Kaldera – kaj je, kako nastane in znani primeri (Yellowstone, Toba)

Kaldera je velika okrogla ali ovalna vulkanska vdolbina, ki nastane zaradi sesutja zemeljske površine, ko se po velikanskem izbruhu izprazni podzemna magmatska komora. Ob takem izbruhu je komora magme vulkana dovolj prazna, da se tla nad njo zrušijo in potonejo v prostor, ki ga je prej zasedala magma.

Kaj je razlika med kaldero in kraterjem

Na videz je kaldera podobna vulkanskemukraterju, vendar gre za drugačen nastanek: krater običajno nastane z eksplozijo ali izmetom materiala navzven, medtem ko je kaldera posledica sesedanja navznoter zaradi izgube podpore pod površjem. Beseda kaldera izhaja iz portugalščine in pomeni "kotel". V praksi pa so lahko posamezne vulkanske tvorbe kompleksne in nastale z obema procesoma (eksplozija in kasnejše sesedanje).

Kako nastane kaldera

Proces običajno poteka takole: ob velikem eksplozivnem ali izlivnem izbruhu se v kratkem času odstrani velika količina magme iz podzemne komore. Ko je prostornina magme zmanjšana, strop komore izgubi podporo in se zruši po obročnih prelomih, kar oblikuje obsežno potopljeno plato — kaldero. Kalderni zrušitvi pogosto sledijo sekundarni dogodki, kot so vrnitev lave (lavni kupoli), resurgentni dvigi sredi kaldere, hidrotermalna aktivnost in naplavine pepela ter piroklastičnih tokov.

Vrste in značilnosti

• Kolapsne (gravitacijske) kaldere: nastanejo zaradi sesutja stropa magmatske komore.
• Explozivne kaldere: ustvarjene s silovitim izmetom materiala in odstranitvijo velike količine magme.
• Trapdoor (ležeče) kaldere: del tal pade kot vrata in se poveča na eni strani več kot na drugi.
• Večstopenjske in gnezdene kaldere: nekateri sistemi doživijo več izbruhov in kolapsov skozi čas, kar oblikuje gnezdene strukture.

Kalderne velikosti se zelo razlikujejo — od nekaj sto metrov do več deset ali celo sto kilometrov v premeru. Praznina, nastala ob izbruhu, je povezana s količino izmetanega materiala (volumne vrednosti pogosto merimo v km³).

Znani primeri: Yellowstone in Toba

Ob zadnjem izbruhu pred približno 650.000 leti je Yellowstonska kaldera sprostila približno 1.000 km³ materiala, ki je večino Severne Amerike prekril z do dva metra debelimi ruševinami. Za primerjavo: ko je leta 1980 izbruhnila gora St. Helens, je sprostila 1000-krat manj materiala. Posledice za okolje in krajino so bile obsežne — Yellowstone še danes kaže hidrotermalno aktivnost, gejzirje in termalne bazene ter je geološko in ekološko zelo dinamičen.

Pred približno 75.000 leti se je ob katastrofi Toba sprostilo približno 2.800 km³ izmetov. To je bil največji znani eksplozivni izbruh v zadnjih 25 milijonih let. Antropolog Stanley Ambrose je konec 90. let prejšnjega stoletja domneval, da je vulkanska zima, ki jo je povzročil ta izbruh, zmanjšala človeško populacijo na približno 2 000–20 000, kar je povzročilo ozko grlo populacije. Drugi so menili, da se je človeška rasa zmanjšala na približno pet do deset tisoč ljudi. Vendar ni neposrednih dokazov, da je ta teorija pravilna, in obstajajo tudi dokazi, ki ji nasprotujejo — vprašanje vpliva Tobe na človeško populacijo ostaja predmet znanstvenih razprav.

Okoljski in podnebni učinki

Veliki kalderski izbruhi lahko sprožijo naslednje učinke:

• Obsežni padec pepela in piroklastičnih tokov, ki uničijo okolico v obsežnih razsežnostih.
• Sprožitev vulkanske zime — v ozračje vstopijo velike količine žveplovih spojin in pepela, ki zmanjšajo količino sončne svetlobe in povzročijo kratkoročno ohlajanje podnebja.
• Spremembe ekosistemov, obsežno pomikanje habitatov in potencialne izumrtne dogodke lokalnega ali širšega značaja.
• Čezmerna usedlina pepela lahko vpliva na kmetijstvo, vodne vire in infrastrukturo na velikih razdaljah.

Po izbruhu: oblika kaldere in aktivnosti

Po kolapsu se kaldera pogosto napolni z vodo (kalderna jezera), lahko se pojavijo resurgentni dvigi (središčni dvig tal zaradi nove magme), nastanejo lave kupole, fumarole in močna hidrotermalna aktivnost. Nekatere kaldere so večkrat aktivne skozi geološki čas in lahko obnavljajo izbruhe ali tvorijo nove vulkanske strukture znotraj obrisa kaldere.

Nadzor, tveganja in človek

Sodobno spremljanje velikih vulkanskih sistemov vključuje seizmološko opazovanje, merjenje deformacij tal z GPS in satelitskimi metodami, spremljanje plinov (npr. CO2, SO2) in hidrotermalnih sprememb. To omogoča zgodnejše zaznavanje predrupov in potencialnih izbruhov, čeprav natančno napovedovanje časa in obsega velikega izbruha ostaja težko.

Kalderni sistemi, kot sta Yellowstone in Toba, so pomembni tako z vidika znanstvenega raziskovanja kot tudi zaradi tveganj, ki jih predstavljajo za okolje in prebivalstvo. Razumevanje njihove zgodovine, mehanizmov delovanja in sodobnih znakov dejavnosti je ključno za oceno nevarnosti in zmanjševanje posledic morebitnih prihodnjih dogodkov.

Večje kaldere

Znani so izbruhi, ki so ustvarili še večje kaldere. V kalderi La Garita v gorovju San Juan v Koloradu je bil pred približno 27,8 milijona let v enem samem večjem izbruhu razstreljen 5.000 km dolg ³Fish Canyon Tuff.

V nekaterih časovnih obdobjih so se riolitne kaldere pojavljale v ločenih skupkih. Ostanke takšnih skupkov lahko najdemo v krajih, kot so gorovje San Juan v Koloradu (nastalo v oligocenu, miocenu in pliocenu) ali gorovje Saint Francois v Missouriju (izbruhnilo v proterozoiku).

• Ngorongoro je kaldera.

Satelitska slika Santorinija. V smeri urinega kazalca od sredine: Nea Kameni; Palea Kameni; Aspronisi; Therasia; Thera

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kaldera?

V: Kako se kaldera razlikuje od kraterja?

V: Od kod izvira beseda "kaldera"?

V: Koliko snovi se je sprostilo med zadnjim izbruhom kaldere v Yellowstonu?

V: Kdaj je izbruhnilo jezero Toba in koliko materiala se je sprostilo?

V: Po kateri teoriji naj bi se zaradi tega izbruha človeška populacija zmanjšala na 2 000-20 000 ljudi?

V: Ali obstajajo kakšni neposredni dokazi, ki potrjujejo to teorijo?

Išči po črki