Wulkany występują w wielu kształtach i rozmiarach, od zwykłych wulkanów ze stożkiem żużlowym, które powstają od powtarzających się erupcji i kopuł lawy, które gromadzą się nad otworami wulkanicznymi, po szerokie wulkany tarczowe i wulkany kompozytowe. Chociaż różnią się budową i wyglądem, wszystkie mają dwie rzeczy. Z jednej strony wszystkie są niesamowitymi siłami natury, które zarówno przerażają, jak i inspirują.
Z drugiej strony wszelka aktywność wulkaniczna sprowadza się do tej samej podstawowej zasady. Zasadniczo wszystkie erupcje są wynikiem wypychania magmy spod Ziemi na powierzchnię, gdzie wybuchają jak lawa, popiół i skała. Ale jakie mechanizmy napędzają ten proces? Co dokładnie sprawia, że stopiona skała unosi się z wnętrza Ziemi i eksploduje w krajobraz?
Aby zrozumieć, jak wybuchają wulkany, najpierw należy wziąć pod uwagę strukturę Ziemi. Na samym szczycie znajduje się litosfera, najbardziej zewnętrzne warstwy Ziemi, które składają się z górnego płaszcza i skorupy. Skorupa stanowi niewielką objętość Ziemi, o grubości od 10 km na dnie oceanu do maksymalnie 100 km w regionach górskich. Jest zimny i sztywny i składa się głównie ze skały krzemianowej.
Pod skorupą płaszcz Ziemi jest podzielony na sekcje o różnej grubości w zależności od ich sejsmologii. Składają się one z górnego płaszcza, który rozciąga się na głębokości od 7 - 35 km (4,3 do 21,7 mil)) do 410 km (250 mil); strefa przejściowa, która wynosi od 410–660 km (250–410 mil); dolny płaszcz, który wynosi od 660–2 891 km (410–1 796 mil); oraz granica rdzenia – płaszcza, która ma średnio ~ 200 km (120 mil) grubości.
W obszarze płaszcza warunki zmieniają się drastycznie od skorupy. Ciśnienie znacznie wzrasta, a temperatura może dochodzić nawet do 1000 ° C, co sprawia, że skała jest wystarczająco lepka, aby zachowywała się jak ciecz. Krótko mówiąc, doświadcza elastycznie w skali czasu tysięcy lat lub więcej. Ta lepka, stopiona skała zbiera się w rozległe komory pod skorupą ziemską.
Ponieważ ta magma jest mniej gęsta niż otaczająca ją skała, „unosi się” na powierzchnię, szukając pęknięć i słabości w płaszczu. Kiedy wreszcie osiągnie powierzchnię, eksploduje ze szczytu wulkanu. Gdy znajduje się pod powierzchnią, stopiona skała nazywa się magmą. Kiedy osiąga powierzchnię, wybucha jako lawa, popiół i skały wulkaniczne.
Z każdą erupcją wokół wulkanicznego wylotu gromadzą się skały, lawa i popiół. Charakter erupcji zależy od lepkości magmy. Kiedy lawa płynie łatwo, może podróżować daleko i tworzyć szerokie wulkany tarczowe. Kiedy lawa jest bardzo gęsta, tworzy bardziej znany kształt stożka wulkanu (inaczej wulkanu stożka żużla). Kiedy lawa jest wyjątkowo gęsta, może gromadzić się w wulkanie i eksplodować (kopuły lawy).
Innym mechanizmem napędzającym wulkanizm jest ruch skorupy. Aby go rozbić, litosfera jest podzielona na kilka płyt, które są stale w ruchu na płaszczu. Czasami płyty zderzają się, odrywają lub przesuwają obok siebie; powodując zbieżne granice, rozbieżne granice i granice transformacji. Ta aktywność napędza aktywność geologiczną, w tym trzęsienia ziemi i wulkany.
W przypadku tych pierwszych często powstają strefy subdukcji, w których cięższa płyta wsuwa się pod lżejszą płytę - tworząc głęboki rów. Ta subdukcja zamienia gęsty płaszcz w pływającą magmę, która unosi się przez skorupę na powierzchnię Ziemi. Przez miliony lat ta wschodząca magma tworzy serię aktywnych wulkanów zwanych łukiem wulkanicznym.
Krótko mówiąc, wulkany są napędzane przez ciśnienie i ciepło w płaszczu, a także aktywność tektoniczną, która prowadzi do erupcji wulkanicznych i odnowy geologicznej. Występowanie erupcji wulkanicznych w niektórych regionach świata - takich jak Pacyficzny Pierścień Ognia - ma również ogromny wpływ na lokalny klimat i geografię. Na przykład takie regiony są na ogół górzyste, mają bogatą glebę i okresowo doświadczają powstawania nowych mas lądowych.
Wiele artykułów o wulkanach napisaliśmy tutaj w Space Magazine. Oto jakie są różne typy wulkanów ?, Jakie są różne części wulkanów ?, 10 interesujących faktów na temat wulkanów ?, Co to jest Pacyfikowy Pierścień Ognia ?, Olympus Mons: Największy wulkan w Układzie Słonecznym.
Chcesz więcej zasobów na Ziemi? Oto link do strony NASA Human Spaceflight, a tutaj Visible Earth NASA.
Nagraliśmy również odcinek Astronomy Cast about Earth, w ramach naszej wycieczki po Układzie Słonecznym - Episode 51: Earth.
