Jordvidenskab

Lektionsmål

• Forklar hvordan vulkaner bryder ud.
• Beskriv og sammenlign typerne af vulkanudbrud.
• skelne mellem forskellige typer lava og forstå forskellen mellem magma og lava.
• Beskriv en metode til forudsigelse af vulkanudbrud.

hvordan vulkaner bryder ud

alle vulkaner deler de samme grundlæggende funktioner. Magmaen samler sig i magmakamre, der kan være 160 kilometer (100 miles) under overfladen. Når klippen opvarmes, udvides den, hvilket skaber endnu mere pres. Som et resultat søger magmaen en vej ud, der skubber mod overfladen, magmaen siver gennem revner i jordskorpen kaldet ventilationskanaler. Til sidst når magmaen overfladen; når det kommer ud, kalder vi det et udbrud. Ordet udbrud bruges også i andre sammenhænge. Et udbrud kan være et udbrud eller en eksplosion, en voldsom og pludselig forekomst, som når en skare bryder ud i vrede. Men en udbrud kan også være en spredning af noget som et udslæt på din hud, gradvis og relativt rolig. Disse to definitioner ligner de to slags udbrud, som vi ser i vulkaner.

typer af udbrud

hver geologisk formation er unik. Deres sammensætning og konstruktion afhænger af så mange faktorer, at det ville være umuligt for to formationer at være nøjagtigt ens. På samme måde er hver vulkan og dens udbrud unikke. Imidlertid, vi har tendens til at se to store former for udbrud. Vi talte om udbrud for at betyde både en voldsom eksplosion eller en slags stille spredning. Dette er de to typer vulkanudbrud, vi ser–eksplosive og ikke-eksplosive udbrud. Når vi tænker på vulkanudbrud, tænker vi ofte på enorme skyer af vulkansk aske, der skubbes højt ud i atmosfæren og derefter tykke floder af rød lava, der snager ned ad bjergsiden. I virkeligheden forekommer disse to fænomener sjældent i den samme vulkan. Vulkanudbrud har tendens til at være den ene eller den anden.

eksplosive udbrud

Forestil dig ødelæggelsen og kraften forårsaget af atombomben faldt på Nagasaki i slutningen af Anden Verdenskrig, hvor over 40.000 mennesker døde. Forestil dig nu en eksplosion 10.000 gange så kraftig. Eksplosive vulkanudbrud kan være så kraftige (figur 8.9). Når varm magma under overfladen interagerer med vand, akkumuleres gasser, og magma-trykket opbygges. Dette tryk vokser og vokser, indtil disse opløste gasser får det til at sprænge i en enorm eksplosion.

denne store eksplosion tager magma og vulkanske gasser med sig, som kan skyde mange kilometer ind i himlen og danner en svampesky, der ligner den, der dannes af en atomeksplosion (figur 8.10). Affaldet rejser op i luften med meget høje hastigheder og afkøles i atmosfæren for at danne faste partikler kaldet pyroklaster. Nogle af disse partikler kan forblive i atmosfæren i årevis, hvilket kan forstyrre vejrmønstre og påvirke jordens temperatur. Resten af affaldet falder tilbage til jorden, hvor det regner ned i kilometer og kilometer rundt.

nogle gange forekommer sekundære eksplosioner, der er endnu større end de første. Derudover kan vulkanske gasser som vanddamp, kulsyre, svovlsyre, hydrogensulfid og hydrogenchlorid danne giftige og usynlige skyer, der strejfer rundt i atmosfæren. Disse gasser bidrager til miljøproblemer som syreregn og ødelæggelse af osomon og kan faktisk afkøle Jordens atmosfære.

i Cascade Range blev det eksplosive udbrud af Mount St. Helens forud for udbruddet af Lassen Peak, en af de tre Kaskadevulkaner i det nordlige Californien. Den 22. maj 1915 sendte et eksplosivt udbrud en søjle med aske og gas 30.000 fod i luften og udløste en pyroklastisk strøm med høj hastighed, der smeltede sne og skabte en lahar. Lassen fortsætter med at have geotermisk aktivitet og kunne bryde eksplosivt ud igen. Mt. Shasta bryder ud hvert 600 til 800 år. Et udbrud ville sandsynligvis skabe en stor pyroklastisk strøm, og måske en lahar. Vulkanen kunne dog eksplodere som Mt. 42 gange kraftigere end Mount St. Helens i 1980 for at skabe Crater Lake.

ikke-eksplosive udbrud

en anden type vulkanudbrud er et ikke-eksplosivt eller effusivt udbrud (figur 8.11). Da sammensætningen af magma er forskellig i forskellige vulkaner, er lavaens egenskaber forskellige. Ved effusive udbrud er lavastrømme relativt rolige og eksploderer ikke ud af vulkanen. Som følge heraf har folk generelt en stor advarsel, før lava når dem, så ikke-eksplosive udbrud er meget mindre dødelige. Det forhindrer dem dog ikke i at være ødelæggende. Selv når vi ved, at en lavastrøm nærmer sig, er der få måder at stoppe den på i betragtning af den enorme mængde og temperatur på lava.

Magma og Lava

vulkaner ville ikke være nær så interessante uden de store eksplosioner, de skaber, og de glødende røde floder af lava. Al vulkansk sten kommer fra magma eller lava. Næste gang du går på vandreture i nærheden af et vulkansk område, kan du prøve at identificere de lavatyper, som vulkanen brød ud, baseret på de typer vulkanske klipper, du finder.

Magma

dybt under jorden danner magma som den første fase i skabelsen af en vulkan. Dette sker, fordi sten under overfladen udsættes for store mængder tryk fra tyngdekraften. Nedbrydningen af radioaktive materialer genererer yderligere varme. Den betydelige varme og tryk smelter klippen under overfladen for at danne et taffy-lignende stof. Du har måske set et lys, der er blevet udeladt i den varme sol for længe. Det bliver blødere og mere som en væske. Når molekylerne absorberer varme, begynder de at glide forbi hinanden og blive mere flydende. En lignende proces forekommer med magma. Imidlertid smelter forskellige stoffer ved forskellige temperaturer. Af den grund afhænger temperaturen, hvormed klipper smelter, af de specifikke typer klipper. Jordskorpen og mantlen er lavet af mange stoffer, så den temperatur, der kræves for at skabe magma, varierer. De fleste magmas er dannet mellem 600 kr C og 1300 kr C (figur 8.13).

smeltet sten eller magma kan findes i magmakamre under jorden. Da magmakamrene er så langt under jordens overflade, er det svært for forskere at studere dem. Forskere ved, at magmakamre er skabt, hvor varmen og trykket er størst. Når tektoniske plader kolliderer og gnider mod hinanden, dannes magma der. Sådan blev Pacific Ring of Fire skabt. Vi ved også, at der er vulkaner langt væk fra pladegrænser, så vi ved, at der også er magmakamre i disse områder. Magmakamre kan findes, hvor der er mantelplumer eller hot spots.

bare hvordan eller hvorfor disse hot spots oprettes er ikke ligefrem kendt. Men fordi forskellige stoffer smelter ved forskellige temperaturer, afhænger skabelsen af magma af, hvilke stoffer der udgør det—dets sammensætning. Ligesom smagen af en kage afhænger af de ingredienser, du lægger i den, afhænger magma og lavas opførsel af dens sammensætning. Visse smeltede klipper virker på visse måder. Så når magmaen bliver lava, virker ikke alle lava ens.

Lava

når magma når overfladen, bliver det lava. Overvej forskellige væsker, som du måske ser i dit hus—honning og en flaske cola, for eksempel. Du kan være enig i, at de to væsker er forskellige i mange henseender. De smager anderledes, har forskellige farver, har forskellige gasser i dem, og de flyder forskelligt. Faktisk er honning en væske, der modstår at strømme, mens cola flyder let. Honning har en højere viskositet end cola; den modstår at flyde (figur 8.14). Cola har en lav viskositet, fordi den flyder let. En af de største forskelle i forskellige typer lava er deres viskositet.

en meget viskøs lava er en, der ikke har tendens til at flyde let. Det har tendens til at forblive på plads. Lavas med højt silicaindhold har tendens til at være mere tyktflydende. Da det er så modstandsdygtigt over for bevægelse, tilstopper det ventilationsåbningerne i en vulkan. Trykket bliver større og større, indtil vulkanen endelig eksploderer. Denne type lava findes i eksplosive udbrud. Det har også en tendens til at fange en masse gas. Når gassen frigives, gør det udbruddet mere eksplosivt. Det meste af denne lava er skudt op i luften, hvor det hærder og bliver solid rock. Denne smeltede sten, der størkner i luften, er kendt som pyroklastisk materiale. I en vulkansk sten som pimpsten viser små huller i den faste klippe, hvor gasbobler var, da klippen stadig var flydende lava.

lavviskositet lava glider eller strømmer ned ad bjergsider. Der er mere end en type lavviskositet lava. Forskellene mellem dem kommer fra lavaernes forskellige sammensætning og forskellige steder, hvor de kommer til overfladen. Typen af dannede magmatiske formationer afhænger af hvilken type lava det er. De tre hovedkategorier er A ‘ A, pahoehoe og pude lava.

A ‘A Lava

A’ a lava er den mere viskøse af de ikke-eksplosive lavaer (figur 8.15). Denne lava danner en tyk og sprød skorpe, som er revet i ru og takkede stykker. Den størknede overflade er tagget og skarp. Det kan sprede sig over store områder, da lavaen fortsætter med at strømme nedenunder.

P Larshoehoe Lava

P Larshoehoe lava er mindre tyktflydende end a ‘ a lava, og flyder lettere. Dens overflade ser mere rynket og glat ud end den takkede a ‘ a lava. P larshoehoe lava flyder i en række lapper eller afrundede områder, der danner mærkelige snoede former og naturlige klippeskulpturer (figur 8.16). P-lava kan også danne lavarør under jorden (figur 8.17).

pude Lava

pude lava er lava, der kommer ud fra vulkanske ventilationskanaler under vandet (figur 8.18). Når det kommer ud under vandet, køler det meget hurtigt ned og danner groft sfæriske klipper, der ligner puder, hvorfra mere lava lækker og skaber flere puder. Pudelava er især almindelig langs spredningscentre under vandet.

forudsigelse af vulkanudbrud

vulkanudbrud kan være ødelæggende, især for de mennesker, der er tættere på vulkaner. Som meteorologer forsøger at forudsige, eller forudsige, orkaner og tornadoer, så også gøre vulkanolog forsøg på at forudsige vulkanudbrud. Selvom forudsigelse af vulkanudbrud langt fra er perfekt, mange beviser kan indikere, at en vulkan er ved at bryde ud. Nogle af disse faktorer er svære at måle, hvilket bidrager til vanskeligheden ved at forudsige udbrud.

historie af vulkanske aktiviteter

en vigtig faktor i at forudsige udbrud er en vulkan historie. Det vil sige, vi overvejer, hvor længe siden det har udbrudt og tidsrummet mellem dets tidligere udbrud. Vulkaner er kategoriseret i tre underopdelinger—aktive, sovende og uddøde. En aktiv vulkan er en, der i øjeblikket bryder ud eller viser tegn på udbrud i den nærmeste fremtid. En sovende vulkan viser ikke længere tegn på aktivitet, men er udbrudt i nyere historie (figur 8.19). Endelig er en uddød vulkan en, der ikke er udbrudt i nyere historie og sandsynligvis ikke vil bryde ud igen i fremtiden. Både aktive og sovende vulkaner overvåges stærkt, fordi selv sovende vulkaner pludselig kunne vise tegn på aktivitet.

jordskælv

da magma under en vulkan skubber opad, ryster den Jorden og forårsager jordskælv. Selvom jordskælv sandsynligvis forekommer hver dag nær en vulkan, øges mængden og størrelsen af jordskælvene før et udbrud. Faktisk kan en vulkan, der er ved at bryde ud, producere en kontinuerlig række jordskælv, da magma, der bevæger sig under jorden, skaber stress på de nærliggende klipper. For at måle disse jordskælv bruger forskere seismografer, der registrerer længden og styrken af hvert jordskælv.

Hældningsdeformation

alt det magma og gas, der skubber opad, kan få jorden eller vulkanens hældning til at svulme op. Nogle gange afslører jorden hævelse store ændringer i form af en vulkan. De fleste tilfælde af jorddeformation er dog subtile og kan kun detekteres af tiltmetre, som er instrumenter, der måler vinklen på en vulkan. Derudover kan jorden hævelse forårsage øget stenfald og jordskred.

gasemissioner

ofte er gasser i stand til at undslippe en vulkan, før magma når overfladen i et udbrud. Så forskere kan måle gasproduktion eller gasemissioner i ventilationskanaler på eller omkring vulkanen. Gasser som svovldiokse (SO2), kulsyre (CO2), saltsyre (HCl) og endda vanddamp kan måles på stedet eller i nogle tilfælde i en afstand med satellitter. Mængderne af gasser og deres forhold beregnes for at hjælpe med at forudsige udbrud.

fjernovervågning

som nævnt kan nogle gasser overvåges ved hjælp af satellitteknologi (figur 8.20). Satellitter er også i stand til at måle andre faktorer, som temperaturaflæsninger af særligt varme pletter på et vulkansted eller områder, hvor vulkanoverfladen ændrer sig. Efterhånden som vores teknologi fortsætter med at forbedre sig, er forskere bedre i stand til at opdage ændringer nøjagtigt og sikkert.

selvom overvågningsmetoder bliver bedre og bedre, er det stadig vanskeligt at forudsige et vulkanudbrud med sikkerhed. Ingen videnskabsmand eller regeringsorgan ønsker at blive betragtet som alarmist ved at meddele, at et udbrud vil forekomme, og så gør det virkelig ikke. Omkostningerne og forstyrrelsen for samfundet ved en storstilet evakuering ville efterlade mange mennesker utilfredse og forskerne flov. Men muligheden for at redde liv og ejendom gør helt sikkert forfølgelsen af udbrud forudsigelse en værdig årsag.

Lektionsoversigt

• vulkaner produceres, når magma stiger mod jordens overflade, fordi den er mindre tæt end den omgivende klippe.
• vulkanudbrud kan være ikke-eksplosive eller eksplosive afhængigt af viskositeten af magma.
• eksplosive udbrud sker langs kontinenternes kanter og producerer enorme mængder materiale, der udstødes i luften.
• udbrud af ikke-eksplosiv type producerer for det meste forskellige typer lava, såsom A ‘ A, P larshoehoe og pudelava.
• nogle tegn på, at en vulkan snart kan bryde ud, inkluderer jordskælv, overfladebulning, udsendte gasser samt andre ændringer, der kan overvåges af forskere.

anmeldelse spørgsmål

1. Hvad er de to grundlæggende typer af vulkanudbrud?
2. for flere hundrede år siden brød en vulkan ud nær byen Pompeji. Arkæologer har fundet resterne af mennesker, der omfavner hinanden, kvalt af aske og sten, der dækkede alt. Hvilken type udbrud skal dette have været?
3. hvad er pyroklastisk materiale?
4. navngiv tre væsker, der har lav viskositet, og tre, der har høj viskositet.
5. Hvad er forskellen mellem et magmakammer og en mantelplume?
6. vandets kogepunkt er 100 liter C. Hvorfor kan vand gøre et udbrud mere eksplosivt?
7. hvad er tre navne for ikke-eksplosiv lava?
8. hvilke faktorer overvejes ved forudsigelse af vulkanudbrud?
9. Hvorfor er forudsigelse af vulkaner så vigtigt?
10. i betragtning af at astronomer er langt væk fra de emner, de studerer, hvilke beviser kan de se efter for at bestemme sammensætningen af en planet, hvor en vulkan findes?

ordforråd

aktiv vulkan en vulkan, der i øjeblikket er i udbrud eller lige ved at bryde ud. sovende vulkan en vulkan, der ikke i øjeblikket bryder ud, men som er udbrudt i den registrerede fortid. effusive eruption et relativt blidt, ikke-eksplosivt vulkanudbrud. udbrud frigivelsen af magma på jordens overflade. Normalt ledsages et udbrud også af frigivelse af gasser. eksplosiv udbrud et vulkanudbrud, der frigiver store mængder gas, så magma kastes voldsomt op i luften. uddød vulkan en vulkan, der ikke er udbrudt i registreret historie, og anses for usandsynligt at bryde ud igen. magma chamber en region inden for jorden omgivet af solid sten og indeholder magma. pyroclast en sten, der består af fragmenter af vulkansk sten kastet i luften af vulkanudbrud. viskositet” tykkelse “eller” klæbrighed ” af en væske. Jo mere viskøs en væske er, desto sværere vil det være for væsken at strømme.

punkter at overveje

• hvilke typer beviser tror du ville fortælle forskere, om et gammelt vulkanudbrud var eksplosivt eller ikke-eksplosivt?
• er alle vulkaner formet som høje bjerge med et krater på toppen?
• Hvad tror du er oprindelsen af navnene A ‘ A og Pāhoehoe?
• jordskælv indikerer ikke altid, at en vulkan vil bryde ud. Hvilke faktorer ved et jordskælv kan indikere et forhold til et vulkanudbrud?