גז געשי

גז געשי הוא שם כללי למגוון חומרים גזיים הנפלטים מתוך הרי געש פעילים, ולעיתים גם מהרי געש רדומים. הגזים הגעשיים נלכדים בתוך נקבוביות הסלעים הגעשיים, במאגמה או בלבה.
מקורות הגז הגעשי עשויים להיות מרכיבים ראשוניים או ממוחזרים ממעטפת כדור הארץ; מרכיבים שהתערבבו בקרום כדור הארץ; או מי תהום באטמוספירת כדור הארץ. מתוכם, חומרים שעשויים להפוך לגז או לשחרר גזים כשהם מתחממים, נקראים "חומרים געשיים נדיפים".
הגזים הגעשיים משתחררים באופנים שונים ובחלקים שונים של הר הגעש: מלוע הפעיל ועד למורדות המרוחקים שלו.

גזים געשיים והתפרצויות געשיות

גזים געשיים הם מרכיב מהותי בגעשיות, והם נפלטים במגוון דרכים: משחרור בעוצמה גבוהה מהרי געש שפעילותם עזה ועד לפליטה דלילה ובלתי-נראית לעין מבעד למסלע ולקרקע בסביבת הר הגעש.
גזים געשיים ממלאים תפקיד חשוב בהתנהגותו של הר געש. באופן כללי, עלייה בזמינותם בחלקיו השונים של הר הגעש מובילה לעלייה בנפיצותו. ההתפרצויות המתפוצצות העזות ביותר נובעות ממאגמה עתירת-גז ומלחץ מוגבר בתוך הר הגעש הנובע משחרור הגזים מתוך המאגמה במהלך הובלתה בשכבות הרדודות של הר הגעש.

גזים געשיים בטמפרטורה גבוהה

גזים ואדים משתחררים מתוך המאגמה כאשר ריכוזם והלחץ בתוך המאגמה גבוהים. כאשר המאגמה סמוכה לפני הקרקע או הופכת ללבה, עשויה טמפרטורת הגזים הנפלטים לעלות על 400 מעלות צלזיוס.
בהתפרצויות געשיות מתפוצצות מתרחש שחרור פתאומי של גזים הגורם לתנועה חדה של המאגמה. עוצמתן של התפרצויות כאלה עשויה להתגבר כאשר המאגמה באה במגע עם מים ונוצרים אדים, הגורמים להתרחשות התפרצות פריאטית או התפרצות פריאטו-מגמטית.

גזים געשיים בטמפרטורה נמוכה

במפגש של גזים געשיים עם מי אקוויפר או מים מטאוריים עשוי להיווצר קיטור הנפלט מתוך המאגמה. במצב זה יורדת טמפרטורת הגזים מ-400 מעלות צלזיוס. התקררות זו גורמת לתחילתו של גיבוש מפריט ולהיווצרות גבישי מינרלים. הקיטור והמים שהתחממו במגעם עם המאגמה גורמים להתהוות מעיינות חמים וגייזרים הפולטים את הגזים שהתמוססו במים.
התגבשות מינרלים ופליטה של מים חמים שנוצרו בתהליך זה נראית בנביעות הידרותרמיות דוגמת "מעשנות שחורות" (black smokers) ו"לבנות" (white smokers) הנוצרות מעל סדקים בקרקעית אוקיינוסים, סמוך לרכסים מרכז אוקייניים ונקודות חמות. ארובות הידרותרמיות אלה הן מבנים צינוריים מוארכים שדפנותיהם מתארכות עם התגבשות המינרלים בשוליהם. מתוך הארובות נפלט זרם של מים וגזים געשיים, שצבעו נקבע על ידי תכולת המינרלים שבו. כאשר הזרם כהה נקראות המעשנות "שחורות", וכאשר הזרם בהיר הן נקראות "לבנות".

שחרור לא נפיץ של גזים געשיים

במקרים אחרים מתקיים שחרור פסיבי של גזים געשיים שאינו מלווה בהתפרצות געשית. שחרור פסיבי כזה עשוי להתרחש מבעד לסדקים באמצעות זרימה אופקית, ולהתבטא בפליטת הגזים ממורדות הר הגעש. גזים געשיים נפלטים מבעד לפומרולות – סדקי פליטה של אדים וגזים, וסולפטרות – פומרולות הפולטות גזים ואדים עשירים בחומצה גופריתית.
מקבצים נרחבים של פומרולות וסולפטרות נקראים "שדה פומרולות" או "שדה סולפטרות", והימצאותם של שדות כאלה מעידה על מידת הלחץ הפעיל בתוך הר הגעש.
שדה פומרולה כזה מצוי באי ג'אווה באינדונזיה ונקרא קאווה קראהה (Kawah karaha). אורכו של השדה 250 מטרים ורוחבו 80 מטרים, וההתפרצות הגעשית האחרונה שנרשמה בו מתועדת לחודש מאי, 1861. שדה נוסף מצוי בלועו של הר הגעש סולפטרה במתחם הגעשי קמפי פלגריי בדרום איטליה.

הרכב

המרכיבים העיקריים של גזים געשיים הם אדי מים, פחמן דו-חמצני, גופרית – בצורה של גופרית דו-חמצנית בגזים געשיים בטמפרטורה גבוהה ובצורה של מימן גופרתי בגזים געשיים בטמפרטורה נמוכה, חנקן, ארגון, הליום, ניאון, מתאן, פחמן חד-חמצני ומימן. תרכובות נוספות שנמצאו בגזים געשיים הן חמצן, מימן כלורי (HCl), מימן פלואורי (HF), מימן ברומי (HBr), תחמוצות חנקן, גופרית שש פלואורידית (SF₆), גופרית קרבונילית ותרכובות אורגניות. המרכיב הנפוץ ביותר הוא אדי מים – המהווים 60% מהגזים הנפלטים, ואחריו פחמן דו-חמצני – המהווה 40-10% מהגזים הנפלטים.

סכנות

הסכנות הגלומות בהתפשטות גזים געשיים נובעות מהיותם של רבים מהם חומציים ומיכולתם לגרום נזק לרקמות אורגניזמים של צמחים, בעלי חיים ובני אדם. רעילותם של גזים אלה מתבטאת בפגיעה בעור, במערכת הנשימה ובאיברים נוספים, ואחראית ל-3% ממקרי המוות הקשורים לגעשיות שאירעו בשנים 1900–1986.

גזים געשיים והכחדה המונית

נזקם של הגזים הגעשיים רב יותר ככל שריכוזם גבוה יותר. ריכוזים גבוהים במיוחד עשויים לגרום לנזק בקנה-מידה עולמי, כפי שעולה ממחקר הנוגע לשינוי האקלים לפני 250 מיליון שנים המצביע על קשר הדוק בין פליטה נרחבת של גזים געשיים והכחדת פרם-טריאס – אירוע ההכחדה הנרחב ביותר שהתרחש אי-פעם. האירוע הגעשי המשוער כקשור להכחדה זו הוא התפרצויות געשיות נרחבות שיצרו את מדרגות אומיישאן בסצ'ואן שבסין ואת מדרגות סיביר ברוסיה – משטחי בזלת נרחבים שנוצרו מכיסוי שטחים נרחבים בשכבות לבה עבות, שגילן מתוארך לתקופה זו.
הסכנה הנובעת מגזים געשיים אינה מתבטאת רק בעת התפרצות געשית. פליטתם מבעד לסדקים – באמצעות פומרולות וסולפטרות – מעלה את ריכוזם באוויר. עם זאת, במקומות רבים מקימים אנשים את ביתם בסביבה מסוכנת כזו.

"אגמים רצחניים"

המחשה מודרנית של הסכנות הנובעות מגזים געשיים התבררה במלוא היקפה בשנת 1986 באסון שהתרחש בצפון קמרון, באגם ניוס – אגם לוע בשדה הגעשי אוֹקוּ. ב-21 באוגוסט של אותה שנה השתחרר מתוך האגם פחמן דו-חמצני בנפח משוער של 1.5 קילומטרים רבועים, שגרם למותם של 1,746 בני אדם ברדיוס של 25 ק"מ מן האגם.
לא היה זה המקרה הראשון של פליטת גזים רעילים מתוך אגמי לוע. שנתיים קודם-לכן אירע מקרה דומה באגם מונון, השוכן גם הוא בשדה הגעשי אוקו. ב-15 באוגוסט 1984 עלה מן הלוע ענן של פחמן דו-חמצני, שגרם למותם של 37 בני אדם. בשל סמיכותם של שני המקרים בזמן ובמקום נודעו האגמים כ"אגמים רצחניים" או "האגמים הרצחניים של קמרון", והתעורר הצורך במחקר מדעי של התופעה.
לסברה כי אירועי 1986 באגם ניוס נגרמו כתוצאה מרעידת אדמה שבעקבותיה חלה מפולת בוץ בקרבת האגם אין עדויות מוצקות, וההשערה הרווחת בין מדענים היא כי מדובר ב"התפרצות אגמית" (limnic eruption) המכונה גם "היפוך אגמי" (lake overturn). ההסבר לתופעה זו היא כי בתחתית האגם נוצר ריכוז גבוה של גזים – בין היתר גזים געשיים – המומסים במימיו ויוצרים כיסי-גז בקרקעיתו. כאשר אלה מגיעים לרוויה והם נחשפים לתנאים קיצוניים דוגמת לחץ גבוה בתחתית האגם – הם מתפרצים בבת-אחת, באותו אופן בו משתחרר גז עם פתיחתו של בקבוק סודה או שמפניה.

מותה של "אידה"

בשנת 1983 התגלה במחצבה בגרמניה שלד מאובן בן 47 מיליון שנה של נקבת "דרוויניוס מסילאה" (Darwinius masillae). לשלד מן האאוקן הוענק השם "אידה", על-שם בתו בת ה-6 של יורן הורום (Jørn Hurum) – ראש צוות המדענים ממוזיאון המדע בנורווגיה שחקר את השלד. אידה טבעה ככל הנראה בחוף אגם געשי עתיק, ששרידיו נמצאים במחצבה הנטושה בה נמצאו מאובנים רבים נוספים. הסברה היא כי גז געשי שעלה מן האגם גרם לאובדן הכרתה של אידה ולנפילתה אל תוך האגם.