Przeczytaj
Wulkanizm – podsumowanie
Wulkanizm to słowo oznaczające procesy związane z wydostawaniem się na powierzchnię Ziemi lawy, gazów wulkanicznych i materiału piroklastycznego.
Przejawem wulkanizmu jest powstawanie i aktywność wulkanów, występowanie ekshalacji i tworzenie się skał wulkanicznych. Proces ten ma wpływ na powstawanie charakterystycznych form rzeźby terenu.
Przed zapoznaniem się z tym e‑materiałem warto przypomnieć sobie podstawowe kwestie dotyczące wulkanizmu. Wyjaśniono je szczegółowo w osobnych lekcjach. Przyczyny zjawisk wulkanicznych zostały opisane w materiale „Przyczyny zjawisk wulkanicznych”. Budowę i typy wulkanów przedstawiono w lekcji „Budowa i typy wulkanów według różnych kryteriów”. Produkty erupcji wulkanicznych i ich kategoryzację ujęto w w materiale „Produkty erupcji wulkanicznych”. O procesie erupcji wulkanu można przeczytać w temacie „Erupcja wulkanu”, o obszarach wulkanicznych - w materiale „Obszary wulkaniczne na Ziemi”, a o skutkach wulkanizmu - w temacie pt. „Negatywne i pozytywne skutki zjawisk wulkanicznych”. Natomiast metody przewidywania wybuchów wulkanów zostały opisane w lekcji „Metody przewidywania wybuchów wulkanów i ich znaczenie”.
Wielkość erupcji wulkanicznej
Wskaźnikiem rozmiarów (wielkości) erupcji najczęściej jest ilość produktów erupcji wyrażona ilością wyemitowanej tefry lub lawy. W celu określenia ilości tefry lub potoków lawowych należy przeprowadzić badania terenowe i określić przestrzenny ich zasięg i grubości warstw tefry lub potoków lawy. Znając te parametry, można oszacować objętość tych produktów wulkanicznych. Obecnie stosuje się skalę VEI (ang. Volcanic Explosivity Index, wskaźnik eksplozyjności wulkanicznej). Skala ta składa się z 9 stopni: od 0 do 8. Erupcje najsłabsze (VEI = 0–1) mają zwykle charakter efuzyjny z wyrzutem bardzo małej ilości tefry. Każdy następny stopień skali powyżej 1 odpowiada wyrzutowi 10‑krotnie większej objętości tego materiału. Największe erupcje (VEI = 8) mają zwykle charakter eksplozywny i powodują wyrzut ogromnej ilości tefry. Skala ta bierze także pod uwagę wysokość słupa popiołów. Towarzyszy im często rozerwanie górnej części stożka (pod wpływem wzrostu ciśnienia wynikającego z nagromadzenia się tam magmy i innych produktów wulkanicznych) i powstania kalderykaldery. Może ona powstać także na skutek zapadnięcia się stropu komory magmowej.
VEI | Objętość tefry | Wysokość pióropusza | Globalna częstość występowania |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 | > 0,000001 > 0,00001 > 0,001 > 0,01 > 0,1 > 1 > 10 > 100 > 1000 | < 0,1 0,1‑1 1‑5 3‑15 10‑25 > 25 > 25 > 25 > 25 | codziennie codziennie co tydzień co roku ~ co 10 lat ~ co 50 lat ~ co 100 lat ~ co 1000 lat ~ co 10 000‑100 000 lat |
Indeks górny M. Awdankiewcz, Największe erupcje wulkaniczne na Ziemi, „Kosmos” 2011, t. 60, nr 3–4, s. 292–293. Indeks górny koniecM. Awdankiewcz, Największe erupcje wulkaniczne na Ziemi, „Kosmos” 2011, t. 60, nr 3–4, s. 292–293.
Wadą skali VEI jest porównywalność wielkości erupcji jedynie w odniesieniu do ich eksplozywności. Nawet bardzo duże wylewy lawy podczas erupcji efuzywnycherupcji efuzywnych, którym towarzyszy zwykle niewielki wyrzut tefry, będą odznaczały się niskimi wartościami wskaźnika VEI. Należy także dodać, że tefratefra charakteryzuje się dużą porowatością, natomiast lawy mają bardziej zbitą strukturę. Żeby porównać rozmiary erupcji eksplozywnycherupcji eksplozywnych i efuzyjnych, wykorzystuje się wskaźnik DRE (z ang. Dense Rock Equivalent, odpowiednik litej skały). Wartość DRE jest obliczana na podstawie objętości i porowatości produktów erupcji i dzięki temu związana jest z pierwotną objętością wyrzuconej magmy. Naukowcy zbadali, że objętość tefry jest około 2 do 3 razy większa od objętości magmy, z której powstała, natomiast objętości potoków lawowych są podobne do pierwotnej objętości magmy.
Z uwagi na zmienną gęstość produktów erupcji oblicza się magnitudę erupcji. Wyznacza się ją na podstawie masy magmy wyemitowanej podczas wybuchu wulkanu:
magnituda = (masa wyemitowanej magmy, w kg) - 7
Podczas erupcji pewnego wulkanu masę wyemitowanej magmy określono na 10Indeks górny 99 t. Oblicz magnitudę erupcji.
Istnieje jeszcze inny parametr dotyczący wielkości erupcji - intensywność. Określa on tempo erupcji, czyli masę magmy wydobywającej się z wulkanu w jednostce czasu:
intensywność = logIndeks dolny 1010(tempo erupcji magmy, w kg/s) + 3
Z pewnego wulkanu podczas erupcji wydobywała się magma z prędkością 1000 kg/s. Oblicz intensywność erupcji.
Przeanalizuj poniższą tabelę, a następnie porównaj największe erupcje wulkaniczne pod względem objętości tefry, objętości magmy, VEI i intensywności. Oceń konieczność stosowania różnych parametrów podczas porównywania erupcji eksplozyjnych (eksplozywnych) i efuzyjnych (efuzywnych).
Erupcja | Objętość tefry | Objętość | VEI | Intensywność |
ERUPCJE EKSPLOZYWNE Tambora, Indonezja, 1815 r. Novarupta, Alaska, 1912 r. Krakatau, Indonezja, 1883 r. Santa Maria, Gwatemala, 1902 r. Pinatubo, Filipiny, 1991 r. | 160 28 20 20 11 | 50 12 10 8,6 5 | 7 6 6 6 6 | 11,4 11,0 10,7 11,2 11,6 |
ERUPCJE EFUZYJNE Laki, Islandia, 1783 r. | 0,9 | 15 | 4 | 10,4 |
Indeks górny M. Awdankiewcz, Największe erupcje wulkaniczne na Ziemi, „Kosmos” 2011, t. 60, nr 3–4, s. 292–293. Indeks górny koniecM. Awdankiewcz, Największe erupcje wulkaniczne na Ziemi, „Kosmos” 2011, t. 60, nr 3–4, s. 292–293.
Słownik
rodzaj wulkanu, którego magma charakteryzuje się dużą zawartość krzemionki
erupcja wulkanu, która przebiega w sposób spokojny; z wulkanu wydobywa się lawa - zwykle zasadowa, uboga w krzemionkę, a bogata w oliwin i skaleniowce; ze względu na skład chemiczny odznacza się małą lepkością, więc wylewa się na duże obszary; oprócz lawy ze stożka wydostaje się także para wodna; dotyczy wulkanów tarczowych
erupcja wulkanu, która przebiega w sposób gwałtowny; z wulkanu wydobywa się lawa – zwykle kwaśna, bogata w krzemionkę, a uboga w oliwin i skaleniowce; ze względu na skład chemiczny odznacza się dużą lepkością, więc często może zakrzepnąć jeszcze w kominie wulkanicznym; w wyniku wzrostu ciśnienia możliwe jest w takiej sytuacji rozerwanie górnej części stożka; oprócz lawy ze stożka wydostaje się także tefra, gazy i para wodna; dotyczy wulkanów stożkowych
koliste, dość płytkie i rozległe zagłębienie w szczytowej części wulkanu powstałe w wyniku erupcji eksplozywnej wulkanu stożkowego
ogół stałych produktów erupcji wulkanicznej: bloki skalne (z wyrwanych ścian), bomby wulkaniczne, lapille (kamyczki), piasek i popioły wulkaniczne (najdrobniejsze cząstki rozpylonej lawy) oraz pumeks (porowata skała, z której uwolniona została duża ilość gazów w trakcie stygnięcia)