לכבוד השנה החדשה החלטנו להאיר לכם את אחת התופעות הכי דרמטיות שכדור הארץ מפיק - הרי געש. התפרצויות געשיות מסוגלות ליצור איים חדשים באמצע האוקיינוס, לעצור תנועת מטוסים, וכמו שחזינו לאחרונה בניו זילנד, גם לפגוע באנשים. הוספנו לפוסט תמונות להדגמה, וכמה סרטוני וידאו מהתפרצויות שהיו לאחרונה – מומלץ לצפות בהם. 

ברשותכם, נתחיל בצלילה קצרה לעומק כדור הארץ. בהכללה גסה, כדור הארץ מורכב משלוש שכבות: קרום כדור הארץ - השכבה החיצונית, שהיא שכבה דקיקה, מוצקה וסלעית המכילה את הלוחות הטקטוניים. מתחת לקרום שוכנת המעטפת - שכבה הרבה יותר עבה שמכילה כ-85% מנפח כדור הארץ. המעטפת עשויה גם כן מסלע מוצק. בעומק הכדור, מתחת למעטפת, נמצא הגלעין אשר בחלקו הוא נוזלי. כשאנחנו רואים התפרצויות של הרי געש, אי אפשר שלא לשאול כיצד כדור הארץ, גוף מוצק בחלקו העליון, יכול לפלוט סלע נוזלי באופן שכזה?

במפה הבאה [1], משולשים שחורים מייצגים התפרצויות געשיות מהזמן האחרון.

בוודאי שמתם לב שההתפרצויות לא מפוזרות באופן אקראי על פני כדור הארץ, אלא נמצאות באזורים מוגדרים. באזורים אלו מתקיימים תנאים מסוימים אשר מביאים להתכה חלקית של סלע המעטפת, השכבה האמצעית אשר הזכרנו בפסקה הקודמת. ההתכה של סלע המעטפת מביאה להורדת הצפיפות של הסלע המותך (מגמה). בדומה לשכבת מים הנמצאת על שכבת שמן, המגמה "הקלה" תתקדם לכיוון פני השטח (כמו השמן שעולה על פני המים). תוך כדי העלייה המגמה יכולה להתיך גם חלק מהקרום. עם הגעתה לפני השטח, המגמה תתפרץ, תתקרר ותהפוך לסלע מוצק. הרי געש עשויים מאותו סלע מותך שהתקשה. בפסקאות הבאות נתאר שלושה מהתנאים אשר מביאים להתכה בעומק כדור הארץ. 

אחד האזורים בו קיימים תנאים מתאימים להתכת סלע המעטפת נקרא מישור הפחתה ([2] subduction zone). במישורי הפחתה, אשר מיקומם חופף למיקומם של חלק מהמשולשים השחורים במפה, קרום כדור הארץ צולל לתוך עומק המעטפת של כדור הארץ, כמו שאתם יכולים לראות באיור הבא [3]:

הקרום הצולל לתוך המעטפת מכיל נוזלים, לרוב בגלל האינטרקציה שלו עם האוקיינוס לפני צלילתו. ברגע שהקרום מגיע לעומק של כ-100 ק"מ, הנוזלים משתחררים ממנו אל תוך המעטפת עקב הלחץ העצום המופעל עליהם. הנוזלים מגיבים כימית עם המעטפת ומורידים את טמפרטורת ההתכה של הסלע, מה שמביא ליצירת מגמה. לירושלמים שבינינו, תופעה זאת של הורדת טמפרטורת ההתכה של הסלע על ידי הוספה של נוזלים דומה להורדת טמפרטורת ההתכה של מים על ידי פיזור מלח על המדרכות במקרה של שלג.

מישורי הפחתה נוצרים על גבי חלקים נרחבים של כדור הארץ. הרי געש נוטים להיווצר לאורך אותם מישורים. דוגמאות לכך ניתן לראות בדרום אמריקה, ביפן, באי הצפוני של ניו זילנד, באלסקה ועוד. כפי שחזינו באי הלבן בניו זילנד  [4], התפרצויות געשיות במישורי הפתחה נוטות להיות אלימות ודרמטיות.

אזור נוסף בו מתרחשות התפרצויות געשיות נקרא רכס מרכז אוקייני ([5] Mid-ocean ridge). באזורים אלו, הקרום "נקרע" וחלקיו מתרחקים אחד מהשני. כתוצאה מכך, המעטפת "מטפסת" לתוך הרווח שנוצר. סלע שעולה ממעמקים, כמו שקורה ברכס מרכז אוקייני, יחווה הורדת לחץ (decompression) ויותך. אנו רגילים לחשוב על נקודת ההתכה כתלויה אך ורק בטמפרטורה, אולם היא תלויה בשני פרמטרים – טמפרטורה ולחץ. ניתן להגיע אל נקודת ההתכה על ידי העלאת הטמפרטורה או על ידי הורדת הלחץ של הסלע. מאחר שהתפרצויות אלו מתרחשות לרוב מתחת לאוקיינוס, קשה לצפות בהן, אולם הן מתרחשות באופן תדיר [6].

ניתן לראות דוגמאות להתפרצויות אלו באמצע האוקיינוס האטלנטי במפה שלעיל. ההתפרצויות שמתרחשות באפריקה ובאיסלנד הן מסוג דומה.

אזורים מסוג שלישי בהם ניתן לחזות בהתפרצויות געשיות הן נקודות חמות (hot spots). התופעה הזאת, הנקראת plume, מביאה את סלע המעטפת לנקודת ההתכה עקב הורדת הלחץ והעלאת הטמפרטורה. התופעה יוצרת סלע מותך שגורם ליצירת הרי געש באמצע האוקיינוס. במשך מיליוני שנים, בהן מתרחשת התפרצות אחר התפרצות, גדל הר הגעש כשנוסף לו עוד ועוד חומר, עד שהוא יוצר אי (ראו שיר חביב של פיקסר [7]). שרשרת איי הוואי נוצרה באופן הזה (ראו פוסט קודם שלנו בנושא [8]).

בהתפרצות הגדולה ב-2018 נוספו להוואי כ-3 ק"מ מרובעים של אי [9].  

עד כה התמקדנו בהרי געש על כדור הארץ, אולם, כמו שהראנו, התופעה היא תוצאה יחסית פשוטה של התכה של סלע בעומק של כוכב כמו של כדור הארץ. האם גם במקומות אחרים מתקיימים התנאים להתכה של סלע? כן! הר הגעש הגדול ביותר במערכת השמש נמצא בכלל על מאדים. איו (Io), אחד מהירחים המאוד קרים של צדק, הוא הגוף הגעשי ביותר במערכת השמש [10]. מפתיע נכון?

נסו לנחש מה מביא ליצירת הרי געש שם?

מקורות וקריאה נוספת:

[1] מפה של התפרצויות אחרונות של הרי געש.

[2] הסבר על מישורי הפחתה.

[3] איור שמדגים מישורי הפחתה.

[4] סרטון על התפרצות הר געש באי הלבן בניו זילנד.

[5] הסבר על רכסים מרכז-אוקייניים.

[6] סרטון על התפרצות תת-ימית.

 [7] שיר של פיקסר בנושא הרי געש.

[8] פוסט קודם שלנו בנושא התפרצות הרי הגעש בהוואי.

[9] סרטון על התפרצות הרי הגעש בהוואי.

[10]  הרי געש בחלל.