Vulkan: nastanek, delovanje, izbruhi in znani primeri

Vulkan je gora ali vzpetina, skozi katero iz magmatske komore pod zemljo izhaja lava (vroča tekoča kamnina) in druga snov, ali pa je to območje v preteklosti že izkazovalo takšno aktivnost. Vulkani nastajajo zaradi premikanja tektonskih plošč, pa tudi zaradi lokalnih procesov v Zemljinem plašču.

Nastanek in povezava s tektoniko

Zemljina skorja je razdeljena na 17 večjih, togih tektonskih plošč. Te lebdijo na toplejši in mehkejši plasti v njenem plašču. Vulkani so pogosto tam, kjer se tektonske plošče oddaljujejo (npr. srednjeoceanski grebeni) ali združujejo (podvodna in kontinentalno-ocenska subdukcija). Vulkani lahko nastanejo tudi tam, kjer prihaja do raztezanja in tanjšanja plošč zemeljske skorje, npr. v Vzhodnoafriškem razkoraku. Vulkanov običajno ne najdemo tam, kjer dve tektonski plošči drsita druga mimo druge.

Vulkanizem daleč od meja plošč povzročajo plaščni plumi. Te tako imenovane "vroče točke", na primer Havaji, naj bi nastale zaradi dvigovanja magme z meje med jedrom in plaščem v globini 3 000 km v Zemlji. Plaščni plumi ustvarijo lokalne izvore magme, skozi katere se oblikujejo otočni loki ali posamezni vulkani na sredini plošče.

Zgradba vulkana

Večina vulkanov ima na vrhu vulkanski krater ali razpoko, skozi katero izhajajo snovi. Pod površjem se pogosto nahaja magmatska komora — shranjevališče taljene kamnine. Današnja topografija vulkana je odvisna od tipa lave, pogostosti izbruhov in erozije.

Izbruh in produkti

Ko se v magmatski komori poveča pritisk zaradi migracije in zbiranja magme ali plinov, lahko izbruh sproži izpust materiala. Med snovmi, ki jih vulkan izloča, so:

• Lava — tekoča magma, ki se izliva po pobočjih;
• pára in drugi plini — vključno s žveplovimi spojinami, ogljikovim dioksidom in drugimi plini;
• vulkanni pepel — drobni delci kamnin in stekla, ki lahko potujejo na velike razdalje;
• bombardirana ali zdrobljena kamnina — večji kosi, ki padajo okoli kraterja.

Izbruhi se lahko zelo razlikujejo po intenzivnosti in trajanju: nekateri so umirjeni in tvorijo tekočo lavo, drugi so eksplozivni in izločijo velike količine pepela in plinov. V nekaterih primerih se vrh vulkana med izbruhom odtrga ali pa se tvori kaldera — večje zatonjeno območje, kjer se je zrušila površina nad izpraznjeno magmatsko komoro. Izbruhi se lahko pojavijo tudi na stranskih razpokah ali pobočjih.

Vrste vulkanov

• Ščitni vulkani — z rahel naklon in zelo tekočo (bazaltno) lavo; primer so havajski vulkani, kot je Mauna Loa (ščitni vulkan).
• Stratovulkani (slojevit vulkani) — izmenjujoči se sloji lave in drobcev; pogosto so eksplozivnejši.
• Kalderni sistemi — nastanejo po velikih, izredno močnejših izbruhih, ko se površina zruši v izpraznjeno komoro.

Nevarnosti in vplivi izbruhov

Vulkanski dogodki lahko povzročijo različne nevarnosti, med njimi:

• tokovi lave — uničujejo zgradbe in infrastrukturo na svoji poti;
• pihan pepel — slabša zračna kakovost, motnje v letalskem prometu, poškodbe dihal;
• pnevmatolitični tokovi (lahko zelo hitri in uničujoči)
• plazovi in tokovi vulkanskega blata (laharji) — nevarni pri dežju ali taljenju snega;
• izpust strupenih plinov — vpliv na rastline, živali in ljudi;
• globalni klimatski učinki — veliki izbruhi lahko v atmosfero vržejo dovolj delcev in plinov, da začasno ohladijo podnebje.

Sledenje in napovedovanje izbruhov

Vulkanologi uporabljajo različne metode za spremljanje vulkanov: seizmologijo (merenjem potresne aktivnosti), geodetske meritve (satelitske tehnike in GPS za zaznavanje napetosti ali dvigovanja površja), spremljanje plinov, temperaturnih sprememb in vizualnih opazovanj. Kombinacija teh podatkov omogoča oceno verjetnosti izbruha in izdajo opozoril za prebivalstvo.

Vulkani izven Zemlje

Vulkane najdemo tudi na drugih planetih in lunah v Osončju. Na primer, na Marsu stoji Olympus Mons, največji znani vulkan v Osončju, ki je mnogo večji od katerega koli zemeljskega primerka. Vulkanizem zunaj Zemlje je pogosto drugačen zaradi različnih gravitacijskih, termičnih in kemičnih razmer.

Vulkani in ljudje

Vulkanologi so znanstveniki, ki raziskujejo vulkane z metodami geologije, kemije, geografije, mineralogije, fizike in sociologije. Poleg raziskav so pomembne tudi priprave skupnosti in načrtovanje odzivov — izobraževanje prebivalstva, načrti za evakuacijo in gradnja infrastrukture, ki zmanjšuje posledice izbruhov.

Znani primeri

Največji vulkan na svetu se imenuje Mauna Loa na Havajih. Mauna Loa je del petih vulkanov na havajskem Velikem otoku. Ta vulkan je nazadnje izbruhnil leta 1984. V zadnjih 170 letih je izbruhnil 33-krat. Tako kot vsi drugi havajski vulkani je tudi Mauna Loa nastal z gibanjem pacifiške tektonske plošče, ki se je premaknila čez havajsko vročo točko v zemeljskem plašču. Mauna Loa je visok 4 196 metrov. Je ščitni vulkan. Največji nedavni izbruh Mauna Loa je pustil 51 kilometrov dolgo sled lave.

Drugi znani primeri vključujejo eksplozivne izbruhe kot so Vezuv (ki je uničil Pompeje), Krakatoa in Mount St. Helens, pa tudi dolgoročno delujoče sisteme, kot so islandskih vulkani ob srednjeoceanskem grebenu. Vsak vulkan ima svoje značilnosti, zato so tudi njegovi izbruhi in posledice različni.

Razumevanje vulkanizma je ključnega pomena za zmanjševanje tveganj in za varno sožitje ljudi z dinamičnim planetom.

Vrste vulkanov

Iz lave in piroklastičnega materiala (oblaki pepela, delcev lave in pare), ki izvirajo iz vulkanov, lahko nastanejo različne oblike kopnega. Poznamo dve osnovni vrsti vulkanov.

Ščitni vulkani

Ti vulkani nastajajo iz tekoče mafične lave z nizko vsebnostjo silicija.

Ščitni vulkani so zgrajeni iz plasti lave, ki nastaja ob stalnih izbruhih (brez eksplozij). Ker je lava zelo tekoča, se razširi, pogosto na velikem območju. Ščitni vulkani ne zrastejo v veliko višino, plasti lave pa se razširijo tako, da so stranice vulkana rahlo nagnjene. Ščitni vulkani lahko ustvarijo ogromna območja bazalta, ki je običajno lava, ko se ohladi.

Podnožje vulkana se z zaporednimi izbruhi povečuje, saj se strjena lava širi in kopiči. Nekateri največji vulkani na svetu so ščitni vulkani.

Čeprav njihove stranice niso zelo strme, so lahko ščitni vulkani ogromni. Mauna Kea na Havajih je največja gora na Zemlji, če jo merimo od njenega vznožja na dnu morja.

Stratovulkani

Stratovulkan, znan tudi kot sestavljeni vulkan, je visok, stožčast vulkan. Zgrajen je iz številnih plasti strjene lave, tefre, pemze in vulkanskega pepela.

Za razliko od ščitnih vulkanov imajo stratovulkani strm profil in občasne izbruhe. Lava, ki priteče iz stratovulkanov, se ohladi in strdi, preden se razširi daleč. Je lepljiva, kar pomeni, da ima visoko viskoznost. Magma, ki tvori to lavo, je pogosto felsična, z visoko do srednjo vsebnostjo silicijevega dioksida, in manj mafična magma. Veliki tokovi felsične lave so redki, vendar so se razširili tudi do 15 km daleč.

Dva znana stratovulkana sta japonska gora Fudži in Vezuv. Oba imata veliko podlago in strme stranice, ki postajajo vedno bolj strme, ko se približujejo vrhu. Vezuv je znan po tem, da je leta 79 našega štetja uničil mesti Pompeji in Herkulaneum, pri čemer je umrlo na tisoče ljudi.

Caldera

Kaldera je kotlina, ki nastane zaradi sesutja kopnega po vulkanskem izbruhu. To se zgodi, ko velik stratovulkan odnese svoj vrh. Podnožje kraterja se nato pogrezne in tam, kjer je bil prej vrh vulkana, nastane kaldera. Krakatoa, najbolj znan po katastrofalnem izbruhu leta 1883, je zdaj veliko manjši.

Mount Fuji, aktivni stratovulkan na Japonskem, ki je nazadnje izbruhnil leta 1707-08.


Tavurvur, aktivni stratovulkan v bližini Rabaula v Papui Novi Gvineji

Kako nastanejo vulkani

Obstajata dva glavna postopka.

Vulkani nastanejo, ko se srečata dve tektonski plošči. Ko se ti dve plošči srečata, se ena od njiju (običajno oceanska plošča) podre pod celinsko ploščo. To je proces subdukcije. Nato se talita in tvorita magmo (v magmatski komori), tlak pa narašča, dokler magma ne izbruhne skozi zemeljsko skorjo.

Drugi način je, ko se tektonska plošča premakne čez vročo točko v Zemljini skorji. Vroča točka si utira pot skozi skorjo, dokler je ne prebije. Na ta način je nastala kaldera v parku Yellowstone in Havajski otoki.

Deli vulkana: 1. Velika magmatska komora2 . Kamninska podlaga3 . Prevodnik (cev) 4. Osnova5 . Prag6 . Odcep cevi7 . Plasti pepela, ki ga oddaja vulkan8 . Stranski del 9. Plasti lave, ki jo oddaja vulkan10 . Grlo11 . Parazitski stožec12 . Tok lave13 . Odprtina14 . Krater15 . Oblak pepela

Razvrstitev

Tradicionalni način razvrščanja ali prepoznavanja vulkanov je po vzorcu izbruhov. Vulkani, ki lahko kadar koli znova izbruhnejo, se imenujejo aktivni. Tisti, ki so zdaj mirni, se imenujejo mirujoči (neaktivni). Vulkani, ki v preteklosti niso izbruhnili, se imenujejo ugasli.

Aktivno

Aktivni vulkan trenutno bruha ali pa je bruhal v zadnjih 10.000 letih. Primer aktivnega vulkana je Mount St. Helens v Združenih državah Amerike.

V mirovanju (neaktivno)

Vulkan v mirovanju "spi", vendar bi se lahko v prihodnosti prebudil. Mount Rainier v Združenih državah Amerike velja za mirujoči vulkan.

v francoščini dormant pomeni en sommeil

Izumrl (mrtev vulkan)

Ugasli vulkan ni izbruhnil v zadnjih 10.000 letih. Edinburški grad na Škotskem stoji na vrhu ugaslega vulkana.

Edinburški grad na mestu ugaslega vulkana, okoli leta 1581

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je vulkan?

V: Kako nastanejo vulkani?

V: Katere snovi izhajajo iz aktivnega vulkana?

V: Kje drugje kot na Zemlji najdemo vulkane?

V: Kdo preučuje vulkane?

V: Kateri je največji vulkan na svetu?

V: Kdaj je nazadnje izbruhnil vulkan Mauna Loa?

Išči po črki