geovetenskap

Lektionsmål

• förklara hur vulkaner bryter ut.
• beskriv och jämför typerna av vulkanutbrott.
• skilja mellan olika typer av lava och förstå skillnaden mellan magma och lava.
• Beskriv en metod för att förutsäga vulkanutbrott.

hur vulkaner utbrott

alla vulkaner delar samma grundläggande funktioner. Magma samlas i magmakammare som kan vara 160 kilometer (100 miles) under ytan. När berget värms expanderar det, vilket skapar ännu mer tryck. Som ett resultat söker magma en väg ut mot ytan, magma sipprar genom sprickor i jordskorpan som kallas ventiler. Så småningom når magma ytan; när det kommer ut kallar vi det ett utbrott. Ordet utbrott används också i andra sammanhang. Ett utbrott kan vara ett utbrott eller explosion, en våldsam och plötslig händelse, som när en folkmassa bryter ut i ilska. Men ett utbrott kan också vara en spridning av något som ett utslag på din hud, gradvis och relativt lugn. Dessa två definitioner liknar de två typerna av utbrott som vi ser i vulkaner.

typer av utbrott

varje geologisk formation är unik. Deras sammansättning och konstruktion beror på så många faktorer, att det skulle vara omöjligt för två formationer att vara exakt lika. På samma sätt är varje vulkan och dess utbrott unika. Men vi tenderar att se två stora typer av utbrott. Vi pratade om utbrott för att betyda både en våldsam explosion eller en slags tyst spridning. Det här är de två typerna av vulkanutbrott som vi ser-Explosiva och icke-explosiva utbrott. När vi tänker på vulkanutbrott tänker vi ofta på enorma moln av vulkanisk aska som kastas ut högt i atmosfären och sedan tjocka floder av röd lava som snakar nerför bergssidan. I verkligheten förekommer dessa två fenomen sällan i samma vulkan. Vulkanutbrott tenderar att vara det ena eller det andra.

explosiva utbrott

Föreställ dig förödelsen och kraften som orsakades av atombomben som släpptes på Nagasaki i slutet av andra världskriget där över 40 000 människor dog. Föreställ dig nu en explosion 10 000 gånger så kraftfull. Explosiva vulkanutbrott kan vara så kraftfulla (figur 8.9). När het magma under ytan interagerar med vatten, ackumuleras gaser och magmatrycket byggs upp. Detta tryck växer och växer tills dessa upplösta gaser får det att brista i en enorm explosion.

denna stora explosion tar med sig magma och vulkaniska gaser, som kan skjuta många kilometer i himlen och bildar ett svampmoln, liknande det som bildas av en kärnexplosion (figur 8.10). Skräpet färdas upp i luften med mycket höga hastigheter och svalnar i atmosfären för att bilda fasta partiklar som kallas pyroclaster. Några av dessa partiklar kan stanna i atmosfären i flera år, vilket kan störa vädermönster och påverka jordens temperatur. Resten av skräpet faller tillbaka till jorden där det regnar ner i kilometer och kilometer runt.

ibland uppstår sekundära explosioner som är ännu större än de första. Dessutom kan vulkaniska gaser som vattenånga, koldioxid, svaveldioxid, vätesulfid och väteklorid bilda giftiga och osynliga moln som strömmar runt atmosfären. Dessa gaser bidrar till miljöproblem som surt regn och ozonförstöring och kan faktiskt kyla jordens atmosfär.

i Cascade Range föregicks det Explosiva utbrottet av Mount St. Helens av utbrottet av Lassen Peak, en av de tre kaskad vulkanerna i norra Kalifornien. Den 22 maj 1915 skickade ett explosivt utbrott en kolonn av aska och gas 30 000 fot i luften och utlöste ett höghastighets pyroklastiskt flöde, som smälte snö och skapade en lahar. Lassen fortsätter att ha geotermisk aktivitet och kan explodera explosivt igen. Mt. Shasta bryter ut varje 600 till 800 år. Ett utbrott skulle sannolikt skapa ett stort pyroklastiskt flöde, och kanske en lahar. Vulkanen kan dock explodera som Mt. Mazama, som blåste sig i ett utbrott cirka 42 gånger kraftigare än Mount St.Helens 1980, för att skapa Crater Lake.

icke-explosiva utbrott

en andra typ av vulkanutbrott är ett icke-explosivt eller effusivt utbrott (figur 8.11). Eftersom Magmas sammansättning är annorlunda i olika vulkaner är lavaens egenskaper olika. Vid effusiva utbrott är lavaflöden relativt lugna och exploderar inte ut ur vulkanen. Som ett resultat har människor i allmänhet en hel del varning innan lava når dem, så icke-explosiva utbrott är mycket mindre dödliga. Det hindrar dem dock inte från att vara destruktiva. Även när vi vet att ett lavaflöde närmar sig, finns det få sätt att stoppa det, med tanke på den enorma mängden och temperaturen på lava.

Magma och Lava

vulkaner skulle inte vara nästan lika intressanta utan de stora explosionerna de skapar och de glödande röda floderna av lava. All vulkanisk sten kommer från magma eller lava. Nästa gång du går på vandring nära en vulkanisk zon kan du försöka identifiera de typer av lava som vulkanen utbröt, baserat på de typer av magmatiska bergarter du hittar.

Magma

djupt under jorden bildar magma som det första steget i att skapa en vulkan. Detta beror på att sten under ytan utsätts för stora mängder tryck från tyngdkraften. Sönderfallet av radioaktiva material genererar ytterligare värme. Den betydande värmen och trycket smälter berget under ytan för att bilda en taffy-liknande substans. Du kanske har sett ett ljus som har lämnats ute i den heta solen för länge. Det blir mjukare och mer som en vätska. När molekylerna absorberar värme börjar de glida förbi varandra och bli mer flytande. En liknande process sker med magma. Emellertid smälter olika ämnen vid olika temperaturer. Av den anledningen beror temperaturen vid vilken stenar smälter på de specifika typerna av stenar. Jordskorpan och manteln är gjorda av många ämnen så temperaturen som krävs för att skapa magma varierar. De flesta magmas bildas mellan 600 C och 1300 C (figur 8.13).

smält sten eller magma finns i magmakammare under jorden. Eftersom magmakamrarna är så långt under jordens yta är det svårt för forskare att studera dem. Forskare vet att magmakamrar skapas där värmen och trycket är störst. När tektoniska plattor kolliderar och gnuggar mot varandra bildas magma där. Så skapades Pacific Ring of Fire. Vi vet också att det finns vulkaner långt ifrån plattgränser, så vi vet att det finns magmakammare i dessa områden också. Magmakamrar finns där det finns mantelplommor eller heta fläckar.

Hur eller varför dessa hotspots skapas är inte exakt känt. Men eftersom olika ämnen smälter vid olika temperaturer beror skapandet av magma på vilka ämnen som utgör det—dess sammansättning. Precis som smaken av en tårta beror på ingredienserna som du lägger i den, beror beteendet hos magma och lava på dess sammansättning. Vissa smälta stenar verkar på vissa sätt. Så när magma blir lava, fungerar inte alla lava på samma sätt.

Lava

när magma når ytan blir det lava. Tänk på olika vätskor som du kan se i ditt hus—honung och en flaska cola, till exempel. Du kanske håller med om att de två vätskorna är olika i många avseenden. De smakar olika, har olika färger, har olika gaser i dem och de flyter annorlunda. Faktum är att honung är en vätska som motstår att flyta, medan cola flyter lätt. Honung har en högre viskositet än cola; den motstår att flyta (figur 8.14). Cola har låg viskositet eftersom den flyter lätt. En av de stora skillnaderna i olika typer av lava är deras viskositet.

en mycket viskös lava är en som inte tenderar att flöda lätt. Det tenderar att stanna på plats. Lavas med högt kiseldioxidinnehåll tenderar att vara mer viskösa. Eftersom det är så motståndskraftigt mot rörelse, täpper det ventilerna i en vulkan. Trycket blir större och större tills vulkanen äntligen exploderar. Denna typ av lava finns i explosiva utbrott. Det tenderar också att fånga mycket gas. När gasen släpps ut gör det utbrottet mer explosivt. Det mesta av denna lava skjuts upp i luften där den härdar och blir fast sten. Denna smälta sten som stelnar i luften är känd som pyroklastiskt material. I en magmatisk sten som pimpsten, små hål i fast rock show där gasbubblor var när berget var fortfarande flytande lava.

lava med låg viskositet glider eller rinner nerför bergssidor. Det finns mer än en typ av lava med låg viskositet. Skillnaderna mellan dem kommer från lavas olika sammansättning och olika fläckar där de kommer till ytan. Den typ av igneösa formationer som bildas beror på vilken typ av lava det är. De tre huvudkategorierna är a ’ A, pahoehoe och pillow lava.

a ’a Lava

a’ a lava är den mer viskösa av de icke-explosiva lavorna (figur 8.15). Denna lava bildar en tjock och spröd skorpa som slits i grova och ojämna bitar. Den stelnade ytan är ojämn och skarp. Det kan spridas över stora områden som lavan fortsätter att flöda under.

p Uscuhoehoe Lava

p Uscuhoehoe lava är mindre viskös än a ’ a lava och flyter lättare. Ytan ser mer rynkig och slät ut än den taggiga a ’ a-lavan. P uruguayhoehoe lava flyter i en serie lober eller rundade områden som bildar konstiga vridna former och naturliga bergskulpturer (figur 8.16). P-lava kan också bilda lavarör under marken (figur 8.17).

Pillow Lava

Pillow lava är lava som kommer ut från vulkaniska ventiler under vattnet (figur 8.18). När det kommer ut under vattnet svalnar det mycket snabbt och bildar ungefär sfäriska stenar som liknar kuddar, från vilka mer lava läcker och skapar fler kuddar. Pillow lava är särskilt vanligt längs undervattensspridningscentra.

att förutsäga vulkanutbrott

vulkanutbrott kan vara förödande, särskilt för de människor som är närmare vulkaner. Som meteorologer försök att förutsäga, eller prognos, orkaner och tornados, så gör också vulcanologist försök att förutsäga vulkanutbrott. Även förutsäga vulkanutbrott är långt ifrån perfekt, många bevis kan tyda på att en vulkan är på väg att bryta ut. Några av dessa faktorer är svåra att mäta, vilket bidrar till svårigheten att förutsäga utbrott.

historia av vulkaniska aktiviteter

en viktig faktor för att förutsäga utbrott är en vulkanhistoria. Det vill säga, vi överväger hur länge sedan det har brutit ut och tidsintervallet mellan dess tidigare utbrott. Vulkaner kategoriseras i tre underavdelningar—aktiva, vilande och utdöda. En aktiv vulkan är en som för närvarande utbrott eller visar tecken på utbrott inom en snar framtid. En vilande vulkan visar inte längre tecken på aktivitet, men har brutit ut i den senaste historien (figur 8.19). Slutligen är en utdöd vulkan en som inte har brutit ut i den senaste historien och kommer förmodligen inte att bryta ut igen i framtiden. Både aktiva och vilande vulkaner övervakas kraftigt eftersom även vilande vulkaner plötsligt kan visa tecken på aktivitet.

jordbävningar

när magma under en vulkan skjuter uppåt skakar den marken och orsakar jordbävningar. Även om jordbävningar förmodligen inträffar varje dag nära en vulkan, Ökar mängden och storleken på jordbävningarna före ett utbrott. Faktum är att en vulkan som håller på att bryta ut kan producera en kontinuerlig sträng av jordbävningar, eftersom magma som rör sig under jord skapar stress på de närliggande klipporna. För att mäta dessa jordbävningar använder forskare seismografer som registrerar längden och styrkan hos varje jordbävning.

lutning Deformation

allt som magma och gas Driver uppåt kan göra marken eller vulkanens lutning börjar svälla. Ibland avslöjar marksvullnad stora förändringar i form av en vulkan. De flesta fall av markdeformation är dock subtila och kan endast detekteras av tiltmetrar, som är instrument som mäter vinkeln på en vulkan. Dessutom kan marksvullnad orsaka ökade bergfall och jordskred.

gasutsläpp

ofta kan gaser fly från en vulkan innan magma når ytan i ett utbrott. Så, forskare kan mäta gasproduktion, eller gasutsläpp, i ventiler på eller runt vulkanen. Gaser, som svaveldioxid (SO2), koldioxid (CO2), saltsyra (HCl) och jämn vattenånga kan mätas på platsen eller i vissa fall på avstånd med satelliter. Mängden gaser och deras förhållanden beräknas för att förutsäga utbrott.

fjärrövervakning

som nämnts kan vissa gaser övervakas med satellitteknik (figur 8.20). Satelliter kan också mäta andra faktorer, som temperaturavläsningar av särskilt varma fläckar på en vulkanplats eller områden där vulkanytan förändras. När vår teknik fortsätter att förbättras kan forskare bättre upptäcka förändringar exakt och säkert.

även om övervakningsmetoderna blir bättre och bättre är det fortfarande svårt att förutsäga ett vulkanutbrott med säkerhet. Ingen forskare eller myndighet vill betraktas som alarmist genom att meddela att ett utbrott kommer att inträffa och då gör det verkligen inte. Kostnaden och störningen i samhället av en storskalig evakuering skulle lämna många människor missnöjda och forskarna generade. Men möjligheten att rädda liv och egendom gör verkligen strävan efter utbrottsprognos en värdig sak.

Lektionssammanfattning

• vulkaner produceras när magma stiger mot jordens yta eftersom den är mindre tät än den omgivande berget.
• vulkanutbrott kan vara icke-explosiva eller explosiva beroende på viskositeten hos magma.
• utbrott av explosiv typ inträffar längs kanterna på kontinenter och producerar enorma mängder material som kastas ut i luften.
• utbrott av icke-explosiv typ producerar mestadels olika typer av lava, såsom A ’ A, P jacobhoehoe och pillow lavas.
• några tecken på att en vulkan snart kan bryta ut inkluderar jordbävningar, ytutbuktning, gaser som släpps ut samt andra förändringar som kan övervakas av forskare.

granska frågor

1. vilka är de två grundläggande typerna av vulkanutbrott?
2. för flera hundra år sedan utbröt en vulkan nära staden Pompeji. Arkeologer har hittat resterna av människor som omfamnar varandra, kvävas av aska och sten som täckte allt. Vilken typ av utbrott måste ha detta varit?
3. vad är pyroklastiskt material?
4. namn tre vätskor som har låg viskositet och tre som har hög viskositet.
5. vad är skillnaden mellan en magmakammare och en mantelplume?
6. kokpunkten för vatten är 100 kcal C. varför kan vatten göra ett utbrott mer explosivt?
7. Vad är tre namn för icke-explosiv lava?
8. vilka faktorer beaktas för att förutsäga vulkanutbrott?
9. Varför är det så viktigt att förutsäga vulkaner?
10. med tanke på att astronomer är långt ifrån de ämnen de studerar, vilka bevis kan de leta efter för att bestämma sammansättningen av en planet där en vulkan finns?

ordförråd

aktiv vulkan en vulkan som för närvarande bryter ut eller bara håller på att bryta ut. vilande vulkan en vulkan som för närvarande inte bryter ut, men som har brutit ut i det inspelade förflutna. en relativt mild, icke-explosiv vulkanutbrott. utbrott frisättningen av magma på jordens yta. Vanligtvis åtföljs ett utbrott också av utsläpp av gaser. explosivt utbrott ett vulkanutbrott som släpper ut stora mängder gas, så att magma kastas våldsamt upp i luften. slocknad vulkan en vulkan som inte har brutit ut i historien, och anses osannolikt att bryta ut igen. magmakammare en region inom jorden omgiven av fast sten och innehåller magma. pyroclast en sten som består av fragment av vulkanisk sten som kastas i luften av vulkanutbrott. viskositet vätskans” tjocklek” eller ”klibbighet”. Ju mer viskös en vätska är desto svårare blir det för vätskan att strömma.

poäng att överväga

• vilka typer av bevis tror du skulle berätta för forskare om ett gammalt vulkanutbrott var explosivt eller icke-explosivt?
• är alla vulkaner formade som höga berg med en krater på toppen?
• vad tycker du är ursprunget till namnen A ’ A och P.
• jordbävningar indikerar inte alltid att en vulkan kommer att bryta ut. Vilka faktorer om en jordbävning kan indikera ett förhållande till ett vulkanutbrott?