6. P L A T E T E K T O N I K K
L I T O S F Æ R E N E R Ø V R E L A G E T A V M A N T E L E N
J O R D O V E R F L A T E N E R I N N D E L T I J O R D S K O R P E P L A T E R
P L A T E N E B E V E G E R S E G O V E R M A N T E L E N
A S T E N O S F Æ R E N
M A G M A D A N N E S L A N G S J O R D S K O R P E P L A T E G R E N S E N E
6
VULKANER
7. PLATER BEVEGER SEG FRA
HVERANDRE
HAVRYGG ELLER
KONTINENTALRYGG
MANTELBERGARTER STIGER
FYLLER TOMROMMET MELLOM
PLATENE
MANTELBERGARTER BLIR MAGMA
MAGMA STIVNER PÅ
JORDOVERFLATEN
7
VULKANISME
8. PLATE PRESSES UNDER EN ANNEN
SUBDUKSJON
DYP GRØFT
LITOSFÆREN VARMES OPP
ØKT VANNINNHOLD SMELTER
MANTELBERGARTENE
SUBDUKSONEVULKANISME
8
VULKANER
9. P L A T E R K O L L I D E R E R
S K O R P E M A T E R I A L E T D A N N E R F J E L L
D A N N E R I K K E V U L K A N E R
S U B D U K S J O N S S O N E
9
VULKANER
10. P L A T E R B E V E G E R S E G M O T H V E R A N D R E
T R A N F O R M E R I N G S P L A T E G R E N S E
I K K E V U L K A N I S M E
1 0
VULKANER
11. MAGMA MIDT PÅ EN
JORDSKORPEPLATE
SVÆRT VARM MAGMA PRESSES OPP
PLUMEFORMET STRUKTUR
500 – 1000 KM BRED
HOT SPOT
1 1
VULKANER
12. MAGMA DANNES RETT UNDER
JORDSKORPA
HOTSPOT ER STASJONÆR
DANNE VULKANER PÅ JORDPLATE
VULKANER DØR NÅR DE BEVEGER
SEG FRA HOTSPOTEN
HAWAIIVULKANER
70 MILLIONER ÅR GAMLE
1 2
VULKANER
13. M A G M A D A N N E R H A V R Y G G E R
S T I V T S K O R P E M A T E R I A L E
L A N D V U L K A N E R
S U B D U K S J O N S V U L K A N I S M E O G H O T S P O T S
1 3
VULLKANER
14. FLYTENDE BERGARTER ER MINDRE
TETTE
TETTHETSFORSKJELLER PRESSER
MAGMAEN OPPOVER
MAGMAEN SMELTER STEIN PÅ SIN VEG
STEIN BLANDES MED MAGMA
1 4
VULKANER
15. O P P A D G Å E N D E T R Y K K F Å R M A G M A E N T I L Å S T I G E
M A G M A E N S A M L E S I M A G M A K A M R E
S P R E K K E R I J O R D S K O R P A V I L F Å M A G M A E N T I L Å S T R Ø M M E U T
1 5
VULKANER
17. V A R I A S J O N I Ø D E L E G G E N D E K R A F T
V O L D S O M M E E K S P L O S J O N E R
L A V A S I V E R S A K T E
M A G M A E N S S A M M E N S E T N I N G
1 7
VULKANER
18. U T B R U D D S K R A F T E N S K Y L D E S G A S S P R E S S
M A G M A I N N E H O L D E R M Y E G A S S
B E R G A R T E N E S T R Y K K E R H Ø Y E R E E N N G A S S T R Y K K E T
1 8
VULKANER
19. ØKENDE DAMPTRYKK
VESIKLER – GASSBOBLER I MAGMAEN
DAMPTRYKKET ØKER NÅR MAGMAEN
AVKJØLES
DAMPTRYKKET MINSKER NÅR
MAGMAEN STIGER
1 9
VULKANER
20. GASSBOBLENE HAR MINDRE TETTHET
ENN MAGMAEN
PRESSER SEG UT FOR Å UNNSLIPPE
DYTTER UT MAGMAEN
FORÅRSAKER VULKANUTBRUDD
2 0
VULKANER
21. V U L K A N U T B R U D D E R A V H E N G I G A V G A S S I N N H O L D E T O G V I S K O S I T E T E N
V I S K O S I T E T E R E V N E N T I L Å M O T S T Å U T B R U D D
H Ø Y V I S K O S I T E T – L I T E N F A R E
L A V V I S K O S I T E T – H Ø Y F A R E
2 1
VULKANER
22. BALANSEN I GASSINNOLDET
MYE GASS FØRER TIL STERKT UTBRUDD
LITE GASS FØRER TIL SVAKT UTBRUDD
BESTEMMES AV MAGMAENS SAMMENSETNING
SILISIUM BESTEMMER VISKOSITETEN I
MAGMAEN
SILISIUM REAGERER MED OKSYGEN
2 2
VULKANER
23. 2 3
VULKANER
LAV VISKOSITET OG GASSPRESS FØR TIL
SAKTE LAVASTRØM
INGEN EKSPLOSJON
BETYDELIG SKADE PÅ DYRELIV OG
BYGNINGER
IKKE TAPTE MENNESKELIV
24. • STORT TRYKK
• BETYDELIG EKSPLOSJON
• UTBRUDDSSØYLE
• VARM GASS, ASKE OG FASTE BERGARTER
2 4
VULKANER
33. L A N D V U L K A N E R H A R S A M M E G R U N N S T R U K T U R
F O R M O G S T Ø R R E L S E V A R I E R E R
T O P P K R A T E R
M A G M A K A M M E R
V E N T I L
3 3
VULKANER
36. • KJEGLEVULKAN
• VANLIGSTE TYPEN VULKANER
• SMÅ
• BRATTE SIDER
• BREDT TOPPKRATER
• ASKETEFRA
• STROMBOLISKE UTBRUDD
• BARE ET UTBRUDD
3 6
VULKANER
37. S K J O L D V U L K A N
B R E D O G L A V
L A V A M E D L A V V I S K O S I T E T
S T O R T O M R Å D E
S K J O L D F O R M E T K U P P E L
H Y P P I G E U T B R U D D
3 7
VULKANER
38. • KALDERA
• TØMMER MAGMAKAMMER
• VULKANEN KOLLAPSER
• KAMMERET FYLLES MED VANN
• CRATER LAKE
3 8
VULKANER
39. L A V A K U P L E R
G A S S B O B L E N E F R I G J Ø R E S T I D L I G
L A V A B L I R I G J E N
K U P P E L R Y G G
3 9
VULKANER
40. STORT ANTALL VULKANER
500 AKTIVE VULKANER
SOVENDE VULKANER
UTDØDDE VULKANER
SUBJEKTIV TOLKNING
4 0
VULKANER
41. AKTIVE VULKANER
UTBRUDD I HISTORISK TID
SOVENDE VULKAN
UTBRUDD INNEN SISTE 10
000 ÅR
UTDØDD VULKAN
UTBRUDD ETTER SISTE 10
000 ÅR
4 1
VULKANER
42. 5 0 0 A K T I V E V U L K A N E R
1 0 U T B R U D D H V E R T Å R
S M Å U T B R U D D
A V O G T I L S T O R E U T B R U D D
T A P A V L I V O G E I E N D O M
4 2
VULKANER
43. F L E R E Ø D E L E G G E N D E
V U L K A N U T B R U D D
U T R Y D D E S I V I L I S A S J O N E R
1 9 S T O R E U T B R U D D S I S T E 2 0 0 Å R
K R E V D O V E R 1 0 0 0 M E N N E K S E L I V
D E S T R U K T I V I N N V I R K N I N G
4 3
VULKANER
På vår planet finnes magma, som er flytende smeltet stein. Dette stoffet er en blanding av flytende, fast og gassformig materie. For å forstå opprinnelsen til dette må vi se på Jorden sin struktur.
Jorden er delt inn i flere lag, hovedsakelig tre store lag: kjernen, mantelen og den ytre skorpen.
Vi bor alle på den faste ytre skorpen, som varierer i tykkelse fra 5 til 10 km under havene til 32 til 70 km under landområdene. Selv om dette kan virke ganske tykt for oss, er det veldig tynt sammenlignet med resten av planeten, omtrent som det ytre skallet på et eple.
Like under den ytre skorpen ligger mantelen, som er det største laget av jorden. Mantelen er svært varm, men den forblir hovedsakelig i fast form på grunn av det intense trykket dypt inne i planeten. Under visse forhold kan mantelmaterialet imidlertid smelte, og dette smeltede materialet danner magma som kan trenge gjennom den ytre skorpen.
På 1960-tallet utviklet forskere teorien om platetektonikk, som hevder at litosfæren, inkludert den ytre skorpen og toppen av mantelen, er delt inn i syv store plater og flere mindre plater. Disse platene beveger seg svært langsomt over mantelen under seg, som fungerer som et smørelag kalt astenosfæren. Aktiviteten ved grensene mellom noen av disse platene er hovedårsaken til dannelse av magma.
Hvis platene beveger seg fra hverandre, dannes det en havrygg eller kontinentalrygg, avhengig av om platene møtes under vann eller på land. Når platene skiller seg, stiger mantelbergarteR opp fra astenosfæren og fyller det tomme rommet mellom platene. På grunn av lavere trykk på dette nivået, smelter mantelbergartene og blir til magma. Når magmaen strømmer ut, kjøles den ned og stivner, og dette danner ny skorpe som fyller gapet som dannes når platene divergerer. Dette fenomenet kalles spredende sentervulkanisme.
Ved punktet der to plater kolliderer, kan den ene platen presses ned under den andre, og den synker ned i mantelen. Dette kalles subduksjon og resulterer vanligvis i dannelse av en grøft, ofte svært dyp, spesielt på havbunnen. Når den stive litosfæren synker ned i den varme høytrykksmantelen, oppvarmes den. Noen forskere mener at den synkende litosfæren ikke smelter på denne dybden, men at varme og trykk tvinger vannet (inkludert overflatevann og vann fra hydratiserte mineraler) ut av platen og inn i mantelen over. Dette økte vanninnholdet senker smeltepunktet til mantelbergartene i dette området og får den til å smelte, dannende magma. Dette kalles subduksjonssonevulkanisme.
Når plater kolliderer og ingen av dem kan gli under den andre, vil skorpematerialet bøye seg og danne fjell. Denne prosessen fører ikke til dannelse av vulkaner. Senere kan denne typen plategrense utvikle seg til en subduksjonssone.
Noen plater beveger seg mot hverandre i stedet for å skyve eller trekke fra hverandre. Disse transformeringsplategrensene produserer sjelden vulkansk aktivitet.
Magma kan også stige opp under midten av en litosfæreplate, selv om dette skjer mye sjeldnere enn vulkansk aktivitet langs plategrensene. Denne vulkanske aktiviteten mellom platene skyldes eksepsjonelt varmt mantelmateriale som oppstår i den nedre mantelen og presser seg opp i den øvre mantelen. Dette mantelmaterialet danner en plumeformet struktur som er mellom 500 og 1000 km bred, og det stiger opp for å danne et varmt punkt under en bestemt del av jorden, kjent som et "hot spot."
På grunn av den eksepsjonelle varmen i dette mantelmaterialet smelter det og danner magma rett under jordskorpen. Hot spot-en selv er stasjonær, men når en kontinentalplate beveger seg over dette området, vil magmaen føre til dannelsen av en rekke vulkaner. Disse vulkanene dør ut når de beveger seg bort fra den varme flekken. Hawaii-vulkanene er et resultat av en slik hot spot, som ser ut til å være minst 70 millioner år gammel.
Hva skjer egentlig med magmaen som dannes gjennom disse prosessene? Vi har sett at magmaen som dannes ved havrygger, bare stivner for å danne nytt skorpemateriale, og dette fører derfor ikke til landvulkaner som spyr ut lava. Det finnes noen få kontinentale rygger hvor magmaen når overflaten på land; men de fleste landvulkaner blir dannet gjennom subduksjonssonevulkanisme og hot spot-vulkanisme.
Når faste bergarter endrer seg til mer flytende bergartsmateriale, blir de mindre tette enn den omkringliggende faste bergarten. På grunn av denne tetthetsforskjellen, presser magmaen kraftig oppover. Når magmaen stiger opp, smelter den litt mer stein på grunn av sin intense varme, og blander seg med magmaet
Magmaen fortsetter å strømme gjennom jordskorpen så lenge det oppadgående trykket er sterkt nok til å motstå det nedadgående trykket fra den omkringliggende faste bergarten. På dette stadiet samler magmaen seg i magmakamre under jordens overflate. Hvis trykket i magmakammeret stiger til et tilstrekkelig høyt nivå, eller det oppstår en sprekk i jordskorpen, vil den smeltede steinen bli spyttet ut på jordoverflaten i form av vulkansk aktivitet.
Når dette skjer, dannes en vulkan når den flytende magmaen, som nå kalles lava, stiger til overflaten. Utformingen og intensiteten av vulkanen og utbruddet avhenger av flere faktorer, særlig sammensetningen av magmaen.
Vulkaner varierer i ødeleggende kraft. Noen eksploderer voldsomt og ødelegger alt innenfor en radius på en mil på få minutter, mens andre siver lava så sakte at man trygt kan bevege seg rundt dem. Utbruddets alvor avhenger hovedsakelig av magmaens sammensetning.
Den utbruddskraften kommer vanligvis fra internt gasspress. Materialet som utgjør magma inneholder mye oppløste gasser, gasser som er suspendert i magmaløsningen. Disse gassene forblir i oppløst tilstand så lenge trykket fra den omkringliggende bergarten er høyere enn gassens damptrykk.
Når denne balansen endres, og damptrykket blir høyere enn det begrensende trykket, oppstår små gassbobler kalt vesikler i magmaen. Dette skjer av to grunner:
Det begrensende trykket avtar når magmaen stiger fra et høyere trykkområde til et lavere trykkområde.
Damptrykket øker når magmaen avkjøles, og dette starter en krystalliseringsprosess som øker gassinnholdet i magmaen.
I begge tilfeller resulterer dette i magma som er fylt med svært små gassbobler. Disse boblene har mye lavere tetthet enn den omkringliggende magmaen, og derfor presser de seg ut for å unnslippe.. Når disse boblene slipper ut, dytter de på magmaen og forårsaker et utbrudd.
Artet av dette utbruddet avhenger hovedsakelig av gassinnholdet og viskositeten til magmamaterialet. Viskositet refererer til materialets evne til å motstå utbrudd, og er i hovedsak det motsatte av fluiditet. Hvis magmaen har høy viskositet, altså den motstår utbrudd kraftig, vil gassboblene ha vanskeligheter med å unnslippe magmaen. Dette fører til at mer materiale blir presset opp, noe som resulterer i et mer kraftig utbrudd. Hvis magmaen har lav viskositet, vil gassboblene lettere unnslippe, og lavaen vil ikke bryte ut like voldsomt.
Selvfølgelig avhenger dette av en balanse med gassinnholdet - hvis magmaen har flere gassbobler, vil utbruddet være mer voldsomt, mens mindre gass fører til en roligere utbrudd. Begge faktorene bestemmes av sammensetningen til magmaen. Viskositeten er vanligvis bestemt av mengden silisium i magmaen, på grunn av silisiumets reaksjon med oksygen, et grunnstoff som finnes i de fleste magmaer. Gassinnholdet varierer avhengig av hvilket materiale som smeltet for å danne magmaen.
Hvis viskositeten og gasspresset er lavt nok, vil lavaen sakte strømme ut på jordoverflaten når vulkanen har utbrudd, med minimale eksplosjoner. Selv om slike overstrømmende lavastrømmer kan forårsake betydelig skade på dyreliv og menneskeskapte strukturer, er de ikke spesielt farlige for mennesker, fordi de beveger seg så sakte. Du har god tid til å komme deg unna.
Når det er betydelig trykk, vil en vulkan starte sitt utbrudd med en eksplosiv utblåsning av materiale i luften. Vanligvis består denne utbruddskolonnen av varm gass, aske og faste vulkanske bergarter. Det finnes mange typer eksplosive utbrudd som varierer i størrelse, form og varighet.
Plinianske utbrudd er kraftige vulkanutbrudd som kan forårsake alvorlige skader i nærliggende områder. Utbruddet som begravde Pompeii og Herculaneum var av denne typen. De starter når magma med høy viskositet og mye gassutslipp kommer opp. Sterk oppadgående kraft fra de ekspanderende gassene sender pyroklastisk materiale opptil 48 kilometer opp i luften med hundrevis av fot per sekund.
Utbruddet, som kan vare i timer eller til og med dager, fører til dannelsen av en høy og vedvarende utbruddssky. Dette fører til en betydelig mengde tephra, som er vulkansk materiale som faller ned over omkringliggende områder (vanligvis i den retningen vinden blåser). I tillegg kan et Plinian-utbrudd også generere svært raske lavastrømmer som ødelegger alt i sin vei.
Hawaii-utbrudd: Generelt sett er disse utbruddene ikke særlig ødeleggende eller eksplosive. De sender ikke mye pyroklastisk materiale opp i luften, og i stedet produserer de en relativt langsom strøm av lava med lav viskositet og lite gassinnhold. Denne strømmen kan ta noen forskjellige former. Den mest imponerende er en brannfontene, som er en fontene av lys oransje lava som stiger hundrevis av fot opp i luften i noen minutter eller til og med flere timer.
Den vanligere utbruddsformen involverer en jevn lavastrøm fra en sentral åpning, som kan danne brede lavasjøer eller dammer i kratre eller fordypninger. Lavastrømmer og sprut fra brannfontener kan ødelegge nærliggende vegetasjon eller trær, men strømmen beveger seg vanligvis så sakte at folk har tilstrekkelig tid til å evakuere trygt. Disse utbruddene kalles Hawaii-utbrudd fordi de er typiske for vulkanene på Hawaii.
Stromboliske utbrudd: Disse utbruddene er imponerende, men generelt ikke spesielt farlige. De sender små mengder lava opp i luften, vanligvis mellom 15 og 90 meter, i korte utbrudd. Lavaen har høy viskositet, så gasspresset må bygge seg opp til et betydelig nivå før den kan skyves oppover. Selv om slike utbrudd kan lage høylytte buldrende lyder, er de vanligvis små. Stromboliske utbrudd resulterer vanligvis ikke i lavastrømmer, selv om en liten mengde lava kan følge utbruddet. Disse utbruddene produserer også en begrenset mengde TEFRA.
Vulkanutbrudd er preget av mange korte eksplosjoner og kan være større enn Stromboliske-utbrudd. De inneholder hovedsakelig askeaktig pyroklastisk materiale og utløses av magma med høy viskositet og mye gass. Små mengder gass bygger opp trykk og kaster materiale opp i luften. I tillegg til aske, kaster vulkanutbrudd også ut pyroklastiske bomber på størrelse med fotball. Lavastrøm er ikke vanlig ved slike utbrudd.
Hydrovulkanutbrudd oppstår nær havet, mettede skyer eller andre fuktige områder. Varm magma varmer opp vannet, som forvandles til damp. Denne raske endringen i tilstand forårsaker eksplosiv ekspansjon i vannet, som knuser det pyroklastiske materialet og produserer fin aske. Slike utbrudd varierer, noen er korte og andre har vedvarende eruptive søyler. De kan også smelte snø, forårsake gjørme- og flomskred.
Sprekkeutbrudd oppstår når magma siver opp gjennom sprekker i jorden uten en eksplosjon forårsaket av gasspress. De forekommer ofte der platetektonikk har forårsaket store brudd i jordskorpen og kan også forekomme ved bunnen av en vulkan med en sentral åpning. Sprekkeutbrudd kjennetegnes av en "ildgardin," en lavagardin som strømmer ut til en lav høyde over bakken. Selv om lavaen vanligvis beveger seg sakte, kan sprekkeutbrudd produsere kraftige strømmer.
De fleste landvulkaner har samme grunnstruktur, men vulkanens form og størrelse varierer betydelig. Felles elementer for disse ulike vulkantypene inkluderer:
Et toppkrater: Dette er munningen til vulkanen der lavaen kommer ut.
Et magmakammer: Dette er et sted under bakken der lavaen samles.
En sentral ventil: Dette er en kanal som forbinder magmakammeret med toppkrateret.
Den største variasjonen i vulkanstrukturen ligger i oppbygningen rundt den sentrale ventilen. Denne oppbygningen dannes av det vulkanske materialet som utkastes under vulkanutbrudd. Derfor er sammensetningen, formen og strukturen av denne oppbygningen alle bestemt av typen vulkansk materiale og karakteren av utbruddet.
Stratovulkaner er den mest kjente typen vulkaner, og de har en historie med svært ødeleggende utbrudd. De kjennetegnes av sitt ganske symmetriske fjell, som stiger bratt opp mot det relativt lille toppkrateret på toppen. Disse vulkanene dannes vanligvis gjennom Pliniske-utbrudd som sender ut store mengder pyroklastisk materiale. Når lava, aske og annet materiale utkastes, bygger det seg raskt opp rundt ventilen. Stratovulkaner har sjeldne utbrudd som kan forekomme med flere hundre års mellomrom, og de dannes vanligvis i subduksjonssoner.
Kjeglevulkaner er den vanligste typen vulkaner og er vanligvis relativt små. De har bratte sider på begge sider av FJELLET som fører opp til et bredt toppkrater. Disse vulkanene er konstruert av asketefra, som vanligvis utkastes gjennom Stromboliske-utbrudd. I motsetning til stratovulkaner har mange kjeglevulkaner bare ett utbrudd.
Skjoldvulkaner er brede og relativt korte vulkaner som oppstår når lava med lav viskositet strømmer ut med minimal eksplosivitet, som i Hawaii-utbruddene. Lavaen sprer seg over et stort overflateområde, noen ganger hundrevis av kilometer, og bygger opp en skjoldformet kuppel. Nær toppen blir vulkanens bygning litt brattere, og dette gir vulkanen et noe hevet sentrum. Mange skjoldvulkaner har hyppige utbrudd.
Kalderaer dannes når vulkanske utbrudd tømmer et magmakammer og vulkanen kollapser, og de blir ofte fylt med vann og danner runde innsjøer, som for eksempel Crater Lake i Oregon.
Lavakupler dannes når mesteparten av gassboblene frigjøres under et tidlig utbrudd, og den gjenværende, tyktflytende lavaen har ikke tilstrekkelig trykk til å EKSPLODERE, derfor flyter den sakte ut fra toppkrateret. Dette resulterer i dannelse av en kuppelplugg på vulkanens topp, som kan gradvis øke i størrelse over tid.
Det finnes et imponerende antall vulkaner på jorden - med over 500 "aktive" vulkaner i verden, omtrent like mange "sovende" vulkaner, og mange som tidligere ble ansett som "utdødd". Det viser seg at disse klassifiseringene i stor grad er basert på subjektiv tolkning eller tilfeldige standarder. De tradisjonelle kriteriene for denne inndelingen var basert på datoen for det siste utbruddet.
Historisk sett ble vulkaner klassifisert som aktive hvis det siste utbruddet hadde skjedd innenfor perioden som mennesker hadde dokumentert historie. Hvis det siste utbruddet fant sted før historisk tid, men innenfor de siste 10 000 årene, ble vulkanen ansett som "sovende," da den hadde potensial til å få et utbrudd igjen. Vulkaner som ikke hadde hatt utbrudd på over 10 000 år, ble betraktet som utdødde, da det virket usannsynlig at de ville få utbrudd igjen.
Av de omtrent 500 aktive vulkanene har omtrent 10 utbrudd hvert år. De fleste av disse utbruddene er små og godt kontrollerte, og utgjør ingen umiddelbar fare for mennesker. Likevel, fra tid til annen, kan det oppstå store utbrudd som kan føre til tap av liv eller, mer vanlig, ødeleggelse av eiendom. Selv om de ikke er like katastrofale som utbrudd som truer liv, kan disse ødeleggende hendelsene ha betydelige økonomiske konsekvenser for de berørte.
I nedtegnet historie har det vært flere svært ødeleggende vulkanutbrudd, noen som til og med kan ha ført til utryddelse av hele sivilisasjoner. Faktisk har det vært 19 utbrudd de siste 200 årene som har krevd mer enn 1000 menneskeliv. Vulkanisk aktivitet har utvilsomt hatt en betydelig og destruktiv innvirkning på vår historie, og det vil fortsette å ha det i fremtiden.