Vulkanen zijn breuken in de korst van een planeet die gevormd worden door opwellend magma of gesmolten gesteente. Het magma verzamelt zich in een magmakamer aan de oppervlakte. Gas dat vrijkomt uit het magma in de kamer creëert druk in de kamer die uiteindelijk een bres in de rots veroorzaakt, resulterend in een vulkaanuitbarsting.
Sommige vulkanen produceren uitbarstingen die explosiever zijn en meer puin produceren. Anderen produceren uitbarstingen die resulteren in meer lavastromen. Vulkanen zijn te vinden op vele planetaire lichamen van het zonnestelsel, inclusief de aarde, Mars, Io en Venus. Er zijn ook aanwijzingen voor cryovolkanen, vulkanen die vluchtige stoffen zoals water en ammoniak uitbarsten die ijs produceren in plaats van rotsen, op ijzige lichamen van het buitenste zonnestelsel, zoals Neptune's maan Triton en Saturnusmaan Enceladus.
Vulkanen kunnen op vele manieren worden geclassificeerd. Twee manieren waarop vulkanen vaak worden geclassificeerd, zijn door uitbarstingstype en morfologie. Er zijn veel verschillende morfologische soorten vulkanen, maar drie veel voorkomende soorten zijn schildvulkanen, stratovulkanen en sintelkegelproducerende vulkanen. Er zijn ook verschillende soorten uitbarstingen. Sommige uitbarstingen produceren meer explosies en puin. Dit zijn van nature explosieve uitbarstingen. Andere uitbarstingen produceren meer lavastromen. Dit worden uitbundige uitbarstingen genoemd.
Classificatie door morfologie
Cindercones
Cindercones zijn kegelvormige openingen van een grote vulkaan gemaakt van stapels scherven van vulkanisch glas zoals scoria die snel uit de grond komen door continue explosieve uitbarstingen waarbij gesmolten gesteente uit een opening wordt "gespuugd" en snel wordt gestold. Deze vulkanische kenmerken komen vaak voor in riftbassins waar de korst dun is, waardoor magma gemakkelijk het oppervlak kan doorbreken.
Schildvulkanen beschermen
Schildvulkanen zijn koepelvormige vulkanen waarvan de naam lijkt op een schild dat op zijn kant is gelegd. Ze zijn meestal samengesteld uit opeenvolgende lavastromen die op elkaar zijn gestapeld. Mauna Kea in Hawaï en de Tharsis-vulkanen op Mars zijn voorbeelden van dit type vulkaan.
stratovulkanen
Dit zijn vulkanen die meerdere lagen van verschillende soorten vulkanisch materiaal bevatten. Ze bevatten grote hoeveelheden vulkanisch afval zoals sintelkegelproducerende vulkanen en uitgebreide lavastromen zoals schildvulkanen. Beroemde stratovolkanen zijn de berg Fuji, Stromboli en de berg Saint Helens.
Vulkaanuitbarstingen variëren afhankelijk van de samenstelling van de rotsen, de hoeveelheid magma, het gasgehalte en de tektonische omgeving.
Hawaiiaanse uitbarstingen
Hawaïaanse uitbarstingen bestaan voornamelijk uit lavastromen. Deze soorten uitbarstingen komen vaak voor op vulkanische eilanden en op plaatsen waar het magma een bijzonder mafische, specifiek basaltische samenstelling heeft zoals oceanische eilandbogen en op oceaaneilanden in de buurt van hotspots. De magma's geassocieerd met Hawaiiaanse uitbarstingen hebben ook een laag gasgehalte. Plaatsen op aarde waar vulkanische uitbarstingen van Hawaï voorkomen zijn onder meer IJsland, Hawaii en vergelijkbare locaties. De vulkanen van Mars in Tharsis, Olympus Mons, Tharsis Montes, Ascreaus Mons en Arsia Mons zijn waarschijnlijk ook uitbarstingen van Hawaiiaanse stijl die op veel grotere schaal plaatsvonden dan hun terrestrische tegenhangers..
Stromboliaanse uitbarstingen
Er treedt een strombolische uitbarsting op wanneer het magma minder mafisch is, maar nog steeds overwegend maffisch is en het gasgehalte hoger is. Stromboliaanse uitbarstingen bestaan uit opeenvolgende uitbarstingen van lava en vulkanisch afval, gevolgd door perioden van rust die enkele minuten tot enkele uren duren. Een zeer bekende vulkaan met uitbarstingen in stromboliaanse stijl is de vulkaan op het eiland Stromboli, die de "Vuurtoren van de Middellandse Zee" wordt genoemd.
Vulcanian Eruption
Een vulkaanuitbarsting is vergelijkbaar met een strombolische uitbarsting, behalve dat de uitbarstingen explosiever zijn en de periodes van rust die uitbarstingen scheiden langer zijn. Magma's in vulkaanuitbarstingen zijn meer fels dan uitbarstingen van strombolien of Hawaiiaanse stijl. Felsisch magma, zoals rhyoliet, houdt meer gas vast dan maffische magma's en als gevolg daarvan hebben vulkanen met felsisch magma de neiging explosiever te zijn. Dit maakt vulkaanuitbarstingen groter en krachtiger dan uitbarstingen uit Strombol.
Plinian Eruptions
De meest krachtige algemene uitbarsting die optreedt op aarde is een Plinian uitbarsting. Pliniaanse uitbarstingen doen zich voor wanneer het magma nog meer fels is dan bij vulkaanuitbarstingen en zelfs meer gas zit vast. Pliniaanse uitbarstingen produceren kolommen met vulkanisch puin die wel 45 kilometer kunnen zijn. Kolommen die hoger zijn dan ongeveer 30 kilometer hebben langetermijneffecten op het klimaat en daarom zijn deze uitbarstingen belangrijk voor paleoklimaatstudies. Pliniaanse uitbarstingen werden genoemd naar Plinius de jonge die de uitbarsting van de Plinius zag ontstaan als gevolg van de Vesuvius die Pompeii verwoestte in 79 na Christus. Andere beroemde uitbarstingen van Plinian omvatten Tambora en Krakatoa.
Actieve vulkanen komen het meest voor bij actieve plaatgrenzen en hotspots. De plaatgrenzen waar vulkanisme het meest gebruikelijk is, zijn convergente plaatgrenzen zoals subductiezones waar een oceanische plaat wordt ondergedompeld onder ofwel lichtere oceanische korst of continentale korst, omdat continentale korst altijd minder dicht is dan oceanische korst. Vulkanen komen ook veel voor in continentale spleten waar de korst dun genoeg wordt zodat magma gemakkelijk het oppervlak kan doorbreken. Dit zijn de gebieden waar vulkanisch gevaar het grootst is.
Uitbarstingen kunnen zeer destructief zijn voor lokale menselijke gemeenschappen. De gevaren van vulkanen zijn massavernietiging, valstrikken en vallend puin.
Massale verspilling geassocieerd met vulkanen
mudslides
Modderverschuivingen kunnen optreden wanneer een massa modderig materiaal loskomt van de helling van een vulkaan en in een coherente eenheid schuift. Dergelijke modderstromen kunnen zeer destructief zijn voor nabijgelegen steden.
modderstromen
Modderstromen kunnen ook worden veroorzaakt door vulkaanuitbarstingen en ontstaan wanneer de modder zich gedraagt als een vloeistof die een rivier van modder creëert. Modderstromen zijn erg dicht en kunnen keien met hoge snelheden dragen.
lahars
Lahars zijn mengsels van modder, vulkanisch afval en water. Hun temperaturen zijn honderden graden Celsius en ze bewegen met zeer hoge snelheden. Ze behoren tot de meest destructieve vormen van massavernietiging in verband met vulkaanuitbarstingen.
Ashfalls
Explosieve vulkaanuitbarstingen kunnen grote hoeveelheden deeltjes van as-grootte produceren die door wind grote afstanden kunnen worden afgelegd. As kan daken en grond bedekken en is erg moeilijk schoon te maken. Vulkanische as is ook erg scherp en gekarteld en kan auto- en vliegtuigmotoren evenals de longen van dieren en mensen beschadigen.
Vallend puin
Bij explosieve uitbarstingen kunnen gesmolten gesteenten en minerale kristallen die al vast zijn geworden in het magma met hoge snelheden worden uitgeworpen. Ze variëren in grootte van ash-sized tot kiezel-en kleinbedrijf in het geval van lapilli tot een meter, of meer, over in het geval van blokken en bommen. Het vliegen van vulkanisch puin is ook gevaarlijk omdat het kan botsen met gebouwen en andere objecten, evenals met mensen.
Er is geen manier om precies te voorspellen wanneer een uitbarsting zal plaatsvinden, maar er zijn tekenen die aantonen dat er een vulkaanuitbarsting aanstaande is. Deze omvatten aardbevingszwermen en de uitpuilende helling van de vulkaan.
Aardbeving zwermt
Wanneer gesmolten gesteente door kamers onder het oppervlak beweegt, kan dit een cascade van aardbevingen veroorzaken wanneer de gesmolten rots tegen de wanden van de kamer in beweegt. Dit betekent niet noodzakelijk dat er een uitbarsting zal plaatsvinden, maar het betekent wel dat gesmolten gesteente in beweging is en mogelijk in de richting van een vulkanische ontluchting gaat.
Uitbreiding van het terrein
Omdat het gas en het magma het oppervlak van een bijna-uitbarstende vulkaan naderen, kan de helling van de vulkaan uitpuilen of vervormen als gas en magma tegen de rots drukken. Deze uitstulping is meestal alleen detecteerbaar door tiltmeters.
De meeste vulkanen in de buurt van bevolkingscentra hebben teams van vulkanologen die ze controleren en waarschuwen voor potentieel gevaarlijke activiteiten. Er is ook een kleurgecodeerd systeem dat door vulkanologen wordt gebruikt om de mate van gevaar van een vulkaanuitbarsting aan te geven.
Aardbevingen treden op als het oppervlak op een of andere manier wordt geschud of verstoord door interne processen in de aarde. Aardbevingen worden meestal veroorzaakt door het wegglijden tussen twee rotsblokken langsheen een fout. Dit uitglijden zal resulteren in seismische golven. Vergelijkbare aardbevingen kunnen ook op andere planeten voorkomen.
De twee soorten golven die betrokken zijn bij de oorzaak van aardbevingen zijn oppervlaktegolven en lichaamsgolven die door het binnenste van de aarde reizen.
Lichaamsgolven
De twee soorten lichaamsgolven zijn p-golven en s-golven.
P-golven
P-golven zijn longitudinale golven, wat betekent dat de oscillatie veroorzaakt door de golf parallel loopt aan de voortplanting van de golf door rots. Ze kunnen reizen door zowel vaste als vloeibare componenten van de aarde of een ander planetair lichaam. Als p-golven door de rots bewegen, zal het materiaal worden samengedrukt op de toppen van de golven en zich uitstrekken naar de troggen.
S-golven
S-golven zijn transversale golven, wat betekent dat hun oscillatie loodrecht op hun voortplanting staat. S-golven zijn langzamer dan p-golven. In feite betekent de "s" in s-golf "secundair" terwijl de "p" in p-golf primair betekent, aangezien s-golven na de p-golven zullen aankomen. In tegenstelling tot p-golven kunnen s-golven alleen door vast materiaal reizen en zullen ze niet door vloeistof of lucht reizen. Een van de redenen dat geofysici weten dat de aarde een vloeibare buitenkern heeft, is dat er een gebied binnen het binnenste van de aarde is waaruit seismische detectoren geen s-golven ontvangen, alleen p-golven.
Oppervlaktegolven
Oppervlaktegolven kunnen in verschillende vormen voorkomen. De twee typen oppervlaktegolven zijn golven die ervoor zorgen dat de grond zijdelings beweegt en golven die ook een verticale oscillatie van de grond veroorzaken. Oppervlaktegolven die de grond lateraal bewegen, worden liefdesgolven genoemd. Oppervlaktegolven die ook een verticale oscillatie van het oppervlak veroorzaken, worden Rayleigh-golven genoemd.
Aardbevingen worden voornamelijk veroorzaakt door plaatbewegingen en bewegingen langs fouten. Fouten zijn in wezen scheuren in de aardkorst die actief vervormen terwijl rotsblokken aan weerszijden van de breuk tegen elkaar glijden. Deze beweging van rotsmassa's is de basis van platentektoniek.
Aardbevingen en fouten
Aardbevingen worden meestal veroorzaakt door bewegingen van rotsblokken langs fouten. Er zijn drie soorten fouten waarbij aardbevingen zich clusteren. Normale fouten, fouten in de omkeerrichting en transformatiefouten.
Normale fouten
Normale fouten zijn fouten waarbij twee tektonische blokken of rotsblokken uit elkaar worden getrokken. Deze fouten treden op in uitbreidingsgebieden zoals spleetbassins en op mid-oceanische ruggen waar tektonische platen van elkaar afwijken. Deze fouten zijn ook zichtbaar op andere planetaire lichamen zoals Mars in de regio Valles Marineris.
Omgekeerde fouten
Omgekeerde fouten treden op wanneer twee tektonische blokken tegen elkaar aanduwen. Dit kan ervoor zorgen dat één blok naar boven en over een ander blok wordt gestuwd. Dit type fout komt vaak voor in subductiezones en op rimpelruggen op planetaire lichamen zoals Mercurius, de maan en Mars, waar afkoeling van de planeet samentrekking van de korst heeft veroorzaakt. Omgekeerde storingen zijn het gevolg van compressie.
Transformeer fouten
Transformatiefouten treden op wanneer twee tektonische blokken zijdelings ten opzichte van elkaar bewegen. Een bekend voorbeeld van een transformatiefout is de San Andreas-fout in de Amerikaanse staat Californië.
Schuine fouten
Schuine fouten vertonen zowel omgekeerde / normale als transformerende beweging van de bijbehorende tektonische blokken. De meeste grote fouten hebben segmenten die verschillende gradaties van schuinte vertonen.
Hoe fouten leiden tot aardbevingen
Terwijl tektonische blokken langs fouten bewegen, bewegen ze niet continu. Terwijl blokken tegen elkaar glijden, raken ze gevangen op uitsteeksels langs de wanden van het breukvlak, die oneffenheden worden genoemd. Zodra ze zijn gepakt, wordt er druk opgebouwd op de oneffenheden totdat uiteindelijk de ruwheden die de twee rotsblokken bijeensluiten breken of smelten, waardoor de blokken opnieuw gaan glijden. Dit breken van de ruwheden en het daaropvolgend glijden van de blokken produceert een aardbeving.
Vanwege de aard van aardbevingen is het bijna onmogelijk om te voorspellen wanneer een aardbeving zal plaatsvinden. Het beste dat in de meeste gevallen kan worden gedaan, is om te voorkomen dat gebouwen worden gebouwd waar waarschijnlijk aardbevingen zullen optreden, zoals langs gebreken en om gebouwen te ontwerpen in gebieden waar aardbevingen gebruikelijk zijn om ze te weerstaan..
de schaal van Richter
De schaal van Richter is een schaal die wordt gebruikt om de omvang van een aardbeving te berekenen. De omvang van een aardbeving is de energie die vrijkomt tijdens het evenement. De meeste aardbevingen zijn niet hoger dan magnitude 9. Zeer zelden zullen aardbevingen van magnitude 9 of hoger optreden. Dit zijn enkele van de meest destructieve aardbevingen die zich hebben voorgedaan in de geschiedenis van de aarde. De omvang van een aardbeving wordt beperkt door de lengte van de bijbehorende fout. Er is op dit moment geen fout op aarde groot genoeg om een magnitude 10 aardbeving te ondersteunen.
Vulkanen en aardbevingen hebben alle te maken met een breuk die optreedt in de rots nabij of aan de oppervlakte van een planetair lichaam.
Beide zijn ook fenomenen van geologische oorsprong die ernstige gevaren voor de mens opleveren. Vulkaanuitbarstingen en aardbevingen zijn ook beide moeilijk te voorspellen.
Hoewel er overeenkomsten zijn tussen vulkanen en aardbevingen, zijn er ook belangrijke verschillen, waaronder de volgende.
Er ontstaan vulkanen wanneer magma naar de oppervlakte komt en een breuk in het oppervlak veroorzaakt waardoor een opening ontstaat. Ze zijn geclassificeerd op basis van vele factoren, waaronder, maar niet beperkt tot, morfologie en de omvang van de uitbarsting. De schaal van de uitbarsting wordt bepaald door de samenstelling van het magma en de hoeveelheid gas die erin zit. Aardbevingen worden meestal veroorzaakt door het wegglijden van rotsblokken op een fout. Vulkanen en aardbevingen zijn vergelijkbaar omdat ze zowel geologisch van oorsprong zijn en beide resulteren in oppervlakteverschijnselen. Ze vertegenwoordigen ook allebei significante gevaren voor de mens. Ze verschillen van elkaar omdat vulkanen uitbarsten vanwege processen die zich heel dicht bij het aardoppervlak voordoen, terwijl aardbevingen meestal worden veroorzaakt door verstoringen die vaak op zijn minst honderden meters onder het oppervlak van een planeet vandaan komen. Vulkanen zijn ook functies die tal van gerelateerde evenementen kunnen produceren, terwijl elke aardbeving slechts een geologische gebeurtenis is. Bovendien resulteren vulkanen in de vorming van nieuwe rotsen, terwijl aardbevingen resulteren in seismische golven en het schudden van gesteente, maar niet de vorming van nieuwe gesteenten. Ook kunnen voorspeld worden dat vulkanen binnen enkele dagen tot weken uitbarsten, hoewel een exacte tijd niet bekend kan zijn en voorspellingen niet kloppen, terwijl alleen de waarschijnlijkheid van een aardbeving kan worden voorspeld. Het is onmogelijk om een tijdschema vast te stellen voor het tijdstip waarop de volgende aardbeving zal plaatsvinden.