Budowa wulkanu - elementy, rodzaje i erupcja

Budowa wulkanu opiera się na prostym układzie: magma gromadzi się w komorze magmowej, przemieszcza się ku górze kominem wulkanicznym, a na powierzchnię wydostaje się przez krater jako lawa, razem z gazami i materiałami piroklastycznymi. Z tych składników narasta stożek wulkaniczny, czyli widoczna część wulkanu zbudowana z zastygłej lawy, popiołów, lapilli i bomb wulkanicznych.

Wulkan łatwo sobie wyobrazić jako górę z otworem na szczycie, ale to tylko część obrazu. W rzeczywistości jest fragmentem systemu geologicznego, który łączy głębsze partie skorupy ziemskiej lub płaszcza z powierzchnią Ziemi. Dlatego przy omawianiu budowy wulkanu trzeba rozdzielić dwie rzeczy: elementy widoczne z zewnątrz i te ukryte pod ziemią. Krater i stożek rozpoznaje się od razu. Bez komory magmowej i komina wulkanicznego nie byłoby jednak erupcji.

Co to jest wulkan

Wulkan to miejsce na powierzchni Ziemi, przez które wydostaje się magma, gazy i materiały piroklastyczne. Gdy magma wypływa na powierzchnię, nazywa się już lawą. Ta różnica ma znaczenie, bo w szkolnych opisach oba pojęcia często się mieszają. Magma znajduje się pod powierzchnią Ziemi. Lawa to ta sama stopiona materia skalna po wydostaniu się na zewnątrz.

Podczas erupcji z wulkanu nie wypływają wyłącznie strumienie lawy. Wydostają się także gazy wulkaniczne, para wodna, popioły oraz fragmenty skał wyrzucone przez ciśnienie. Takie fragmenty nazywa się materiałami piroklastycznymi. Należą do nich między innymi popioły, lapille oraz bomby wulkaniczne. Ich rozmiar, ilość i sposób wyrzutu zależą od rodzaju magmy, ilości gazów oraz budowy samego wulkanu.

Wulkany powstają głównie tam, gdzie wnętrze Ziemi może połączyć się z powierzchnią. Najczęściej dzieje się to na granicach płyt litosfery. Płyty litosfery stale się przemieszczają, a na ich styku jedna płyta może podsuwać się pod drugą, płyty mogą się rozsuwać albo skorupa może pękać. W takich miejscach magma łatwiej znajduje drogę ku górze.

Dobrym przykładem obszaru aktywnego wulkanicznie jest Ognisty Pierścień Pacyfiku. To strefa wokół Oceanu Spokojnego, gdzie znajduje się wiele czynnych wulkanów i często występują trzęsienia ziemi. Wulkany mogą też powstawać nad plamami gorącymi. Wtedy źródło gorącej materii leży głębiej, a płyta litosfery przesuwa się nad nim. Tak wyjaśnia się między innymi powstawanie wulkanów na Hawajach.

Elementy budowy wulkanu

Podstawowe elementy budowy wulkanu to komora magmowa, komin wulkaniczny, krater i stożek wulkaniczny. Każdy z nich ma inną rolę, ale dopiero razem tworzą jeden system. Magma potrzebuje miejsca, w którym może się gromadzić, drogi ku powierzchni, otworu wylotowego i materiału, z którego stopniowo narasta wzniesienie.

• Komora magmowa to zbiornik magmy położony w głębi skorupy ziemskiej lub na pograniczu skorupy i płaszcza. Nie jest pustą jaskinią wypełnioną płynną skałą, lecz strefą, w której stopiona materia skalna może się gromadzić, mieszać i zwiększać ciśnienie.
• Komin wulkaniczny, nazywany też kanałem wulkanicznym, to droga, którą magma przemieszcza się z komory magmowej ku powierzchni. W czasie erupcji właśnie tędy unoszą się magma, gazy i rozdrobnione materiały skalne.
• Krater to lejkowate zagłębienie na szczycie wulkanu. Jest wylotem komina wulkanicznego, czyli miejscem, przez które lawa i inne produkty erupcji wydostają się na zewnątrz.
• Stożek wulkaniczny to wzniesienie usypane z zastygłej lawy oraz materiałów piroklastycznych, takich jak popioły, lapille i bomby wulkaniczne. Jego kształt zależy od rodzaju lawy i przebiegu erupcji.
• Kratery boczne i kominy boczne mogą powstać wtedy, gdy magma znajdzie dodatkową drogę ujścia. Wtedy materiały wulkaniczne wydostają się nie tylko przez główny krater, ale również przez otwory na stokach.

Wulkan można porównać do układu naczyń i przewodów, tylko z jednym zastrzeżeniem: skały nie zachowują się jak idealnie szczelne rury. Pękają, przesuwają się i tworzą nowe drogi dla magmy. Dlatego ten sam wulkan może mieć główny krater na szczycie oraz mniejsze kratery boczne na zboczach. Ma to znaczenie przy ocenie zagrożenia, bo erupcja nie musi zacząć się dokładnie w najwyższym punkcie stożka.

Stożek wulkaniczny narasta warstwami. Po jednej erupcji zostaje pokrywa lawowa, po kolejnej warstwa popiołu, po następnej większe fragmenty skał. Z czasem te osady budują wzniesienie. Wulkan może wyglądać jak stabilna góra, ale jego kształt jest zapisem wcześniejszych erupcji. Strome zbocza, łagodne tarcze i rozległe pola lawowe mówią sporo o tym, jaka lawa wydostawała się na powierzchnię i jak przebiegały wybuchy.

Rodzaje wulkanów

Rodzaje wulkanów różnią się przede wszystkim kształtem, budową stożka i typem erupcji. W geografii szkolnej najczęściej porównuje się stratowulkany, wulkany tarczowe oraz wulkany szczelinowe. Każdy z tych typów pokazuje inny sposób wydostawania się magmy na powierzchnię.

Stratowulkan, czyli wulkan złożony, ma zwykle stromy stożek zbudowany z naprzemiennych warstw lawy i materiałów piroklastycznych. Taka budowa powstaje, gdy erupcje nie przebiegają zawsze tak samo. Raz dominuje wypływ lawy, innym razem wyrzut popiołów, lapilli i bomb wulkanicznych. Warstwy odkładają się jedna na drugiej, więc stożek rośnie i nabiera wyraźnego, wysokiego kształtu. Do stratowulkanów należą Wezuwiusz i Fudzi.

Wulkan tarczowy wygląda inaczej. Ma łagodne zbocza i bardzo rozległy kształt, ponieważ tworzy go rzadka lawa, która może płynąć daleko od miejsca wypływu. Zamiast wysokiego, stromego stożka powstaje szeroka forma przypominająca tarczę. Takie wulkany kojarzy się z Hawajami, gdzie lawa potrafi rozlewać się po dużej powierzchni i stopniowo budować rozległe wzniesienia.

Wulkany szczelinowe nie muszą mieć jednego wyraźnego stożka z kraterem na szczycie. Lawa wydostaje się z długich pęknięć w skorupie ziemskiej, czyli ze szczelin. W takim przypadku najważniejszy nie jest pojedynczy komin, lecz linia pęknięcia, przez którą stopiona materia dociera na powierzchnię. Skutkiem mogą być rozległe pokrywy lawowe.

Różnice między typami wulkanów wynikają między innymi z właściwości magmy. Gęstsza magma płynie trudniej i łatwiej zatrzymuje gazy, dlatego sprzyja gwałtowniejszym erupcjom oraz większej ilości materiałów piroklastycznych. Rzadsza lawa łatwiej się rozlewa, więc buduje łagodne zbocza. Z tego powodu sama budowa wulkanu pomaga przewidywać, czego można spodziewać się podczas kolejnych erupcji.

Erupcja i aktywność

Erupcja wulkanu to wydostanie się na powierzchnię lawy, gazów, pary wodnej, popiołów i innych materiałów piroklastycznych. Dochodzi do niej, gdy ciśnienie w systemie wulkanicznym staje się na tyle duże, że magma znajduje drogę ku górze. Może wypłynąć spokojnie albo zostać wyrzucona gwałtownie razem z gazami i fragmentami skał.

Przebieg erupcji zależy od budowy wulkanu i właściwości magmy. Rzadka lawa może wypływać potokami i tworzyć długie jęzory lawowe. Gęsta magma z dużą ilością gazów zachowuje się inaczej: ciśnienie może narastać silniej, a wybuch bywa bardziej eksplozywny. Wtedy szczególnie groźne są popioły i materiały piroklastyczne, bo mogą zasypywać teren, ograniczać widoczność, uszkadzać budynki i wpływać na jakość powietrza.

W czasie erupcji zmienia się nie tylko sam stożek. Lawa może zastygać na zboczach, popioły mogą tworzyć nowe warstwy, a krater może się poszerzać lub częściowo zapadać. Czasem powstają kratery boczne, jeśli magma przebije się przez stok. Wulkan jest więc formą terenu, która potrafi szybko zmienić wygląd, zwłaszcza podczas silnego wybuchu.

Wulkany dzieli się także według aktywności. Wulkan czynny to taki, który obecnie wykazuje aktywność lub wybuchał w czasach historycznych i może wybuchnąć ponownie. Wulkan drzemiący nie wybucha od dłuższego czasu, ale nadal uznaje się go za potencjalnie aktywny. Wulkan wygasły to taki, którego aktywność ustała i nie oczekuje się kolejnych erupcji. Ten podział jest użyteczny, choć nie każdy przypadek da się ocenić bez badań geologicznych.

Skutki erupcji mogą być niszczące, ale wulkanizm nie oznacza wyłącznie zagrożenia. Lawa tworzy nowe skały, popioły budują kolejne warstwy osadów, a długotrwała aktywność może doprowadzić do powstania całych wysp lub rozległych pokryw lawowych. Wulkany są więc jednocześnie zagrożeniem i jednym z procesów, które stale przebudowują skorupę ziemską.

Budowa wulkanu a miejsce powstawania

Budowa wulkanu jest powiązana z tym, gdzie magma ma możliwość dotarcia do powierzchni. Na granicach płyt litosfery skorupa ziemska jest szczególnie podatna na pękanie, podsuwanie i rozciąganie. Tam powstają warunki, w których magma może utworzyć komorę magmową, a później przemieszczać się ku górze kominem wulkanicznym.

Na granicach zbieżnych jedna płyta może zanurzać się pod drugą. W takich strefach często tworzą się łańcuchy wulkanów, a erupcje mogą mieć gwałtowny charakter. Na granicach rozbieżnych płyty oddalają się od siebie, więc magma wypełnia powstające pęknięcia. To sprzyja erupcjom szczelinowym i powstawaniu nowych fragmentów skorupy.

Plamy gorące działają inaczej, bo nie muszą leżeć na granicy płyt. Gorący materiał z głębi Ziemi unosi się ku górze, a przesuwająca się nad nim płyta litosfery może być przebijana w kolejnych miejscach. W efekcie powstaje ciąg wulkanów. Hawaje są typowym przykładem wulkanizmu związanego z plamą gorącą i wulkanami tarczowymi.

Z tej perspektywy wulkan nie jest przypadkową górą, lecz powierzchniowym śladem procesów zachodzących głęboko pod ziemią. Krater, stożek i potoki lawy są widoczne, ale ich przyczyna leży w ruchu płyt litosfery, obecności magmy i ciśnieniu gazów. To właśnie połączenie budowy wewnętrznej z położeniem tektonicznym decyduje o wyglądzie i zachowaniu wulkanu.

Najczęściej zadawane pytania