Wulkan

Wulkan
1. Ognisko wulkaniczne
2. Skała macierzysta
3. Kanał lawowy
4. Podnóże
5. Sill
6. Przewód boczny
7. Warstwy popiołu emitowanego przez wulkan
8. Zbocze
9. Warstwy lawy emitowanej przez wulkan
10. Gardziel
11. Stożek pasożytniczy
12. Potok lawowy
13. Komin
14. Krater
15. Chmura popiołu

Wulkan (z łac. Vulcanus – imię rzymskiego boga ognia) – miejsce na powierzchni Ziemi, z którego wydobywa się lawa, gazy wulkaniczne (solfatary, mofety, fumarole) i materiał piroklastyczny[a]. Terminu tego również używa się jako określenie form terenu powstałych wskutek działalności wulkanu, choć bardziej poprawne są takie terminy jak: góra wulkaniczna, stożek wulkaniczny, kopuła wulkaniczna czy wulkan tarczowy.

Wulkany

Rodzaje wulkanów

Erupcja Stromboli w 1980 na wysokość 100 m. Kreskowane trajektorie powstały wskutek wyrzucania obracającej się nierównomiernie rozgrzanej materii

Aktywność wulkaniczna zmienia się wraz z czasem. Obserwowana aktywność wulkanów umożliwiła wprowadzenie ich podziału na wulkany:

  • czynne – stale lub sporadycznie objawiające swoją działalność (np. Wezuwiusz, Etna, Stromboli),
  • drzemiące – ich działalność została zaobserwowana, jednak od dłuższego czasu jej nie okazywały,
  • wygasłe – ich działalność nie została zaobserwowana w czasach historycznych (np. stożki wulkaniczne w Niemczech i Polsce).

Powstanie wulkanu może być procesem dosyć szybkim (jak na procesy geologiczne). Wulkan Paricutin w Meksyku powstał w 1943 roku, przez kilka kolejnych lat był aktywny i zakończył aktywność w 1952 roku.

Szacuje się, że w ciągu ostatnich 10 tys. lat na kuli ziemskiej czynnych było 1500 wulkanów. W tym okresie miało miejsce około 7900 erupcji. Obecnie liczbę czynnych wulkanów szacuje się na około 800. Ponad połowa z nich znajduje się na obszarze lądowym. Ponadto można spotkać kilka tysięcy nieczynnych wulkanów na lądzie oraz kilkadziesiąt tysięcy pod wodą.

Inny podział bierze pod uwagę miejsce, z którego wypływa magma. Wyróżnia się wówczas wulkany:

  • stożkowe,
  • tarczowe,
  • linijne – magma wypływa z podłoża nie w jednym miejscu, ale wzdłuż długiej szczeliny. Ten typ działalności wulkanicznej powszechny jest w strefach spreadingu na dnie oceanicznym[1].

Wulkany różnią się dominującym rodzajem materiału, jaki się z nich wydobywa:

Efektem intensywnej działalności wulkanicznej jest kaldera – krater powstały podczas zbyt gwałtownej erupcji wulkanu lub po zapadnięciu się stropu komory wulkanicznej.

Rozmieszczenie wulkanów

Erupcja Wulkanu Saryczewa, wyspa Matua

Tradycyjnie uważano, że wulkany na Ziemi grupują się na obszarach górotwórczości alpejskiej, chociaż wiedziano też, że występują także wulkany niezwiązane z nimi. Najwięcej czynnych wulkanów lądowych występuje w tzw. Ognistym Pierścieniu Pacyfiku, rozciągającym się wokół Oceanu Spokojnego. W tej strefie znajduje się ponad 90% czynnych wulkanów lądowych na Ziemi, z których najwyższy jest Ojos del Salado w Chile. Działalność wulkaniczna grupuje się w trzech rodzajach obszarów: strefach spreadingu, strefach subdukcji i tzw. plamach gorąca.

Najważniejsze wulkany w poszczególnych częściach świata:

Europa

W Europie jest kilka aktywnych wulkanów, głównie we Włoszech i na Islandii:

W Polsce odnaleźć można ślady dawnego wulkanizmu na Śląsku (od Nysy Łużyckiej po Górę Świętej Anny) oraz w Pieninach, Beskidzie Sądeckim, w południowej części Wyżyny Olkuskiej w Miękini koło Krzeszowic. Także kilkanaście milionów lat temu występował czynny i bardzo aktywny wulkan w okolicach Belna niedaleko Zagnańska w Górach Świętokrzyskich. Świadczą o tym znaleziska skał wulkanicznych, lapili i charakterystyczne ukształtowanie tego terenu.

Afryka

Ameryka Północna

Ameryka Południowa

Antarktyda

Oceania

Azja

Największe wulkany na Ziemi

Najwyższe wulkany na Ziemi

Mapa konturowa świata
Geographylogo.svg
Mapa rozmieszczenia wybranych wulkanów

Wulkany poza Ziemią

Wulkany można znaleźć także na innych obiektach Układu Słonecznego posiadających stałą powierzchnię oraz dostatecznie silne wewnętrzne źródła ciepła, obecnie lub w przeszłości. Wygasłe wulkany występują na Marsie (znajduje się tam m.in. największy znany wulkan, Olympus Mons) i Wenus, a współcześnie aktywne są znane na Io, księżycu Jowisza. Na ciałach niebieskich zbudowanych w dużym stopniu z lodu, czyli lodowych księżycach planet oraz zapewne na plutoidach mogą występować wulkany lodowe, tzw. kriowulkany. Takie twory zaobserwowano na Enceladusie oraz przypuszczalnie na Tytanie; oba ciała są księżycami Saturna.

Wielkie erupcje wulkaniczne

Powstawanie wulkanów w pobliżu strefy subdukcji

Powstawanie wulkanów

Występowanie wulkanów na Ziemi jest związane ze strefą młodej górotwórczości i z obszarami aktywnych trzęsień ziemi. Związek tych zjawisk tłumaczy teoria tektoniki płyt litosfery. W miejscach, gdzie jedna płyta litosfery zagłębia się pod drugą, wulkany powstają wzdłuż ich krawędzi – na kontynencie oraz wzdłuż rowów oceanicznych, np. wybrzeże Pacyfiku, Europa Południowa, Wyspy Japońskie, Filipiny. Wulkany powstają także w miejscach rozsuwania się płyt litosfery, czyli w grzbietach śródoceanicznych i w dolinach ryftowych, np. w Grzbiecie Śródatlantyckim i w Wielkich Rowach Afrykańskich.

Ponadto wulkany występują ponad plamami gorąca, które mogą być położone z dala od granic płyt, np. na Hawajach lub Reunionie. Wulkanizm Islandii związany jest zarówno z granicą płyt (Grzbiet Śródatlantycki), jak też z istnieniem plamy gorąca.

Unikalną w czasach historycznych okazją do obserwacji narodzin wulkanu było powstanie wulkanu Paricutín w Meksyku oraz wysepki Surtsey u brzegów Islandii.

Wpływ na atmosferę i klimat Ziemi

Wulkany emitują gazy wulkaniczne oraz popiół, które mogą powodować występowanie szczególnych zjawisk atmosferycznych oraz wpływać na klimat planety.

Skład wyziewów wulkanicznych może znacząco różnić się pomiędzy poszczególnymi wulkanami. Najczęściej dominują w nich para wodna, dwutlenek węgla oraz dwutlenek siarki. W mniejszych ilościach zawierają takie gazy śladowe jak wodór, tlenek węgla, halony, związki organiczne i lotne chlorki metali.

Klimat

Silne erupcje są w stanie wprowadzić parę wodną, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, chlorowodór, fluorowodór i popiół do stratosfery, na wysokość 16-32 km nad powierzchnią Ziemi[4][5]. Najistotniejszym skutkiem takiego zjawiska jest przedłużone (do kilku lat) utrzymywanie się w stratosferze aerozolu siarczanowego, czyli kropelek kwasu siarkowego (H2SO4) powstających w wyniku łączenia się wody i dwutlenku siarki[6]. Obecność aerozolu podwyższa albedo planetarne, czyli zwiększa ilość promieniowania słonecznego rozpraszanego w przestrzeń kosmiczną i niedopuszczanego do powierzchni Ziemi. Skutkuje to obniżeniem średniej temperatury powierzchni Ziemi do czasu, gdy aerozol pod wpływem grawitacji wypadnie z atmosfery[5][7]. Badania rdzeni lodowych, zapisów historycznych i słojów drzew wskazują, że wszystkie najchłodniejsze sezony letnie w ostatnich 2,5 tysiącach lat były skutkiem dużych erupcji wulkanicznych[8].

Zdjęcie przedstawia krajobraz. Na pierwszym planie pusta droga i tropikalna roślinność. W oddali zajmujące większość zdjęcia kłęby dymu i chmur, z widocznymi kilkoma mniejszymi chmurami w kształcie soczewek.
Erupcja wulkanu Pinatubo, której towarzyszyło powstanie chmur Cumulus flammagenitus oraz chmur soczewkowych.

Ilość dwutlenku węgla emitowanego podczas erupcji wulkanu jest niewielka w porównaniu z ilością tego gazu, jaka znajduje się w atmosferze[9]. Obecnie (od lat 90. XX wieku) średnioroczne emisje CO2 ze wszystkich wulkanów świata łącznie są ponad 100 razy mniejsze od emisji tego gazu związanych z działalnością człowieka, w związku z czym nie stanowią istotnego czynnika w kontekście obserwowanego współcześnie globalnego ocieplenia klimatu[10].

Chmury

Podczas erupcji wulkanicznej, w związku z dużymi emisjami pary wodnej i pyłów mogących stanowić jądra kondensacji, unoszonych do góry przez silny prąd wznoszący, może dochodzić do powstawania specyficznych chmur Cumulus flammagenitus.

Kwaśne deszcze

Emisje gazów wulkanicznych to naturalny czynnik powodujący występowanie kwaśnych deszczów[11]. Powstają one w wyniku rozpuszczania się w wodzie tworzącej krople chmurowe a następnie deszczowe chlorowodoru, dwutlenku siarki (w połączeniu z wodą tworzącego kwas siarkowy H2SO4) oraz związków selenu (w połączeniu z wodą tworzące kwas selenowy (IV) i kwas selenowy (VI)). Skład kwaśnego deszczu związanego z aktywnością wulkaniczną na ogół wyraźnie odbiega od tego wynikającego z działalności człowieka - zawiera więcej chlorowodoru i to właśnie ten związek w dużej mierze odpowiada za wartość pH wody[12].

Oddziaływanie gazów wulkanicznych może powodować dużą zmienność w zakwaszeniu deszczu (pH od 2 do 7) w czasie (w ciągu tygodni - miesięcy) jak i przestrzeni (w obrębie kilku kilometrów)[13]. Problem ten obserwuje się między innymi w sąsiedztwie Etny[13] oraz wulkanu Masaya w Nikaragui[12].

Niszczenie warstwy ozonowej

W efekcie dużych erupcji wulkanicznych do stratosfery (w której znajduje się warstwa ozonowa) dostają się duże ilości pary wodnej oraz dwutlenku siarki, tworzące razem krople kwasu siarkowego (H2SO4), czyli aerozol siarczanowy. Kropelki te dostarczają powierzchni, na których wcześniej nieaktywne związki fluorowców mogą wchodzić w reakcje. Efekt nie jest jednorodny: w środkowej stratosferze prowadzi do spowolnienia niszczenia ozonu a w dolnej - do jego przyśpieszenia. To, które zjawisko przeważa, zależy od wielu czynników, takich jak temperatura, ilość aerozolu siarczanowego a przede wszystkim - dostępności fluorowców[14]. Aktualnie w związku z obecnością w atmosferze dużych ilości freonów, czyli produkowanych przez człowieka chloro- i fluoropochodnych węglowodorów alifatycznych duże erupcje wulkaniczne (takie jak erupcja Pinatubo w 1991 r.) przyczyniają się do niszczenia warstwy ozonowej[15]. Naukowcy spodziewają się, że gdy koncentracje freonów spadną (czego oczekujemy w związku z obowiązywaniem Protokołu montrealskiego), analogiczne erupcje skutkować będą wzrostem ilości ozonu w stratosferze[14].

Zobacz też

Uwagi

  1. ↑ Wulkany występują również na innych obiektach Układu Słonecznego – patrz sekcja „Wulkany poza Ziemią”

Przypisy

  1. ↑ Leszek Czechowski: Tektonika płyt i konwekcja w płaszczu Ziemi. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994, s. 201–210.
  2. ↑ Sid Perkins, SOEST researchers reveal largest and hottest shield volcano on Earth, „Science”, 2020, DOI: 10.1126/science.abc7615 (ang.).
  3. ↑ Marcie Grabowski, SOEST researchers reveal largest and hottest shield volcano on Earth, [w:] University of Hawai‘i at Manoa [online], School of Ocean and Earth Science and Technology, 13 maja 2020.
  4. ↑ Bruce M. Jakosky, Volcanoes, the stratosphere, and climate, „Journal of Volcanology and Geothermal Research”, 28 (3-4), 1986, s. 247–255, DOI: 10.1016/0377-0273(86)90025-9, ISSN 0377-0273 [dostęp 2018-09-21].
  5. ↑ a b Aleksandra Kardaś, Wulkany odpowiedzialne za... wyjątkowo chłodne lata, naukaoklimacie.pl, 24 października 2015 [dostęp 2018-09-21] (pol.).
  6. ↑ Michael R. Rampino, Stephen Self, Sulphur-rich volcanic eruptions and stratospheric aerosols, „Nature”, 310 (5979), 1984, s. 677–679, DOI: 10.1038/310677a0, ISSN 0028-0836 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  7. ↑ Alan Robock, Volcanic eruptions and climate, „Reviews of Geophysics”, 38 (2), 2000, s. 191–219, DOI: 10.1029/1998rg000054, ISSN 8755-1209 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  8. ↑ M. Sigl i inni, Timing and climate forcing of volcanic eruptions for the past 2,500 years, „Nature”, 523 (7562), 2015, s. 543–549, DOI: 10.1038/nature14565, ISSN 0028-0836 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  9. ↑ M.R. Burton, G.M. Sawyer, D. Granieri, Deep Carbon Emissions from Volcanoes, „Reviews in Mineralogy and Geochemistry”, 75 (1), 2013, s. 323–354, DOI: 10.2138/rmg.2013.75.11, ISSN 1529-6466 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  10. ↑ Terry Gerlach, Volcanic versus anthropogenic carbon dioxide, „Eos, Transactions American Geophysical Union”, 92 (24), 2011, s. 201–202, DOI: 10.1029/2011eo240001, ISSN 0096-3941 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  11. ↑ Dario Camuffo, Acid rain and deterioration of monuments: How old is the phenomenon?, „Atmospheric Environment. Part B. Urban Atmosphere”, 26 (2), 1992, s. 241–247, DOI: 10.1016/0957-1272(92)90027-p, ISSN 0957-1272 [dostęp 2018-09-21].
  12. ↑ a b Noye Johnson, R.A. Parnell, Composition, distribution and neutralization of “acid rain” derived from Masaya volcano, Nicaragua, „Tellus B: Chemical and Physical Meteorology”, 38 (2), 1986, s. 106–117, DOI: 10.3402/tellusb.v38i2.15086, ISSN 1600-0889 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  13. ↑ a b G.H. Floor i inni, Selenium mobilization in soils due to volcanic derived acid rain: An example from Mt Etna volcano, Sicily, „Chemical Geology”, 289 (3-4), 2011, s. 235–244, DOI: 10.1016/j.chemgeo.2011.08.004, ISSN 0009-2541 [dostęp 2018-09-21].
  14. ↑ a b J. Eric Klobas i inni, Ozone depletion following future volcanic eruptions, „Geophysical Research Letters”, 44 (14), 2017, s. 7490–7499, DOI: 10.1002/2017gl073972, ISSN 0094-8276 [dostęp 2018-09-21] (ang.).
  15. ↑ S. Solomon i inni, The role of aerosol variations in anthropogenic ozone depletion at northern midlatitudes, „Journal of Geophysical Research: Atmospheres”, 101 (D3), 1996, s. 6713–6727, DOI: 10.1029/95jd03353, ISSN 0148-0227 [dostęp 2018-09-21] (ang.).

Linki zewnętrzne

Globalne ocieplenie i zmiana klimatu
badanie
przyczyny
opinie i reakcje
polityka
  • Kategoria:Zmiany klimatu

Media użyte na tej stronie

World location map.svg
Blank political world map for location map templates (Equirectangular projection).
Flag of Chile.svg
Łatwo można dodać ramkę naokoło tej grafiki
Flag of Ecuador.svg
Made by author of Xramp, first uploaded by Denelson83 as Flag of Ecuador.svg, modifications by Husunqu.
VulcanoPinatuboJune1991.gif
The Pinatubo days before the eruption on June 15th, 1991
Sarychev Peak eruption on 12 June 2009, oblique satellite view.ogv
A fortuitous orbit of the International Space Station allowed the astronauts this view of Sarychev Volcano (Kuril Islands, Russia northeast of Japan) in an early stage of eruption on June 12, 2009. Sarychev Peak is one of the most active volcanoes in the Kuril Island chain, and it is located on the northwestern end of Matua Island. View faces west.
Volcano scheme.svg
Autor: MesserWoland, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Wulkan

1. Komora wulkaniczna
2. Skała macierzysta
3. Kanał lawowy
4. Podnóże
5. Sill
6. Przewód boczny
7. Warstwy popiołu emitowanego przez wulkan
8. Zbocze
9. Warstwy lawy emitowanej przez wulkan
10. Gardziel
11. Stożek pasożytniczy
12. Potok lawowy
13. Komin
14. Krater

15. Chmura popiołu
Stromboli Eruption.jpg
(c) Wolfgangbeyer, CC-BY-SA-3.0
Eruption of Stromboli (Isole Eolie/Italia), ca. 100m (300ft) vertically. Exposure of several seconds. The dashed trajectories are the result of lava pieces with a bright hot side and a cool dark side rotating in mid-air.
Destructive plate margin.svg
Diagram of a destructive plate boundary