věda o Zemi

cíle lekce

• vysvětlete, jak sopky vybuchují.
• popište a porovnejte typy sopečných erupcí.
• rozlišujte mezi různými typy lávy a pochopte rozdíl mezi magmatem a lávou.
• popište metodu předpovídání sopečných erupcí.

jak sopky vybuchnout

všechny sopky mají stejné základní rysy. Magma se shromažďuje v magmatických komorách, které mohou být 160 kilometrů (100 mil) pod povrchem. Jak se skála zahřívá, rozšiřuje se, což vytváří ještě větší tlak. Jako výsledek, magma hledá cestu ven tlačí směrem k povrchu, magma prosakuje přes trhliny v zemské kůře zvané průduchy. Nakonec magma dosáhne povrchu; když to vyjde, říkáme tomu erupce. Slovo erupce se používá i v jiných kontextech. Erupce může být výbuch nebo výbuch, násilný a náhlý výskyt, jako když dav vybuchne v hněvu. Ale erupce může být také šíření něčeho jako vyrážka na kůži, postupné a relativně klidné. Tyto dvě definice jsou podobné dvěma druhům erupcí, které vidíme ve sopkách.

typy erupcí

každá geologická formace je jedinečná. Jejich složení a konstrukce závisí na tolika faktorech, že by bylo nemožné, aby dvě formace byly přesně stejné. Stejně tak je každá sopka a její erupce jedinečné. Máme však tendenci vidět dva hlavní druhy erupcí. Mluvili jsme o tom, že erupce znamená jak násilnou explozi, tak jakési tiché šíření. Jedná se o dva typy sopečných erupcí, které vidíme–výbušné a nevýbušné erupce. Když přemýšlíme o sopečných erupcích, často myslíme na obrovské mraky sopečného popela vysunuté vysoko do atmosféry a poté na úbočí Hor husté řeky červené lávy. Ve skutečnosti se tyto dva jevy zřídka vyskytují ve stejné sopce. Sopečné erupce bývají jedno nebo druhé.

explozivní erupce

Představte si devastaci a sílu způsobenou atomovou bombou svrženou na Nagasaki na konci druhé světové války, při které zemřelo přes 40 000 lidí. Teď si představte výbuch 10 000krát tak silný. Výbušné sopečné erupce mohou být tak silné (obrázek 8.9). Jak horké magma pod povrchem interaguje s vodou, plyny se hromadí a tlak magmatu se zvyšuje. Tento tlak roste a roste, dokud tyto rozpuštěné plyny nezpůsobí jeho prasknutí při obrovské explozi.

tato velká exploze s sebou vezme magma a sopečné plyny,které mohou střílet mnoho kilometrů do oblohy a tvoří houbový mrak, podobný tomu, který vznikl jaderným výbuchem (obrázek 8.10). Trosky putují do vzduchu velmi vysokou rychlostí a ochlazují se v atmosféře za vzniku pevných částic nazývaných pyroklasty. Některé z těchto částic mohou zůstat v atmosféře po celá léta, což může narušit vzorce počasí a ovlivnit teplotu Země. Zbytek trosek se vrací zpět na zemi, kde prší kilometry a kilometry kolem.

někdy dochází k sekundárním výbuchům, které jsou ještě větší než první. Kromě toho mohou sopečné plyny, jako je vodní pára, oxid uhličitý, oxid siřičitý, sirovodík a chlorovodík, vytvářet jedovaté a neviditelné mraky, které se potulují po atmosféře. Tyto plyny přispívají k environmentálním problémům, jako je kyselý déšť a ničení ozonu, a mohou skutečně ochladit zemskou atmosféru.

v Kaskádovém rozsahu předcházela explozivní erupci Mount St. Helens erupce Lassen Peak, jedné ze tří kaskádových sopek v severní Kalifornii. 22. května 1915 explozivní erupce poslala do vzduchu sloupec popela a plynu 30 000 stop a spustila vysokorychlostní pyroklastický proud, který roztavil sníh a vytvořil lahar. Lassen pokračuje v geotermální aktivitě a mohl by znovu vybuchnout explozivně. M. Shasta vybuchne každých 600 až 800 let. Erupce by s největší pravděpodobností vytvořila velký pyroklastický tok a možná lahar. Sopka však mohla explodovat jako Mt. Mazama, která v roce 1980 vybuchla při erupci asi 42krát silnější než Mount St. Helens, vytvořila Kráterové jezero.

nevýbušné erupce

druhým typem vulkanické erupce je nevýbušná nebo efuzivní erupce (obrázek 8.11). Protože složení magmatu je v různých sopkách odlišné, vlastnosti lávy jsou odlišné. Při efuzivních erupcích jsou lávové proudy relativně klidné a nevybuchují ze sopky. Výsledkem je, že lidé mají obecně velké varování, než se k nim láva dostane, takže nevýbušné erupce jsou mnohem méně smrtící. To jim však nebrání v tom, aby byli destruktivní. I když víme, že se blíží proud lávy, existuje jen málo způsobů, jak to zastavit, vzhledem k obrovskému množství a teplotě lávy.

Magma a láva

sopky by nebyly zdaleka tak zajímavé bez velkých výbuchů, které vytvářejí, a zářících červených řek lávy. Všechny vyvřelé horniny pocházejí z magmatu nebo lávy. Až se příště vydáte na pěší turistiku poblíž sopečné zóny, můžete se pokusit identifikovat typy lávy, které sopka vybuchla, na základě typů vyvřelých hornin, které najdete.

Magma

hluboko pod zemí se magma tvoří jako první fáze vytváření sopky. K tomu dochází, protože hornina pod povrchem je vystavena velkému tlaku gravitace. Rozpad radioaktivních materiálů vytváří další teplo. Podstatné teplo a tlak roztaví horninu pod povrchem a vytvoří látku podobnou taffy. Možná jste viděli svíčku, která byla příliš dlouho vynechána na horkém slunci. Stává se měkčí a spíše jako kapalina. Jak molekuly absorbují teplo, začnou klouzat kolem sebe a stávají se tekutějšími. Podobný proces nastává u magmatu. Různé látky se však taví při různých teplotách. Z tohoto důvodu, teplota, při které se horniny taví, závisí na konkrétních typech hornin. Zemská kůra a plášť jsou vyrobeny z mnoha látek, takže teplota potřebná k vytvoření magmatu se liší. Většina magmat se tvoří mezi 600°C a 1300°C (obrázek 8.13).

roztavená hornina nebo magma lze nalézt v magmatických komorách pod zemí. Vzhledem k tomu, že magmatické komory jsou tak daleko pod zemským povrchem, je pro vědce obtížné je studovat. Vědci vědí, že magmatické komory jsou vytvořeny tam, kde je teplo a tlak největší. Když se tektonické desky srazí a otírají se o sebe, vytvoří se magma. Tak vznikl pacifický ohnivý kruh. Víme také, že sopky jsou daleko od hranic desek, takže víme, že v těchto oblastech jsou také magmatické Komory. Magmatické komory lze nalézt tam, kde jsou pláště pláště nebo horká místa.

jak a proč jsou tato horká místa vytvořena, není přesně známo. Protože se však různé látky taví při různých teplotách, tvorba magmatu závisí na tom, jaké látky ji tvoří—na jejím složení. Stejně jako chuť dortu závisí na složkách, které do něj vložíte, chování magmatu a lávy závisí na jeho složení. Některé roztavené horniny působí určitým způsobem. Takže když se magma stane lávou, ne všechny lávy působí stejně.

Láva

jakmile magma dosáhne povrchu, stane se lávou. Zvažte různé tekutiny—které můžete vidět ve svém domě-například med a láhev Coly. Možná souhlasíte s tím, že tyto dvě kapaliny se v mnoha ohledech liší. Chutnají jinak, mají různé barvy, mají v sobě různé plyny a různě tečou. Ve skutečnosti je med kapalina, která odolává proudění, zatímco cola proudí snadno. Med má vyšší viskozitu než cola, odolává proudění (obrázek 8.14). Cola má nízkou viskozitu, protože snadno proudí. Jedním z hlavních rozdílů v různých typech lávy je jejich viskozita.

vysoce viskózní láva je taková, která nemá tendenci snadno proudit. Má tendenci zůstat na svém místě. Lávy s vysokým obsahem oxidu křemičitého bývají viskóznější. Vzhledem k tomu, že je tak odolný vůči pohybu, ucpává větrací otvory v sopce. Tlak se stává větší a větší, dokud sopka nakonec nevybuchne. Tento typ lávy se nachází ve výbušných erupcích. Má také tendenci zachytit hodně plynu. Když se plyn uvolní, erupce je výbušnější. Většina této lávy je vystřelena do vzduchu, kde ztvrdne a stane se pevnou horninou. Tato roztavená hornina, která tuhne ve vzduchu, je známá jako pyroklastický materiál. V vyvřelé skále, jako je pemza, malé díry v pevné skále ukazují, kde byly plynové bubliny, když byla skála ještě tekutá láva.

láva s nízkou viskozitou sklouzává nebo stéká po úbočích hor. Existuje více než jeden typ lávy s nízkou viskozitou. Rozdíly mezi nimi vycházejí z různého složení lávy a různých míst, kde přicházejí na povrch. Typ vytvořených vyvřelých útvarů závisí na tom, jaký typ lávy je. Tři hlavní kategorie jsou a ‚ a, pahoehoe a polštářová láva.

láva A ‚a

láva a‘ a je viskóznější z nevýbušných láv (obrázek 8.15). Tato láva tvoří silnou a křehkou kůru, která je roztrhaná na drsné a zubaté kousky. Ztuhlý povrch je zubatý a ostrý. Může se šířit na velkých plochách, protože láva stále proudí pod ním.

Pāhoehoe láva

pāhoehoe láva je méně viskózní než láva a a teče snadněji. Jeho povrch vypadá vrásčitější a hladší než zubatá láva a ‚ a. Pāhoehoe láva proudí v řadě laloků nebo zaoblených oblastí, které tvoří podivné zkroucené tvary a přírodní skalní sochy (obrázek 8.16). Pāhoehoe láva může také tvořit lávové trubice pod zemí (obrázek 8.17).

polštářová láva

polštářová láva je láva, která vychází ze sopečných průduchů pod vodou (obrázek 8.18). Když vyjde pod vodou, velmi rychle se ochladí a vytvoří zhruba kulovité kameny, které připomínají polštáře, ze kterých uniká více lávy a vytváří více polštářů. Polštářová láva je obzvláště běžná podél podvodních šířících se Center.

předpovídání sopečných erupcí

sopečné erupce mohou být zničující, zejména pro lidi, kteří jsou blíže sopkám. Jak se meteorologové pokoušejí předpovědět, nebo předpověď, hurikány a tornáda, také se vulkanolog pokouší předpovědět sopečné erupce. Ačkoli předpovídání sopečných erupcí není zdaleka dokonalé, mnoho důkazů může naznačovat, že sopka se chystá vybuchnout. Některé z těchto faktorů je těžké měřit, což přispívá k obtížím při předpovídání erupcí.

historie sopečných činností

jedním z důležitých faktorů při předpovídání erupcí je historie sopky. To znamená, že zvažujeme, jak dlouho od vypuknutí a časové rozpětí mezi jeho předchozími erupcemi. Sopky jsou rozděleny do tří členění-aktivní, spící, a zaniklý. Aktivní sopka je sopka, která v současné době vybuchuje nebo vykazuje známky erupce v blízké budoucnosti. Spící sopka již nevykazuje známky aktivity,ale v nedávné historii vybuchla (obrázek 8.19). Konečně vyhynulá sopka je sopka, která v nedávné historii nevybuchla a v budoucnu pravděpodobně znovu nevybuchne. Aktivní i spící sopky jsou silně sledovány, protože i spící sopky mohou náhle vykazovat známky aktivity.

zemětřesení

jak magma pod sopkou tlačí vzhůru, otřásá zemí a způsobuje zemětřesení. Ačkoli zemětřesení se pravděpodobně vyskytují každý den v blízkosti sopky, množství a velikost zemětřesení se zvyšuje před erupcí. Ve skutečnosti sopka, která se chystá vybuchnout, může způsobit nepřetržitý řetězec zemětřesení, protože magma pohybující se pod zemí vytváří stres na sousedních skalách. K měření těchto zemětřesení vědci používají seismografy, které zaznamenávají délku a sílu každého zemětřesení.

deformace svahu

vše, co magma a plyn tlačí nahoru, může způsobit, že země nebo svah sopky začnou bobtnat. Někdy otok země odhaluje obrovské změny ve tvaru sopky. Většina případů deformace země je jemná, ačkoli, a lze je detekovat pouze pomocí tiltmetrů, což jsou nástroje, které měří úhel sklonu sopky. Kromě toho může otok země způsobit zvýšené pády hornin a sesuvy půdy.

emise plynů

plyny jsou často schopny uniknout sopce dříve, než magma dosáhne povrchu při erupci. Vědci tak mohou měřit výkon plynu nebo emise plynů ve větracích otvorech na sopce nebo v jejím okolí. Plyny, jako je oxid siřičitý (SO2), oxid uhličitý (CO2), kyselina chlorovodíková (HCl) a dokonce i vodní pára, lze měřit v místě nebo v některých případech ve vzdálenosti se satelity. Množství plynů a jejich poměry se počítají, aby pomohly předvídat erupce.

vzdálené monitorování

jak již bylo zmíněno, některé plyny lze monitorovat pomocí satelitní technologie (obrázek 8.20). Satelity jsou schopny měřit i další faktory, jako jsou měření teploty zvláště teplých míst v místě sopky nebo oblasti, kde se mění povrch sopky. Jak se naše technologie neustále zlepšuje, vědci jsou schopni detekovat změny přesně a bezpečně.

přestože se monitorovací metody zlepšují a zlepšují, je stále obtížné s jistotou předpovědět sopečnou erupci. Žádný vědec nebo vládní agentura nechce být považován za alarmistu oznámením, že dojde k erupci a pak to opravdu není. Náklady a narušení rozsáhlé evakuace společnosti by zanechaly mnoho lidí nespokojených a vědců v rozpacích. Možnost záchrany životů a majetku však jistě činí snahu o predikci erupce hodnou příčinou.

shrnutí lekce

• sopky vznikají, když magma stoupá směrem k zemskému povrchu, protože je méně hustá než okolní hornina.
• sopečné erupce mohou být nevýbušné nebo výbušné v závislosti na viskozitě magmatu.
• výbuchy výbušného typu se dějí podél okrajů kontinentů a produkují obrovské množství materiálu vysunutého do vzduchu.
• výbuchy nevýbušného typu většinou produkují různé typy lávy, jako jsou a ‚ a, pāhoehoe a polštářové lávy.
• některé známky toho, že sopka může brzy vybuchnout, zahrnují zemětřesení, vyboulení povrchu, emitované plyny a další změny, které mohou vědci sledovat.

recenze otázky

1. jaké jsou dva základní typy sopečných erupcí?
2. před několika sty lety vybuchla sopka poblíž města Pompeje. Archeologové našli pozůstatky lidí, kteří se objímali, dusili popelem a skálou, která vše pokrývala. Jaký typ erupce to musel být?
3. co je pyroklastický materiál?
4. pojmenujte tři kapaliny s nízkou viskozitou a tři s vysokou viskozitou.
5. jaký je rozdíl mezi magmatickou komorou a pláštěm pláště?
6. teplota varu vody je 100°C. proč by voda mohla způsobit výbuch výbušnější?
7. jaké jsou tři názvy pro nevýbušnou lávu?
8. jaké faktory jsou zvažovány při předpovídání sopečných erupcí?
9. proč je předpovídání sopek tak důležité?
10. vzhledem k tomu, že astronomové jsou daleko od předmětů, které studují, jaké důkazy by mohli hledat, aby určili složení planety, na které se nachází sopka?

slovní zásoba

aktivní sopka sopka, která v současné době vybuchuje nebo se právě chystá vybuchnout. spící sopka sopka, která v současné době nevybuchne, ale která vybuchla v zaznamenané minulosti. efuzivní erupce relativně jemná, nevýbušná sopečná erupce. erupce uvolnění magmatu na zemský povrch. Obvykle je erupce doprovázena také uvolňováním plynů. výbušná erupce sopečná erupce, která uvolňuje velké množství plynu, takže magma je násilně vyhozeno do vzduchu. vyhynulá sopka sopka, která v zaznamenané historii nevybuchla, a je považováno za nepravděpodobné, že by znovu vybuchla. magma komora oblast uvnitř země obklopená pevnou horninou a obsahující magma. pyroclast skála složená z fragmentů sopečné horniny hozené do vzduchu sopečnými erupcemi. viskozita „tloušťka “ nebo“ lepivost “ kapaliny. Čím viskóznější je kapalina, tím těžší bude tekutina proudit.

body, které je třeba zvážit

• jaké typy důkazů by podle vás vědcům řekly, zda Starověká sopečná erupce byla výbušná nebo nevýbušná?
• jsou všechny sopky ve tvaru vysokých hor s kráterem na vrcholu?
• jaký je podle vás původ jmen A ‚ A a Pāhoehoe?
• zemětřesení ne vždy naznačují, že sopka vybuchne. Jaké faktory zemětřesení mohou naznačovat vztah k sopečné erupci?