איך הר געש מתפרץ?

התפרצויות געשיות הן תופעות גיאולוגיות מהירות ורועשות ביותר, שלא מניחות לנו לשכוח כי גם אם כוכב הלכת שלנו נראה רגוע וסטטי רוב הזמן, למעשה הוא פעיל בלי הרף. לא פעם ההתפרצויות הן רק אירוע הקצה של תהליכים ארוכים, שנמשכים מיליוני שנים בעומק של אלפי קילומטרים. בה בעת מדובר בתופעות מורכבות בפני עצמן, המושפעות מחוקי פיזיקה וכימיה רבים.

משחקי טמפרטורה ולחץ 

כדי להבין כהלכה איך מתפתחת התפרצות געשית, יש להעמיק אל תוך כדור הארץ ולבחון את התהליכים ארוכי הטווח שמתחוללים בו. כדור הארץ בנוי שכבות-שכבות: במרכז שוכן הגלעין הפנימי המוצק, המורכב בעיקר מברזל, ואותו מקיף הגלעין החיצוני המותך, העשוי גם הוא ברזל ברובו אולם מצב הצבירה שלו נוזלי. את שניהם מקיפה המעטפת, השכבה העבה ביותר בכדור הארץ, העשויה סלע מוצק ולוהט. את המעטפת מצפה הקרום – שכבה סלעית דקיקה וקרירה, הבנויה מלוחות נפרדים הנקראים לוחות טקטוניים.

המקור ללבה הנוזלית שנפלטת במהלך התפרצויות געשיות הוא בסלעים מהמעטפת שהותכו ונלחצו אל פני השטח דרך הקרום. סלעים מותכים שנמצאים עדיין מתחת לפני השטח נקראים מַגְמָה. המעטפת, שכוללת כ-84 אחוז מנפחו של כדור הארץ, שרויה תמיד בטמפרטורה הגבוהה מטמפרטורת ההתכה הרגילה של סוגי הסלעים שמהם היא מורכבת, אך הלחץ הגבוה שמופעל עליה מונע מהם לעבור התכה שכן טמפרטורת ההתכה עולה עם הלחץ.

המקור לחום הרב בעומק כדור הארץ הוא מביקוע של יסודות רדיואקטיביים שמצויים בגלעין, וכן החום הבראשיתי שנותר מאז שמערכת השמש נוצרה. כדור הארץ מתקרר לאיטו, והתפרצויות געשיות הן אחד המנגנונים שבהם הוא פולט חום לחלל.

מספר תהליכים גיאולוגיים מסוגלים לגרום לשינוי מקומי בלחץ, בטמפרטורה או בהרכב המעטפת, וכך להוביל בכל זאת להתכת סלעי מעטפת למַגְמָה, ובהמשך גם לפריצה של המגמה אל פני השטח. בכל אחד מהתהליכים מתפתחת מַגְמָה שהרכבה שונה, דבר שמשפיע ישירות על צמיגותה (מידת הנוזליות שלה) ועל כמות הגזים המומסים בה, שנפלטים ממנה עם ירידת הלחץ כמו שפחמן דו-חמצני משתחרר ממשקה מוגז. שתי התכונות האלה משפיעות מאוד על אופי ההתפרצות שתתרחש, ועל סוג הר הגעש שייווצר בעקבותיה.

כשמַגְמָה נוצרת במעטפת היא נוטה להידחק מעלה לעבר הקרום ולהיאסף לבריכה תת-קרקעית המכונה תא-מַגְמָה. בבריכה הזו נאגרת מַגְמָה בלחץ גבוה ביותר וכביכול אורבת לרגע שבו תיווצר נקודת תורפה כלשהי בפני השטח שתאפשר לה לפרוץ כלפי מעלה. בהרבה מהמקרים ההתפרצות תתרחש לאחר שמַגְמָה חדשה, ממקור עמוק יותר, נלחצה כלפי מעלה אל תוך תא מַגְמָה אחר, בתהליך שמגביר עוד את הלחץ השורר בתא.

פולט גזים כבר 250 שנה. האי וייט בניו זילנד, שם התפרץ הר הגעש ואקאארי בדצבר 2019 | צילום: Shutterstck

באש, בגז ובמים

ההתפרצויות הגעשיות מתחלקות לכמה סוגים, הנבדלים ביניהם בצמיגות המַגְמָה, בהצטברות הגזים הגעשיים הנפלטים ממנה ובמעורבות של מים בתהליכים הללו. כשהגורם להתפרצות הגעשית הוא לחץ של מַגְמָה נוזלית או גזים געשיים, היא נקראת התפרצות "מגמטית".

דוגמה לכך היא התפרצות "הוואית", הקרויה על שם איי הוואי שבהם היא מתרחשת לעיתים קרובות. בהתפרצות כזאת מעורבת מַגְמָה דלילה ומעוטת גזים, הזורמת באופן שוטף מתוך הסדקים שנפערו באדמה וזקוקה לזמן רב לפני שהיא מתגבשת לסלע. תחילה הלבה נפלטת מתוך סדקים סמוכים רבים, שהזרם בהם פוסק לאחר שהזרמים התת-קרקעיים מתאחדים ויוצרים כמה לועות רחבים. בתוך הלועות האלה מתפתח בדרך כלל אגם לבה, שממנו עשויות לפרוץ מזרקות לבה בגובה של עשרות מטרים ויותר. ההתפרצויות האלה הן הרגועות ביותר מבין האירועים הגעשיים, והן עשויות להימשך זמן רב מאוד ללא הפוגה.

בהתפרצות סטרומבוליאנית, שנקראת על שם הר הגעש סטרומבולי באיטליה, מעורבת מַגְמָה בצמיגות בינונית ועשירה בגזים. כשהמַגְמָה עולה דרך קרום כדור הארץ, פוחת הלחץ המופעל עליה, והגזים המומסים בה משתחררים לבועות שמתמזגות ביחד. כאשר הן גדלות מעל לנפח מסוים הן מתחילות להתרומם דרך המַגְמָה במעלה לוע הר הגעש. אולם כאשר הבועות מגיעות אל פני השטח, הלחץ שבו היו נתונות פוחת באופן קיצוני. הן מתרחבות ומתפוצצות כבועות סבון עצומות, ומעיפות רסיסי לבה וסלעים לכל עבר.

התפרצויות סטרומבוליאניות הן בדרך כלל קצרות וחוזרות על עצמן מדי פעם. אופיה הלא הרסני של ההתפרצות, שנובע מכך שבועות הגז מתפוצצות מחוץ להר הגעש ולא בתוכו, משמר את מבנה ההר, שעשוי להמשיך ולהתפרץ בתדירות משתנה במשך מאות שנים.

בהתפרצות ווּלקנית שנקראת כך על שם הר הגעש ווּלקנו באיטליה, מעורבת מַגְמָה צמיגה ועשירה בגזים. היא מתרחשת כשזרם המַגְמָה האיטי במעלה הלוע לא מאפשר לגזים שבו להיפלט החוצה. לחץ הגזים בעולה בהדרגה, עד שהוא גובר על שכבת הסלע שמנה מורכב ההר ועל המַגְמָה המקיפה אותו. התוצאה: פיצוץ גדול שעלול להשמיד את סביבת הלוע.

ולבסוף, התפרצות פליניאנית, הקרויה על שם פליניוס הרומאי שתיעד בשנת 79 את התפרצות הר וֶזוּב, מערבת אף היא מַגְמָה צמיגה ועשירה בגזים. אולם בתהליך זה, בועות הגז שמשתחררות מתחילות להתחבר יחד כבר בתוך תא המַגְמָה עצמו. הן עולות במעלה הלוע הגעשי לצד המַגְמָה ובתוך כך ממשיכות לגדול. כשהן מגיעות לגודל קריטי ביחס לכמות המַגְמָה שמקיפה אותן הן מתפוצצות. המרחב הצר שבתוך הלוע דוחף את הגזים והמַגְמָה כלפי מעלה, ויוצר סילון אפר (רסיסי מַגְמָה שהתגבשה) ואוויר חם שעשוי להתרומם לגובה של עשרות קילומטרים באטמוספרה.

התפרצות הר הגעש וזוב בשנת 79, שכיסתה באפר את הערים הרומיות פומפיי והרקולנאום, היא אחת מההתפרצויות הפליניאניות המפורסמות ביותר. פרט לאפר הרב שנפל מהשמיים, ההתפרצות כללה תופעות הרסניות נוספות שתרמו לאסון הגדול.

סוג נוסף של התפרצויות געשיות מתרחש כשהמַגְמָה באה במגע עם מים. מצב כזה יכול לקרות למשל כשמי תהום מחלחלים לתוך תא מַגְמָה או לסלעים לוהטים הסמוכים לו. לפעמים הם עשויים ליצור קיטור לוהט הכלוא בעומק האדמה.

הקיטור התת-קרקעי הזה מצוי בלחץ גבוה ביותר. לפעמים הוא מצליח להשתחרר באופן מדורג אל פני השטח בדמות גייזרים ומעיינות חמים. כשזה לא קורה, עלול להיווצר פיצוץ אלים לא פחות מהתפרצות מגמטית. התפרצויות אלה נקראות התפרצויות פריאטיות ("מי באר" ביוונית), והן עשויות להתרחש ללא פליטה של מַגְמָה נוזלית כלל. כאשר מַגְמָה כן מתפרצת לצד הקיטור, נקרא לכך התפרצות פריאטו-מגמטית.

התפרצות ניו זילנדית

ב-9 בדצמבר 2019 התפרץ במפתיע הר הגעש ואקאארי באי וייט שבניו זילנד. בעת ההתפרצות שהו באזור תיירים, ככל הנראה בספינה סמוך לאי, ודווח על הרוגים ופצועים. על פי המידע הראשוני עדיין קשה לקבוע באיזה סוג של התפרצות מדובר, משום שבהר הגעש הזה יכולים להתרחש סוגים שונים של התפרצויות. ככל הנראה מדובר בהתפרצות וולקנית או פליניאנית, המאופיינות בשחרור פתאומי של לחץ גבוה.