קלדרה

קַלְדֶרָה היא לוע התמוטטות שקוע ועגול שנוצר לאחר קריסת תקרתו של תא המאגמה המצוי מתחת להר געש. קלדרה שונה באופן עקרוני מהתמוטטות של שפת לוע עקב רעידת אדמה, שחיקה או כוחות בליה, והמאפיין העיקרי שלה היא קריסה של תקרת תא המאגמה במהלך התפרצות געשית. מקור השם: בספרדית (Caldera), בפורטוגזית (Caldeira) ובלטינית (Caldaria) – דוּד או קדֵרה. במונח "קלדרה" בנוגע ללוע התמוטטות השתמש לראשונה הגאולוג והפלאונטולוג הגרמני כריסטיאן לאופולד פון בוך (Christian Leopold von Buch). בשנת 1815 ביקר פון בוך באיים הקנריים, ארכיפלג במזרח האוקיינוס האטלנטי, בין היתר בקלדרת טיידה (Teide) בטנריפה ובקלדרת טבוריינטה (Taburiente) בלה פאלמה. כשפרסם את זכרונותיו מביקור זה טבע למעשה את המונח המקומי בלקסיקון הגאולוגי. מסביב ללועות התמוטטות מצויים סימני שבירה וגלישה של סלעים בשולי הלוע, שאינם מופיעים בלועות אחרים. סימנים אלה הובילו למסקנה כי בלועות מסוג זה מתקיימים תנאים הגורמים לקריסת סלעים ולהתמוטטות פסגת הר הגעש אל תוך תא המאגמה. התמוטטות זו מגדילה את הלוע באופן ניכר, והיא נגרמת משלוש סיבות, או מצירוף שלהן: התרוקנות תא המאגמה – בטרם ההתפרצות היה תא המאגמה מלא ותמך בתקרתו. היעלמות כמות גדולה של מאגמה יוצרת חלל במקום שקודם לכן היה מלא בחומר, וגורמת לקריסת התקרה שאינה נתמכת עוד. כתוצאה מקריסת פני הקרקע נוצר שקע גדול ועמוק. התרוקנות התא מתרחשת בשני אופנים התלויים בצמיגותה של המאגמה: מאגמה צמיגה נוטה להתפרצויות מתפוצצות מאחר שהיא מכילה גזים ואדי מים היוצרים לחץ רב בשאיפה להשתחרר מהנוזל הצמיג. התפרצויות מסוג זה משליכות את המאגמה למרחק רב מהר הגעש ומפחיתות את כמות המאגמה הנותרת בתא. השתחררותה של מאגמה צמיגה בהתפרצות מתפוצצת עשויה להיגרם כתוצאה מסתימה בצינור ההזנה ופריצתה בעוצמה רבה על ידי לחץ הגזים במאגמה. מאגמה דלילה מכילה פחות גזים ואדי מים ואינה מתפוצצת אלא זורמת. עם שוך ההתפרצות היא נסוגה מתא המגמה ומשאירה מאחוריה חלל. ירידה בלחץ – ההתפרצות לוותה בלחץ עצום שדחף בכוח את המאגמה מתוך התא ותמך בתקרתו. ככל שנפלטה יותר מאגמה, כך הלך וירד הלחץ בתא. כוח הדחף שלו הלך וקטן ולא תמך יותר בתקרת התא. משקל עודף – במהלך ההתפרצות החזיק הלחץ הגבוה בתא המאגמה את עמוד ההתפרצות ובו המאגמה והטפרה. ירידת הלחץ גרמה להתמוטטות העמוד, ועמו התמוטטו האפר ושברי הסלעים שבו. אלה נשרו על הר הגעש וסביבתו ויצרו מצע כבד על תקרת התא, שכרעה תחת המשקל הרב. קריסה הנגרמת מהתרוקנות תא המאגמה מתחת להר הגעש מתרחשת בדרך כלל כתוצאה מהתפרצות עזה. אם כמות גדולה של מאגמה נפלטת ופוחת הלחץ בתא, לא יכול התא המתרוקן להמשיך ולתמוך במבנה שמעליו. מסביב לשולי התא מתפתחים סדקים טבעתיים, המהווים מוקד חדירה לדייקים טבעתיים, ומעל סדקים אלה עשויים להתפתח לועות משניים. כשתא המאגמה מתרוקן מתחיל האזור שבתוך הסדקים הטבעתיים להתמוטט. התמוטטות כזו עשויה להתרחש כתוצאה מהתפרצות עזה אחת או באופן הדרגתי כתוצאה מסדרה של התפרצויות. אזור ההתמוטטות עשוי להגיע למאות ואלפי קמ"ר. התמוטטות הלוע עשויה להתרחש לא רק בתום התפרצות געשית אלא גם במהלכה. במקרה כזה תתרומם במרכז הקלדרה כיפה געשית: מבנה כיפתי הנוצר כאשר המאגמה – הצמיגה מכדי להמשיך לזרום – נדחקת מלחץ הגזים במעלה צינור ההזנה ונקרשת, ויוצרת בתוך הקלדרה סלעים כטוף, איגנימבריט (טוף מולחם) וריוליט. לצד קלדרת התמוטטות קיימים שני סוגים נוספים של קלדרה: צמיגותה של מאגמה ריוליטית עשירה בסיליקה גבוהה ולכן אינה זורמת בקלות כמאגמה בזלתית. כתוצאה מכך נלכדים בה גזים בלחץ גבוה, וכאשר היא מגיעה לפני השטח הם משתחררים ממנה בעוצמה ויוצרים התפוצצות הרסנית ופיזור של אפר געשי על שטחים נרחבים. כל שנותר מהר הגעש הוא מסגרת חיצונית התוחמת את הקלדרה. מאגמה סיליקטית עשויה ליצור קלדרות בגדלים שונים, ללא קשר לעוצמת ההתפרצות, מקוטר של מאות מטרים ועד קוטר של עשרות קילומטרים. כך למשל קלדרת טובה שאורכה 100 ק"מ ורוחבה 30 ק"מ, והקלדרה של ילוסטון שאורכה כ-72 ק"מ ורוחבה 55 ק"מ. קלדרות התפוצצות נוספות קיימות למשל בהר סיינט הלנס, בפינטובו, בוזוב ובסנטוריני. הרי געש מסוימים, דוגמת קילוואה בהוואיי, אינם מתמוטטים או מתפוצצים אלא יוצרים קלדרה באופן שונה: המאגמה המזינה את הר הגעש היא בזלתית ודלה בסיליקה. כתוצאה מכך המאגמה נוזלית ודלילה יותר ממאגמה ריוליטית ותא המאגמה מתרוקן לאיטו מפליטת זרמי לבה ולא מהתפרצות מתפוצצת. קלדרות נוספות שנוצרו בתהליך דומה נמצאות באי פרננדינה ובמאונה לואה. קלדרות מסוג זה מתרוקנות לרוב באמצעות ניקוז של לבה מותכת דרך סדקים בשולי הקלדרה. הקלדרות של טיידה בטנריפה וטבוריינטה בלה פאלמה התרוקנו לפני כ-500 אלף שנה באמצעות נהר של לבה שזרם מהן. לאחר הפסקה בפעילות הגעשית נוצר במקומות רבים אגם לוע מהצטברות מי גשמים, שאינם יכולים לזרום החוצה מאחר ששקע הלוע סגור ואינו מאפשר ניקוז. דוגמה לתופעה זו הוא אגם טאופו בניו זילנד, שנוצר כתוצאה מאחת ההתפרצויות הגעשיות הגדולות בהיסטוריה ונקווה בו אגם. דוגמאות נוספות הן ילוסטון בויומינג ולונג ואלי בקליפורניה. בקלדרות זרימה עשוי להיקוות גם אגם לבה: לבה מותכת ונוזלית (לרוב בזלתית) חוזרת וזורמת לתוך הקלדרה ונותרת בו בשלבי התמצקות שונים. תופעה זו נראית היום רק בארבע מקומות: ארטה אלה באתיופיה, הר ארבוס באנטארקטיקה, קילוואה בהוואי וניאראגונגו בקונגו. מתחילת שנות ה-60 של המאה ה-20 ידוע כי גם בכוכבי לכת אחרים ובירחים מתקיימת או התקיימה בעבר פעילות געשית, והתגלו לה עדויות בנוגה, במאדים, בירח ובאיו (אחד מירחיו של צדק). הקלדרות שלהם דומות במבנה, אולם קיימים הבדלים ניכרים בגודליהן: הקוטר הממוצע של קלדרה בנוגה הוא 68 ק"מ, במאדים 48 ק"מ ובאיו 40 ק"מ. ממוצע קוטר הקלדרות בכדור הארץ הוא הקטן ביותר במערכת השמש – החל ב-1.6 ק"מ ומעטות בקוטר של עשרות ק"מ, כאשר הגדולה בהן מגיעה ל-100 ק"מ. לשם השוואה: קוטרה של הקלדרה הגדולה ביותר באיו הוא 290 ק"מ. מאות שנים של התבוננות בירח גילו את הימצאותם של מכתשים על פניו, והסברה הייתה כי אלה לועות געשיים. במהלך המאה ה-20 נערכו מחקרים רבים שהוכיחו כי מכתשים אלה הם תוצאה של פגיעת מטאוריטים ושביטים סמוך לאחר היווצרותו. בשנת 1980 פורסם מאמר המביא הוכחות לכך ש"אינה" (Ina), ים ירחי המוכר בשם אגם השמחה (בלטינית: Lacus Felicitatis), הוא למעשה קלדרה בקוטר של 3 ק"מ ובעומק של 3 מ'. הפעילות הגעשית במאדים מתרכזת בשני אזורים עיקריים: אליסיום (Elysium), מישור געשי, השני בגודלו במאדים, ות'רסיס (Tharsis), בו נמצא אולימפוס מונס, הר הגעש הגבוה ביותר במערכת השמש. באולימפוס מונס קיים מערך קלדרות מתקופות שונות שנוצרו זו בתוך זו שאורכו 85 ק"מ, רוחבו 60 ק"מ ועומקו 3 ק"מ. רוב מראות הנוף בנוגה הם תוצאה של התפרצויות של הרי געש וזרימה של לבה. פני השטח בנוגה מלאים במכתשים, בקעות, מישורים קטנים והרי געש נישאים שקוטרם 150–400 ק"מ וגובהם 2–4 ק"מ. הרי געש אלה הפולטים זרמי לבה עצומים האחראים ליצירת 80% מפני השטח של כוכב הלכת, ובפסגתם של רבים מהם קלדרות בקוטר ממוצע של יותר מ-60 ק"מ. אִיוֹ הוא הגוף הגעשי הפעיל ביותר במערכת השמש, וההתפרצויות הגעשיות שלו יורקות זרמי לבה המגיעים לגובה של 300 ק"מ. גשושית המחקר גלילאו מצאה כי הירח כמעט שלא נפגע ממטאוריטים, שיש בו הרי געש פעילים רבים מאוד ואף שלחה צילומים של התפרצויות געשיות. פני השטח של איו מנוקדים בלועות געשיים רבים המכונים "פָּטָרֵאָה" (patarea, ביוונית – קערה עמוקה). לפטראה קרקעית שטוחה והיא מוקפת קירות תלולים, וקיימת השערה שסוג זה של קלדרה נוצר מהתרוקנות סילים, שתוכנם הועף בעוצמה במהלך התפרצות. שלא כקלדרות אחרות במערכת השמש, פטראות אינן נמצאות בפסגות של הרי הגעש אלא באזורים שונים במורדותיהם. הר געש התפרצות געשית שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה, 2006, מסת"ב 965-06-0872-9 Peter Lipman (1999). "Caldera". In Haraldur Sigurdsson, ed. Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press. מדיה וקבצים בנושא קלדרה בוויקישיתוף קלדרה, המכון הגאולוגי של ארצות הברית קלדרה בעולם הוולקנו רשימת אתרי קלדרה בעולם קלדרה באתר אנסוור דוט קום געשיות בכוכבי לכת אחרים קלדרה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) "אינה, קלדרה ירחית?" פטראה על איו – סוג חדש של קלדרה געשית? מבט פוסט-גלילאי על פנים איו