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.

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. 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.

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 מאות אלפי שנים או אף מיליוני שנים, 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 – כמו 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.

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. 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.

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.

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 עיתויין 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.