الاسم الصف التاريخ

EARTH EXPLAINED · دليل الدرس

حلقة النار

لماذا تحيط الزلازل والبراكين بالمحيط الهادئ

الفيديو 10:53المستوى الصفوف ⁦6–12⁩ · مقرر جامعي تمهيدي في الجيولوجياالمعايير MS-ESS2-2, MS-ESS2-3, MS-ESS3-2, HS-ESS2-1, HS-ESS2-4, HS-ESS3-1
اللغة العربية

English · Español · Português · Français · Deutsch · Italiano · Русский · Türkçe · Bahasa Indonesia · Tiếng Việt · 中文 · 日本語 · 한국어 · हिन्दी · বাংলা · اردو · العربية

التشغيل عبرلشبكات المدارس التي تحجب YouTube

لماذا تصطف معظم الزلازل الكبرى والبراكين النشطة في العالم حول محيط واحد؟

يحيط بالمحيط الهادئ نطاق من الخنادق والبراكين على شكل حدوة حصان، طوله 40,000 كم. يشرح هذا الدرس ذلك بعملية واحدة هي الاندساس، ويتتبع نتائجها من خلال أربعة أحداث حقيقية: أكبر زلزال قيس على الإطلاق (تشيلي، 1960) والتسونامي الذي أحدثه عبر المحيط الهادئ كله، وثوران جبل سانت هيلينز (1980) وبيناتوبو (1991)، والأدلة على أن منطقة اندساس كاسكاديا الساكنة تمزقت آخر مرة في 26 يناير 1700.

الترجمة النصية (.vtt)الترجمة النصية (.srt)
ترجمة نصية بلغات أخرى: 16

أهداف التعلّم بعد هذا الدرس، سيتمكن الطلاب من:

  1. اشرح، مستعينًا بعملية الاندساس، لماذا تصطف الخنادق والزلازل والبراكين على معظم حافة المحيط الهادئ.
  2. صِف كيف يخفض الماء الذي تحمله الصفيحة الغائصة إلى الأعماق درجةَ انصهار الصخر الحار فوقها، ولماذا تقع البراكين الناتجة على بُعد نحو 100 إلى 300 كم من الخندق نحو اليابسة.
  3. ميّز بين الحد المتقارب (حد الاندساس) والحد التحويلي، متخذًا منظومة صدع سان أندرياس مثالًا.
  4. تتبّع سلسلة آثار زلزال تشيلي عام 1960: تمزق الصدع، وهبوط الساحل، وتسونامي محلي وآخر عبر المحيط الهادئ كله، وثوران بركاني تسبب فيه الزلزال.
  5. قارن كيف أثّرت المراقبة والتحذيرات في النتائج عند جبل سانت هيلينز (1980) وجبل بيناتوبو (1991).
  6. اشرح كيف يمكن لثوران بركاني كبير أن يبرّد مناخ الأرض لمدة عام إلى عامين.
  7. قيّم الأدلة على أن كاسكاديا تنتج زلازل عظيمة، واشرح لماذا لا يبعث تاريخها المكتوب الهادئ على الاطمئنان.

قبل المشاهدة

المفردات الأساسية ★ مصطلحات إثرائية للطلاب الأكبر سنًا

الصفائح التكتونية
النظرية القائلة إن الغلاف الخارجي للأرض مقسّم إلى صفائح صلبة كبيرة تتحرك ببطء، بضعة سنتيمترات في السنة، فوق الوشاح الأشد حرارة تحتها.
القشرة المحيطية
القشرة الرقيقة الواقعة تحت قاع المحيط، وتتكون في معظمها من البازلت، وهو صخر بركاني داكن أكثف من صخور القارات الغنية بالغرانيت.
الاندساس
العملية التي تنثني فيها صفيحة وتغوص تحت صفيحة أخرى، عائدةً إلى الوشاح.
الخندق المحيطي
الوادي الطويل العميق في قاع البحر حيث تنثني الصفيحة إلى الأسفل. ويُعد خندق ماريانا، الذي يبلغ عمقه نحو 11 كم، أعمق مكان على الأرض.
القوس البركاني
سلسلة البراكين التي تنشأ على الصفيحة العلوية موازيةً للخندق، حيث يبلغ السطحَ الصخرُ المنصهر القادم من فوق الصفيحة الغائصة.
الحد التحويلي
حد بين صفيحتين تنزلق فيه إحداهما بمحاذاة الأخرى جانبيًا. وهو يولّد الزلازل لكن لا ينشأ عنده قوس بركاني؛ ومنظومة صدع سان أندرياس هي المثال الكلاسيكي عليه.
القوة (المقدار)
مقياس لحجم الزلزال. كل درجة كاملة على مقياس العزم الزلزالي تعني إطلاق طاقة أكبر بنحو 32 مرة.
التسونامي
سلسلة من أمواج المحيط تنشأ عندما تُدفع كتلة كبيرة من الماء فجأة، وغالبًا ما يكون ذلك بسبب تحرك قاع البحر في زلزال. والموجة الأولى كثيرًا ما لا تكون الأكبر.
الهبوط الأرضي
انخفاض سطح الأرض. ففي عام 1960 هبطت أجزاء من الساحل التشيلي بمقدار 2 متر أو أكثر في غضون دقائق.
الستراتوسفير
طبقة الغلاف الجوي الواقعة فوق الظواهر الجوية، من ارتفاع نحو 10 إلى 50 كم. والجسيمات التي تبلغها قد تبقى عالقة في الهواء لعام أو أكثر.
غابة الأشباح
مجموعة من الأشجار الميتة نفقت حين هبطت الأرض فجأة ووصلت المياه المالحة إلى جذورها؛ وهي دليل على زلزال وقع في الماضي.
التسونامي اليتيم
تسونامي سُجّل في مكان لم يُشعر فيه بأي زلزال، ولذلك لا بد أن زلزاله 'الأم' وقع في مكان بعيد.
الانصهار بالتدفق (بإضافة الماء)★
انصهار ينتج عن إضافة الماء إلى الصخر الحار، مما يخفض درجة انصهاره. وهو المصدر الرئيسي للصهارة في مناطق الاندساس.
الزلزال الدفعي الضخم★
زلزال يقع على الصدع ذي الميل الخفيف بين الصفيحة الغائصة والصفيحة التي فوقها. وكل الزلازل التي بلغت قوتها 9 فأكثر كانت زلازل دفعية ضخمة.
فترة التكرار★
متوسط الزمن بين زلازل ذات حجم معين على صدع ما، ويُقدَّر من السجل الجيولوجي.
هباء الكبريتات★
قطيرات دقيقة من حمض الكبريتيك تتكون من ثاني أكسيد الكبريت البركاني. وهي في الستراتوسفير تعكس ضوء الشمس وتبرّد السطح.

فصول الحلقة اختر وقتًا لبدء التشغيل منه

0:00الحلقة

شكل الحلقة على الكرة الأرضية: حدوة حصان طولها نحو 40,000 كم، تضم معظم البراكين النشطة في العالم ونحو 90% من زلازله.

0:53لماذا حلقة؟

شرح الاندساس خطوة بخطوة: تغوص الصفائح المحيطية الكثيفة عند الخنادق؛ والماء المنطلق على عمق نحو 100 كم يصهر الصخر فوقه ويبني قوسًا بركانيًا؛ والصفائح المتعلقة ببعضها تختزن الإجهاد ثم تطلقه في الزلازل. وكاليفورنيا هي الاستثناء: فهي حد تحويلي.

3:151960

أكبر زلزال قيس على الإطلاق، بقوة M9.5 في جنوب تشيلي: تمزق طوله نحو 1,000 كم، وأرض هبطت بمقدار 2 متر أو أكثر، وتسونامي عبر المحيط الهادئ حتى هاواي واليابان، وثوران بركاني بعد 38 ساعة.

5:32البراكين

جبل سانت هيلينز (1980) وبيناتوبو (1991): ما حققته المراقبة وإغلاق المناطق، وما حققه إجلاء أكثر من 60,000 شخص، وكيف برّد كبريت بيناتوبو الكوكب بنحو نصف درجة مئوية.

7:58الزلزال القادم

كاسكاديا: غابات الأشباح، و'تسونامي يتيم' ياباني، وتاريخ آخر زلزال عظيم، 26 يناير 1700. ولماذا يقلق سكونها الجيولوجيين.

9:43لا تزال تتحرك

حلقة النار اليوم، والخلاصة: ثلاثة أمور ينبغي تذكّرها.

مفاهيم خاطئة شائعة للمعلم

مفهوم خاطئتتغذى البراكين من طبقة من الصخر السائل تقع مباشرة تحت القشرة، أو من اللب المنصهر.

ما تُظهره الأدلةالوشاح صخر صلب بالكامل تقريبًا. ولا تتكون الصهارة إلا حيث تؤدي الظروف إلى صهر جزء منه، وفي حلقة النار يحدث ذلك حيث يخفض الماء القادم من الصفيحة الغائصة درجة الانصهار.

مفهوم خاطئالحرارة التي تصهر الصخر تأتي من الاحتكاك بين الصفائح.

ما تُظهره الأدلةالعنصر الأساسي هو الماء، لا الاحتكاك. فالماء المنطلق من الصفيحة الغائصة على عمق نحو 100 كم يتيح لصخر الوشاح الحار أصلًا فوقها أن ينصهر جزئيًا.

مفهوم خاطئالتسونامي موجة عملاقة واحدة تكون عالية حتى في عرض المحيط.

ما تُظهره الأدلةالتسونامي سلسلة من الأمواج. وفي المياه العميقة يقل ارتفاعه عادةً عن متر واحد لكنه يتحرك بسرعة طائرة الركاب؛ ولا يرتفع إلا عندما يبلغ المياه الضحلة. وفي هيلو عام 1960 كانت الموجة الثالثة هي الأشد تدميرًا.

مفهوم خاطئالزلزال الذي تبلغ قوته 9.5 أكبر بقليل فقط من زلزال قوته 9.0.

ما تُظهره الأدلةكل درجة كاملة على مقياس القوة تعني طاقة أكبر بنحو 32 مرة، ولذلك يطلق زلزال قوته 9.5 طاقة تعادل نحو 5.6 أضعاف طاقة زلزال قوته 9.0.

مفهوم خاطئالصدع الذي ظل ساكنًا لقرون صدعٌ آمن.

ما تُظهره الأدلةعلى صدع اندساس متعلق، يعني السكون الطويل في العادة أن الإجهاد يتراكم. فلم تشهد كاسكاديا أي زلزال عظيم في التاريخ المكتوب، ومع ذلك يُظهر السجل الجيولوجي أن زلزالًا عظيمًا يقع فيها نحو مرة كل 500 عام في المتوسط على امتدادها كله، وبوتيرة أكبر في جزئها الجنوبي.

أسئلة للنقاش

  1. تصف الحلقة حلقةَ النار بأنها 'في الحقيقة حلقة من الخنادق'. ماذا يعني ذلك، ولماذا يُعد وصفًا أدق؟
  2. في هيلو عام 1960 دوّت صفارات الإنذار قبل وصول الموجة بساعات، ومع ذلك لقي 61 شخصًا حتفهم. ماذا يوحي ذلك بشأن الفرق بين إصدار التحذير وتصرّف الناس بناءً عليه؟ كيف تصمم نظام تحذير أفضل؟
  3. رصد العلماء علامات تحذيرية عند جبل سانت هيلينز وعند بيناتوبو كليهما. قارن ما فُعل في كل حالة ونتائجه. ما الذي جعل الإجلاء عند بيناتوبو نموذجًا يُحتذى في الأزمات البركانية الأخرى؟
  4. اكتُشف تاريخ آخر زلزال في كاسكاديا جزئيًا في سجلات تاريخية يابانية. ماذا يخبرك هذا عن الطريقة التي يستخدم بها العلم أدلة من مجالات أخرى ومن بلدان أخرى؟
  5. برّد بيناتوبو الكوكب كله لنحو عامين. وقد اقترح بعض العلماء محاكاة هذا الأثر عمدًا لموازنة الاحترار العالمي. ما الأسئلة التي تريد الإجابة عنها قبل أن يحاول أحد ذلك؟
  6. لو كنت تعيش على ساحل أوريغون أو واشنطن، فماذا كنت تريد أن تعرف، وماذا كنت ستفعل، علمًا بأن تسونامي كاسكاديا قد يصل في غضون دقائق من بدء الاهتزاز؟

اختبار اختر إجابة؛ يُصحَّح تلقائيًا

1.على امتداد معظم حلقة النار، ماذا يحدث للصفائح المحيطية في المحيط الهادئ؟

2.لماذا تغوص الصفيحة المحيطية تحت القارة، وليس العكس؟

3.ما الذي يجعل الصخر الواقع فوق الصفيحة الغائصة ينصهر؟

4.لماذا تشهد معظم كاليفورنيا زلازل كبيرة لكن لا توجد فيها سلسلة من البراكين النشطة؟

5.ما الذي يميز زلزال 22 مايو 1960 في جنوب تشيلي؟

6.قتل تسونامي عام 1960 نحو 140 شخصًا في اليابان، على بُعد نحو 17,000 كم من تشيلي. أي العبارات التالية تفسر ذلك على أفضل وجه؟

7.كيف برّد ثوران بيناتوبو عام 1991 الكوكب؟

8.ما الدرس المشترك بين جبل سانت هيلينز وبيناتوبو؟

9.كيف حدد العلماء التاريخ الدقيق لآخر زلزال عظيم في كاسكاديا؟

10.لماذا يقلق الجيولوجيين خلوُّ قرنين من السجلات المكتوبة في كاسكاديا من الزلازل العظيمة؟

إجابة كتابية

1. ارسم مقطعًا عرضيًا لمنطقة اندساس وضع عليه التسميات. أدرج فيه الصفيحة المحيطية، والصفيحة العلوية، والخندق، والوشاح، والعمق الذي ينطلق عنده الماء، والقوس البركاني، والنطاق الذي تقع فيه الزلازل العظيمة.

ما تتضمنه الإجابة الجيدة

يُظهر النموذج الكامل: الصفيحة المحيطية وهي تنثني إلى الأسفل عند الخندق؛ ونطاق التماس المتعلق بين الصفيحتين قرب الخندق بوصفه مصدر الزلازل العظيمة؛ والماء المنطلق من الصفيحة الغائصة على عمق نحو 100 كم؛ والانصهار الجزئي في الوشاح فوق تلك النقطة؛ والقوس البركاني على السطح على بُعد نحو 100 إلى 300 كم من الخندق نحو اليابسة.

2. مستعينًا بأدلة من الحلقة، اشرح لماذا لا تُعد فترة الهدوء الطويلة في منطقة اندساس علامةً على الأمان.

ما تتضمنه الإجابة الجيدة

تواصل الصفائح تقاربها (من 7 إلى 10 سم في السنة حول المحيط الهادئ) بينما يظل الصدع بينها متعلقًا، فيتراكم الإجهاد حتى ينطلق دفعة واحدة. فقد ظل صدع تشيلي متعلقًا لقرون قبل عام 1960 (وكان آخر تمزق مماثل له في عام 1575)؛ أما آخر تمزق كبير في كاسكاديا فكان في عام 1700، ويُظهر سجلها الجيولوجي أن تمزقًا كهذا يقع نحو مرة كل 500 عام في المتوسط، وبوتيرة أكبر في الجنوب.

3. قارن ثوران جبل سانت هيلينز عام 1980 بثوران بيناتوبو عام 1991: ماذا رصد العلماء، وماذا فعلت السلطات، وما كانت النتيجة.

ما تتضمنه الإجابة الجيدة

عند سانت هيلينز، أدت مراقبة استمرت شهرين إلى إغلاق السلطات للمنطقة؛ ولقي 57 شخصًا حتفهم، وهي حصيلة كانت ستكون أعلى بكثير على شبه اليقين لولا الإغلاق. وعند بيناتوبو، تعرّف علماء من الفلبين ومن USGS على العلامات التحذيرية وأقنعوا السلطات بإجلاء أكثر من 60,000 شخص قبل ثوران 15 يونيو، وهو ثاني أكبر ثوران في القرن العشرين. ومع ذلك مات المئات، معظمهم بسبب انهيار الأسقف والتدفقات الطينية والأمراض في المخيمات المكتظة، لكن الآلاف نجوا.

للتعمق أكثر الجامعة والمرحلة الثانوية المتقدمة

ما سرعة التسونامي؟

طول موجة التسونامي (مئات الكيلومترات) أكبر بكثير من عمق المحيط، ولذلك يسلك سلوك موجة المياه الضحلة التي لا تعتمد سرعتها إلا على عمق الماء d: c = √(g·d)، حيث g = 9.81 m/s².

مسألةاعتبر متوسط عمق المحيط الهادئ 4,000 m. احسب السرعة بوحدتي m/s وkm/h. وتبلغ مسافة الدائرة العظمى من فالديفيا في تشيلي إلى هيلو في هاواي نحو 10,700 km: تنبأ بزمن الانتقال وقارنه بالزمن المرصود وهو 15 ساعة.

الحل المفصّل

c = √(9.81 × 4,000) ≈ 198 m/s ≈ 713 km/h، وهي قريبة من سرعة طائرة الركاب النفاثة. 10,700 km ÷ 713 km/h ≈ 15 ساعة، وهو ما يطابق زمن الوصول المرصود. (تتبع الأمواج الحقيقية عمق قاع البحر، لا دائرة عظمى مثالية، ولهذا يستخدم المتنبئون بيانات تفصيلية لأعماق قاع البحر.)

ما معنى درجة واحدة على مقياس القوة

مقياس العزم الزلزالي لوغاريتمي: فالطاقة التي يشعها الزلزال تزداد بعامل يقارب 101.5 ≈ 32 مع كل درجة كاملة.

مسألةكم مرة تزيد الطاقة التي أطلقها زلزال تشيلي عام 1960 (M9.5) على طاقة زلزال توهوكو عام 2011 (M9.1)؟ وعلى طاقة زلزال لوما بريتا عام 1989 (M6.9)؟

الحل المفصّل

101.5 × 0.4 ≈ 4 أضعاف طاقة زلزال توهوكو عام 2011؛ و101.5 × 2.6 ≈ 7,900 ضعف طاقة زلزال لوما بريتا.

لماذا تقع البراكين حيث تقع

تقع براكين القوس فوق الموضع الذي يبلغ فيه اللوح الغائص عمق نحو 100 كم ويطلق ماءه. ولذلك تعتمد مسافتها من الخندق على شدة ميل اللوح: المسافة الأفقية ≈ العمق ÷ tan(زاوية الميل).

مسألةقدّر المسافة من الخندق إلى القوس لألواح تميل بزاوية 30° وبزاوية 45°. ماذا تتوقع حيث يهبط اللوح بشكل شبه مسطح؟

الحل المفصّل

100 km ÷ tan 30° ≈ 173 km؛ 100 km ÷ tan 45° = 100 km. فالميل الأقل يدفع القوس أبعد نحو اليابسة، ولهذا تقع الأقواس الحقيقية على بُعد نحو 100 إلى 300 كم من خنادقها (يقع كوردون كاوييه، المذكور في الحلقة، على بُعد نحو 240 كم). وحيث يكون اللوح شبه مسطح، لا يبلغ عمق 100 كم إلا بعيدًا جدًا في الداخل، أو لا يبلغه أبدًا، فيتوقف القوس: ففي جبال الأنديز فجوات خالية من البراكين فوق مقاطع الألواح المسطحة في وسط بيرو ووسط تشيلي والأرجنتين.

ميزانية الإجهاد في صدع اندساس

تتقارب صفيحة نازكا مع أمريكا الجنوبية بنحو 7 سم في السنة. وتُظهر الرواسب الساحلية التي درسها Cisternas وزملاؤه (2005) أن زلازل بحجم زلزال 1960 ضربت هذا الساحل نحو مرة كل 300 عام في المتوسط، وأن الزلازل الأصغر في عامي 1737 و1837 تركت معظم الإجهاد المختزن في مكانه.

مسألةما مقدار التقارب الذي يتراكم في 123 عامًا (من 1837 إلى 1960)؟ وفي 300 عام؟ لماذا قد يظل صدع شهد عدة زلازل متوسطة يختزن إجهادًا يكفي لزلزال هائل؟

الحل المفصّل

نحو 8.6 m في 123 عامًا ونحو 21 m في 300 عام. فالزلازل المتوسطة لا تطلق إلا جزءًا من عجز الانزلاق، ولذلك يمكن أن ينتقل الإجهاد من دورة زلزالية إلى التي تليها، حتى يطلق تمزق واحد إجهاد قرون كاملة.

لماذا لا تغيّر المناخَ إلا بعض الثورانات

ثاني أكسيد الكبريت الذي يبقى في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي تغسله الأمطار في غضون أيام إلى أسابيع. أما الكبريت الذي يبلغ الستراتوسفير فيكوّن قطيرات من الكبريتات تبقى عالقة لمدة عام إلى عامين وتعكس ضوء الشمس. وقد ارتفع عمود ثوران بيناتوبو نحو 35 كم، متوغلًا في الستراتوسفير. واستخدم Hansen وزملاؤه (1992) نموذجًا مناخيًا للتنبؤ بالتبريد الذي أعقب ذلك.

مسألةاشرح لماذا يُعد ارتفاع عمود الثوران ومحتوى الثوران من الكبريت أهم للمناخ من حجم الرماد. ولماذا يؤثر ثوران في المناطق المدارية في نصفي الكرة الأرضية كليهما؟

الحل المفصّل

يتساقط الرماد في غضون أيام وأسابيع؛ أما قطيرات الكبريتات في الستراتوسفير فتبقى وتعكس ضوء الشمس، ولكن فقط إذا حمل العمود الكبريت إلى ما فوق الظواهر الجوية. والرياح الستراتوسفيرية فوق المناطق المدارية تنشر الغلالة في نصفي الكرة كليهما، ولذلك يبرّد ثوران مداري مثل بيناتوبو الكرة الأرضية بأكملها.

المواءمة مع المعايير

Next Generation Science Standards (NGSS، الولايات المتحدة)

MS-ESS2-2

ابنِ تفسيرًا قائمًا على الأدلة لكيفية تغيير عمليات علوم الأرض لسطح الأرض على مقاييس زمنية ومكانية متفاوتة.

في هذه الحلقة: تقارب الصفائح البطيء في مقابل الزلازل والهبوط الأرضي والثورانات المفاجئة.

MS-ESS2-3

حلّل وفسّر بيانات عن توزيع الأحافير والصخور، وأشكال القارات، وتراكيب قاع البحر، لتقديم أدلة على حركات الصفائح في الماضي.

في هذه الحلقة: الخنادق والأقواس البركانية بوصفها أدلة في قاع البحر على حركة الصفائح.

MS-ESS3-2

حلّل وفسّر بيانات عن المخاطر الطبيعية للتنبؤ بالأحداث الكارثية المستقبلية وتوجيه تطوير تقنيات تخفف آثارها.

في هذه الحلقة: التحذيرات من التسونامي، ومراقبة البراكين، وتكرار زلازل كاسكاديا وصفارات الإنذار والتدريبات فيها.

HS-ESS2-1

طوّر نموذجًا يوضح كيف تعمل العمليات الداخلية والسطحية للأرض على مقاييس مكانية وزمنية مختلفة لتكوين معالم القارات وقاع المحيط.

في هذه الحلقة: نموذج منطقة الاندساس: الخندق، والصدع المتعلق، وانطلاق الماء، والانصهار، والقوس.

HS-ESS2-4

استخدم نموذجًا لوصف كيف تؤدي التغيرات في تدفق الطاقة الداخلة إلى أنظمة الأرض والخارجة منها إلى تغيرات في المناخ.

في هذه الحلقة: كبريتات بيناتوبو في الستراتوسفير والتبريد العالمي من 1991 إلى 1993.

HS-ESS3-1

ابنِ تفسيرًا قائمًا على الأدلة لكيفية تأثير توافر الموارد الطبيعية، ووقوع المخاطر الطبيعية، وتغيرات المناخ في النشاط البشري.

في هذه الحلقة: ساحل فالديفيا الغارق، والواجهة البحرية في هيلو، وعمليات الإجلاء، واستعداد كاسكاديا.

Advanced Placement (AP، الولايات المتحدة)

مقررات جامعية

الجيولوجيا الطبيعية

حدود الصفائح؛ مناطق الاندساس؛ الخنادق والأقواس البركانية؛ تكوّن صهارة الأقواس بالانصهار بالتدفق؛ الصدوع التحويلية

المخاطر الطبيعية

الزلازل الدفعية الضخمة؛ نشوء التسونامي وانتشاره؛ أنظمة الإنذار؛ علم الزلازل القديمة والتكرار

علم البراكين والمناخ

مراقبة الثورانات والتنبؤ بها؛ إدارة الأزمات البركانية؛ الهباء الجوي في الستراتوسفير والتأثير الإشعاعي

النص الكامل التعليق الصوتي بالعربية، كما في الترجمة النصية

0:00الحلقة

انظر إلى المحيط الهادئ من الفضاء، وستتمكن من تتبع خط يحيط بالحوض كله تقريبًا. يمتد نزولًا من ألاسكا، مرورًا باليابان والفلبين، متجاوزًا نيوزيلندا، ثم يعود صعودًا على سواحل تشيلي والمكسيك وشمال غرب المحيط الهادئ. وهي تشكل معًا حدوة حصان يبلغ طولها نحو 40,000 كيلومتر.

0:20وعلى امتداد هذا الخط تقع معظم البراكين النشطة في العالم، نحو ثلاثة أرباعها وفق التقديرات الشائعة، ونحو 90% من زلازله. ويطلق عليه الجيولوجيون اسم حلقة النار.

0:32في هذه الحلقة، سنكتشف سبب وجود حلقة النار، وما الذي أحدثته. سنتناول أكبر زلزال قيس على الإطلاق، والذي وقع على حلقة النار، والثوران الذي برّد الكوكب بأكمله. ثم سنزور جزءًا منها هادئًا في الوقت الحالي، لكنه أبعد ما يكون عن الانتهاء.

0:53لماذا حلقة؟

يبدأ التفسير بالصفائح التكتونية. فقاع المحيط الهادئ هو في معظمه لوح هائل واحد، هو صفيحة المحيط الهادئ، تحيط بحوافها صفائح أصغر، مثل صفائح نازكا وكوكوس وخوان دي فوكا وبحر الفلبين. وتعلو جميعَها تقريبًا قشرةٌ محيطية، تتكون في معظمها من صخر بركاني داكن يُسمى البازلت، وهو أكثف من صخور القارات.

1:17وعندما تلتقي صفيحة محيطية كثيفة بقارة، أو بصفيحة محيطية أحدث عمرًا وأخف وزنًا، فإنها تنثني وتنزلق تحتها، عائدةً إلى الوشاح. ويسمي الجيولوجيون هذه العملية الاندساس. فقبالة ساحل تشيلي، على سبيل المثال، تغوص صفيحة نازكا تحت أمريكا الجنوبية بمعدل نحو 7 سنتيمترات في السنة.

1:37وحيث تنثني الصفيحة إلى الأسفل، يهبط قاع البحر مشكّلًا خندقًا طويلًا وعميقًا. وأعمق مياه على الأرض، في خندق ماريانا، تقع على عمق نحو 11 كيلومترًا، وقد تشكل هذا الخندق بهذه الطريقة تمامًا. وبهذا المعنى، فإن حلقة النار هي في الحقيقة حلقة من الخنادق.

1:54أما النار فمصدرها الماء. فالصفيحة الغائصة تحمل معها مياه البحر إلى الأسفل، محتجزةً في معادنها. وعلى عمق نحو 100 كيلومتر، تنطلق تلك المياه إلى الصخور الحارة فوقها، فتخفض درجة انصهار الصخر. فينصهر جزء من الصخر، ويصعد الصخر المنصهر، وتنشأ سلسلة من البراكين على بُعد نحو 100 إلى 300 كيلومتر خلف الخندق.

2:18وكل قوس من أقواس حلقة النار تبنيه العملية نفسها: خندق في عرض البحر، حيث ينحدر قاع المحيط، وخط من البراكين خلفه، حيث يبلغ الصخر المنصهر السطح. وبينهما تكثر الزلازل، لأن الصفيحتين لا تنزلقان إحداهما بمحاذاة الأخرى بسلاسة. بل تعلقان ببعضهما، وتختزنان الإجهاد لعقود أو قرون، ثم تنزلقان دفعةً واحدة.

2:41والاستثناء الأشهر هو كاليفورنيا. فمن خليج كاليفورنيا شمالًا حتى رأس ميندوسينو، تنزلق الصفيحتان إحداهما بمحاذاة الأخرى جانبيًا، على منظومة صدع سان أندرياس، بدلًا من أن تغوص إحداهما تحت الأخرى. ولهذا يشهد هذا الجزء من الساحل زلازل كبيرة، لكن من دون قوس بركاني. وشمال رأس ميندوسينو، يبدأ الاندساس من جديد، ومعه البراكين، مثل جبل شاستا وقمة لاسن. وتروي حلقتنا عن زلزال لوما بريتا قصة صدع سان أندرياس.

3:151960

جنوب تشيلي، في 22 مايو 1960، بعد الساعة الثالثة عصرًا بقليل. كانت صفيحة نازكا عالقة في مواجهة أمريكا الجنوبية منذ قرون، وفي ذلك العصر، انفلت الصدع الفاصل بينهما.

3:31وامتد التمزق على طول الساحل لنحو 1,000 كيلومتر، من جنوب كونسبسيون مباشرةً، مرورًا بفالديفيا وجزيرة تشيلوي، حتى شبه جزيرة تايتاو تقريبًا. ووفق روايات كثيرة، استمر الاهتزاز نحو عشر دقائق. وسجلته أجهزة رصد الزلازل في أنحاء العالم. وقوته، التي حُسبت لاحقًا عند 9.5، تجعله أكبر زلزال قيس على الإطلاق.

3:55وفي فالديفيا، تحركت الأرض نفسها. وعلى امتداد أجزاء من الساحل، هبطت الأرض بمقدار 2 متر أو أكثر، ودخل البحر ليبقى، محوّلًا الأراضي الزراعية على ضفاف الأنهار إلى مستنقعات.

4:08ثم جاء التسونامي. ففي عرض البحر، اندفع قاع البحر إلى الأعلى، رافعًا عمود الماء بأكمله فوقه. وفي غضون دقائق، اندفع البحر إلى الشاطئ على امتداد الساحل التشيلي، وفي أحد الأماكن بلغ 25 مترًا فوق مستوى سطح البحر.

4:24ولم تتوقف الموجة عند ذلك. ففي المحيط المفتوح، ينتقل التسونامي بسرعة تقارب سرعة طائرة الركاب النفاثة. وبعد خمس عشرة ساعة من الزلزال، وصل إلى هاواي، وبعد 22 ساعة منه، وصل إلى اليابان، على بُعد نحو 17,000 كيلومتر من تشيلي.

4:39وفي هيلو، على جزيرة هاواي، دوّت صفارات الإنذار قبل وصول الموجة بساعات، لكن كثيرين نزلوا إلى الواجهة البحرية لمشاهدتها. وجاءت الموجة الثالثة بارتفاع نحو 35 قدمًا، ولقي 61 شخصًا حتفهم.

4:55ولم تتلقَّ اليابان أي تحذير على الإطلاق، وهناك قتلت الموجة نحو 140 شخصًا. وإجمالًا، قتل الزلزال والتسونامي الناتج عنه ما يُقدَّر عددهم بنحو 1,600 شخص أو أكثر في تشيلي، وأكثر من 200 آخرين في أنحاء المحيط الهادئ.

5:10ثم أظهرت حلقة النار النصف الآخر من طبيعتها. وبعد ثماني وثلاثين ساعة من الزلزال، بدأ كوردون كاوييه، وهو بركان في جبال الأنديز، بالثوران، على الأرجح لأن الاهتزاز أخلّ بنظام الصهارة تحته. وفي غضون يومين، شهد جنوب تشيلي العملية كلها وهي تعمل: الخندق، والزلزال، والبركان.

5:32البراكين

وهذا يقودنا إلى البراكين نفسها. وبعد عشرين عامًا من الزلزال التشيلي، ثارت حلقة النار في الولايات الأمريكية الـ48 المتجاورة.

5:43في 18 مايو 1980، في الساعة 8:32 صباحًا، هزّ زلزال بقوة 5.1 جبل سانت هيلينز، في ولاية واشنطن. وانزلق الوجه الشمالي للجبل بأكمله، في أكبر انهيار أرضي سُجّل على الإطلاق، وانفجر البركان الكامن خلفه جانبيًا.

6:01وسوّى الانفجار الغابات بالأرض حتى مسافة 17 ميلًا، وتساقط الرماد على 11 ولاية، وفقد الجبل 1,300 قدم من قمته. ولقي سبعة وخمسون شخصًا حتفهم. وكان من بينهم الجيولوجي ديفيد جونستون، الذي كان يراقب من فوق حافة جبلية على بُعد نحو 6 أميال. وكانت كلماته الأخيرة عبر الراديو: فانكوفر، فانكوفر، ها هو ذا!

6:25وكان العلماء يراقبون الجبل منذ شهرين، وكانت السلطات قد أغلقت المنطقة المحيطة به. ولولا عمليات الإغلاق تلك، لكان عدد القتلى بشبه المؤكد أعلى بكثير. والدرس ينطبق على حلقة النار كلها: فالبراكين تعطي عادةً علامات تحذيرية، إذا كان هناك من يقرؤها.

6:42وبعد أحد عشر عامًا، أنقذ ذلك الدرس آلاف الأرواح. كان جبل بيناتوبو، في الفلبين، هادئًا منذ نحو 500 عام عندما بدأ يتململ في ربيع عام 1991.

6:56وتعرّف علماء من الفلبين ومن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية على علامات التحذير، وأقنعوا السلطات بإخلاء المنطقة. وفي 15 يونيو، أنتج بيناتوبو ثاني أكبر ثوران بركاني في القرن العشرين، مع عمود من الرماد ارتفع 35 كيلومترًا إلى طبقة الستراتوسفير.

7:16ومات المئات حين انهارت أسقف منازلهم تحت الرماد المشبع بمياه الأمطار، ومئات آخرون في الأشهر التالية، بسبب التدفقات الطينية والأمراض في مخيمات الإجلاء المكتظة. ومع ذلك، نُقل أكثر من 60,000 شخص بعيدًا عن الخطر في الوقت المناسب، ولا تزال عملية الإجلاء تُدرس نموذجًا لكيفية إدارة الأزمات البركانية.

7:38كما أثّر بيناتوبو في الكوكب بأسره. فقد ضخّ نحو 20,000,000 طن من ثاني أكسيد الكبريت في الستراتوسفير، حيث شكّل غلالة رقيقة من القطيرات انتشرت حول الأرض وعكست ضوء الشمس عائدًا إلى الفضاء. وخلال العامين التاليين، انخفض متوسط درجة حرارة الكرة الأرضية بنحو نصف درجة مئوية.

7:58الزلزال القادم

والآن تأمّل الجزء من حلقة النار الممتد بين شمال كاليفورنيا وجزيرة فانكوفر، والمعروف باسم منطقة اندساس كاسكاديا. ومثل بقية حلقة النار، فيها منطقة اندساس في عرض البحر، خندقها مدفون تحت الرواسب، وخط من البراكين في الداخل. ومع ذلك، لم يحدث فيها أي زلزال عظيم خلال قرنين من السجلات المكتوبة. وهذا الصمت تحديدًا هو ما يقلق الجيولوجيين.

8:23ولفترة طويلة، لم يكن أحد يعلم أن كاسكاديا قادرة على إحداث زلزال عظيم. ثم في عقد 1980، عثر الجيولوجيون على غابات أشباح على امتداد ساحل واشنطن: أشجار أرز ميتة، نفقت حين هبطت الأرض فجأة ووصلت المياه المالحة إلى جذورها. وفي وقت لاحق، حددت حلقات نمو الأشجار تاريخ موتها بشتاء 1699 إلى 1700.

8:46وجاء الدليل الحاسم من الجانب الآخر من المحيط. إذ تصف سجلات يابانية تسونامي وصل ليلة 27 يناير 1700، مع أنه لم يُشعر بأي زلزال في اليابان. ويسميه العلماء التسونامي اليتيم. ومن خلال حساب زمن انتقال الموجة بشكل عكسي، تتبّع العلماء أصله إلى زلزال بقوة 9 قبالة كاسكاديا، في نحو الساعة التاسعة من مساء 26 يناير.

9:12ووقع ذلك الزلزال قبل أكثر من ثلاثة قرون. ويُظهر السجل الجيولوجي أن زلازل كاسكاديا العظيمة تتكرر على فترات غير منتظمة: نحو مرة كل 500 عام في المتوسط على امتدادها كله، وبوتيرة أكبر في الجنوب. والزلزال القادم سيهز سياتل وبورتلاند وفانكوفر، وسيصل التسونامي الناتج عنه إلى أجزاء من الساحل في غضون 15 دقيقة فقط. ولهذا تُجري المنطقة تدريبات على الزلازل، ولهذا تنتصب صفارات الإنذار من التسونامي على امتداد ساحل أوريغون.

9:43لا تزال تتحرك

حلقة النار لا تهدأ طويلًا أبدًا. فعلى امتدادها تنتصب مئات البراكين النشطة. واليابان وحدها تشعر بنحو 2,000 زلزال في العام العادي، وتواصل صفيحة المحيط الهادئ تحركها، بمعدل 7 إلى 10 سنتيمترات في السنة، نحو الخنادق الممتدة على حوافها الشمالية والغربية.

10:01إذن، ثلاثة أمور يجب تذكرها. أولًا، تحدد حلقة النار المواضع التي تغوص فيها الصفائح المحيطية للمحيط الهادئ تحت جاراتها، عند الخنادق العميقة المحيطة بحافته. ثانيًا، يتسبب هذا الغوص في معظم الزلازل العظيمة في العالم، ومنها أكبر زلزال قيس على الإطلاق، في تشيلي عام 1960. وثالثًا، المياه التي تحملها تلك الصفائح إلى الأسفل تجعل الصخور فوقها تنصهر، وهذا ما يبني البراكين التي تصطف حول المحيط الهادئ.

10:29وعلى امتداد كل تلك الـ40,000 كيلومتر تقريبًا، يغوص قاع المحيط الهادئ ببطء عائدًا إلى باطن الأرض، وستواصل حلقة النار إعادة تشكيل الأراضي المحيطة بها. شكرًا لمشاهدتكم Earth Explained. اشتركوا لمتابعة القصة التالية، وشاهدوا الكوكب مباشرةً، في أي وقت، على EarthWatch 24-7.

المصادر

  1. U.S. Geological Survey. M 9.5 – 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake). Earthquake Hazards Program event page. earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/official19600522191120_30/executiveاستُخدم في: قوة زلزال 1960 وتاريخه وتمزقه
  2. Cisternas, M., Atwater, B. F., et al. (2005). Predecessors of the giant 1960 Chile earthquake. Nature, 437, 404–407. doi.org/10.1038/nature03943استُخدم في: تكرار الزلازل بحجم زلزال 1960؛ 1737 و1837
  3. NOAA National Centers for Environmental Information. Global Historical Tsunami Database. www.ncei.noaa.gov/products/natural-hazards/tsunamis-earthquakes-volcanoes/tsunamisاستُخدم في: أزمنة انتقال تسونامي 1960 وارتفاعاته والوفيات
  4. U.S. Geological Survey. Mount St. Helens. Volcano Hazards Program. www.usgs.gov/volcanoes/mount-st.-helensاستُخدم في: ثوران 18 مايو 1980
  5. Newhall, C., Hendley, J. W., II, & Stauffer, P. H. (1997). The cataclysmic 1991 eruption of Mount Pinatubo, Philippines. U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97. pubs.usgs.gov/fs/1997/fs113-97استُخدم في: ثوران بيناتوبو والإجلاء والضحايا
  6. Self, S., Zhao, J.-X., Holasek, R. E., Torres, R. C., & King, A. J. (1996). The atmospheric impact of the 1991 Mount Pinatubo eruption. In C. G. Newhall & R. S. Punongbayan (Eds.), Fire and Mud: Eruptions and Lahars of Mount Pinatubo, Philippines. PHIVOLCS and University of Washington Press. pubs.usgs.gov/pinatubo/selfاستُخدم في: ثاني أكسيد الكبريت والتبريد العالمي
  7. Hansen, J., Lacis, A., Ruedy, R., & Sato, M. (1992). Potential climate impact of Mount Pinatubo eruption. Geophysical Research Letters, 19(2), 215–218. doi.org/10.1029/91GL02788استُخدم في: التبريد المتنبأ به
  8. Atwater, B. F., Musumi-Rokkaku, S., Satake, K., Tsuji, Y., Ueda, K., & Yamaguchi, D. K. (2005). The Orphan Tsunami of 1700: Japanese Clues to a Parent Earthquake in North America. U.S. Geological Survey Professional Paper 1707. pubs.usgs.gov/pp/pp1707استُخدم في: غابات الأشباح وتسونامي 1700 وتاريخه
  9. Goldfinger, C., et al. (2012). Turbidite event history: Methods and implications for Holocene paleoseismicity of the Cascadia subduction zone. U.S. Geological Survey Professional Paper 1661-F. pubs.usgs.gov/pp/pp1661fاستُخدم في: تكرار زلازل كاسكاديا واحتمالاتها
  10. Smithsonian Institution Global Volcanism Program. Puyehue-Cordón Caulle. volcano.si.edu/volcano.cfm?vn=357150استُخدم في: ثوران 1960
  11. U.S. Geological Survey. Earthquake Magnitude, Energy Release, and Shaking Intensity. www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/earthquake-magnitude-energy-release-and-shaking-intensityاستُخدم في: القوة والطاقة
  12. Kious, W. J., & Tilling, R. I. (1996). This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. U.S. Geological Survey. pubs.usgs.gov/gip/dynamic/dynamic.htmlاستُخدم في: خلفية عن الصفائح التكتونية

صور الحلقة: USGS وNOAA وNASA (ملكية عامة)، مع خرائط من NASA/USGS Landsat عبر NASA GIBS؛ الرسوم المتحركة من EarthWatch 24-7. الحقوق كاملة: earthwatch247.com/credits.html.

استشهد بهذا الدرس

EarthWatch 24-7. (2026). حلقة النار: لماذا تحيط الزلازل والبراكين بالمحيط الهادئ [درس فيديو]. Earth Explained, الحلقة 3. https://earthwatch247.com/learn/ring-of-fire/ar/

مفتاح الإجابات

  1. C. هذا هو الاندساس: تنثني الصفيحة المحيطية الكثيفة إلى الأسفل عند خندق وتغوص في الوشاح.
  2. A. القشرة المحيطية من البازلت، وهو أكثف من الصخور القارية، ولذلك فهي الصفيحة التي تغوص.
  3. D. على عمق نحو 100 كم تطلق الصفيحة الغائصة الماء، فيخفض درجة انصهار صخر الوشاح الحار فوقها (الانصهار بالتدفق).
  4. B. منظومة صدع سان أندرياس حد تحويلي: لا تغوص فيه أي صفيحة، ولذلك لا يُحمل الماء إلى الأعماق ولا يتكون قوس بركاني.
  5. A. قوته، 9.5، هي الأكبر التي قيست على الإطلاق؛ وبلغ طول التمزق نحو 1,000 كم.
  6. C. عبرت الموجة المحيط الهادئ في نحو 22 ساعة، ولم تتلقَّ اليابان أي تحذير على الإطلاق.
  7. B. بلغ الكبريت الستراتوسفير، فكوّن قطيرات من الكبريتات عكست ضوء الشمس؛ وانخفض المتوسط العالمي لدرجة الحرارة بنحو نصف درجة مئوية على مدى عامين.
  8. D. إغلاق المنطقة عند سانت هيلينز وإجلاء أكثر من 60,000 شخص عند بيناتوبو جاءا كلاهما بعد العلامات التحذيرية التي تعرّف عليها العلماء.
  9. C. حددت حلقات نمو الأشجار موت غابات الأشباح بشتاء ⁦1699–1700⁩؛ وحددت السجلات اليابانية لتسونامي 27 يناير 1700 وقت الزلزال بنحو الساعة 9 مساءً يوم 26 يناير.
  10. A. صدع الاندساس المتعلق يختزن الإجهاد بصمت؛ وقد وقع آخر تمزق فيه قبل أكثر من ثلاثة قرون.

إجابة كتابية

  1. يُظهر النموذج الكامل: الصفيحة المحيطية وهي تنثني إلى الأسفل عند الخندق؛ ونطاق التماس المتعلق بين الصفيحتين قرب الخندق بوصفه مصدر الزلازل العظيمة؛ والماء المنطلق من الصفيحة الغائصة على عمق نحو 100 كم؛ والانصهار الجزئي في الوشاح فوق تلك النقطة؛ والقوس البركاني على السطح على بُعد نحو 100 إلى 300 كم من الخندق نحو اليابسة.
  2. تواصل الصفائح تقاربها (من 7 إلى 10 سم في السنة حول المحيط الهادئ) بينما يظل الصدع بينها متعلقًا، فيتراكم الإجهاد حتى ينطلق دفعة واحدة. فقد ظل صدع تشيلي متعلقًا لقرون قبل عام 1960 (وكان آخر تمزق مماثل له في عام 1575)؛ أما آخر تمزق كبير في كاسكاديا فكان في عام 1700، ويُظهر سجلها الجيولوجي أن تمزقًا كهذا يقع نحو مرة كل 500 عام في المتوسط، وبوتيرة أكبر في الجنوب.
  3. عند سانت هيلينز، أدت مراقبة استمرت شهرين إلى إغلاق السلطات للمنطقة؛ ولقي 57 شخصًا حتفهم، وهي حصيلة كانت ستكون أعلى بكثير على شبه اليقين لولا الإغلاق. وعند بيناتوبو، تعرّف علماء من الفلبين ومن USGS على العلامات التحذيرية وأقنعوا السلطات بإجلاء أكثر من 60,000 شخص قبل ثوران 15 يونيو، وهو ثاني أكبر ثوران في القرن العشرين. ومع ذلك مات المئات، معظمهم بسبب انهيار الأسقف والتدفقات الطينية والأمراض في المخيمات المكتظة، لكن الآلاف نجوا.

للتعمق أكثر

  1. ما سرعة التسونامي؟: c = √(9.81 × 4,000) ≈ 198 m/s ≈ 713 km/h، وهي قريبة من سرعة طائرة الركاب النفاثة. 10,700 km ÷ 713 km/h ≈ 15 ساعة، وهو ما يطابق زمن الوصول المرصود. (تتبع الأمواج الحقيقية عمق قاع البحر، لا دائرة عظمى مثالية، ولهذا يستخدم المتنبئون بيانات تفصيلية لأعماق قاع البحر.)
  2. ما معنى درجة واحدة على مقياس القوة: 101.5 × 0.4 ≈ 4 أضعاف طاقة زلزال توهوكو عام 2011؛ و101.5 × 2.6 ≈ 7,900 ضعف طاقة زلزال لوما بريتا.
  3. لماذا تقع البراكين حيث تقع: 100 km ÷ tan 30° ≈ 173 km؛ 100 km ÷ tan 45° = 100 km. فالميل الأقل يدفع القوس أبعد نحو اليابسة، ولهذا تقع الأقواس الحقيقية على بُعد نحو 100 إلى 300 كم من خنادقها (يقع كوردون كاوييه، المذكور في الحلقة، على بُعد نحو 240 كم). وحيث يكون اللوح شبه مسطح، لا يبلغ عمق 100 كم إلا بعيدًا جدًا في الداخل، أو لا يبلغه أبدًا، فيتوقف القوس: ففي جبال الأنديز فجوات خالية من البراكين فوق مقاطع الألواح المسطحة في وسط بيرو ووسط تشيلي والأرجنتين.
  4. ميزانية الإجهاد في صدع اندساس: نحو 8.6 m في 123 عامًا ونحو 21 m في 300 عام. فالزلازل المتوسطة لا تطلق إلا جزءًا من عجز الانزلاق، ولذلك يمكن أن ينتقل الإجهاد من دورة زلزالية إلى التي تليها، حتى يطلق تمزق واحد إجهاد قرون كاملة.
  5. لماذا لا تغيّر المناخَ إلا بعض الثورانات: يتساقط الرماد في غضون أيام وأسابيع؛ أما قطيرات الكبريتات في الستراتوسفير فتبقى وتعكس ضوء الشمس، ولكن فقط إذا حمل العمود الكبريت إلى ما فوق الظواهر الجوية. والرياح الستراتوسفيرية فوق المناطق المدارية تنشر الغلالة في نصفي الكرة كليهما، ولذلك يبرّد ثوران مداري مثل بيناتوبو الكرة الأرضية بأكملها.