نمذجة الفوهة البركانية المنهارة - كتاب علوم الأرض و الفضاء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال ١: ١. رتب مراحل تشكل الفوهة البركانية المنهارة.

الإجابة: ١) تتجمع الصهارة وتفرغ الحجرة ٢) ارتفاع الضغط الداخلي ٣) انفجار قمة البركان (حجم ٤) تتكون الكالديرا

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، فهو يسأل عن ترتيب الأحداث التي تؤدي إلى تشكّل ما يُسمى بالفوهة البركانية المنهارة أو الكالديرا. هذه العملية تحدث في البراكين الكبيرة. الفكرة هنا هي تتبع تسلسل الأحداث من البداية. أولاً، تتجمع الصهارة تحت البركان في مكان يُسمى الحجرة الصهارية. مع استمرار تجمع الصهارة، يبدأ الضغط داخل هذه الحجرة بالارتفاع بشكل كبير بسبب الغازات والحرارة. عندما يصبح هذا الضغط هائلاً ولا تستطيع الصخور العلوية تحمله، يحدث انفجار هائل في قمة البركان، مما يؤدي إلى تفريغ الحجرة الصهارية وإخراج كميات ضخمة من المواد. بعد هذا الانفجار الكبير والتفريغ، تصبح الحجرة فارغة أو شبه فارغة، فلا يعود هناك ما يدعم السقف الصخري العلوي، فينهار هذا السقف إلى الداخل. هذا الانهيار هو ما يُشكل منخفضاً دائرياً واسعاً جداً يُسمى الكالديرا أو الفوهة البركانية المنهارة. إذن، الترتيب المنطقي هو: 1) تجمع الصهارة وبدء تفريغ الحجرة، 2) ارتفاع الضغط الداخلي، 3) انفجار قمة البركان، 4) تكون الكالديرا نتيجة الانهيار.

سؤال ٢: ٢. قارن بين معالم الفوهة البركانية المنهارة ومعالم الفوهة البركانية.

الإجابة: الفوهة البركانية: منخفض صغير ناتج عن الانفجار

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يطلب المقارنة بين مفهومين: الفوهة البركانية العادية والفوهة البركانية المنهارة (الكالديرا). الفكرة هنا هي فهم الاختلاف في الأصل والحجم والشكل. الفوهة البركانية العادية هي منخفض أو فتحة صغيرة نسبياً تتكون عادةً عند قمة البركان، ناتجة عن انفجار بركاني يخرج منه الرماد والحمم. يمكن تشبيهها بفتحة في أعلى جبل. أما الفوهة البركانية المنهارة أو الكالديرا، فهي منخفض دائري ضخم وعريض جداً، قد يصل قطره إلى كيلومترات. لا تتكون فقط من الانفجار، بل أساساً من الانهيار الهائل لسقف الحجرة الصهارية الفارغة بعد انفجار بركاني هائل. لذلك، هي أكبر حجماً وأوسع وأعمق بكثير من الفوهة العادية، وتُعتبر مرحلة متقدمة أو نتيجة لبركانية عنيفة. إذن، الإجابة التي تربط بينهما هي أن الفوهة البركانية العادية منخفض صغير ناتج عن الانفجار، بينما الفوهة المنهارة هي منخفض كبير ناتج عن الانهيار بعد الانفجار والتفريغ.

سؤال ٣: ٣. استنتج كيف يختلف شكل الفوهة البركانية المنهارة باختلاف مقدار النفخ في البالون؟

الإجابة: كلما زاد النفخ (حجم الحجرة) كان الانفجار أكبر والفوهة أوسع، والعكس صحيح.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم والتشبيه):** لنفهم هذا السؤال، فهو يستخدم تشبيهاً شائعاً في شرح تكون الفوهات البركانية. يتم تشبيه الحجرة الصهارية تحت البركان ببالون. النفخ في البالون يمثل تجمع الصهارة وزيادة حجمها وضغطها داخل الحجرة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق والاستنتاج):** بتطبيق هذا التشبيه على السؤال: إذا نفخت في البالون قليلاً (أي حجم الحجرة الصغيرة وضغط منخفض)، فسينفجر انفجاراً صغيراً عند ثقبه، مما يُشكل فتحة صغيرة (مثل فوهة بركانية صغيرة). أما إذا نفخت في البالون كثيراً حتى أصبح كبيراً وممتلئاً جداً (أي حجم الحجرة كبير وضغط عالٍ)، فسيكون الانفجار عند ثقبه أكبر وأعنف. هذا الانفجار الكبير سيفرغ البالون (الحجرة) تماماً، مما قد يؤدي إلى انهيار أو انكماش كبير في هيكله، مكوناً منخفضاً واسعاً (مثل الفوهة البركانية المنهارة أو الكالديرا).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، العلاقة طردية: كلما زاد النفخ (أي زاد حجم وضغط الحجرة الصهارية)، كان الانفجار البركاني اللاحق أكبر، وأدى إلى تفريغ أكبر للحجرة، وبالتالي كان انهيار السقف (وتشكل الفوهة المنهارة) أوسع وأعمق. والعكس صحيح، فالحجم الأصغر يؤدي إلى فوهة أصغر.

ما الهدف من التجربة العملية لتمثيل الفوهة البركانية المنهارة؟

الإجابة: نمذجة كيفية تشكل الفوهة البركانية المنهارة.

الشرح: التجارب العملية تهدف إلى محاكاة الظواهر الطبيعية لفهم آلية حدوثها، وهنا يتم محاكاة عملية انهيار سقف حجرة الصهارة.

تلميح: انظر إلى عنوان التجربة والخطوات العملية المذكورة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما هي الفوهة البركانية المنهارة؟

الإجابة: فوهات بركانية توسعت وتعمقت نتيجة انهيار قمة البركان أو جوانبه في حجرة الصهارة التي كانت تغذي البركان.

الشرح: هذا التعريف يوضح آلية تشكل الفوهة المنهارة، حيث يحدث توسع وعمق نتيجة انهيار أجزاء من البركان في حجرة الصهارة الفارغة تحته.

تلميح: فكر في العملية التي تؤدي إلى تغيير شكل الفوهة البركانية الأصلية.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

اذكر مثالاً حقيقياً للفوهة البركانية المنهارة في المملكة العربية السعودية.

الإجابة: فوهة الهتيمة في منطقة حائل.

الشرح: فوهة الهتيمة هي مثال تطبيقي واقعي للمفهوم النظري الذي يتم دراسته، مما يساعد على ربط النظرية بالتطبيق.

تلميح: تذكر اسم الفوهة المذكورة في الصفحة والمنطقة التي تقع فيها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما سبب تراكم الملح على سطح فوهة الهتيمة؟

الإجابة: نتيجة تبخر المياه التي تتجمع فيها.

الشرح: يشرح هذا السبب ظاهرة ملاحظة في الفوهات المنهارة، حيث تعمل كأحواض طبيعية تتجمع فيها المياه ثم تتبخر تاركة الأملاح الذائبة.

تلميح: فكر في العملية الطبيعية التي تحدث للمياه الراكدة في المناطق الجافة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما المتغير المستقل (العامل المؤثر) في تجربة نمذجة الفوهة البركانية المنهارة الذي يمكن أن يغير شكل النموذج؟

الإجابة: مقدار النفخ في البالون (كمية الهواء).

الشرح: في التجربة، يمثل البالون المنفوخ حجرة الصهارة. تغيير حجمه (بمقدار النفخ) يغير حجم التجويف الذي سينهار عليه الرمل، مما يؤثر على شكل الفوهة الناتجة.

تلميح: راجع سؤال التحليل الثالث الذي يتناول اختلاف الشكل.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب