Kérdések és válaszok a vulkánokkal kapcsolatban - ESKP
A vulkánokkal kapcsolatban gyakran feltett kérdésekre a Helmholtz Egyesület tudósai válaszolnak.
1. Mi az a vulkán?
A vulkán a föld felszínén az a hely, ahol a föld belsejéből származó olvadt kőzet, a magma a földkéregben keresztül száll felfelé és kilép. Ennek megfelelően vulkánkitörés történik, amikor a magma eléri a felszínt. A jól ismert kúpos vulkáni hegyek gyakran a kijárati pontokon képződnek. De a vulkánok más formákat is kialakíthatnak, például hasadékokat vagy vízforralókat.
2. Mi a különbség a magma és a láva között?
Mindkét kifejezés leírja az olvadt kőzetet: a Magmát addig hívják, amíg a föld felszíne alatt van. Amint egy kitörés a felszínre hozza, az olvadt kőzettömeget lávának hívják. Különben nincs további különbség.
3. Milyen típusú vulkánok vannak?
A vulkánok felépítésük és a magma kémiai összetétele szerint különböző típusokra oszthatók:
Vannak laposak és gyakran nagyon nagyok is Pajzs vulkánok, amelyeket nagyon vékony láva alkot. Példa erre a hawaii Kilauea vulkán.
Viszkózusabb lávával meredekebb vulkánok keletkeznek. Ezek lávafolyásokat eredményezhetnek, de robbanásszerűbben is kitörhetnek. Ezek a vulkánok gyakran váltakozó rétegű lávát, hamut és más kidobott termékeket képeznek. Ezért ezeket vulkánoknak nevezzük Stratovulkánok vagy stratovulkánok. Példa erre a Fülöp-szigeteken található Mayon vulkán.
Ha nagyon nagy vulkánkitörés van, a magmakamra nagy része kiürül, és üreg keletkezik. Ez a magmakamra fölötti vulkánt instabillá teszi és összeomlik. Ez aztán egy üstöt és vele együtt egy nagy lyukat hagy az egykori vulkán helyén. Ezt a típusú vulkánt a spanyol üst szóról nevezték el Kaldera nevezett. Általában nagyon viszkózus és gázban gazdag mágusokban képződik, amelyek nagy robbanásszerű kitöréseket okoznak. Példa erre az USA-ban található Yellowstone vulkán.
Crevasse vulkánok kialakulhat egy nagy vulkanikus épület nélkül. Ezek gyakran több kilométer hosszú rések vagy repedések a föld felszínén, ahol a vonal mentén számos kis kráterből láva bújik elő. Itt a láva általában nagyon vékony, és rövid ideig nagy mennyiségű lávát lehet kinyerni. Erre példa az izlandi Laki hasadék.
Ezen kívül van még néhány vulkanikus forma, amelyek az ejecta anyagtól, illetve a környezettel vagy az előző táppal való interakciótól függően alakulhatnak ki. Ide tartoznak például Kőris és hamvas kúpok (folyékony formában kidobott kis hamu- vagy kőhalmok: salak), Maars (vízzel töltött robbanó kráterek), Lávakupolák (Viszkózus lávából készült kupolák) vagy Sommas (egy fiatalabb vulkán egy régebbi belsejében).
Hogyan lehet megkülönböztetni a vulkánokat?
A vulkánok veszélyességének kutatásához és értékeléséhez ismerni kell azok tulajdonságait. A tudományos kritériumok segítenek megkülönböztetni a vulkánokat egymástól és megkülönböztetett módon leírni őket.
4. Hogyan történik a vulkánkitörés?
Ha a magmakamrában a magmákra gyakorolt nyomás növekszik - például az új magma beáramlása vagy a sűrűség változása miatt -, akkor a felszínre emelkednek. A földkéreg csökkenő terhelése és az ezzel járó nyomáscsökkentés miatt a gázok felszabadulnak a magmából, és buborékokat képeznek, hasonlóan a pezsgősüveg nyitásához. Ezek a gázbuborékok a vulkánkitörések hajtóereje, amikor habzik a magma és a felszínre tolja.
A kémiai összetételtől és a hőmérséklettől, és ezáltal a magma viszkozitásától vagy szívósságától függően a gázbuborékok vagy könnyen, vagy csak nagy nehézségekkel távozhatnak. Ha a magma nagyon folyékony, akkor könnyen megszökhetnek. Ez megakadályozza a nyomásképződést, és a gázok látványos lávakutakban távoznak egy ilyen vulkánkitörés során. Viszkózus magmával a gázok nem tudnak olyan könnyen átjutni a magmán. Ez felépíti a nyomást, amelyet később erős robbanások adnak ki. Ezek általában a nagyobb és sokkal veszélyesebb járványok.
5. Hol van a legtöbb vulkán?
A föld litoszféra a földköpeny felső rétege, amelyet gyakran földkéregnek neveznek. Kontinentális és óceáni lemezekből áll. A lemezhatároknál a lemezek elválnak egymástól, egymás mellett vagy egymás felé. Hosszúkás vulkanikus hegyláncok, főleg a tengerben, az úgynevezett óceán közepén domború domborok alakulnak ki egymástól eltérő, egymástól eltérő lemezeken.
Konvergens lemezhatárok esetén a szubdukciós zónákon az egyik lemezt a másik alá tolják, és a tengerben vulkanikus szigetívek, a kontinenseken pedig vulkáni láncok alakulnak ki. Ezekben a zónákban a kőolvadékok nagy mélységben képződnek, és utat engednek a felszínre.
A világ legtöbb vulkánja a Csendes-óceáni Tűzgyűrű mentén helyezkedik el. Ez Amerika nyugati partjaitól Japánon át Indonéziáig és Pápua Új-Guineáig terjed. A vulkánok azonban a lemezhatároktól távol, az úgynevezett forró pontokban is elhelyezkedhetnek. Ide tartozik például a hawaii szigetcsoport, a Kanári-szigetek és az Azori-szigetek.
6. Hány aktív vulkán létezik?
A holocén során, vagyis az elmúlt 10 000 évben kitört vulkánokat potenciálisan aktívnak tekintik. Jelenleg körülbelül 1500 vulkán van a tengerszint felett. A tengeralattjáró vulkánok pontos száma nem ismert. A tudósok azonban azt feltételezik, hogy az összes vulkáni tevékenység 60 százaléka a tenger alatt zajlik (lásd még az ESKP cikkét "A JAGO-t a víz alatti vulkánhoz"). Évente 50-70 vulkánkitörés van világszerte.
7. Vannak-e vulkánok Németországban?
Az Eifel, a Rhön, a Vogelsberg, a Kaiserstuhl- és Hegau környéke, a Felső-Pfalz, a Felső-Lusatia és a Vogtland hosszú vulkáni múlttal rendelkezik. Ezen régiók némelyikében ismétlődnek enyhe földrengések és deformációk.
A jelenlegi vulkáni tevékenységek azonban a gáz csendes felszabadítására korlátozódnak az Eifelben található Laacher-széken. Németország legutóbbi vulkánkitörése szintén ott történt, körülbelül 11 000 évvel ezelőtt. A több ezer éves csendes fázisok normálisak a vulkánok esetében, ezért az Eifel nem írható le kihaltnak.
8. Hogyan határozzák meg a vulkánkitörés erejét?
A vulkanikus robbanási index (VEI) a vulkánkitörés erejének mértéke. Ez elsősorban a kitört anyag mennyiségét írja le. Ezenkívül a kitörési oszlop magasságát és a kitörési viselkedés jellemzőit a skála tartalmazza. A skála 0-tól 8-ig terjed. Nem lineáris felépítésű, hanem logaritmikus. Ez azt jelenti, hogy minden szakasz tízszer erősebb, mint az előző.
A 0 kis, térben nagyon korlátozott és többnyire nem robbanásszerű kitöréseket jelöl. A 8. szintet a legnagyobb vulkánkitöréseknél érik el, amelyekben több mint 1000 km 3 magma tört ki. Az ilyen kitörések kitörési oszlopai akár 30, akár 65 kilométeres magasságot érnek el. Az oda kerülő gáz- és hamu részecskék évekig maradhatnak a légkörben.
9. Hogyan lehet előre látni a vulkánkitöréseket?
A múltbeli kitörések idõszekvenciája felhasználható annak becslésére, hogy mennyire valószínû a következõ kitörés. Ezt fel lehet használni annak becslésére, hogy a vulkánkitörés valószínű-e a közeljövőben. A rövid távú előrejelzéshez különféle prekurzor jelenségek utalhatnak, amelyek jelzik a vulkánkitörést. A vulkánok tudományos megfigyelését használják e jelek érzékelésére és a kapott adatok értelmezésére.
Például egy vulkánkitörést beharangozhat a kisebb földrengések növekedése. Ezeket a földi rezgéseket úgynevezett szeizmográfok rögzítik. A vulkáni gázok kémiai összetételének és hőmérsékletének változásai szintén jelezhetik a közelgő kitörést. Az ilyen gázok a kráterekből, a forrásokból vagy a talajból távoznak a vulkanikus területeken, és ott mérhetők.
Ezenkívül egy vulkán gyakran felemelkedik vagy kitágul, mielőtt kitörne a bent emelkedő magmán keresztül. A vulkanikus épület lejtőinek lejtésében és magasságában bekövetkező változásokat lejtőkkel vagy műholdas képekkel lehet rögzíteni.
10. Mennyire veszélyesek a vulkánkitörések az emberekre?
Az, hogy mennyire veszélyesek a vulkánkitörések, nagyban függ az adott körülményektől, ide tartozik például, hogy hogyan és hol tör ki a vulkán, vagy milyen távolságra vannak a vulkántól. Az időjárás is szerepet játszhat, eső vagy bizonyos szélirányok befolyásolják a vulkáni veszélyeket.
Általánosságban elmondható, hogy a kitörések nagy része nagyon helyi és csak akkor veszélyes az emberre, ha az emberek a vulkánon vagy a kráterben tartózkodnak. Néhány vulkán, például Stromboli vagy Kilauea mellett, a rendszeres kitörések során akár a kráter szélén is állhat, és viszonylag biztonságosan figyelheti. Másrészt vannak olyan vulkánok is, ahol kitörés esetén a teljes hegyet és a terület egyes részeit le kell zárni vagy ki kell üríteni, és a vulkán megközelítése akut életveszélyt jelent. Az ilyen vulkánok egyedi kitörései hatalmas pusztításhoz vezethetnek. A kitörésnek nem is kell különösebben erősnek lennie. Az emberekre vagy az infrastruktúrára jelentett kockázat megfelelő értékelése ezért nagyon fontos, és vulkánonként változó.
Globális szempontból mintegy negyedmillió ember esett áldozatul a vulkánkitöréseknek az elmúlt 250 évben. Összehasonlításképpen: Hasonló veszteségszámokat tulajdonítanak az egyes földrengéseknek és azok következményeinek, például a nagy szumátrai földrengésnek, amely 2004-ben kiváltotta a pusztító szökőárt.
Ezeket a számokat azonban nehéz összehasonlítani közvetlenül, mivel a vulkánok hatással lehetnek az éghajlatra és a környezetre is. Tehát már a földtörténelem kiváltó eseményei voltak. A történelmi időkben is úgynevezett "vulkáni teleket" váltottak ki, ami széleskörű terméshibákhoz és későbbi éhínségekhez vezetett. Például feltételezzük, hogy az izlandi 1783-as Laki-hasadék kitörése a francia forradalom közvetett kiváltó oka volt, mivel a savas esőzés és a szokatlanul hűvös hőmérséklet miatt Európa-szerte hatalmas terméshozamokhoz vezetett.
11. Példák a történelem jelentős vulkánkitöréseire?
Az egyik leghíresebb vulkánkitörés Kr. U. 79-ben történt, amikor a Vezúv majdnem tíz méter vastag habkő és hamu réteg alá temette a római városokat, Pompejit és Herculaneumot. A vulkánokat csak a 20. század elején vették észre veszélyként. A közelmúlt történetében azonban vannak más példák is sokkal súlyosabb következményekkel járó vulkánkitörésekre. 1902-ben Martinique szigetén fekvő St. Pierre városát nem ürítették ki, annak ellenére, hogy a Pelèe-hegyen kitörés egyértelmű jelei voltak, mert a választásokra a következő napokban kellett sor kerülni. A járvány néhány perc alatt 28 000 ember életét vesztette.
A vulkánkitörések közül sokban a pusztulást nem közvetlenül a kidobott hamu vagy láva okozta, sokkal inkább a környezet jellege. A Nevado del Ruiz 1985-ös kitörése valójában nagyon kicsi kitörés volt, de megolvasztott egy nagy jeges jeget, amely a hamuval keverve nagy sárfolyást eredményezett "lahar". Temette 40 km-re Armero városát, és 23 000 áldozatot követelt. Az indonéziai Krakatau kitörése 1883-ban cunamit váltott ki, amely pusztította a környező partokat és 36 000 életet követelt. Hasonló esemény, bár jóval kevesebb áldozattal, 2018-ban megismétlődött Krakatauban (lásd még az ESKP cikkét: "Amikor a vulkánok szökőárakat váltanak ki").
A történelmi feljegyzések kezdete óta a legnagyobb vulkánkitörés, az indonéziai Tambora 1815-ben több mint 100 km 3 kőzetet dobott ki. Több mint 80 000 ember halt meg maga a járvány következtében, de a hatalmas mennyiségű hamu és gáz kiváltotta az éghajlat globális lehűlését. A következő, 1816-os év „nyár nélküli évként” vonult be a történelembe, és éhínséget és betegségeket okozott világszerte. Ennek a vulkánkitörésnek számos közvetett következménye miatt az áldozatok számát még nem lehet pontosan meghatározni.
Amikor a St. Helens hegy kitört Washington államban, a csúcs 400 méterét elrobbantották. 600 km 2 föld égett el és 57 ember meghalt. 1991-ben a Fülöp-szigeteki Pinatubo vulkán akár 30 kilométer magas hamufelhőt dobott a sztratoszférába. A járvány körülbelül 1000 életet követelt.
12. Van-e hatása a vulkánkitöréseknek a légkörre/az ózonrétegre/az ózonlyukra?
Nagy robbanásveszélyes vulkánkitörések során nagy mennyiségű gáz és hamu részecskék (aeroszolok) kerülnek a sztratoszférába, a föld légkörének második rétegébe. Legfeljebb öt évig maradhatnak ott.
A gáz összetételétől függően ennek különböző következményei lehetnek: például a halogének, például a klór és a bróm, lebontják az ózont. Ez azt jelenti, hogy a vulkáni aktivitás és következésképpen a megnövekedett UV-sugárzás fázisai miatt a múltban természetes ózonlyukak lehetnek.
A sztratoszférában található kénrészecskék ellentétes hatást fejtenek ki: részben visszatükrözik a napsugárzást, és így gyengítik azt, ami átmenetileg alacsonyabb hőmérsékletet eredményezhet a földön.
13. Mi a csendes-óceáni tűzgyűrű?
A csendes-óceáni tűzgyűrű egy gyűrű alakú öv neve a csendes-óceáni térségben. Ezen az öv mentén sok aktív vulkán található, és a világ összes vulkánkitörésének kétharmada a csendes-óceáni térségben fordul elő.
A csendes-óceáni tűzgyűrű nagyrészt a tektonikus csendes-óceáni lemez határai mentén fut. Az ott ütköző lemezek olvadt kőzetet szállítanak a föld felszínére, folyamatosan új földkéreget képeznek, formálják és elmozdítják a kontinenseket, és így kialakítják a föld képét, amilyennek ismerjük.
A kérdésekre válaszolt u. a. Dr. Heidi Wehrmann, GEOMAR Helmholtz Óceánkutatási Központ Kiel. Felülvizsgálat: Edgar Zorn, Potsdami Helmholtz Központ - Német Földtudományi Kutatóközpont (GFZ).