וולקנולוגיה היא ענף בגאולוגיה שחוקר מאגמה (סלע מותך מתחת לקרום), עלייתה וההתפרצויות הגעשיות שמשחררות לבה (מאגמה שיצאה אל פני השטח), אפר וגזים. התחום בוחן את התהליכים הפיזיקליים והכימיים של היווצרות המאגמה, אגירתה, הובלתה ופליטתה, וגם את המשקעים הגעשיים שהיא משאירה. וולקנולוגיה מקיפה גם מחקר של געשיות בגופים אחרים במערכת השמש.
התיעוד האנושי של געשיות עתיק מאוד: ציורים נאוליתיים מעלים הר געש לפני אלפי שנים. במשך ההיסטוריה השתנו ההסברים לטבע ההר הגעשי, מיתוסים דתיים ורעיונות של אש פנימית ועד להסברים מדעיים. רק במאה ה-19 וה-20 הפכה הוולקנולוגיה לתחום מדעי רב-תחומי שמשלב תצפיות שדה, ניסויים וכימיה.
אירועים געשיים סייעו בשימור מאובנים ועלו בקשר למחקר האבולוציה; דוגמה מפורסמת היא פומפיי שנקברה באפר של התפרצות וזוב ב־79 לספירה. חומרים געשיים שימשו בני אדם קדמונים, למשל כלי אובסידיאן ותערובות לבנייה ותעשייה בעת העתיקה.
התפרצויות השראו מיתוסים בכל תרבות. היוונים וקישרו את הגעשיות לאלים כמו הפייסטוס/וולקן. מדענים מוקדמים, למשל פליניוס והאטון (James Hutton), תרמו לתיעוד ולפיתוח רעיונות מדעיים על תהליכים ארוכי-טווח.
לפני המדע המודרני היו הסברים שונים: חיכוך של רוח תת-קרקעית, אגירת גופרית דליקה או אש פנימית. רעיונות אלה השתנו בהדרגה בעקבות ניסויים, כימיה ומדידות שדה.
בימי הביניים והעת החדשה המוקדמת ראו בהר הגעש סימן אלוהי. עם התפתחות הכימיה והפיזיקה הופיעו הסברים כימיים להיווצרות חום וגעשיות, למשל רעיונות של חימצון ומוליכים כימיים.
היו מי שחשבו שיתר החום בכדור הארץ הוא שארית מהיווצרותו. דיונים על מבנה הפנימי של כדור הארץ הובילו לשערות על שכבות שונות (קרום, מעטפת, גלעין) והשפיעו על חשיבה לגבי מקורות המאגמה.
וויכוח מרכזי היה האם סלעים בזלתיים נוצרו כתוצאה מהתקבעות במשקעים ימיים (נפטוניזם) או מהתמצקות לבה ומאגמה פנימית (פלוטוניזם). ג'יימס האטון ועמיתיו חיזקו את רעיון הפלוטוניזם.
מחקרי שדה של חוקרים כמו דמארה וויליאם המילטון הראו שיש סלעים שנוצרו מלבה. תצפיות שדה וסקרי סלעים היוו צעד משמעותי להבנת מוצא הסלעים הגעשיים.
ניסויים במעבדה הראו שסלע מותך יכול להתקרר ולהתגבש מחדש לצורות גבישיות. עבודות כימיות ומדידות הוכיחו כי הרכב הכימי של סלעים מותך ותוצריו תואם.
מדידות פיזיקליות הראו שמעטפת כדור הארץ מוצקה ברובה, ולכן היה צורך להסביר כיצד נוצרת מאגמה בתוך מבנה כזה. הבנה זו הובילה לחקירת השפעת לחץ וטמפרטורה על התכה.
מדע התרמודינמיקה והניסויים הראו שנקודת ההתכה של סלעים יורדת כשהלחץ יורד. זה מאפשר התכה של פרידוטיט (סלע מעטפת) כשהוא עולה לאזורים בעלי לחץ נמוך, בלי צורך בחימום גדול.
רעיון הזרמים המערבוליים במעטפת (convection) הסביר כיצד החום מופץ וכיצד חומר מהמעטפת יכול לעלות. תרומת ארתור הולמס ורעיון נדידת היבשות הובילו להבנת מנגנון ההפחתה שמייצר מאגמה ברכסיים תת-אוקייניים.
חקר הסלעים (פטרולוגיה) התפתח כחלק מהוולקנולוגיה. שיטות כמו הכנת פרוסות דקות ובדיקה במיקרוסקופ מקטב אפשרו לזהות גבישים ומרקמים שסיפרו על היסטוריית הגיבוש של הסלע.
מחקרים מודרניים מצביעים על כך שמאגמה בזלתית נובעת לרוב מהתכה חלקית של פרידוטיט במעטפת. תהליכים של עלייה והפחתת לחץ במעטפת, ולעתים ערבוב מאגמות שונות, מסבירים את המגוון הרכיבי בסלעי יסוד.
מים וגזים בתוך המאגמה מורידים את נקודת ההתכה ומגבירים את הנפיצות של ההתפרצות. התפרצויות תת-ימיות וקרחוניות מייצרות מבנים וגם משקעים מיוחדים.
הוולקנולוגיה כוללת תצפיות שדה, ניסויים, אנליזות כימיות, מדידות סייסמיות, מדידות גזים ודימות תרמי. קטלוגים עולמיים ושירותי ניטור מרכזיים מספקים מיפוי של הרי הגעש.
ניטור כולל מדידות רעידות זעירות, התנפחות ההר, פליטת גזים ושינויים תרמיים. מצפים כמו זה בקילוואה הוקמו כדי לתעד שינויים ולעזור בחיזוי התפרצויות.
געשיות קיימת גם מחוץ לכדור הארץ: משטחים לבה על הירח, הרי געש עצומים על מאדים (אולימפוס מונס) ופעילות געשית על ירחי יופיטר ושבתאי (למשל איאו). מחקרים חלליים משתמשים בספקטרומטרים תרמיים כדי לזהות זרמי לבה צעירים בנוגה.
וולקנולוגיה חוקרת הרי געש והתפרצויותיהם. מאגמה היא סלע מותך מתחת לקרום. כשמאגמה עולה ויוצאת היא נקראת לבה.
אדם למד על הר הגעש כבר לפני אלפי שנים. ציורים וחפצים עתיקים מראים זאת. חוקרים בשנים האחרונות למדו להסביר איך ולמה הרי געש מתפרצים.
אפר געשי שמר על שרידים ישנים. בדוגמה מפומפיי נשתמרו בתים ואנשים אחרי התפרצות. חומרים געשיים שימשו לבני אדם גם לבניין וכלים.
בתרבויות רבות חשבו שהרי געש נגרמים על ידי אלים או יצורים. עם הזמן הבינו שזו תופעה טבעית.
חוקרים קדמונים חשבו שהאש מתחת לאדמה היא מקור הגעש. רעיונות אלה השתנו אחרי ניסויים ומדידות.
היו וויכוחים אם סלעים נוצרו מהים או מהתמצקות לבה. בסוף הבינו שרוב הסלעים הגעשיים נוצרו מלבה שנקראה מאגמה לפני כן.
גאולוגים בודקים סלעים בלתת ובלשון. הם עושים ניסויים במעבדה ומודדים מה קורה בלבה.
כשהסלעים שבמעמקי כדור הארץ עולים, הלחץ יורד. לחץ נמוך מאפשר לסלעים להימס ולהפוך למאגמה בלי להתחמם יותר.
מים בתוך המאגמה הופכים לאדים. זה יכול לגרום להתפרצות חזקה. מים גם גורמים ללבה להיות פחות צמיגה.
כיום עוקבים אחרי הרי געש עם מכשירים. הם מודדים רעידות, נפיחות, גזים וטמפרטורה. זה עוזר להזהיר אנשים.
לא רק על כדור הארץ יש הרי געש. היו הרי געש על הירח, על מאדים, ועל ירחים של כוכבים אחרים. מדענים בודקים תמונות וחום כדי לגלות פעילויות חדשות.
תגובות גולשים