מבוא לוולקניזם (געשיות)

כתב: גילי חסקין. ‏27/07/2019

תודה לגאוגרף גדעון ביגר על הערותיו.

תודה מיוחדת לגאולוגים דן גיל ועמיר אייל, על השקעת הזמן והידע ועל הסבריהם המקיפים והמאלפים.

הנושא הגעשי הינו חלק מרכזי בטיול לאיסלנד, לקמצ'טקה, לאיים האזוריים של פורטוגל, לאיים הקנריים של ספרד, לצ'ילה, לגואטמלה, לאקוודור והוא חלק חשוב בטיולים לסיציליה, לאיים הקריביים, מקסיקו ועוד.

מטעמי נוחות, חולק הקובץ "וולקניזם" לשנים:

החלק הזה עוסק במבוא לנושא הגעשי, במבנה כשור הארץ, בטקטוניקת הלוחות ובנקודות החמות. החלק השני, עוסק בתופעות הגעשיות עצמן.

לפתח הר הגעש

"שאתה קורא בעיתונים

על התפרצות הר געש בסיציליה

על קבורתם של שני כפרים שלמים

בניקרגואה בצ'ילה או בהודו;

כשאתה קורא בעיתונים

אתה שואל את עצמך מדוע?

מדוע זה שבים האיכרים

דווקא למדרונות אשר בגדו?

מדוע זה אינם נסים משם,

ומחפשים מקום יותר בטוח,

שבו יוכלו, סוף סוף, לחיות בשקט

אחת ולתמיד?

הרי אחת לכל כמה שנים

– כך בפרוש כתוב בעיתונים –

שוב תתפרץ הלבה מן ההר

ותאיים לקבור את כל הכפר.

מדוע זה לחזור הם מתעקשים?

מדוע את הכפר אינם נוטשים

אחת ולתמיד?!

ולפעמים אתה פוגש תייר והוא שואל – אמור נא לי מדוע מדוע מתעקשים אתם לחיות לפתח הר הגעש הרי ניתן למצוא עוד בעולם פינות שקטות ללא עשן ורעש ואדמה מוצקת וטובה שלא תרעד מתחת רגליכם מדוע זה אינכם זזים מכאן ומחפשים מקום יותר בטוח שבו תוכלו סוף סוף לחיות בשקט – אחת ולתמיד

ואז פתאום אתה מבין אותם את האיכר שעל הצ'ימבורסו ואת ההם על הפוג'י-סאן, וילד על הוזוב גם הם יודעים ודאי שבעולם, פינות שקטות יותר מהר הגעש ואדמה המוצקה מזאת שבה טמונים בתי אבותיהם גם הם יכלו להם לזוז משם ולחפש מקום יותר בטוח שבו יוכלו סוף סוף לחיות בשקט – אחת ולתמיד.

אך הם דבקים במדרונות ההר ומחכים אולי אולי מחר ומקווים ליום אשר יבוא שבו ההר ישקוט מזעפו אם רק יבינו – הם לא לבדם, יש עוד כפרים סביבם ועל ידם ובכפרים יש בני אדם כמותם, ורק אם ילמדו לחיות איתם רק אז גל הבזלת השחורה, יוריק ההר לפתע ויפרח – אחת ולתמיד".

מילים: דן אלמגור

לחן: דני ליטני

המונח:

היוונים והרומים האמינו כי פעילותו של הר הגעש היא העבודות והפעילות של הפייסטוס היווני או וולקנוס הרומי.  הם היו האלים של בעלי המלאכה, של הנפחים, של האש במעמקי האדמה.  כאשר האל התרגז ורתח מכעס, מתחילה האדמה לגעוש ולפעול, הנפחים הגבירו את הלהבות ואז באה ההתפרצות.

ראשית פולחנו של וולקן ברומא העתיקה. לפי המסורת נוסד על ידי רומולוס ורמוס, מייסדיה האגדתיים של העיר רומא.  מסורת זו וכן דמיון השם 'וולקן' אל השם 'ולכנוס', המופיע על כד ברונזה עתיק של האטרוסקים, שימשו יסוד להשערה שפולחנו הובא לרומא מאטרוריה. העובדה שהשם 'וולקן' נמצא גם בכרתים, נתנה מקום לסברה שמוצאו במזרח. במורדה של גבעת הקפיטול ברומא היה מוקדש מתחם לוולקן – הוולקנלה – ובו עמד מזבח. כן היה לוולקן כהן מיוחד שהיה מקריב ב- 23 באוגוסט את הקורבן השנתי – הוולקאנאליה  (Volcanalia) . בטקס זה היו זורקים לתוך האש דגים חיים – סמל לדברים הנמצאים מחוץ לשליטתו של וולקן. בפולחן וולקן, כפי שהתפתח בתקופת הרפובליקה ובמיוחד בתקופת הקיסרות, ניכרת השפעתן של האמונות וההשקפות היווניות על אל הנפח הפייסטוס והמשוררים של התקופה האגוסטינית זיהו את שני האלים. הרומאים ראו בזמנם את הרי הגעש כסדנאותיו התת קרקעיות של האל וולקן. הם תיארו אותו עובד בסדנה תת קרקעית בהר געש אשר באחד האיים האיאוליים (איונים בין סיציליה לאיטליה). הר געש פעיל במיוחד זכה לכינוי "וולקן" ומכאן השם התפשט והפך לכינוי לכל הרי הגעש. אם כ, דווקא הפעיל ביותר בין האיים הללו הוא סטרומבולי. בוולקן יש כיום בעיקר פליטת גזים והצטברות גופרית.

אמונה זאת הייתה מקובלת בקרב העם הפשוט, למרות שסביר שלא היו נאיביים.  כאשר התפרץ הווזוביוס בשנת 79, וכיסה את ערי קמפנייה באזור נאפולי, את פומפי, הרקולניאום, בוסקוריאלי, נאפולי עצמה, את עיר הנמל קסטרה לה מרה ועוד ערים נוספות, היה אדם אחד שניסה להבין את הסודות של הר הגעש. זה היה פליניוס הזקן, שהיה גם מפקד הצי הרומי בעיר פוטסואלי (Pozzuoli) , 10 ק"מ מצפון לנאפולי. כאשר הווזוביוס פרץ בשנת 79, הוא לקח את הצי, נחת בסטאביאי (Stabiae) וטיפס על הווזוביוס כדי לבחון את התופעה. הוא מעד ונפל לתוך הלוע ולא השאיר לנו מידע על פעילות ההרים. פליניוס כתב את ה'היסטוריה נאטורליס', שלא היה ספר מקורי אלא אוסף של תעודות וסיפורים. זוהי עבודה אנציקלופדית אדירה, שעיקרה מידע רב שהיה מפוזר במקומות רבים. בן אחיו, פליניוס הצעיר, תיאר את התפרצות הר הגעש והיה הראשון שכתב על כך תיאור מפורט. מכאן הקשר בין השם פליניוס להרי געש.  פליניוס הזקן מת כנראה משבץ לב או משאיפת גזים מרעילים וכלל לא טיפס על ההר ולא נפל ללוע.

המקרא (שמואל ב', כ"ב  8) מתאר היטב תהליכי התגעשות:

"ויתגעש ותרעש הארץ מוסדות השמים ירגזו ויתגעשו כי חרה לו. עלה עשן באפו ואש מפיו  תאכל גחלים בערו ממנו. ויט שמים וירד וערפל תחת רגליו וירכב על כרוב ויעוף וירא על כנפי  רוח. וישת חושך סביבותיו סוכות, חשרת מים עבי שחקים. מנוגה נגדו בערו גחלי אש. יראם מן  שמים ה' ועליון יתן קולו. וישלח חצים יפיצם פרח ויהמם. וייראו אפיקי ים ויגלו אפיקי ים ייגלו  מוסדות תבל, בגערת ה' מנשמת רוח אפו."

פרופ' יעקב בן תור, מאבות הגאולוגיה בישראל, טען שתיאור מעמד הר סיני, מתאים להתפרצות געשית, שהודבקה לסיפור על ידי המחבר, מכיוון שבסיני לא התרחשה שום פעילות געשית מיליוני שנים לפני האירוע.

בעת העתיקה ראה הפילוסוף אמפדוקלס את העולם כמחולק לארבעה כוחות יסוד: אדמה, אוויר, אש ומים, כאשר הרי געש הם ביטוי ליסוד האש. אפלטון גרס כי כמויות בלתי נדלות של מים חמים וקרים זורמים בנהרות תת-קרקעיים, וכי בעומק כדור הארץ מתפתל נהר אדיר של אש, פיריפלגטון (Pyriphlegethon), המזין את הרי הגעש בעולם. אריסטו ראה באש התת-קרקעית תוצאה של חיכוך הרוח בסלע כאשר היא חודרת מבעד למעברים צרים. הפילוסוף הרומי לוקרטיוס טען כי הר הגעש אתנה חלול, וכי האש התת-קרקעית הבוקעת ממנו מוזנת על ידי רוחות עזות המנשבות על פני הים. אובידיוס האמין כי הלהבות מוזנות באמצעות "מאכלים שמנים" וכי התפרצויות געשיות דועכות כאשר אוזל מקור ההזנה. ויטרוביוס טען כי גופרית, אלום (אבן מלח המורכבת מגופרת אשלגן וגופרת חמרן) וביטומן הם שמזינים את האש התת-קרקעית[1].

אך יש גם מסורות קדומות אחרות, הבאות מעבר לעולם הים תיכוני. כך למשל, באיים הפולינזיים שבאוקיאנוס השקט, יש הר געש גדול המתפרץ מדי פעם. המסורת העממית מקשרת את ההתפרצות, לא לאלים, אלא לאישה זקנה ומכוערת, עטופה בצעיף שחור, עם אף של המכשפה מהנזל וגרטל. היא מתפרצת וזועמת ואז יוצאת התפרצות געשית.

מסך כל התופעות הגאולוגיות בעבר ובהווה, התופעות הגעשיות הן הדרמטיות, המהירות והמרשימות ביותר ולפיכך גם השפעתן המידית על הנוף בסביבתן היא הגדולה ביותר והעיקר, ניתן לצפות בהן תוך כדי התרחשותן, מה שלא ניתן לעשות במגוון גדול של תופעות, אותן יש לפענח מיליוני שנים אחרי שנוצרו.

בעוד היווצרות סלעי משקע באוקיינוסים, באגמים ובנהרות מתרחשת בדרך כלל בקצב של חלקי מילימטר עד מס' מילימטרים בשנה ותנועות טקטוניות של התרוממות הרים, השתפלות בקעים ותזוזות אנכיות או אופקיות על העתקים מתרחשות בקצב של מילימטרים עד סנטימטרים בודדים בשנה, באזורים של פעילות געשית, עשויים להתרחש על פני השטח שינויים מפליגים של מטרים ועשרות מטרים תוך דקות.

מבנה כדור הארץ

הרדיוס של כדור הארץ, כלומר, המרחק מפני האדמה ועד למרכז הכדור, הוא כ-6,370 ק"מ. בחתך לעומקו של כדור הארץ, אפשר לזהות שלוש שכבות עיקריות:

1. הקרום: עליו דורכות רגלינו, שהוא דק. עוביו נע בין 8 ק"מ ל-70 ק"מ.
2. המעטפת, שמתחת לקרום, שעובייה כ-2900 ק"מ.
3. הגלעין (הליבה), שהוא החלק הפנימי של כדור הארץ ועוביו כ-3400 ק"מ.

הטמפרטורה של כדור הארץ הולכת ועולה עם העומק (עד כ-⁰6000 מעלות במרכז כדור הארץ).

[כביכול, הטמפרטורה עולה ב- º3 לכל 100 מ' של ירידה, אך בפועל, מפל הטמפרטורה קטן עם העומק וטמפרטורה של º1,200 מעלות, תהיה בעומק כפול ממה שנחשב בדרך פשטנית].

מעל המגמה מתוח קרום דקיק בעובי שבין 10-50 ק"מ, לעומת כ-6,300 ק"מ שהוא רדיוס הכדור כולו.  הקרום איננו מתבקע כתוצאה משיווי משקל עדין בין החום, הלחץ, כוח המשיכה והרכב המגמה. אולם בעוד כוח המשיכה נשאר קבוע, עלולים לחול שינויים ביתר הגורמים, ואלה עלולים לערער את שיווי המשקל ולהביא להתפרצות וולקנית.

מיפוי התופעות הגאולוגיות הגדולות על פני כדור הארץ, כגון רכסי ההרים ביבשה ובקרקעית האוקיינוסים, ההעתקים הגדולים, רעידות האדמה וכמובן גם התופעות הגעשיות, מראה שהן מתרכזות במספר אזורים מוגדרים על פני כדור הארץ.

טקטוניקת הלוחות

טֶקְטוֹנִיקַת הלוחות (Plate Tectonics . מיוונית: Τέκτων, טֶקְטוֹן – "בונה"; tektonike – אוּמנות הבנייה, היא תורה הקושרת בין כל התופעות הללו ומסבירה אותן כחלק ממנגנון אחד ענק המקיף את כל המערכות בכדור הארץ. זו תאוריה גאולוגית המסבירה את התנועות המתחוללות בליתוספירה (המורכבת מקרום כדור הארץ ומן המעטפת החיצונית). התאוריה ירשה את מקומה של תאוריית נדידת היבשות, שפיתח הגאו-פיזיקאי אלפרד וגנר (Alfred Wegener), בשנות ה-20, של המאה ה-20, ומתבססת על יסודותיה: קרום כדור הארץ מורכב למעשה מחמישה עשר לוחות – שבעה לוחות גדולים ושמונה לוחות קטנים, שמתרחשות ביניהם תנועות שונות. אלו לוחות שבורים ש"צפים" על המעטפת הצמיגה של כוכב הלכת שלנו. לוחות הענק האלה נקראים "לוחות טקטוניים" והם מרכיבים את כל החלק המוצק של העולם, זה שעליו משתרעים האוקיינוסים והיבשות[2].

הלוחות הללו אינם נייחים, אלא נעים כל הזמן במהירות נמוכה מאוד של סנטימטרים בודדים בשנה. התנועה הזו היא מה שיוצר את תהליך נדידת הלוחות.

כדי להבין כיצד הלוחות נעים, יש לדעת, כי מתחת לקרום כדור הארץ, מצויה שכבה נוספת של חומר מוצק, ומתחתיה שכבה של חומר צמיגי. לכן נוהגה חלוקה נוספת של הקרום ושל החלק העליון של המעטפת, לשתי שכבות:

1. ליתוספרה – השכבה המוצקה, הכוללת את הקרום וחלק מן המעטפת העליונה.
2. אסתנוספרה – השכבה הצמיגה, שאינה נוזלית ואינה מוצקה, מתחת לליתוספרה.

רעידות האדמה גם הן תוצאה ישירה של תנועת הלוחות – הגבולות בין הלוחות הטקטוניים הם אזורים מועדים לרעידות אדמה ולפעילות געשית.

לתנועת הלוחות אחראים זרמי הערבול (קונבקציה) בשכבה הצמיגה של סלע מתחת לקרום: מעטפת כדור הארץ, כמו גם כוח המשיכה של העולם. חומו הרב של כדור הארץ,  מתפזר בזרמים כלפי מעלה, במעטפת. בחלק העליון של המעטפת החומר מתקרר, ויורד כלפי מטה.

תנועה זאת, של עליית החומר החם וירידת החומר המקורר, יוצרת זרמים בצורת "תאים". במקומות שבהם זרם עולה מתפצל לשני הצדדים, מתרחשת התרחקות של לוחות, ובמקומות שזרם הערבול יורד בהם כלפי מטה, נוחת הלוח אל תוך המעטפת.

בילי סביר ויאיר הראל מסבירים כי הדבר דומה למים המתחממים בכלי: בתחתית הכלי, סמוך לאש, המים מתחממים ועולים כלפי מעלה. כשהם למעלה הם מתקררים מעט ויורדים כלפי מטה. תנועה זאת יוצרת מעין תאים של ערבול. (כאשר מוסיפים למים מעט צבע – ניתן לראות זאת היטב)

מכול מקום, הלבה מטפסת דרך סדקים שבין הלוחות. אזור המפגש שבין הלוחות נקרא אזור הפחתה  (או התקברות) ובלועזית  subduction zone Seduction).

האבחנה הבסיסית והיסודית ביותר היא בין גבולות של הפרדות לבין גבולות של התכנסות.

• גבולות של הפרדות (divergent boundaries) קיימים בכל הרכסים המרכז-אוקייניים, וגם באוקיאנוסים "עובריים", כמו ים סוף (מאז המיוקן התיכון, לפני כ 25 מיליון שנים, במרכז ים סוף מתפתח רכס מרכזי הפולט קרום בזלתי לשני צדדיו. התפשטות הקרום הנוצר דוחף את חצי האי ערב צפונה ואת אפריקה דרומה. תהליך זה הוא המנוע הדוחף את ירדן צפונה ביחס לישראל, בשיעור של 105 ק"מ, לאורך קו השבר, מטיפוס שבר תזוזה אופקית (strike slip (fault , הידוע בשם "טרנספורם ים המלח").

• יש מספר מצבים של גבולות של התכנסות (convergent boundaries) – מספר מצבים שונים של מפגש והתקלות בין לוחות. לכל מופע כזה, תוצאות טקטוניות מאד שונות.

מפגש בין לוח אוקייני ללוח יבשתי. עובי הקרום בלוח אוקייני הוא כ– 5 ק"מ. הוא מורכב מבזלת. הוא נוצר ברכסים המרכז אוקייניים ומהם הוא מתפשט באופן סימטרי לצדדים. עובי הקרום בלוח יבשתי הוא בין 30 ל 45 ק"מ והוא מורכב בעיקר מסלעים מגמתיים ומטמורפיים שמשקלם הסגולי נמוך משל בזלת. הלוח הימי הוא כבד יותר ומשום כך גולש מתחת ללוח היבשתי מטה מטה, אל מעמקי כדור הארץ, שם הוא מותך למגמה. מאחר ובאזור היתקלות זה קרום אוקייני נוחת ונבלע מתחת לקרום היבשתי של הלוח היבשתי עמו הוא מתנגש. אזור זה הוא גם אזור יצירתו הראשית של הוולקניזם היבשתי.

2. אוקייני – אוקייני. לעתים גולש לוח ימי אחד מתחת ללוח ימי אחר.
3. יבשה – יבשה. כאשר ללוח המופחת (הנוחת מתחת ללוח היבשתי) יש חלק יבשתי, יכול להיווצר מצב הגורם להתקרבות שני חלקי הלוחות היבשתיים עד להתנגשות. כך נוצרו שרשרות ההרים הגדולות בעולם. דוגמה: הפחתת הלוח האוקייני מתחת ללוח האסייתי גרמה להתקרבות תת היבשת ההודית אל אסיה, עד להתנגשות. התנגשות רבת עוצמה זו יצרה את רכס ההימליה.
4. גבול העתקי חילוף. דוגמת טרנספורם ים  המלח  [3]  ושבר סאן אנדראס (San Andreas Fault) שבקליפורניה.

סרטון  "  איך הרים נוצרים "  

טבעת האש

האוקיינוס השקט בנוי בעיקר משני לוחות ימיים ענקיים, הנדחפים לכיוונים מנוגדים, ממרכז ההתפשטות שברכס המזרח פסיפיק, בלבו של האוקיינוס השקט. לוח אחד נדחף מערבה והוא מתכופף ונעלם מתחת לחופיו המערביים של האוקיינוס: קמצ'טקה, יפן, הפיליפינים וניו זילנד. הלוח השני נדחף מזרחה, והוא נדחף מתחת ליבשות אמריקה הצפונית והדרומית. כ-80% מכל הפעילות הוולקנית ומכל רעידות האדמה אשר בכדור הארץ מרוכזים בטבעת ענקית זו, הנקראת "טבעת האש" או "חגורת האש".

"הנקודות החמות" (Hot Spots)

מלבד הרכסים הוולקניים, הפולטים מגמה ללא הרף והוולקניזם היבשתי אשר מעל לאזורי ההפחתה, יש בכדור הארץ גם "נקודות חמות". אלו הם אזורים וולקניים מצומצמים ועמוקים, הנמצאים מתחת ללוחות של קרום כדור הארץ (הן היבשתיים והן הימיים), הפעילים במשך מיליוני שנים. היווצרויות של  איי הוואי ושל האיים הקנריים, נובע מנקודה חמה קבועה במעטפת, הפועלת באופן רצוף ,במשך היסטוריה גאולוגית של מיליוני שנים, אשר מעליה נולדים כל הזמן הרי געש חדשים. כשהללו נודדים עם תנועת הלוח, עליו הם בנויים ומסתלקים מהנקודה החמה, הם נשחקים ומתבלים עם הזמן.

להמשך קריאה: תופעות געשיות (וולקניזם) – מושגי יסוד

ביבליוגרפיה:

• אידלמן עמיר, נדידת הייבשות, החברה להגנת הטבע, תל אביב, 1986.
• אמיליה אורי, להבין הרי געש טוב יותר: מילון מושגים, אתר האינטרנט מדע פלוס.
• בלארד ד' רוסרט, לגלות את עולמנו, סדרת הנשיונל ג'יאוגרפיק, ספריית מעריב.
• בליזובסקי אבי, "התפרצות הר הגעש באיסלנד מתחזקת. מומחים: אפר וולקני הוא כמו "גשם קשה" של חלקיקים בעלי מקדם שחיקה גבוה", הידען, 17 אפריל 2010
• ברוור משה לקסיקון גאוגרפי, הוצאת יבנה, תשס"א.
• מזור עמנואל, גיאולוגיה בפטיש ישראלי, הוצאת האוניברסיטה הפתוחה.
• מור דורון, הגולן, ארץ הרי הגעש, ירושלים, 1994.
• סביר בילי, שגב מאירה, מסע במרחבי כדור הארץ, נושאים נבחרים בגאוגרפיה פיזית, המרכז לטכנולוגיה חינוכית, תל אביב, 2004.
• פלכסר עקיבא, גיאולוגיה יסודות ותהליכים, הוצאת אקדמון, תל אביב.
• פלכסר עקיבא, גיאולוגיה, עולם של תצפיות ומסקנות, האוניברסיטה המשודרת.

שובאל, שלמה, צפונות כדור הארץ. מדעי הגיאולוגיה, הגיאומורפולוגיה והסביבה, האוניברסיטה הפתוחה 2011.

Encyclopedia of Volcanoes,‏  ,Academic Press, pp, 89-113,

Watson, John; Watson, Kathie (January 7, 1998). "Volcanoes and Earthquakes". United States Geological Survey. Archived from the original on March 26, 2009. Retrieved May 9, 2009.

הערות

[1] המובאות מהעולם הקלסי, מתוך ויקיפדיה

[2]  הלוחות העיקריים מרכיבים את כדור הארץ: הלוח האירו-אסיאתי, הלוח ההודי, הלוח האוסטרלי, הלוח הערבי, הלוח האפריקאי, הלוח האנטארקטי, הלוח הצפון אמריקאי, הלוח הדרום אמריקאי והלוח הפסיפי.

[3] . טרנספורם ים המלח (transform strike slip fault).

שהוא הגבול בין הלוחות הטקטוניים של סיני ממערב וערב ממזרח. נמתח לכל אורכה של מדינת ישראל, מאילת בדרום, דרך הערבה, אגן ים המלח, בקעת הירדן, ועד עמק החולה בצפון (מושג שטבע צבי גרפונקל). מפרץ אילת היה הקטע הפעיל ביותר לאורך הטרנספורם במאה האחרונה, כאשר הבולטת ביותר היא הרעידה מנובמבר 1995, במגניטודה 7.2, אשר לוותה באלפי רעידות משנה חלשות יותר (Baer et al., 2008). לאחריו נכרת הפעילות בים המלח ששיאה היה ברעידה החזקה ביולי 1927, במגניטודה 6.2 (מגניטודת גלי שטח, Ms), אך היא גרמה להרבה יותר נפגעים ונזקים משום קרבתה למקומות ישוב (Shapira et al., 1993). ניתוח מקיף של ההסתברות להתרחשותן של רעידות אדמה הרסניות לאורך עמק הירדן וים המלח נעשה על ידי בגין (2005; דוח GSI/12/2005) ועולה ממנו שזמן החזרה של רעידות במגניטודה 7 ומעלה באזור זה הוא כ- 3,000 שנה. פעילות פחותה בהרבה נרשמה בכנרת, בחולה, ובבקעות שבמזרח השומרון. נראה אם כן שהפעילות הסיסמית בעת האחרונה התרכזה בשקעים העמוקים שלאורך הטרנספורם (המכון הגאולוגי הישראלי).