Vulkaanide päritolu mõistmine on nagu põnev teekond Maa keskpunkti, kus titaanlikud jõud kujundavad meie planeedi pinna valdava energiaga. Kooliajast saadik oleme kõik õppinud, et vulkaanid ilmuvad siin ja seal, kuid vähesed inimesed teavad tõesti, miks need just nendes kohtades tekivad ja mis vahe on tektoonilise subduktsiooni ja levialade vulkaaniliste moodustiste vahel. Kui olete kunagi mõelnud, kuidas need laavahiiglased moodustuvad ja miks Hawaiil ja Andides on nii erinevad vulkaanid, siis jääge vahele, sest see artikkel selgitab kõike selgelt ja juurdepääsetavalt.
Siin ei avasta te mitte ainult vulkanismi teaduslikke aluseid, vaid saate ka võrrelda plaatide piiridega (subduktsiooniga) seotud vulkaani tekkemehhanismi vähemtuntud, kuid sama muljetavaldava kuumade kohtade nähtusega. Kasutame hariduslikest, populaarsetest ja teaduslikest allikatest pärinevat teavet, et pakkuda teile kõikehõlmavat, täpset ja hõlpsasti loetavat ülevaadet. Kui teile meeldib geoloogia või olete lihtsalt uudishimulik meie planeedi saladuste vastu, olge valmis mõistma lihtsal viisil ja tuttavate näidete varal kõike, mis on seotud vulkaanide tekkega.
Mis on vulkaan ja kuidas see tekib?
Vulkaan on geoloogiline struktuur, mille kaudu Maa sisemusest pärit sulamaterjal, tuntud kui magma, suudab pinnale jõuda. See magma pärineb sügavalt vahevööst peamiselt äärmusliku kuumuse ning mitmesuguste füüsikaliste ja keemiliste protsesside tõttu. Kui magma tõuseb ja vabaneb kas laava, gaaside või püroklastiliste materjalide kujul, loob see mitmesuguseid maastikke ja potentsiaalseid ohte, alates tulisetest laavavooludest kuni tuhani, mis võib ümbritseda maakera.
Vulkaani moodustumise protsess algab magma kogunemine maakoore all asuvatesse magmakambritesse. Rõhu suurenedes surub magma lõpuks pragude ja murdude kaudu pinnale. Selline kogunemise ja vabanemise tsükkel on omane enamikule vulkaanidele, kuigi magma tõusmise viis ja vulkaanide asukoht sõltuvad väga spetsiifilistest laamtektoonika ja Maa vahevöö omadustega seotud teguritest.
Magma: päritolu ja dünaamika planeedil
See kõik saab alguse sadade miilide kauguselt meie jalge all. Maa vahevöö sees põhjustab intensiivne kuumus kivimite sulamist, mis põhjustab väga kuuma magma taskud, mis on rikas lahustunud gaaside poolest. Kui see magma liigub ülemistesse kihtidesse, väheneb ümbritsev rõhk, mis võimaldab gaasidel laieneda, juhtides magmat veelgi ülespoole. See eristamine kajastub vulkaanide tüüpides ja nende pursetes.
Protsess on aeglane ja võib kesta tuhandeid kuni miljoneid aastaid. Magma hoitakse maa-alustes kambrites, mis toimivad ajutiste reservuaaridena. Kui materjali koguneb rohkem, suureneb rõhk, kuni süsteem lõpuks puruneb, põhjustades purske. Me ei tohi unustada, et magma keemiline koostis See mõjutab oluliselt purske tüüpi: ränidioksiidirikkad magmad on viskoossemad ja plahvatavad ägedamalt, samas kui vedelamad magmad, nagu näiteks Hawaiil, tekitavad pikki ja vähem ohtlikke laavavooge.
Vulkaanilise tegevuse globaalne jaotus
Kui me küsime endalt, miks pole üle maailma juhuslikult hajutatud vulkaane, on vastus seotud Tektoonilised plaadid. Enamik vulkaane paikneb tektooniliste plaatide piiridel, kus tohutud litosfääriplokid liiguvad üksteise suhtes, luues soodsad tingimused magma tõusuks.
Hea näide sellest on Vaikse ookeani tulerõngas, Vaikse ookeani ümbritsev ala, mis koondab umbes 75% planeedi aktiivsetest vulkaanidest. Samal joonel, sisse kanaari saared Vulkanism mängib samuti olulist rolli, kuigi teises kontekstis, mida on üksikasjalikult selgitatud selle konkreetses artiklis.
Tektoonilised plaadid: vulkaanilise tegevuse liikumapanev jõud
Maakoor on killustatud mitmeks osaks jäigad tektoonilised plaadid, mis ujuvad poolsulaval vahevööl. Need plaadid liiguvad aeglaselt, juhituna planeedi sisemise soojuse tekitatud konvektsioonivooludest. Plaatide vaheline kokkupuude tekitab erinevat tüüpi veerisid: koonduv, lahknev ja muunduv, millest igaüks on seotud erinevate geoloogiliste nähtuste ja vulkaanitüüpidega.
Peamised tektoonilised plaadid ja nende seos vulkaanidega
- Pacific Plate: See katab suure osa Vaiksest ookeanist, uuendab oma piiri ookeanipõhja laienemisega ja põrkub kokku teiste piirkondadega, olles tuleringi võtmetähtsusega.
- Nazca plaatAsub Vaikse ookeani idaosas, põrkab see kokku Lõuna-Ameerika laamaga, tekitades Andides vulkaane.
- Lõuna-Ameerika plaat: See toetab enamikku Lõuna-Ameerikast, kus on vulkaanilise ja seismilise aktiivsusega alad, eriti Andide mäeahelikus.
- Ameerika plaat: Hõlmab Põhja-Ameerikat ja osa Atlandi ookeanist, erilise seismilise ja vulkaanilise aktiivsusega kokkupuutevööndis Vaikse ookeani plaadiga.
- Euraasia, Aafrika, Antarktika, Indo-Austraalia ja Filipiinide plaadid: Seotud ka subduktsioonitsoonide, ookeani laienemise ja vulkaanikaaredega.
Need liikumised määravad Maal leiduvate vulkaanide asukoha ja tüübi.
Plaatide liikumised ja piiride tüübid
Tektoonilised plaadid võivad kokku põrgata, eralduda või külili libiseda, mis põhjustab erinevaid vulkaanilisi struktuure ja protsesse:
- Ühinevad piirangud: Kaks plaati põrkuvad; Üks, tavaliselt ookeaniline, vajub teise alla (subduktsioon), sulab ja tekitab magmat, millest tekivad vulkaanid.
- Erinevad piirid: Laamad eralduvad, võimaldades magmal tõusta ja uuel maakoorel moodustuda, mis on tüüpiline ookeani keskahelikule.
- Teisenda piirid: Plaadid libisevad üksteisest mööda, põhjustades rikkeid ja märkimisväärset seismilist aktiivsust, mis on sageli vähem seotud vulkanismiga, kuid millel on märkimisväärsed näited.
Tektoonilise subduktsiooni roll vulkanismis
Konvergentsetel piiridel põhjustab ookeanilaama subduktsioon mandrilaama alla vulkaanilised kaared koos väga plahvatusohtlike vulkaanidega. Tekkiv magma on rikas ränidioksiidi ja gaaside poolest, mis põhjustab vägivaldseid purskeid ja suures koguses vulkaanilise tuha, püroklastilise vedeliku ja viskoosse laava kogunemist. Selle protsessi näited leiate artiklist Andid Lõuna-Ameerikas ja Aleuudi kaar Alaskal. Vulkaanid võivad tekkida ka kahe ookeaniplaadi vahelisest subduktsioonist, tekitades saarekaare, nagu see juhtub Aasia Vaikse ookeani piirkonnas.
Kui kaks plaati on mandrilised, on subduktsioon ise harvem, kaldudes selle asemel suurte mäeahelike, nagu Himaalaja, tõusule, mida seostatakse rohkem mägede kui aktiivsete vulkaanide tekkega.
Vulkanism ookeani keskosas ja mandrilõhedes
osa erinevad piirid on veel üks tüüpiline vulkaanilise tegevuse stsenaarium. Siin tekib magma plaatide eraldumisel tekkinud lõhede kaudu paisumisprotsessides, mis tekivad uued ookeanilised maakoored. Kõige tüüpilisem juhtum on Atlandi ookeani keskahelik, mis kulgeb läbi Islandi ja teiste paikade, tekitades arvukalt vähem plahvatusohtlikke purskeid ja vedelamat basalttüüpi laavat.
Teisendusvead ja vulkaaniline aktiivsus
Aastal piiride muutmine, nagu kuulus San Andrés süü Californias tekitab peamiselt plaatide külglibisemine maavärinad ja maapinna liikumised. Kuigi vulkanismi on siin vähem levinud, võib seda mõnikord seostada murdudega, mis võimaldavad aeg-ajalt magma põgeneda.
Kuumad kohad: vulkanism laamapiiridest eemal
Lisaks plaatide piiridele on vulkanismi vorm seotud kuumad kohad, fikseeritud tsoonid vahevöös kus Kuumus tõuseb anomaalselt ja sulatab katva kooriku. Seda tüüpi tegevus ei sõltu tektooniliste plaatide vahelistest piiridest ja toimub nende sees, tekitades vulkaane klassikalistest servadest kaugel asuvates kohtades.
Kuumad kohad selgitavad vulkaaniliste saarekettide teke, nagu Hawaii, ja vulkaanide järjestikune teke, kui tektooniline plaat liigub fikseeritud kuuma koha kohal. Kui saar liigub levialast eemale, lakkab vulkanism ja tsükkel kordub leviala uutes kohtades.
Kuidas levialad töötavad?
Mehhanism põhineb olemasolul sügavast vahevööst tõusevad ebaharilikult kuumad termilised tulbad. Kui nad jõuavad maakoore põhja, sulatavad nad suures koguses materjali, mis tõuseb ja lõpuks moodustavad vulkaanid. Aja jooksul tekitab plaadi nihkumine a vulkaanide ahel ühe aktiivse vulkaani asemel, nagu Hawaii puhul, kus Big Island on noorim ja aktiivseim, samas kui teised vanemad, erodeeritud saared eemalduvad üha enam kuumast kohast.
Arvatakse, et neid on umbes 42 kuuma kohta Maal, ühed tähelepanuväärsemad on Yellowstone (USA), Reunioni saar, Island ja Hawaii kett ise.
Erinevused subduktsiooni ja leviala vulkaanide vahel
Subduktsiooni ja leviala vulkaanide võrdluse täielikuks mõistmiseks on vaja analüüsida mitmeid põhiaspekte:
- Asukoht: Subduktsioonivead on alati plaadi piiridel, samas kui leviala tõrked võivad olla plaadi keskel.
- Magma tüüp: Subduktsioonvulkaanidel on tavaliselt ränidioksiidirikas magma, mis on viskoossem ja plahvatusohtlikum; Levialadel on basaltne magma, mis on vähem viskoosne ja millel on rohkem vedelikku.
- Klassikalised näited: Andid, Jaapan ja Tulerõngas allutamise korral; Hawaii, Yellowstone või Reunioni saar kuumade kohtade jaoks.
- Kestus ja areng: Subduktsioonvulkaanid jäävad tavaliselt aktiivseks seni, kuni kokkupõrkeprotsess jätkub, samas kui levialade vulkaanid tekitavad miljonite aastate jooksul vulkaanide ahelaid, kui plaat liigub üle leviala.
Kõige olulisemad vulkaanilised tsoonid planeedil
Vaikse ookeani tulerõngas
El Vaikse ookeani tulerõngas See ümbritseb Vaikse ookeani basseini ja on maailma suurima vulkaanilise ja seismilise aktiivsusega piirkond. Siin 80% aktiivsetest vulkaanidest ja valdav enamus maavärinatest Need tekivad mitme plaadi, näiteks Vaikse ookeani, Nazca, Cocose ja Filipiinide plaatide intensiivse subduktsiooni tõttu.
Lõuna-Ameerikas on Andide mäed See on koduks paljudele aktiivsetele vulkaanidele, nagu maailma kõrgeim Nevado Ojos del Salado ja teised kuulsad vulkaanid Tšiilis ja Argentinas. Põhja-Ameerikas on kõige tähelepanuväärsemad Mount Saint Helens Ameerika Ühendriikides ja Popocatépetl Mehhikos.
Vahemere-Aasia vulkaaniline tsoon
Teine tähelepanuväärne riba on see, mis läheb Atlandi ookeanist Vaikse ookeanini, läbides Vahemere ja Aasia, kus Aafrika ja Euraasia laamade kokkupõrke tagajärjel tekivad Itaalias sellised ajaloolised vulkaanid nagu Etna, Vesuuvius ja Stromboli.
Hispaanias, kuigi praegune tegevus on napp, näitavad poolsaare kaguosas olevad piirkonnad, nagu Almería ja Murcia, tõendeid iidse vulkanismi kohta.
India tsoon ja Aafrika tsoon
India ookeanis on Reunioni saar esindab tuntuimat leviala vulkaani juhtumit ja Ida-Aafrikas Rifti org See on veel üks suur vulkaaniline stsenaarium, näiteks Nyiragongo (Kongo Demokraatlik Vabariik) ja Erta Ale (Etioopia), mis viitavad intensiivsele tegevusele, mis on seotud plaatide eraldamise ja kuumade kohtade olemasoluga.
Atlandi tsoon ja ookeaniahelikud
La Atlandi ookeani keskahelik See on allveelaeva vulkaaniline telg, mis läbib Atlandi ookeani keskosa, kus plaatide eraldumine võimaldab magmal tekkida ja moodustada vulkaanilisi saari, nagu Assoorid ja ennekõike . Kanaari saartel loovad mäeharja efekt ja levialade tegevus kokku sama suurejoonelised maastikud kui La Palma ja Lanzarote.
Purskeprotsessid ja vulkaanilised ilmingud
Vulkaaniline tegevus avaldub mitmel viisil. Lööve võib alata gaaside, tuha ja püroklastide eraldumine, jätkake vägivaldsete plahvatuste või pideva laava vabastamisega. Allpool käsitleme nende protsesside kõige asjakohasemaid omadusi.
Magmakambrite teke ja rõhk
Kõik algab sellest, magma kogunemine maa-alustesse kambritesse. Sisemise rõhu kasv, kui magma ja gaaside hulk suureneb, võib kivimit murda, kuni kanal lõpuks pinnale avaneb.
Laava, püroklastide ja gaaside eraldumine
- Laava: Üle pinna voolav sulakivi võib olla väga viskoosne (subduktsioonvulkaanid) või väga vedel (kuumad kohad).
- Püroklastid: Tahked killud, alates millimeetrisuurusest tuhast kuni mitme meetri suuruste plokkideni, paiskusid vägivaldselt välja kõige plahvatusohtlikumate pursete ajal.
- Vulkaanilised gaasid: Vääveldioksiid, veeaur, süsinikdioksiid ja muud ühendid, mis võivad olla mürgised ja kahjustada kliimat.
Plahvatusohtlikumat tüüpi vulkaanides võib purse tekkida püroklastilised voolud (gaaside, tuha ja kivimite laviinid väga suurel kiirusel ja temperatuuril) ja lahars (vulkaanilised mudavoolud, mis võivad matta terveid alasid).
Vulkaanilise tegevusega seotud ohud ja riskid
Vulkanism on üks hävitavamaid ja samal ajal loovamaid jõude Maal. Selle peamised ohud on järgmised:
- Laava voolab: Kuigi nad liiguvad tavaliselt aeglaselt, hävitavad nad kõik, mis nende teel on, ja kahjustavad oluliselt infrastruktuuri, teid ja põllukultuure.
- Püroklastilised voolud: Need on kõige ohtlikumad laviinid, mis on võimelised saavutama kiirust üle 700 km/h ja äärmuslikke temperatuure, mis hävitavad kõik eluvormid ja laastavad linnu, nagu juhtus Pompeis.
- Laharid: Vulkaanilisest tuhast ja veest moodustunud mudavoolud, mis suudavad suurel kiirusel enda alla matta asustatud alasid.
- Vulkaaniline tuhk: Need kahjustavad hingamisteid, saastavad vett ja pinnast, võivad põhjustada hoonete katuste varisemist ja mõjutada lennuliiklust. Lisaks põhjustavad nad atmosfääri ülaosasse jõudes kliimamõjusid.
Me ei tohi unustada, et kuigi laastav, Vulkaanid rikastavad põllumajandusmuldasid ja loovad uusi ökosüsteeme, lisaks sellele, et see on geotermilise energia allikas, turismimagnet ja inimkonna ajaloo võtmeelemendid.
Vulkaanipursete jälgimine ja ennustamine
Pursete ennustamine on endiselt väljakutse, kuid tehnoloogiline areng on võimaldanud peaaegu pidevalt jälgida kõige ohtlikumaid vulkaane. Teadlased jälgivad seismilist aktiivsust, vulkaanide kuju muutusi, gaasiheitmeid ja muid parameetreid. võimalike pursete ennetamiseks.
The varasemad märgid Nende hulka kuuluvad sageli väikesed maavärinad, vulkaani paisumine, muutused gaasi koostises ja temperatuuri tõus. Kuid mitte kõik signaalid ei vii purseteni ja mitte kõik vulkaanid ei käitu ühtemoodi, mistõttu on täpsed prognoosid keerulised.
Konkreetsed näited: Andidest Hawaiile, Islandi ja Kanaari saarte kaudu
Kõige ülaltoodu illustreerimiseks vaatame üksikasjalikult läbi mõned ikoonilised näited:
- Andid (Lõuna-Ameerika): Subduktsioonvulkaanid, nagu Nevado Ojos del Salado, näitavad plahvatusohtlikke purskeid ja moodustavad planeedi pikima vulkaaniahela.
- Hawaii (Vaikne ookean): Leviala tekitab suhteliselt vaiksete pursete ja ulatuslike laavavoogudega basaltsete vulkaanide saari. Saarekett dokumenteerib Vaikse ookeani plaadi liikumist miljonite aastate jooksul.
- Island (Atlandi ookeani põhjaosa): Asub Kesk-Atlandi mäeharjal ja leviala, seguneb lõhe ja leviala vulkanism; Seal on vulkaane ja geotermilisi maastikke.
- Kanaari saared (Atlandi ookean): Näide vulkaanilistest saartest, mis on moodustatud kuumade kohtade ja lõhestruktuuridega seotud magma tõusust, mida tõendab hiljutine La Palma purse.
Vulkaanipursete mõju läbi ajaloo
Mõned pursked on tähistanud inimkonna ajalugu. Üks neist Tambora mägi 1815. aastal on see kuulus "suveta aasta" põhjustajana, mõjutades kogu globaalset kliimat ja põhjustades näljahädasid. Tema Vesubio mont maeti terved linnad aastal 79 pKr ja St. Helensi mäe purse 1980. aastal demonstreerisid USA subduktsioonivulkaanide hävitavat jõudu. Praegu on purse La Palma 2021. aastal demonstreeris, kuidas kaasaegne seire ja tehnoloogia võivad vähendada inimkahjustusi, kuigi materiaalsed kahjud on vältimatud.
Nende sündmuste uurimine on ülioluline, et mõista mitte ainult Maa dünaamikat, vaid ka vulkaanide rolli kliimamuutustes ning ökosüsteemide ja inimühiskondade arengus.
Vulkanismi tulevik: uued tehnoloogiad ja väljakutsed
Vulkaanide teadus edeneb jätkuvalt tänu kaugseiresüsteemid, satelliidid ja reaalajas seismilised võrgud. Uued modelleerimistehnikad võimaldavad paremini mõista sisemisi protsesse ja täiustada ennustusmudeleid. Lisaks haridus ja teaduse levitamine Need aitavad ühiskonnal mõista vulkaani lähedal elamise riske ja eeliseid.
Tulevased uuringud keskenduvad selle paremale mõistmisele Kuumad kohad, sügava magma päritolu ning vulkanismi ja kliima koostoime. Veelgi enam, teiste planeetide, näiteks Marsi ja Veenuse uurimine paljastab paralleele ja erinevusi Maaga, avades uue ajastu vulkaaniliste nähtuste uurimisel planeedi skaalal.
Aastatuhandeid on vulkaanid samaaegselt kujundanud maastikke, olnud viljakuse ja hävingu allikad, legendide peategelased ja keskkonnamuutuste käivitajad. Neid tekitavate mehhanismide mõistmine kas tektoonilise subduktsiooni või kuumade punktide kaudu on oluline mitte ainult katastroofide ennustamisel, vaid ka meie planeedi erakordse elujõulisuse imetlemisel. Vulkanism, mis pole kaugeltki ainult oht, annab tunnistust ka Maa dünaamilisusest ja pidevast kutsest jätkata sisemiste saladuste uurimist.