Wulkanizm
Magmę wypływającą na powierzchnię Ziemi nazywamy lawą. Skład chemiczny law jest więc podobny do składu magmy, z jakiej dana lawa pochodzi, lecz lawy tracą na powierzchni Ziemi gazy i pary, którymi magmy są przesycone.
Najczęściej lawa wydobywa się przez krater, lecz zdarzają się także wybuchy szczelinowe, podczas których lawa przedostaje się przez długie pęknięcia skorupy skalnej.
Lawy mogą mieć różny skład chemiczny, tak jak i magmy, i w zależności od tego różnią się właściwościami fizycznymi. Gdy lawy mają dużą zawartość krzemionki – są lekkie, mają dużą lepkość i wolno płyną. Lawy, które posiadają stosunkowo mało krzemionki, a więcej związków żelaza i magnezu (lawy zasadowe) – mają słabą lepkość, są płynne i ciężkie. Znane są też i lawy pośrednie.
Od składu chemicznego lawy zależy temperatura ich krzepnięcia oraz gęstość. Różnice gęstości law wpływają na przebieg wybuchu wulkanicznego. Gdy lawa jest rzadka, zawarte w niej gazy uchodzą łatwo i przebieg wybuchu odbywa się spokojnie. Gwałtowne eksplozje zachodzą wówczas, gdy gęsta, szybko krzepnąca lawa zatyka ujście krateru i tamuje odpływ gazów. Wzrasta wtedy prężność gazów, które wreszcie osiągają taką siłę, że wyrzucają w powietrze masy skalne zatykające im drogę.
Stałymi produktami wybuchu wulkanicznego są popioły i piaski wulkaniczne oraz materiały grubsze, tzw. lapille i bomby wulkaniczne.
Popiół wulkaniczny tworzą: rozpylona lawa, której cząsteczki zastygły w powietrzu, lub też pył skały rozdrobnionej siłą eksplozji. Popiołu wulkanicznego jest nieraz tak dużo, że pokrywa on znaczne powierzchnie grubymi warstwami, a gdy w czasie wybuchu wieje wiatr może być przenoszony na bardzo znaczne odległości. Pył wulkaniczny bywa czasem wyrzucany na bardzo dużą wysokość, tak np. w czasie wybuchu w 1883 r. wulkanu Krakatua (leżącego w Archipelagu Sundajskim między Sumatrą a Jawą) najdrobniejszy pył dotarł do wysokości prawie 70 km i rozprzestrzenił się na całą kulę ziemską, powodując odmienne zabarwienie Słońca i atmosfery oraz słabszą widoczność ciał niebieskich. Szczególnie piękne były barwy nieba o zmierzchu, w których dominowała barwa żółta i purpurowa. Zmierzch trwał dłużej niż normalnie. Zjawiska te obserwowano ponad dwa lata, gdyż tak długo unosił się pył w powietrzu.
Bomby wulkaniczne są zakrzepłymi w powietrzu strzępami lawy. Zastygłe w czasie ruchu obrotowego, mają przeważnie kształt podłużny i nieco skręcony. Małe cząsteczki lawy o rozmiarach grochu lub orzecha nazwano lapillami, drobne cząsteczki tworzą piasek wulkaniczny. Czasem wyrzucane zostają odłamy skalne o wielkich rozmiarach pochodzące ze ścian krateru. Na przykład Wezuwiusz wyrzucał bloki skalne o wadze dochodzącej do 60 ton.
Gazy wydobywające się z wulkanów składają się głównie z pary wodnej, z siarkowodoru, chloru, dwutlenku siarki, chlorowodoru, dwutlenku węgla, metanu i wodoru. Gazy łącznie z pyłem wulkanicznym tworzą nad wulkanem w czasie wybuchu jakby wysoki słup rozgałęziający się ku górze w kształcie korony drzewa. Podczas wybuchu Wezuwiusza w 1906 r. słup gazów osiągnął 5 km wysokości, podczas wybuch Krakatau dochodził do 27km.
Kształt wulkanów. Wulkany mają na ogół kształt stożka. Na ich szczycie znajduje się krater połączony kominem z ogniskiem magmowym. Stożek powstaje z produktów wybuchu wulkanicznego, toteż jego kształt, stromość zbocz i wysokość zależą od rodzaju oraz ilości wyrzuconego materiału. Lawy zasadowe tworzą płaskie, rozległe wulkany tarczowe, o bardzo słabo nachylonych zboczach. Kratery ich dochodzą do bardzo znacznych rozmiarów i w czasie gdy wulkan jest czynny, wypełnione są płynną lawą, tworzącą tzw. „jeziora ognia”.
Tego rodzaju wulkany znajdują się na Wyspach Hawajskich (Mauna Loa, Kilauea) i od nich pochodzi nazwa typu hawajskiego dla wulkanów, które wyrzucają lawy gęste jednocześnie ze stałymi produktami wybuchu. Wylewająca się lawa wzmacnia i spaja luźny materiał. Kształt stożka ulega zmianie, po wybuchach wzrasta wskutek wyrzucania nowych materiałów, lecz niekiedy podczas silnego wybuchu może zostać zniszczony.
Wysokość wulkanów jest bardzo różna: niektóre nie są duże, np. wulkan Monte Nuovo koło Neapolu ma zaledwie 130 m n.p.m. Wezuwiusz ma 1277m n.p.m. lecz są takie, które przekraczają 5000 m n.p.m. jak np. Popocatepetl w Meksyku – 5452 m n.p.m., Chimborazo – 6267 m n.p.m. i Cotopaxi – 5896 m n.p.m. w Ekwadorze, Kilimandżaro – 5895 m n.p.m. w Afryce na pograniczu Tanzanii i Kenii. Najwyższym wulkanem w Europie jest Etna na wyspie Sycylii – 3340 m n.p.m.
Przebieg wybuchu wulkanicznego zależy od tego, czy magma, będąca podstawą zjawiska wulkanicznego, zawiera dużo gazów, czy jest rzadka, czy gęsta, czy gazy uchodzić mogą łatwo, czy też uchodzenie ich jest utrudnione. Im dłuższy okres spokoju poprzedza wybuch, tym groźniejszy może być w skutkach. Najgwałtowniejsze i najgroźniejsze dla ludzi są wybuchy wulkaniczne, w których lawa nie wylewa się wcale, lecz wyrzucone zostają tylko gazy i popiół. Taki był nie spodziewany wybuch Wezuwiusza w roku 79 n.e. Przed wybuchem Wezuwiusz tworzył niewysoki stożek z rozległym kraterem. Zbocza jego zarastały lasy i winnice, uważano go za wulkan wygasły. Działalność Wezuwiusza zaczęła się od silnego trzęsienia ziemi, a następnie z krateru wypłynęła ogromna, ciemna chmura pyłu i wulkan zaczął wyrzucać kamienie i popiół. Lunął gwałtowny deszcz, pochodzący ze skroplenia wyrzucanej pary wodnej. Wody deszczowe zmieszane z popiołem utworzyły potoki błota. Błoto zalało najbliżej położone miasto Herculanum, a bardziej oddalone – Pompeję i Stabiae zasypał gorący popiół. W przeciągu niewielu godzin te trzy miasta przestały istnieć. Trudno ocenić dzisiaj liczbę zabitych, podaje się ją na ok. 25000 ludzi. Po drugiej stronie Zatoki Neapolitańskiej, w oddalonym o ok. 30 km mieście Misenum, podczas wybuchu Wezuwiusza chmura popiołu w czasie słonecznego dnia przysłoniła do tego stopnia niebo, że zapanowała ciemność. Masa wyrzuconego materiału była tak wielka, że utworzył się nowy, smukły stożek wulkaniczny wewnątrz dawnego krateru. Krawędź dawnego krateru podlegająca z biegiem czasu niszczeniu, pozostała w postaci półkolistego łuku. Nosi ona nazwę Sommy. Od tego czasu Wezuwiusz jest stale czynny. Słabe wybuchy zdarzają się często. Gazy wydobywające się z krateru tworzą nad nim ognisty pióropusz dymu, a od czasu do czasu następuje wybuch popiołu i lawy, poprzedzony zwykle podziemnymi grzmotami i trzęsieniami ziemi. Lawa Wezuwiusza jest bardzo gęsta, szybko stygnie pokrywając się powłoką żużli, płynie powoli z szybkością wynoszącą najwyżej kilka kilometrów na dobę. Czasem na zboczach takich wulkanów tworzą się kratery pasożytnicze, przez które wydobywa się lawa, spływająca strumieniami osiągającymi nieraz znaczną długość (kilkanaście km).
Zupełnie inaczej wybuchają wulkany typu hawajskiego. Wybuchy odbywają się spokojnie, polegają na podnoszeniu się w kraterze lawy, która gdy przepełni krater, szybko spływa po zboczach lub też wypływa kanałami, znajdującymi się na zboczach wulkanów. Szybkość ruchu tych rzadkich law wynosić może do 30 km na godzinę. Przeważnie jednak lawa nie przelewa się z krateru, lecz podnosi się i opada wewnątrz.
W Europie stale czynny jest wulkan Stromboli. Materiałem wybuchów powtarzających się regularnie co kilka lub kilkanaście minut są gazy oraz lapille i bomby pochodzące z powierzchni zastygłej lawy. Wulkan Stromboli nazwano „latarnią morską”, gdyż od najdawniejszych czasów służył żeglarzom za drogowskaz, oświetlając nocą horyzont swoim blaskiem.
Do najbardziej katastrofalnych wybuchów wulkanicznych w ostatnich czasach należą: wybuch wspomnianego już wulkanu Krakatau w roku 1883 oraz wulkanu Mont Pelee w roku 1902 i Nevado del Ruiz w Kolumbii w 1985r. (25 tyś. ofiar).
Wulkany powstawały nie tylko dawniej, ale tworzą się i obecnie.
Do najciekawszych zjawisk wulkanicznych należy powstanie wulkanu Paricutin w Meksyku w 1943 roku. W ciągu kilku miesięcy wyrósł stożek wulkaniczny na miejscu pól uprawnych. Wybuch zaczął się 20 lutego. Materiał wybuchu obejmował głównie popioły, pyły, parę wodną i wreszcie potoki law. Po tygodniu wulkan miał 168 m wysokości względnej, a po dwóch miesiącach ponad 300 m. Paricutin nie zaprzestał swojej działalności.
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat powstało parę nowych wulkanów w Afryce Wschodniej – do bardziej znanych należy wulkan Mihage z 1954 roku.
Rozmieszczenie geograficzne wulkanów. Czynnych wulkanów jest obecnie na obszarach lądowych ok. 450. Większość z nich położona jest na wyspach lub też na kontynentach w niewielkiej odległości od wybrzeży. Najliczniej występują wulkany na wyspach i wybrzeżach Oceanu Spokojnego; ciągną się one wzdłuż wschodnich brzegów Azji od Aleutów przez Kamczatkę, Wyspy Japońskie, Nową Zelandię aż do Antarktydy oraz wzdłuż zachodnich brzegów Ameryki od Alaski przez Meksyk, Antyle i Andy. Liczne wulkany znajdują się na wyspach Archipelagu Sundajskiego, gdzie na samej Jawie jest ich około 120, z czego 28 czynnych.
W Europie czynne wulkany występują nad Morzem Śródziemnym – są to, jak wiemy: Wezuwiusz, Etna, Stromboli, Santoryn oraz na Islandii najbardziej znany – Hekla. Na Oceanie Atlantyckim wulkany ciągną się od Islandii przez Azory, Wyspy Kanaryjskie aż po Wyspę Św. Heleny. Wulkany występują tam, gdzie jeszcze niedawno zachodziły ruchy skorupy ziemskiej – w miejscach tych jest rozluźniona spoistość mas skalnych, tworzą się pęknięcia, przez które magma łatwiej może się przedostać na powierzchnię Ziemi.
Podwodny wulkanizm. Działalność wulkaniczna na dnie oceanów wiąże się ze strefami głębokich rozłamów w podwodnej części skorupy ziemskiej. W związku z budową geologiczną dna oceanów – wulkanizm basenów oceanicznych charakteryzują lawy typu bazaltowego (zasadowe) i stosukowo niewielki udział okruchowych produktów wybuchu (ok. 40%). Natomiast w strefie grzbietów śródoceanicznych i w strefie przejściowej występuje znaczna zmienność law (z przewagą andezytowych i dacytowych) oraz duża przewaga stałych produktów wybuchu wulkanicznego (ponad 90% w stosunku do law).
Przy charakterystyce dna oceanicznego była mowa o tym, jak wiele form dennych związanych jest z podwodnym wulkanizmem. Całe archipelagi wysp, a także pojedyncze wyspy są częściami szczytowych stożków wulkanicznych. Doliny ryftowe grzbietów śródoceanicznych geologowie również zaliczają do form powstałych w wyniku działania szczelinowego wulkanizmu.
Nie tylko wyspy oceaniczne, lecz również wulkanizm lądowy jest w dużej mierze związany z młodymi strukturami oceanicznymi, przechodzącymi w obszary bloków kontynentalnych. Współczesny podwodny wulkanizm daje się zaobserwować na przykładach okresowego pojawiania się nowych wysp i ich zanikanie. Na przykład trzykrotnie pojawiała się i znikała wysepka w archipelagu Aleutów (w latach: 1796, 1883 i 1910). W 1957 r. wyłoniła się wyspa w archipelagu Azorów, w 1963 r. u południowych wybrzeży Islandii, która osiągnęła ok. 200 metrów wysokości. Czynny współczesny wulkanizm Islandii, tak jak i Azorów występuje w strefie Grzbietu Środkowoatlantyckiego.
W czasach historycznych zanotowano ok. 20 wybuchów Hekli, a w latach 1947-48 wylewy szczelinowe pokryły 250 km2 powierzchni wyspy.
Wulkany wygasłe. Na rozmaitych obszarach powierzchni Ziemi występują ślady dawnej działalności wulkanicznej. Nieraz widoczne są wyraźne stożki, chociaż ulegają one z biegiem czasu niszczeniu przez wodę i działalność atmosfery. Czasem stożki wulkaniczne ulegają całkowitemu zniszczeniu, a o dawnych wybuchach świadczą już tylko skały pochodzenia wulkanicznego. W Europie do najbardziej znanych należą wygasłe wulkany Owernii we Francji oraz w górach Eifel nad Renem. Również i u nas możemy znaleźć zakrzepłe lawy np. pod Krakowem, w Górach Świętokrzyskich, w Pieninach, w północno-zachodnich Beskidach, a przede wszystkim w wielu miejscowościach w Sudetach. Góra Św. Anny leżąca na południe od Opola jest także pochodzenia wulkanicznego.
W dawniejszych okresach geologicznych działalność wulkaniczna była bardziej ożywiona niż obecnie. Działalność wulkaniczna z biegiem czasu ustaje, a wulkany, które nie wybuchały za pamięci ludzkiej, uważa się zwykle za wygasłe. Czasem jednak wulkan uważany za wygasły wznawia swoją działalność, jak to się stało chociażby z Wezuwiuszem.
Wygasanie działalności wulkanicznej na jakimś obszarze może trwać bardzo długo, przy czym występują w tym czasie charakterystyczne zjawiska. Z kraterów, a także z obszarów pokrytych zastygłą lawą, która w głębi może jeszcze przez długi czas po wybuchu wulkanu posiadać bardzo wysoką temperaturę – wydobywa się para wodna i inne gazy. Są to fumarole (dymnice). W skład gazów fumaroli wchodzą: para wodna, dwutlenek węgla, chlorowodór, chlorowe związki metali i bezwodnika siarkowego oraz inne. Skład chemiczny zmienia się w zależności od temperatury fumaroli. Produktami zanikających fumaroli są głównie chlorek żelaza i chlorek miedzi.
W dalszym etapie wygasania działalności wulkanicznej następuje stadium solfatary. Nazwa ta pochodzi od jednego z wygasłych włoskich wulkanów, który nazywa się Solfatara (na Polach Flegrejskich). W tym okresie wydziela się para wodna, siarkowodór, bezwodnik węglowy i niektóre inne gazy.
W miarę słabnięcia objawów wulkanicznych spada temperatura, a stadium solfatary przechodzi w tzw. stadium mofety. Wówczas wydobywa się głównie dwutlenek węgla i węglowodory.
Objawami dawno minionej (w ubiegłych epokach geologicznych) działalności wulkanicznej są gorące źródła, czyli termy (cieplice). Z biegiem czasu ustają nawet najsłabsze objawy sił wulkanicznych, czynniki denudacyjne niszczą stożki wulkaniczne, a jedynym śladem po dawnych wybuchach są skały pochodzenia wulkanicznego.
- Źródła:
- Marian Książkiewicz -„Geologia dynamiczna”
- Maria Wiśniewska Żelichowska i Halina Radlicz Ruhlowska – „Podstawy geologii”
- Atlas encyklopedyczny PWN
Jakub Ziętek
