרצות קלה | 100-1,000 מ' | >10,000 מ"ק (104 מ"ק) | יומית | סטרומבולי | רבים |
| 2 | סטרומבוליאנית/וולקנית | התפרצות בינונית | 1-5 ק"מ | >1,000,000 מ"ק (106 מ"ק) | שבועית | הר הוד | 3,477 |
| 3 | וולקנית/פלאנית | התפרצות בינונית | 3-15 ק"מ | >10,000,000 מ"ק (107 מ"ק) | שנתית | וזוב | 868 |
| 4 | פלאנית | התפרצות עזה | 10-25 ק"מ | >0.1 ק"מ מעוקב (108 מ"ק) | ≥10 שנים | פלה | 278 |
| 5 | פלאנית/פליניאנית | התפרצות עזה | >25 ק"מ | >1 ק"מ מעוקב (109 מ"ק) | ≥50 שנה | סנט הלנס | 84 |
| 6 | פליניאנית | התפרצות עזה מאוד | >25 ק"מ | >10 ק"מ מעוקב (1010 מ"ק) | ≥100 שנה | פינטובו | 39 |
| 7 | פליניאנית/אולטרה-פליניאנית | התפרצות עזה מאוד | >25 ק"מ | >100 ק"מ מעוקב (1011 מ"ק) | ≥1,000 שנה | טמבורה | 5 (+2 אפשריים) |
| 8 | פליניאנית/אולטרה-פליניאנית | התפרצות-על | >25 ק"מ | >1,000 ק"מ מעוקב (1012 מ"ק) | ≥אלפי שנים | טובה, ילוסטון | 1 |
*הערכת התפרצויות באלפי השנים האחרונות מבוססת על חישובים שנערכו בשנת 1994 במסגרת התוכנית הוולקנית העולמית של מכון סמית'סוניאן.
בסקירת התפרצויות קודמות זוהו 47 התפרצויות בדרגה 8 או יותר. ההתפרצות האחרונה בעוצמה זו התרחשה לפני אלפי שנים באגם טאופו.
חשיבות המדד
המדד משוקלל מאירועים געשיים אשר חלו בעבר ומשמש להכרת מחזורי פעילות של הרי געש ידועים, אך גם מאפשר הצצה אל העתיד: באמצעות סטטיסטיקה זמינה ומדד עוצמה ניתן לחזות את סבירותן, אופיין, ובמידת-מה את עיתוין של התפרצויות עתידיות בהרי געש שמאפייניהם וההיסטוריה שלהם ידועים, וכן לנתח את התפתחותם של הרי געש צעירים. גישה זו עשויה לסייע להיערכות נכונה לקראת התפרצות אפשרית, ובאופן דומה לחזרה לשגרה כאשר הנתונים מבשרים את סיומו של מחזור התפרצויות. בנוסף, מדד VEI משמש מדד-יסוד למדדים נוספים של התפרצויות געשיות.
מדדים נוספים
- מדד סיכון אוכלוסייה (Volcano Population Index - VPI) – מדד זה משמש לחישוב הסיכונים שגורמות התפרצויות געשיות לאוכלוסייה הקרובה להר הגעש והוא פותח על ידי הוולקנולוגים ג'ון אוורט (John W. Ewert) וכריסטופר הרפל (Christopher J. Harpel) מהשירות הגאולוגי האמריקאי (USGS).[66] המדד הוא תוצר של תוכנית הסיוע לאזורי אסונות געשיים (Volcano Disaster Assistance Program - VDAP), שהחלה לפעול במרכז אמריקה במטרה לכמת את הסיכון לאוכלוסייה המתגוררת בסמוך ל-80 הרי געש פעילים באמצעות מדדים אובייקטיביים.
- חישוב מדד הסיכון לאוכלוסייה נשען על מדד ההתפרצות הגעשית (VEI) ומתבצע באמצעות בסיס הנתונים LandScan[67] – מסד נתונים עולמי מקוון המתעדכן באופן סדיר ומאפשר הערכה מהירה באמצעים חזותיים של אוכלוסייה בסיכון. הוא מספק נתונים בפירוט רב על נוכחות אוכלוסייה וצפיפותה בשעות שונות של היום וחתכים סוציו-אקונומיים, וכן משולבים בו נתונים על ניתוב תנועת כלי רכב ומערכי חירום על-מנת לאפשר תכנון מהיר של פינוי.
- מדד VPI תוכנן להיות יעיל במיוחד להתפרצויות בעוצמה VEI2 עד VEI4 מאחר שגם התפרצות חלשה בעוצמה VEI2 יכולה ליצור תופעות מסוכנות כמו פצצות געשיות ושאר תוצרים געשיים בטפרה, העשויים לדרוש פינוי אוכלוסייה ברדיוס של 5 ק"מ. התפרצויות בעוצמה VEI5 ואף התפרצויות עזות בעוצמה VEI4 עשויות לדרוש פינוי אוכלוסייה ברדיוס של 10 ק"מ או יותר. על כן, ערכי VPI מחושבים לרדיוסים קבועים מלוע הר הגעש: 5 ק"מ (VPI5) ו-10 ק"מ (VPI10). בהתפרצויות עזות יותר אין אפשרות לאמוד מראש את עוצמתן, מועדן ומרחק הפינוי הנדרש. המדד מופיע כטבלה ובה שתי עמודות מרחק: (VPI5) ו(VPI10), ובהן נרשמת הערכת מספר האנשים העשויים להימצא בסיכון בכל יישוב בטווח האמור.
- לפני ובמהלך התפרצות געשית קשה לחזות את התוצאה הסופית שלה בביטחון מלא. לא כל התפרצות מגיעה לשיא עוצמתה הצפויה, וגם בהתפרצויות הממצות את עוצמתן הצפויה אי-אפשר לצפות מראש שינויים במהלך ההתפרצות, למשל הסלמה פתאומית המחייבת שינוי משמעותי במערך הפינוי. לכן, וולקנולוגים יכולים לספק הערכה משוערת בלבד של עוצמת וסוג ההתפרצות, מידע המבוסס על נתוני התפרצות קודמים של הר הגעש. קושי נוסף בבניית תחזיות קיים במקרה שהתפרצויות בהר הגעש אינן תדירות או שאירעו בטרם הוחל בתיעוד תצפיות ואף בעידנים קדומים.
- מדד טסויה – מדד שפותח בשנת 1955 על ידי הגאולוג היפני ה' טסויה (H. Tsuya) המחשב זרמים פירוקלסטיים אפשריים טרם ובמהלך התפרצות על בסיס נפח הטפרה.[68]
- מדד עמעום – מדד זה מחשב את השפעת פליטת האפר על האטמוספירה ועל יצירת אפקט העמעום. המדד מעניק את הערך הגבוה ביותר - 1,000 - להתפרצות הר הגעש רקאטה בקרקטואה בשנת 1883, ההתפרצות העזה ביותר מאז אמצע המאה ה-19.
הסכנות בהתפרצות געשית
פעילות געשית עלולה להיות מסוכנת בעיקר בגלל שאננות אנושית. ניתן ללמוד זאת מריכוזי אוכלוסייה גדולים סמוך מאוד להרי געש שכבר גבו מחיר גבוה בחיי אדם. דוגמה טובה היא העיר נאפולי, שאוכלוסייתה מונה כמיליון בני אדם, ובסביבתה הקרובה חיים יותר מ-2 מיליון אנשים נוספים. נאפולי שוכנת למרגלותיו של וזוב, שהתפרצותו בשנת 79 לספירה החריבה את הערים פומפיי והרקולנאום. מאז התפרץ וזוב פעמים רבות ונחשב לאחד מהרי הגעש המסוכנים בעולם עקב צפיפות האוכלוסייה הגבוהה סביבו.
סכנה נוספת טמונה בהגדרת פעילותו של הר געש ועוצמת התפרצותו הצפויה. הרי געש רבים שנחשבו כבויים או רדומים התעוררו בהתפרצויות עזות שהפתיעו את האוכלוסייה המתגוררת בסמיכות להם. פינטובו נחשב במשך זמן רב להר געש רדום, והתעוררותו בשנת 1990 הפתיעה רבים. עם זאת, היערכות נכונה לקראת התפרצותו הגדולה בשנת 1991 איפשרה פינוי נרחב של אוכלוסייה והקטינה את הפגיעה בחיי-אדם באופן משמעותי. התפרצותו של סנט הלנס בשנת 1980 לא הפתיעה איש, אם כי עוצמת ההתפרצות הייתה גבוהה יותר מזו שציפו לה.
התפרצות געשית מלווה ברעידות אדמה בעוצמות שונות, הגורמות בין היתר להתמוטטות חלקים מהר הגעש ולמפולת של קרקע וסלעים. דוגמה לאירוע כזה היא התמוטטות הלוע של הר סנט הלנס דקות אחדות לפני התפרצותו בשנת 1980. אירוע נוסף התרחש לפני אלפי שנים בהתמוטטות המדרון המזרחי של הר אטנה, ומשערים כי מפולת הסלעים שנוצרה בעקבותיה גרמה לצונאמי שהגיע עד לחופיו המזרחיים של הים התיכון והיה הגורם לחורבן יישובים קדומים, כמו עתלית-ים.[69] רעידות האדמה פוגעות במבנים קרובים ומחלישות את תשתיתם.
במהלך התפרצות געשית נפלטים מהר הגעש ומסביבתו חומרים רבים: לבה, פצצות געשיות, גזים רעילים ואפר געשי. הלבה עשויה לזרום במתינות במורד הר הגעש או להתפרץ במזרקות-אש היורקות טיפות לוהטות למרחק רב. פליטת חומרים אלה יוצרת סכנות לרוב:
- זרמים פירוקלסטיים הדוהרים במורד ההר ומציפים את סביבתו בשברי סלע לוהטים וחדים. זרמים אלה יכולים להגיע למהירות של 100 קמ"ש, בהתאם לתלילות המדרון, והטמפרטורה שלהם יכולה להגיע ל 700 מעלות צלזיוס. בשנת 1902 נשרפו בזרם פירוקלסטי 29,000 איש כתוצאה מהתפרצות פֶּלֶה באי מרטיניק. בנוסף, הצטברות אפר ושברי סלעים על גגות בתים - במיוחד כאלה שנפגעו ברעידות האדמה המקדימות - עלולה לגרום להתמוטטותם.
- נחשול פירוקלסטי – זרם פירוקלסטי המכיל גזים רבים בצפיפות המאפשרת לו להתרומם מעל גבעות. הנחשול מהיר יותר מזרם פירוקלסטי צפוף ומגיע למהירות של 350 קמ"ש.
- להארים – זרמים פירוקלסטיים המעורבים במי גשמים או שיטפונות יוצרים נחשולי בוץ געשי מסוכנים הנעים במהירות גבוהה במורד, סוחפים איתם את כל הנקרה בדרכם ומתקשים כבטון. בשנת 1985 הביא זרם של בוץ געשי למותם של 23,000 איש בקולומביה לאחר התפרצות הר הגעש נוואדו דל רואיס.
- עמודי ההתפרצות וענני אפר מכילים אפר געשי ושברי סלעים ויוצרים בעיה קשה לתחבורה האווירית. הם פוגעים לא רק בראות אלא גם בגוף המטוסים, במערכות החשמל ובמנועים. שדות תעופה רבים נסגרים במהלך התפרצות סמוכה, למשל זה של סיציליה בעת התפרצות אטנה, ובהתפרצות הר הגעש אייאפיאטלאייקוטל באיסלנד בשנת 2010 ששיבשה את תנועת המטוסים ברחבי אירופה.
- פגיעה אקולוגית - ענני האפר, המכילים גם גזים רעילים, מתפשטים באטמוספירה והופכים את האוויר לבלתי ראוי לנשימה. כשעננים אלה מעורבים במי גשמים הם נספגים באדמה ומרעילים את הצמחייה ואת בעלי החיים הניזונים ממנה. התפרצויות גדולות או ממושכות גורמות לחסימת אור השמש, וכתוצאה מכך נוצר חורף געשי, בדומה לחורף גרעיני.
חיזוי
הרי געש רבים מראים סימנים מקדימים בטרם התפרצות, היכולים להופיע באופנים שונים:
- רעידת אדמה – חדירת מאגמה לתא המאגמה מלווה בדחיקה של סלעי הסביבה ויצירת סדקים. במקרים רבים ישחרר הלחץ שנוצר בתא המאגמה תנודות קלות, אותן ניתן לקלוט באמצעות סייסמוגרף. תנודות הרמוניות מצביעות לרוב על חדירת המאגמה לתוך צינור ההזנה, מה שמסמן התפרצות קרבה והולכת.
- תפיחת הר הגעש – אחד הסימנים המקדימים להתפרצות סנט הלנס בשנת 1980 היה תפיחת הפסגה שהחלה להתרחש כשלושה שבועות לפני ההתפרצות.
- שינוי במבנה ההר – באמצעות מכשירי לייזר ו-GPS ניתן למדוד במדויק שינויים במיקומן של נקודות קבועות בהר הגעש, העשויים להצביע על חידוש פעילות.
- פליטת גזים – הרי געש רבים משחררים חלק מהלחץ ההולך וגובר לקראת התפרצות באמצעות פליטת גזים מן הלוע ומסדקים במורדות ההר ובסביבתו הקרובה.
- התרוממות פקק געשי – בין התפרצויות נקרשת מאגמה במעלה צינור ההזנה. הלחץ המופעל על הפקק גורם להתרוממותו ככל שמתקרב מועד ההתפרצות.
- שינויי טמפרטורה – אלה מתרחשים במקומות שונים בהר ובקרבתו. ניתן למדוד עליה בטמפרטורה המצביעה על התפרצות קרובה בתוך הלוע, לאורך המדרונות, בשולי הר הגעש ובאוויר מעליו. הבדלים בטמפרטורה עשויים להצביע גם על הרכבה של המאגמה, דבר המרמז על סוג ההתפרצות הצפויה. למשל: מאגמה עשירה במגנזיום חמה יותר ממאגמה עשירה בסיליקה, זורמת מהר יותר ורחוק יותר ואינה נוטה להתפרצות מתפוצצת.
- עליית מפלס המים בבארות – הלחץ שיוצרת המאגמה על סלעי הסביבה דוחק את המים הכלואים בהם למעלה. עליית מפלס כזו תהווה סימן להתפרצות קרובה.
עם זאת, פירוש של סימנים אלה אינו ודאי ואינו מאפשר חיזוי ברור של התפרצות געשית עתידית, מאפייניה ועוצמתה. לרשות הוולקנולוגים עומדים כלים מעטים ושנות ניסיון מועטות, בעיקר לאור העובדה שהרי געש המתפרצים בעוצמה רבה עושים זאת לעיתים נדירות ולא קיים תיעוד על התפרצויות קודמות שלהם.
ראו גם
לקריאה נוספת
- שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה, 2006, ISBN 965-06-0872-9
- עמנואל מזור, גאולוגיה בפטיש ישראלי, האוניברסיטה הפתוחה, 1980, ISBN 965-06-0276-3
- מכתבי פליניוס הצעיר בלטינית ובתרגום אנגלי, פרויקט גוטנברג
קישורים חיצוניים
התפרצות געשית בארכיון הסרטונים של AP | וזוב, איטליה, 1929 | Alaid, רוסיה 1972 | Kilauea, הוואי, 1932 | Mount Asama, יפן, 1935 | Mount Kuju, יפן, 1995 | White Island, ניו זילנד, 1938 | Mount Ruapehu, ניו זילנד, 1946 | Hibok-Hibok, פיליפינים, 1951 | San Benedicto, האוקיינוס השקט, 1952 | Kilaueu Iki, הוואי, 1959 |
הערות שוליים
- ^ Bowen's Reaction Series, James Madison University
- ^ Hawaiian Volcanism
- ^ Types of Volcanic Eruptions
- ^ Gordon Andrew, Macdonald, Agatin Townsend Abbott, Frank L. Peterson, Volcanoes in the Sea: The Geology of Hawaii
- ^ HAWAIIAN ERUPTIONS
- ^ Volcanic Cones and Eruptions Lesson #8
- ^ 7.0 7.1 Pāhoehoe and ʻAʻā Lava
- ^ Inside the Deep Caves Carved by Lava
- ^ Thermal areas on Kilauea and Mauna Loa Volcanoes, Hawaii
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 ERUPTION VARIABILITY
- ^ Strombolian Eruptions
- ^ Tsunami generation in Stromboli island and impact on the south-east Tyrrhenian coasts
- ^ structural features of the 2007 stromboli eruption
- ^ Robin Gill, Igneous Rocks and Processes: A Practical Guide
- ^ Erebus volcano
- ^ Sizzling Sicily
- ^ Vulcanian eruption
- ^ Vulcano, Italy
- ^ Violent Earth
- ^ MT. PELÉE ERUPTION
- ^ סנטה מריה וסנטיאגואיטו
- ^ Karola Starkloff, Santiaguito in Guatemala during the 20th century
- ^ PLINIAN ERUPTIONS
- ^ August 24, 79: An Hour-By-Hour Account Of Vesuvius' Eruption
- ^ Mount Mazama and Crater Lake: Growth and Destruction of a Cascade Volcano
- ^ כרונולוגיה של הים האגאי בסוף תקופת הברונזה 1700-1400 לפנה"ס
- ^ Mount Tarumae
- ^ Tambora
- ^ Will Krakatoa rock the world again?
- ^ Eruption of Mt Tarawera Eruption of Mt Tarawera
- ^ The 1980 eruptions of Mount St. Helens, Washington
- ^ What Is A Phreatic Eruption?
- ^ Violent Mud-Volcano Eruption Of Lake City Hot Springs, Northeastern California
- ^ Jaggar, Thomas Augustus, Jr.
- ^ Maars and Phreatic Eruptions
- ^ Dieng Volcanic Complex, central Java, Indonesia
- ^ The May 1924 Explosive Eruption of Kīlauea
- ^ The September 28–30, 1965 eruption of Taal Volcano, Philippines
- ^ The Info List - Mount Tarumae
- ^ Haraldur Sigurdsson, Bruce Houghton, Hazel Rymer, John Stix, Steve McNutt, Encyclopedia of Volcanoes
- ^ Hydrovolcanic Landforms
- ^ Tuff Rings and Tuff Cones
- ^ Santorini Eruption Radiocarbon Dated to 1627-1600 B.C.
- ^ Overview of the Eruptions
- ^ Recent Submarine Volcanic Eruptions
- ^ Pillow lava
- ^ תהליכים הידרו-וולקניים
- ^ Kolumbo volcano
- ^ A Surtseyan eruption
- ^ האגודה לחקר האי סירטסיי
- ^ Surtsey, Iceland
- ^ Subglacial Volcano
- ^ Volcanic Landforms: What Is A Tuya?
- ^ התפרצות געשית באנטארקטיקה
- ^ על הסכנות בהתפרצות תת-קרחונית באנטארקטיקה אפשר לקרוא ב-Antarctica: what would happen if all the volcanoes buried beneath the ice erupted?
- ^ Grímsvötn
- ^ Bárðarbunga
- ^ Katla
- ^ Torfajökull
- ^ Lautaro
- ^ Sollipulli
- ^ Eyjafjallajökull
- ^ Newhall, Christopher G.; Self, Stephen (1982). "The Volcanic Explosivity Index (VEI): An Estimate of Explosive Magnitude for Historical Volcanism" (PDF). Journal of Geophysical Research. 87 (C2): 1231–1238. Bibcode:1982JGR....87.1231N. doi:10.1029/JC087iC02p01231. אורכב מ-המקור (PDF) ב-13 בדצמבר 2013.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Volcanic Explosivity Index (VEI)
- ^ "Volcanic Explosivity Index (VEI)". Global Volcanism Program. Smithsonian National Museum of Natural History. אורכב מ-המקור ב-10 בנובמבר 2011. נבדק ב-21 באוגוסט 2014.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ פרסום ב-Geotimes מאפריל 2004
- ^ מסד הנתונים LandScan
- ^ Volcanic Explosivity Index
- ^ עפרי אילני, צונאמי או קרחונים שנמסו: מדוע שקעה עתלית?, באתר הארץ, 3 ביוני 2008
32648932התפרצות געשית