L; vulkánkitörés, a Tudomány számára ritka jelenség
A vulkán alatt sok nyomás alatt álló magmával megtört törés jut a felszínre. A legtöbb nem vezet. Milyen okokból ?
A nápolyi régió több millió lakója a Vezúv vagy a flegraii mezők közelében él, amelyek két különösen veszélyes aktív vulkán. Világszerte 500-600 millió ember él kitörés veszélye alatt. Ezért az emberiség közel tíz százalékát fenyegeti tartósan a vulkáni tevékenység, nem beszélve a hozzájuk kapcsolódó gazdasági károkról. Ezek a számok szemléltetik a kitörések előrejelzésének és ennek jobb megértésének érdekét.
Geológus szempontból azonban a kitörések viszonylag ritka jelenségek. Ma 1625 vulkán található a Földön, amelyek közül 14 aktív volt 2010. március elején. A legtöbb vulkán változó időközönként robbant ki. Ennek a tevékenységnek a nagy része a tenger alatt, az óceán közepén húzódó hegygerinceken zajlik. A többi a szabadban, az aktív vulkánok szintjén van - azok, amelyeknek utolsó kitörése kevesebb, mint 10 000 évre nyúlik vissza - az összes kontinensen. Ehhez adódik egy meghatározatlan számú, de bizonyosan jelentős számú vulkán, amelyek csak egy kitörést ismertek. Végül évente csak körülbelül 50-60 kitörés van.
Ez meglepő, ha figyelembe vesszük, hogy az astenoszféra, a litoszféra mögött álló réteg (a Föld külső rétege) óriási mennyiségben tartalmaz részben megolvadt kőzetet. A kitöréseket okozó magma nemcsak a vulkánok alatti magmakamrákban található, hanem szinte mindenhol, bizonyos mélységben. A vulkánok közelében azonban a szüntelen földrengések és a föld egyéb függőleges mozgásai tanúsítják, hogy a magmát valamilyen földalatti "csőbe" tolják. Arra a következtetésre jutunk, hogy a nagyon sok emelkedő magma ritkán vezet kitöréshez. Miért van ez így? Részletezzük ezt a kérdést, és megpróbálunk megválaszolni.
Mi a kiütés? A lávafolyás kialakulásához a nyomás alatt álló magmával töltött törésnek a felszínre kell jutnia. A kitörések ritkaságának magyarázata tehát annak megértése, hogy miért áll meg ennyi törés előrehaladása során.
Kezdjük a vulkánok dinamikájának tanulmányozásával, vagyis az ezen épületekben működő fizikai folyamatok és külső megnyilvánulásaik tanulmányozásával. Ehhez rekonstruáljuk és elemezzük ezeket a folyamatokat a vulkanikus folyadékok és szilárd anyagok fizikai tulajdonságai és viselkedése (mechanikai, hidrodinamikai stb.) Alapján. Ebben az összefüggésben az anyagok fizikájából számos fogalom hasznos, különösen a vulkánok összehasonlítása az összetett anyagokkal, legalább két, különböző jellemzőkkel rendelkező anyag együttese. Mint minden kompozit anyag, a vulkán is számos kőzetből áll, amelyek keménysége, rugalmassága és szakítószilárdsága változó.
A törések megállnak
Függőleges vagy ferde ?
A magma mozgása a töréseken keresztül sok földrengéshez és más függőleges talajmozgáshoz vezet. A megfelelő szeizmikus jelek feltárják a magmakamrákat, és lehetővé teszik ezek térfogatának hozzávetőleges becslését: 5 és 500 köbkilométer közöttiek, ami a gömb alakú magmás kamrák elméleti esetében két-nyolc kilométeres átmérőnek felel meg. Egyes magmakamrák azonban sokkal nagyobbak, mivel a korábbi robbanásszerű kitörések 1000–5000 köbkilométernyi anyagot dobtak ki ... ami 12–21 kilométer átmérőjű kamráknak felel meg.
A legtöbb magmakamra azonban nem gömb alakú, inkább ellipszoid alakú, amit az Izlandon megfigyelt plutonok is megerősítenek, ezek a magmakamrák fagyott magmával vannak tele és erózió útján szabadulnak fel (lásd a szemközti oldalon található ábrát). Ezen magmakamrák közül sok lapított is, különösen azok, amelyek az óceángerincek alatt helyezkednek el, és azok, amelyek a múlt nagy robbanásaihoz vezettek. Közülük a legnagyobb 30 kilométer széles és körülbelül 80 kilométer hosszú volt.
Hogyan mozog a magma a magmakamrából a felszínre? A leggyakoribb kitöréseket a vulkánok okozzák, amelyek olyan hibákon helyezkednek el, amelyek felismerhetők a kráterek irányában: hasadó vulkánok. Ezeket a vulkánokat a kőzet repesztéséből származó hosszú vezetékek látják el magmával. Ez a csővezetéktípus a legtöbb más vulkánkategóriához hasonló. Ezek a többé-kevésbé hengeres csatornák azonban az erózió hatására keletkeztek a magma erőteljes áthaladása miatt a repedésekben, és ismét csak a felszín közvetlen közelében. A magmát továbbító csatornák többsége függőleges vagy nagyon meredek. Ennek ellenére egyes rétegvulkánokban a törések szögben térnek el a magmakamrától (lásd a szemközti ábrát), amely Izland néhány nagyon erodált területének plutonjain közvetlenül megfigyelhető.
Egy csatorna által a felületre továbbított anyagmennyiség a magmakamra térfogatától és a benne lévő nyomástól függően változik. A történelmi idők legnagyobb láva-kiáramlása, az Izland déli részén található Laki 14 köbkilométer volt. Ez a mennyiség kicsi ahhoz képest, amelyet Yellowstone bocsátott ki, 640 000 évvel ezelőtt: a kitörés 1000 köbkilométernyi lávát engedett volna ki. A többi bazaltos áramlás 2000 és 3000 köbkilométer közötti nagyságot ért el.
Ha a magmakamrából kilépő összes magmavezeték a felszínre kerül, a kitörések négyszer-tízszer nagyobbak lennének. Ez nem így van, mert a túlnyomásos magmakamrából kialakuló törések többsége továbbterjed, majd leáll. Ezt a tényt mind az aktív vulkánok geofizikai mérései, mind az ősi erodált vulkánok látszólagos vezetékeinek vizsgálata igazolja.