Czym jest superwulkan?

Superwulkan to wulkan, który powstaje wskutek eksplozji magmy zalegającej w ogromnej komorze magmowej pod powierzchnią ziemi na głębokości kilku kilometrów. Erupcja superwulkanu z reguły jest wielokrotnie silniejsza od największych erupcji „zwykłych” wulkanów, a podczas niej do atmosfery może wydostać się ponad 1000 km³ materiału piroklastycznego. Występuje ona bardzo rzadko - w ciągu ostatnich 36 milionów lat doszło do 42 erupcji superwulkanów, a więc średnio dzieje się to raz na niespełna milion lat. W skali zwanej Indeksem Eksplozywności Wulkanicznej, erupcje takie osiągają zwykle najwyższe stopnie – VEI 7 oraz VEI 8 (VEI - ang. Volcanic Explosivity Index).

W odróżnieniu od „zwykłych” wulkanów, superwulkany nie tworzą stożka, gdyż podczas bardzo gwałtownej erupcji zbiornik zostaje szybko opróżniony z magmy i zapada się, tworząc rozległą kalderę zapadliskową o średnicy kilkudziesięciu kilometrów. Czasem erupcja nie następuje, a magma zalegająca w komorze przekształca się w batolitbatolitbatolit. Charakterystyczną cechą superwulkanów są także zjawiska hydrotermalne, do których należą np. gejzery.

R1RX5TG9Q6AN7

Grafika przedstawia budowę superwulkanu. Od dołu znajduje się plama gorąca, która przez pionowy komin przechodzi do komory magmowej. Wypycha ona do góry zbiornik gorącej wody. Nad nim znajdują się gejzery. Jest to kaldera Yellowstone. Po obu bokach występują trzęsienia ziemi.

Superwulkany występują w miejscach niezwiązanych z ruchem i kontaktem płyt litosfery. Ich istnienie jest powiązane z ukształtowaniem się tzw. plamy gorąca (ang. hot spot) powstającej tam, gdzie z głębi Ziemi do litosfery dociera strumień gorącej materii, zwany pióropuszem płaszcza Ziemi.

Do superwulkanów należy np. położony w USA Yellowstone, znajdujący się na pograniczu stanów Wyoming, Montana i Idaho, Long Valley w Kalifornii, Valles w stanie Nowy Meksyk, Toba na Sumatrze, japoński wulkan Aira, nowozelandzki Taupo czy najmłodszy z nich - Campi Flegrei w Zatoce Neapolitańskiej. Z pewnością jednak nie wszystkie zostały jeszcze rozpoznane.

Superwulkan Yellowstone

KalderakalderaKaldera Yellowstone jest pozostałością po potężnych erupcjach wulkanicznych, które miały miejsce 2,1 mln, 1,3 mln oraz 640 tys. lat temu. Ich siła była gigantyczna, wszystkie bowiem osiągnęły najwyższy, 8 stopień skali VEI.

R1JRDSPJD7XTE

Mapa przedstawia kaldery, które powstały w czasie erupcji. Na środku parku narodowego znajduje się największa Kaldera Yellowstone licząca 640 tysiące lat. W jej zagłębieniu w południowej części znajduje się Kaldera West Thumb. Erupcja nastąpiła 174 tysiące lat temu. Na południowy zachód od Kaldery Yellowstone powstała mniejsza od niej Kaldera Island Park 2,1 miliona lat temu. Na zachód od niej znajduje się jeszcze mniejsza kaldera Henry's Fork sprzed 1,3 miliona lat.

R1B1O576AZN1M

Zdjęcie przedstawia kalderę. Na pierwszym planie znajduje się zagłębienie wypełnione wodą. Jego brzegi są pomarańczowe. W głębi znajdują się góry.

Wybuchom towarzyszył wyrzut ogromnej ilości materiału piroklastycznego. W czasie pierwszej erupcji powstała kaldera Island Park, a do atmosfery trafiło 2450 km³ materiału, tworząc serią skalną znaną jako Huckelberry Ridge Tuff. Druga erupcja miała mniejszy zasięg. W jej wyniku powstała kaldera Henry's Fork i seria skalna Mesa Falls Tuff. Efektem ostatniej erupcji było wyrzucenie do atmosfery ponad 1000 km³ materiału piroklastycznego, który dotarł do terenu dzisiejszego Meksyku i Kanady, tworząc warstwy Lava Creek Tuff.

R13D697DRCQPR Zdjęcie przedstawia fragment zdjęcia satelitarnego Ameryki Północnej. Zaznaczono zasięg występowania serii skalnej powstałej 2,1 miliona lat temu. Występuje ona w centralnej i częściowo zachodniej części kontynentu, jej zasięg ma kształt owala.	RCLSON3QDB2SF Zdjęcie przedstawia serię skalną. Pośród stromych i wysokich ścian skalnych płynie rzeka.
R16EN5LVH3MQV Zdjęcie przedstawia Amerykę Północną w widoku satelitarnym. Zaznaczono na niej zasięg występowania serii skalnej powstałej 1,3 miliona lat temu. Znajduje się ona w centralnej części na przedpolu gór.	RM2Q28HEQ74FO Zdjęcie przedstawia serię skalną. Na pierwszym planie znajduje się samochód. Za nim są wysokie skalne ściany o jasnej barwie z licznymi wgłębieniami.
R1MRMSMFQLR5H Zdjęcie przedstawia Amerykę Północną w widoku satelitarnym. Zaznaczono na niej zasięg występowania serii skalnej powstałej 640 tysiące lat temu. Występuje ona w centralnej, południowej i częściowo zachodniej części kontynentu.	RE8SZQ3X3DSOC Zdjęcie przedstawia serię skalną. Znajduje się ona na wysokim, stromym wzgórzu porośniętym drzewami iglastymi. Niektóre drzewa posiadają tylko goły pień.

Po jej zakończeniu nastąpiło zapadnięcie się opróżnionej z magmy komory, która znajduje się 5‑10 kilometrów pod powierzchnią. Poskutkowało to powstaniem rozległej kaldery zapadliskowej o długości 80 km i szerokości 55 km.

Później wielokrotnie występowały erupcje wulkaniczne, ale nie były one już tak potężne. Ostatni wypływ lawy miał miejsce około 70 tys. lat temu. Erupcja sprzed 13 800 lat pozostawiła krater o średnicy 5 km w Mary Bay na skraju jeziora Yellowstone. Liczne ślady wskazują, że do niedawna występowały tam trzęsienia ziemi i silne, niszczące skały eksplozje hydrotermalne, w czasie których tryskały tony wrzącej wody.

R1ODLPUUO3A7E

Zdjęcie przedstawia krajobraz wulkaniczny. Na pierwszym planie znajduje się jasne podłoże z niewielkimi skupiskami wody. Dalej znajduje się większe skupisko parującej wody. W tle jest wzniesienie porośnięte drzewami.

Procesy wulkaniczne i trzęsienia ziemi występują w tym rejonie także dziś. Szacuje się, że rocznie ich liczba sięga od 1000 do 2000. Mają one jednak małą siłę - większość nie przekracza 3 stopni w skali Richtera.

R1692XQFSMC8A

Wykres przedstawia liczbę trzęsień ziemi w kalderze Yellowstone. W 1980 roku wystąpiło około 700 trzęsień ziemi. W 1990 roku wystąpiło około 300 trzęsień ziemi. W 2000 roku wystąpiło ponad 2000 trzęsień ziemi. W 2010 roku wystąpiło ponad 3000 trzęsień ziemi.

Współczesne badania wskazują, że obecnie komora magmowa usytuowana pod Płaskowyżem Yellowstone (ang. Yellowstone Plateau) ma 80 km długości, 20‑30 km szerokości i objętość około 4000 km³. Badacze szacują, że wypełniona jest magmą w dostatecznym stopniu do wywołania podobnej erupcji do tych wcześniejszych.

Kaldera Yellowstone, ze względu na zagrożenie kolejną erupcją, jest stale monitorowana za pomocą odbiorników GPS oraz pomiarów radarowych i satelitarnych. Zagrożenie jest realne, ponieważ prowadzone pomiary wyraźnie wskazują, że dno kaldery pulsuje – w jednym miejscu obniża się, w innym podnosi o kilka lub kilkanaście centymetrów, aby po pewnym czasie ponownie ulec obniżeniu. Nie są to znaczne wahania, ale alarmujące, informują bowiem o ruchu magmy w komorze, co jest traktowane jako zapowiedź kolejnej erupcji. Kiedy ona wystąpi? Tego nie wiadomo. Jednego uczeni są pewni - jeśli miałaby siłę tej sprzed 640 tys. lat, zniszczyłaby znaczną część Stanów Zjednoczonych. Materiał piroklastyczny pokryłyby teren metrową warstwą w promieniu 500 km. Z powodu emisji do atmosfery ogromnej ilości pyłów, gazów, w tym tlenku siarki, nastąpiłoby czasowe ochłodzenie klimatu spowodowane ograniczeniem dopływu promieni słonecznych do powierzchni Ziemi. Początkowo wystąpi ono Ameryce Północnej, z czasem - za sprawą prądów strumieniowych przenoszących gazy i pyły - ochłodzenie obejmie też inne rejony planety. Według przewidywań, zmiana taka potrwa co najmniej 10 lat – to wystarczająco długo, żeby wystąpiły klęski nieurodzaju, problemy z produkcją żywności oraz problemy społeczne i gospodarcze.