Wulkanizm na świecie
Produkty wybuchu wulkanicznego
1. lawa i jej właściwości
2. materiał piroklastyczny
3. gazy wulkaniczne
Kształty wulkanów
Typy erupcji wulkanicznych
Skutki działalności wulkanicznej
1. zjawiska towarzyszące erupcjom wulkanicznym
2. zjawiska poerupcyjne
Geograficzne rozmieszczenie czynnych wulkanów
Krajobraz wulkaniczny
Produkty wybuchu wulkanicznego
1. Lawa
2. Materiał piroklastyczny
3. Gazy wulkaniczne
Przebieg wybuchu wulkanów kształtowany jest przez skład chemiczny magmy i lawy, ich temperaturę, lepkość i zawartości gazów rozpuszczonych w magmie.
Lawa bazaltowa
mała zawartość krzemionki SiO2
wyższe temperatury
płynna i ruchliwa
stygnie powoli, rozpływa się na znaczne odległości
niskie ciśnienie gazów
buduje łagodnie nachylone formy stożkowe
erupcje są częste, ale przebiegają spokojnie
wypływom towarzyszy para wodna
Lawa andezytowa: zawartość SiO2 52-63 %
Lawa riolitowa: zawartość SiO2 63-68 %
Lawa ryolitowa: zawartość SiO2 > 68 %
lawy lepkie, mniej ruchliwe
niższe temperatury
szybki spadek temperatury, któremu towarzyszy znaczny wzrost lepkości, lawy płyną na krótkim dystansie
gwałtownie tracą gazy
tworzą kopuły lawowe, o stromych zboczach
erupcje rzadkie, ale gwałtowne ze względu na dużą zawartość gazów
przy wybuchu wyrzucane są: popioły, fragmenty skały, gazy, para wodna
Materiał piroklastyczny
Pył wulkaniczny
Gazy wulkaniczne
Gazy wulkaniczne składają się głównie z pary wodnej zawierają także dwutlenek węgla, wodór, chlorowodór, fluorowodór, siarkowodór, dwutlenek siarki, metan, amoniak. Dwutlenek węgla, który jako gaz cięższy od powietrza, gromadzi się w obniżeniach terenu. Emisja dwutlenku siarki, prowadzi do zmniejszenia dopływu promieniowania słonecznego, co pociąga za sobą ochłodzenie klimatu odczuwalne na całej kuli ziemskiej.
Charakter erupcji wulkanicznych
Wypływ lawy może następować:
centralnie: z kanału poprzez krater lub szczeliny na zboczu wulkanu,
szczelinowo: poprzez szczelinę, z której bardzo płynna lawa rozpływa się prawie horyzontalnie,
arealnie: gdy magma przetopi nadległe skały i dotrze na powierzchnię na znacznej przestrzeni.
Charakter erupcji wulkanicznych
Kształty wulkanów
wulkany tarczowe
Wulkany tarczowe (lawowe) - płaskie góry o łagodnie (do 8°) nachylonych stokach
powstają w przypadku erupcji efuzywnych z law zasadowych
np. Mauna Loa i Mauna Kea na Hawajach
Kształty wulkanów
stratowulkany
Stratowulkany (wulkany mieszane) - erupcje gazów i materiałów piroklastycznych występują na przemian lub jednocześnie z wylewami lawy zasadowych i kwaśnych
wulkany mają kształt stożka o nachyleniu zboczy 30-45°,
prawie 60% wulkanów świata, m.in.: Kluczewska Sopka, Ojos del Salado , Pinatubo, Fuji, Wezuwiusz
Kształty wulkanów
wulkany kopułowe
powstają z wydobywającej się lawy lepkiej, kwaśnej (typu ryolitowego i trachitowego)
lawy budują formy kopułowe takich wulkanów jak: Lassen Peak (w Ameryce Pn.) i Merapi (na Jawie), Unzen (Japonia)
Kształty wulkanów
wulkany kalderowe
mogą powstać na skutek gwałtownej eksplozji lub na skutek gwałtownego opróżnienia komory magmowej, następuje zapadnięcie się skał stropowych komory
w obrębie kaldery mogą powstać nowe stożki wulkaniczne
np. kaldera wypełniona przez jezioro Toba na Sumatrze i kaldera jeziora Crater Lake w USA, kaldery po wybuchu wulkanu Krakatau (w Indonezji) i wulkanu Katmai (na Alasce)
Kształty wulkanów
wulkany tufowe
Wulkany tufowe: tworzą się podczas erupcji eksplozywnych gdy wyrzucane są tylko luźne materiały wulkaniczne, które budują nieduże, regularne stożki i pierścienie tufowe
np. wulkan Paricitin (Meksyk), Cerrro Negro (Nikaragua)
Typy erupcji wulkanicznych
W zależności od ciśnienia i ilości gazów rozpuszczonych w magmie oraz rodzaju lawy (składu chemicznego, a zarazem lepkości) wyróżnia się kilka typów erupcji wulkanicznych
Erupcja typu islandzkiego
lawa zasadowa o małej lepkości
rozległy, spokojny wypływ lawy szczelinami, małej miąższości
słaba działalność eksplozywna
rozległe, płaskie stożki i pokrywy lawowe, niebezpieczeństwem są trujące gazy
Erupcja typu hawajskiego
lawa zasadowa, o małej lepkości
obfity, rozległy wylewy lawy z przepełnionego krateru
spokojne wydzielanie gazów
wulkany tarczowe
Erupcja typu Wezuwiusz
lepka, kwaśna lawa
często brak lub niewielkie wypływy lawy
wybuchy od umiarkowanych do gwałtownych, po dłuższych okresach spokoju
duże opady popiołu, powstają stożki tufowe
Erupcja typ Stromboli
średnio lepka lawa, częściowo kwaśna
brak lub niewielkie wypływy lawy o średnim zasięgu
gazy uchodzą najczęściej gwałtownie podczas niewielkich ale rytmicznych eksplozji
wyrzucane są rozżarzone fragmenty lawy od popiołów po bomby wulkaniczne
Erupcja typ Vulcano
lepka, kwaśna lawa (andezytowa, dacytowa)
często brak lub niewielkie wypływy lawy
gazy wybuchają rzadziej, ale gwałtowniej, powodują eksplozje o umiarkowanej sile
powstają duże ilości pyłu i bomb, które tworzą nad kraterem chmurę w kształcie kalafiora,
duże opady popiołu mogą spowodować powstanie laharów
Erupcja typ Pelée
lepka, kwaśna lawa, wypływy o małym zasięgu, nie zawsze obecne
wybuchy od umiarkowanych do gwałtownych,
do atmosfery dostaje się masa uwolnionych gazów o wysokiej temperaturze ok. 800 C, tworzy się ciężka, rozżarzona chmura gazów i popiołów tzw. chmura gorąca
powstają kopuły lawowe, duży opad materiału piroklastycznego
wybuchy trudne do przewidzenia, przynoszą duże zniszczenia,
Erupcja typu Krakatau
lepka, kwaśna lawa
brak wylewów lawy
bardzo wysokie ciśnienie gazów powoduje bardzo silny wybuch, który niszczy znaczna część stożka wulkanicznego
powstaje eksplozywna kaldera
Erupcja typ Pliniusz
(silny typ Wezuwiusz)
lepka, kwaśna lawa
erupcja może być bez wypływu lawy
wybuch bardzo gwałtowny, następuje po dłuższym czasie spokoju
ciśnienie gazów z dużą siłą wysadza korek lawowy
para wodna i gazy tworzą wysokie chmury w kształcie pinii
produkty wybuchu wynoszone są na znaczne wysokość, brak stożków
Lokalizacja zjawisk wulkanicznych
Na kuli ziemskiej istnieją miejsca o szczególnej koncentracji wulkanów i zjawisk wulkanicznych. Związane są one w przeważającej części z granicami płyt litosfery. Granice takie stanowią doliny ryftowe (tzw. granice dywergentne) oraz strefy subdukcji (tzw. konwergentne).
Wulkanizm w strefach ryftowych
W dolinach ryftowych wydobywa się łatwo płynna lawa zasadowa, bogata w alkalia (Na, K) budująca m.in. wulkany tarczowe Islandii oraz lawa ryolitowa.
Wulkanizm Afryce Wschodniej odznacza się w lawami szczególnie alkalicznym.
Wulkan Oldoinyo Lengai
Wulkanizm w strefach konwergencji
Wulkany powstające na kontakcie dwóch płyt oceanicznych
lawy bogate w związki wapnia (lawy wapniowo-alkaliczne), tworzą takie skały jak andezyty, dacyty i ryolity. Występuje na zewnątrz linii andezytowej biegnącej wokół Oceanu Spokojnego, oddzielającej obszar wewnętrzny z lawami bazaltowymi od obszaru zewnętrznego z lawami andezytowymi
erupcje są bardzo gwałtowne i eksplozywne
Wulkanizm w strefach konwergencji
Wulkanizm w strefach konwergencji
Wulkany związane
z plamami gorąca
Rozmieszczenie wulkanów na kuli ziemskiej
W ciągu ostatnich 10000 lat wybuchło 1511 wulkanów. Za wulkany czynne uważa się wulkany, które wykazywały aktywność w czasach historycznych. Nieliczne wulkany są stale czynne, należą do nich Stromboli (Włochy), Kilauea (Hawaje, USA), Izalco (Salwador), Sangay (Ekwador), Erebus (Antarktyda). Wulkany drzemiące nie wykazują aktywności przez dziesiątki, a nawet setki lat. Smithsonian Institute (USA) uznaje za czynne ok. 800 wulkanów (czynnych i drzemiących).
Wyspy Galapagos
Hawaje
Ocean Spokojny
Około 460 aktywnych wulkanów należy do tzw. ognistego pierścienia Pacyfiku, który obejmuje zachodnie brzegi kontynentów amerykańskich (od Ziemi Ognistej, przez Andy, Góry Kaskadowe do Alaski) oraz wyspy na zachodzie tego oceanu: Wyspy Aleuckie, półwysep Kamczatka, Wyspy Kurylskie, Japońskie, Filipiny, Wyspy Sundajskie.
Aleuty
Akutan, Amukta, Segum
Alaska
wulkan Katmai i Dolina Tysięcy Dymów,
Pavlof, Iliamna, Augustine
Góry Kaskadowe
Mt Baker, Mt. Rainier, (4392 m), Mt. Adams, Mt Hood, Mt Shasta, Mt Lassen, Mt Jefferson
Wulkan św. Helena
Meksyk, Kordyliera Wulkaniczna
Orizaba (5656 m), Popocatépetl (5452 m), Iztaccihuatl, Nevado de Toluca, Nevado de Colima, Paricutin, El Chichon
Indie Zachodnie
Małe Antyle: Martynika (Mt Pelée), Gwadelupa (Mt. Soufriére), St. Vincent (Mt. Soufriére , Montserrat (Soufriere)
Ameryka Środkowa
Gwatemala: Santa Maria, Agua, Fuego,
Kostaryka: Irazu,
San Salwador: Izalco, Santa Ana; Nikaragua: Cerro Negro
Ameryka Południowa
Kolumbia: Galeras, Nevado del Ruiz, Tolima; Boliwia : Ilimani, Ekwador: Cotopaxi, Chimbarazo, Sangay,
Chile: Ojos del Salado, Lascar, Guallatir, Llullaillaco,
Peru: Sabancaya, Misti, Ubinas
Andy
Kolumbia: Galeras, Nevado del Ruiz, Tolima; Boliwia : Ilimani, Ekwador: Cotopaxi, Chimbarazo, Sangay,
Chile: Ojos del Salado, Lascar, Guallatir, Llullaillaco,
Peru: Sabancaya, Misti, Ubinas
Indonezja
Agung, Batar, Galungung, Kelud, Krakatau, Merapi, Raung, Semeru, Slamet
Wybuch Krakatau
Mikronezja, Nowe Hebrydy: Ambrim, W-y Salomona,
Nowa Brytania: Uluwan,
Papua Nowa Gwinea: Lamington, Manam, Bam
Wulkany Filipin
Canlaon, Mayon, Pinatubo, Ragang, Taal
Nowa Zelandia
Ruapehu, Tapuo, Tongariro, Egmont
Antarktyda
Wyspa Rossa: Erebus, Szetlandy Pd., Sandwich Pd.
Kuryle
Kamczatka: Bezimienny, Karymski, Kluczewska Sopka (4750 m), Kronocka Sopka, Awaczyński, Płaskij i Ostryj Tolbaczik, Siwelucz
Wyspy Japońskie
(ok. 150 wulkanów, z których czynne jest 40): Fudżi (Honsiu), Asama, Bandaj, Sakura-jima, Unzen, Aso-san, Oshima
Basen Morza Śródziemnego
Włochy: Wezuwiusz, Etna, Stromboli, Vulcano
Basen Morza Śródziemnego
Włochy: Wezuwiusz, Etna, Stromboli, Vulcano
Grecja
W-y Santoryn: Kameni
Wezuwiusz
Afryka
Kamerun, Wielki Rów Afrykański: Tanzania: Kilimandżaro, Ol Doinyo Lengai, Meru, Ngorongoro, Kenia: Mt Kenia, Zair: Nyamuragira, Nyiragongo
Ocean Indyjski
Reunion: Piton de la Fournaise
Wielki Komor
Ocean Atlantycki
Wyspa Wniebowstąpienia, W-y Zielonego Przylądka: Fogo,
W-y Kanaryjskie: Teida, Azory, Islandia: Hekla, Laki, Grimsvöten, W. Jan Mayen: Beerenberg
Wyspy Kanaryjskie: Teneryfa
Islandia
Hekla, Krafla, Katla, Askja, Laki, Grimsvöten
Narodziny wulkanów
Badania wulkanologiczne
Krajobraz wulkaniczny
Skutki działalności wulkanicznej
1. zjawiska towarzyszące erupcjom wulkanicznym
2. zjawiska poerupcyjne
Wulkany zagrażają otoczeniu potokami lawy, trującymi gazami wulkanicznymi, chmurami rozżarzonego popiołu, spływami popiołowymi (laharami), lawinami gruzowymi, opadami piroklastycznymi, tsunami i wulkanicznymi trzęsieniami ziemi.
W wyniku wybuchów wulkanów od roku 1600 śmierć poniosło prawie 300 tys. osób. Spośród katastrofalnych czynników będących następstwem aktywności wulkanów najwięcej śmiertelnych ofiar powoduje głód i choroby epidemiczne (30,3%); kolejne miejsca zajęły chmury gorąca i lawiny piroklastyczne (26,8%), lahary (17,1%) tsunami (16,9%), lawiny gruzowe (4,5%), opady popiołowe i bomby wulkaniczne (4,1%), wylewy law (0,3%), trujące gazy i wstrząsy sejsmiczne (0,03%).
Potoki lawy
Podczas obecnej erupcji wulkanu Kilauea z krateru wypływa ok. 0,1 km3 na rok. Jest to jeden z najaktywniejszych wulkanów, który pozostaje czynny nieprzerwanie od 1983 r. Lawa wydobywa się z 12 km szczeliny oddalonej od szczytu wulkanu o 15 km.
Lawiny gruzowe tworzą się w wyniku rozsadzenia górnej części stożka wulkanicznego. Bloki i okruchy skał pochodzących z poprzednich erupcji, niekiedy przemieszane z gorącymi popiołami wulkanicznymi, mogą przemieszczać się z prędkością 70-80 km/h. Lawiny gruzowe bywają wywołane trzęsieniami ziemi związanymi z erupcją, wstrząsami wzbudzonymi przez zapadanie się kaldery i osuwiskami.
Lahary
spływy popiołowe składające się z przesyconych wodą materiałów piroklastycznych. Źródłem wody są pokrywy śnieżne i lodowce topniejące w czasie erupcji, intensywne opady atmosferyczne towarzyszące wybuchom, a także jeziora kraterowe.
Lahar
Po wybuchu wulkanu św. Helena 18.05.1980 r. lahar przemieszczał się z prędkością 110 km/h
Chmury gorące
Chmury gorące (nuée ardente) powstają w wyniku wybuchu eksplozywnego, gdy ciśnienie gazów w lawie jest zbliżone do ciśnienia powietrza, co umożliwia transport materiału piroklastycznego w postaci zawiesiny w rozżarzonym strumieniu gazowym o temperaturze 700-1000°C. Przemieszczające się z wielką prędkością, przekraczającą niekiedy 300 km/h, chmury gorące niszczą wszystko na swej drodze.
Skutki opadu pyłu wulkanicznego
W czasie wybuchu wulkanu Krakatau w Indonezji pył dotarł do wysokości 70 km, w przypadku wulkanu St. Helens do 31 km, a wulkanu Pinatubo do 45 km. Pyły mogą przez kilka miesięcy, a nawet lat utrzymywać się w atmosferze, blokując dopływ promieni słonecznych do powierzchni Ziemi wpływają na klimat Ziemi.
Jökulhlaups
Jeśli wody przerwą brzeg zagłębienia to wypływa z niego mieszanina złożona z popiołów, piasku i lodowej kry, przypominająca “zimne” lahary. Islandczycy nazywają to zjawisko jökulhlaups. W 1934 r. w wyniku jökulhlaups z lodowca Vatnajökull wypływało 45 tys. m3 wody na sek.
Tsunami
Ekshalacje wulkaniczne
Po zakończeniu aktywności wulkanicznej mają miejsce ekshalacje wulkaniczne czyli wyziewy gazów i oparów związane z odgazowywaniem skał lawowych lub pochodzące z płytko położnej komory magmowej.
Ekshalacje o największe temperaturze nazywa się fumarolami, o umiarkowanych temperaturach to solfatary (zawierają związki siarki), a najchłodniejsze to mofety (składające się głównie z dwutlenku węgla).