Vulkanologija

8/16/2019 Vulkanologija

http://slidepdf.com/reader/full/vulkanologija 1/764

Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za geologijo

Vulkanologija- študijsko gradivo za predavanja -

Mirijam Vrabec in Nina Zupančič

Ljubljana 2015



V U L K A N O L O G I J A

UVOD

TEKTONIKA PLOŠČ IN VULKANIZEM NARAVA MAGME IN FIZIKALNE LASTNOSTI MAGME

VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMAKlasifikacija vulkanskih izbruhovIzlivni izbruhi in njihovi produkti

Eksplozivni izbruhi in njihovi produktiVULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV

„Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani

HUMANISTIČNA VULKANOLOGIJAVulkani: Življenje , podnebje in zgodovina človeštva Vulkanske nevarnosti in tveganja

Učni načrt predavanj



Lockwood J.P. & Hazlett R.W., 2010Volcanoes, Global Perspectives

Wiley-Blackwell, 541 pp.

Literatura


Sigurdsson H. (ed.), 2000Encyclopedia of volcanoes

Academic Press, 1417 pp.

Parfitt E.A. & Wilson L., 2011Fundamentals of physical volcanology

Blackwell Publishing, 230 pp.

Schmincke H.U., 2008Volcanism

Springer, 324 pp.




Izberite enega izmed vulkanov s seznama.

Pripravite power point predstavitev (20 –30 minut), kjer predstaviteGeografske podatkeTektonsko okoljeTip vulkana in tip izbruhovPosebnosti, zanimivosti, zgodovinske dogodke...Presenetite naju

Pripravite eno ali dve vprašanji, o katerih boste s kolegi razpravljali ovulkanu.

Izberite in dogovorite se s kolegi za termin predstavitve v majupredvideni termini v času predavanj 5.5. -26.5.2015glej časovnico

Samostojni seminarji




Pinatubo Mount Pinatubo, Botolan, Filipini


Chicon El Chichón, Chiapas, Mehika




Etna Mount Etna, Vzhodna obala Sicilije, Italija


Krakatau Sundski preliv med Sumatro in Javo, Indonezija


http://slidepdf.com/reader/full/vulkanologija 7/764 V U L K A N O L O G I J A

Vezuv Monte Vesuvio, Neaplj, Južna Italija


Stromboli Lipari, Messina, Italija



Mt. Pele Mount Pelée, Martinique, Karibi


Sv. Helena Mount St. Helens, Skamania, Washington



Galapagos Galápagos Islands, Pacifiški ocean, Zahodno od Ekuadorja


Laki Lakagígar, Južna Islandija



Santorini Otok v Kikladih, Egejsko morje, Grčija


Tenerife Kanarski otoki, Španija



Kilimanjaro Mount Kilimanjaro, Tanzanija


Kaiserstuhl Baden- Württemberg, Nemčija



Fujijama Mount Fuji, Honshu, Japonska


Hawaii Tihi ocean, ZDA




Ruapehu Mount Ruapehu, Nova Zelandija


Avachinsky Kamčatka, Rusija




Chimborazo Andi, Ekuador


Ambrym Malampa, Vanuatu




Crater Lake Oregon, ZDA


Ararat mount Ararat, Turčija




Ol Doinyo Lengai Arusha, Tanzanija, Afrika


Devils Tower Wyoming, ZDA




Merapi Java


Lascar Andi, Čile




Dekanska bazaltna planota Indija


Axial Seamount ZDA




Hoodoo Mountain Kanada


Yellowstone Wyoming, ZDA




Toba Sumatra, Indonezija


Galunggung Java, Indonezija

Č



Predavanja24.02. Uvodni sestanek, razdelitev seminarjev31.03. Uvod in tektonika plošč 02.04. Fizikalne lastnosti in izvor magme07.04. Vulkanski izbruhi klasifikacija in izlivni vulkanizem09.04. Eksplozivni vulkanizem14.04. Pozitivne vulkanske oblike16.04. Negativne vulkanske oblike, izgubljanje mase, »nevidni« vulkani

21.04. Podnebje in hazard23.04. Gospodarska vulkanologija

Predstavitve seminarjev05.05. Seminar07.05. Seminar

12.05. Seminar14.05. Seminar19.05. Seminar21.05. Seminar26.05. Seminar in podrobna navodila za teren

Terenske vaje 1. teden junija

Časovnica




8 dni terenskega delaPrvi teden v juniju – predvidoma od sobote 30.05. ali nedelje 31.05.do sobote 06.06. ali nedelje 07.06.2015.Okvirna trasa, ki se lahko še spremeni:

31.05. Ljubljana – kaldera Bolsena01.06. Kaldera Bolsena – Neapelj02.06 . Vezuv, Pompeji; zvečer trajekt in nočna vožnja na Stromboli03.06. dnevni vzpon na Stromboli , nočna vožnja z ladjico04.06. Stromboli in nočna vožnja v Neapelj 05.06. Campi Flagrei06.06. morda Ischia07.06. Neapelj – Ljubljana

Oprema:

Spalna vreča, čelna svetilka Terenska obutev in zaščitna oprema Primerna fizična kondicija

Cena:Avtobusni prevoz krije OG

Stroški prenočevanja, trajekta, ladjice , vstopnine, hrane….

Terenske vaje


0




Terenske vaje



VULKANOLOGIJA 1. Uvod

Bardarbunga, Islandija, 2. september 2014




UVOD


VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMAKlasifikacija vulkanskih izbruhovIzlivni izbruhi in njihovi produktiEksplozivni izbruhi in njihovi produkti

VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani





1. Razumeti vulkane, kako delujejo, zakaj so tam kjer so, kaj lahkopričakujemo od njih in zakaj !

na pr. Zakaj so vulkani na Havajih in Galapagosu, tako drugačni od tistih vNW Pacifiku, ali večini drugih krajev na svetu?

Osnovni cilji predmeta


Fernandina , Galápagos

Mt. Rainier , Washington



2. Pridobiti osnovno vulkanološko znanje, ki nam bo pomagalo razumetiin upoštevati fizikalne procese, ki danes aktivno preoblikujejo pokrajinookoli nas.

Osnovni cilji predmeta


Kl ič t N 1



Vulkani so vir magme (staljenih kamnin).

Vulkani so PRODUKT vulkanskih izbruhov.Izvor magme je precej globje v Zemlji v plašču. Magma NE izvira iz staljenega zunanjega jedra to jesestavljeno predvsem iz Fe in nekaj Ni!

Klasična zmota No.1


Ekvadorski vulkanCotopaxi je edennajvišjih aktivnih

vulkanov na svetu njegov vrh se nahaja se

5897 m nad morskogladino.

A di



Visoki vulkani v Andih so produkt več tisočvulkanskih izbruhov, ki so potekali vednona istem mestu in postopno zgradili goro

na vrhu kontinentalnega roba.

Andi


A di



V U L

K A N O L O G I J A

Andi

A di



Pogled proti jugu vzdolž Andov iz4500 m nadmorske višine.

Andi

V U L

K A N O L O G I J A

Atacazo

A di




Andi

V U L

K A N O L O G I J A

Atacazo

A di




Andi

V U L

K A N O L O G I J A

Atacazo

Kaj je lkan?



V U L

K A N O L O G I J A

Odprtina v zemeljski skorji, skozi katero se izliva staljena lava terbruha pepel in plini.

Podobna odprtina na površini drugega planeta.

Gora, ki jo gradijo materiali, ki so prišli na zemeljsko površje skozivulkansko žrelo („vent“), ki je preko napajalnega vulkanskega kanala(„Feeder conduit“) povezano z magmatskim ognjiščem („magma

chamber “).

Kaj je vulkan?

Vulkan je "dimnik", ki povezujestaljene kamnine (magmo) znotrajzemljske skorje z zemeljskimpovršjem. Vulkan vključuje tudistožec („cone“), ki je zgrajen izizbruhanega materiala.

Praktična definicija: Gora alihrib, ki nastane, kadar staljenekamnine dosežejo (ali se približajo)

Zemljinmu površju in izbruhnejo.AMPAK...

Psevdovulkani?

Asfaltni vulkani



V U L

K A N O L O G I J A

BLATNI VULKANIv sedimentnih bazenih nastanejo zaradigostotnih razlik in lahko lahko zajemejo tudi

velika subaerska področja na geotermalnih področjih oblikuje jihdvigajoča se para nad „blatnim kotlom“

ASFALTNI VULKANIna morskem dnu nad solnimi čoki lahkotvorijo zelo velike podmorske oblike

Psevdovulkani?

Indonezijski vulkan Lusi

Klasična zmota No 2



Tokovi lave so zelo nevaren dejavnik vulkanskih izbruhov.

V resnici so sami tokovi NAJMANJ nevarna faza kateregakoli vulkanskegaizbruha, ker so predvidljivi!


V U L

K A N O L O G I J A

Aktivnen tok lave na Havajih (levo) in na Etni v Italiji (desno).

Ni težko ugotoviti, da so tokovi lave izjemno VROČI!




Vulkani so stalne geomorfološke oblike.

Podobno kot živa narava, se vulkani RODIJO , so AKTIVNI nekaj časa(merimo v tisočih milijonih let), nato pa umrejo – UGASNEJO inpostanejo neaktivni!Vulkan, ki je neaktiven, ne raste več nanj pa delujeta preperevanje inerozija in ga postopoma uničujeta - odnašata. Vulkanska aktivnost običajno ni kontinuirana – je praviloma EPIZODIČNA

v vmesnih neaktivnih fazah govorimo o SPEČEM vulkanu.


V U L

K A N O L O G I J A

Parícutin v Mehiki, je leta1943 pogledal na dan sredi

koruznega polja.Volcanologom je omogočil

spremljanje rojstva, življenjein smrti vulkana. Je eden

izmed najmlajših vulkanov naZemlji.

Navidad Čile



Navidad, Čile

V U L

K A N O L O G I J A

Po 100 letih mirovanja je 25. decembra 1988 vulkan Lonquimay v Čilu znovaizbruhnil. Na NE strani vulkana se je v dnu doline pojavila velika razpoka, skozi

katero je 13 mesecev iztekala lava in zgradila novo nastali stožec z imenomNavidad („Božič"). Tokovi lave in velike količine pepela, ki je nosil F so

povzročili eno smrtno žrtev, več kot 2000 ljudi je bilo treba evakuirati. Poginilo

je na stotine glav živine in poškodovane so bile številne kmetijske površine vširokem območju okoli vulkana.

Eldfell Islandija 1973



Eldfell, Islandija, 1973


Eldfell je nastal na Islandiji leta1973 z odprtjem 1600 m dolge

razpoke na vzhodni strani otokaHeimaey, 400 m E od mesta. V prvih

urah so žareče fontane lava bruhaleiz razpoke 50-150 m visoko. Dankasneje se je izbruh nadaljuje izdveh kraterjev in 6. februarja jeostal samo še en krater, kjer je

aktivnost nadaljevala do 26. junija,ko se je izbruh zaključil.

Eldfell Islandija 2015



Eldfell, Islandija, 2015


Uničenih je bilo 417 hiš, preostanek mesta pa je bil

prekrit z milijoni tonfragmentiranega vulkanskega

materiala usedlega iz zraka(tefra). Skupni obseg

izbruhanega materiala je znašal250 milijonov kubičnih metrov.




Vulkani so lepe koničaste gore, ki bruhajo magmo.

Ostajajo tri (štiri) različne vrste vulkanov



Vrste vulkanov



1. ŠČITASTI VULKANI („Schield Volcanoes“) sem spadajo nekateri največji vulkani na Zemlji, vulkani na Havajih in večinasrednje-oceanskih otokov

so ščitasto oblikovane gore z nizkim nagibom pobočij (običajno 5-10 °)imajo zelo dolgo življensko dobo nastanejo z izlivi nizko viskoznih bazaltnih lav

Vrste vulkanov


Mauna Kea , Havaji

številni izbruhi sepojavljajo nabokih tehvulkanov desetinekilometrov stranod njihovih vrhov

včasih selokalizirajo vzdolžradialno

potekajočihrazpok („riftzones“)

Ščitasti vulkani



Ščitasti vulkani


Erupcija lave iz ščitastega vulkana Kilauea , Havaji

Vrste vulkanov



2. STRATOVULKANI (Sestavljeni vulkani, „Composite Volcanoes“) masivne, strme (30-35 °) in " koničaste" gore vulkani so zgrajeni iz piroklastičnega materiala, zlasti vulkanskega pepela zvmesnimi plastmi tokov lave t.i. sestavljeni vulkanigradijo se skozi dolgo časovno obdobje več sto ali tisoč izbruhovime izhaja iz besede „stratum“ plasti

Vrste vulkanov


Mt. Fuji , Japonska

Stratovulkani



Stratovulkani


Erupcija stratovulkanaKronotsky , Kamčatka

Vrste vulkanov



3. PIROKLASTIČNI STOŽCI (Stožci žlindre, „Cinder Cone Volcanoes“) najbolj podobni klasični predstavi vulkana: votla goro z odprtino na vrhu inlavo v globini

nastanejo ob erupcijah manjše količine lave in piroklastičnega materiala, kise nakopičijo okoli skodelasto oblikovanega kraterjatvorijo 30- 400m visoke stožce iz piroklastičnega materiala, žlindre, plovca alipepela

Vrste vulkanov


Recentni vulkanski stožec Natural Area ,Mojave, Mehika

lahko so podkvasteoblike povezano stokovi laveimajo kratkoživljensko dobo

nekaj dni do nekaj10 letkratkotrajneerupcije, v večiniprimerov enasama

značilno kopenskivulkani

Piroklastični stožci




Erupcija lave iz Puu - Oo piroklastičnega stožca of t.i. „rift zone“ navulkanu Kilauea, Havaji

Vrste vulkanov



4. VULKANSKE DOME (Lavine dome, „Lava dome“, „Volcanic dome“) nastanejo s počasnimi erupcijami visoko viskozne lave včasih nastanejo v kraterjih starejših vulkanov

običajno nastanejo z eksplozivnimi erupcijami, vendar lava ne potuje daleč kup lave, ki je bil zelo trd in delno ali povsem strjen, ko je prišel iz žrela


Vulkanske dome v kraterju Mt. St. Helens , ZDA

dome se lahkooblikujejopostopoma skoziveč let

navzven sepostopnonapihujejoobčasnoeksplodirajo aliizcedijo počasnein goste jezikelave

Vulkanske dome




Žareča vulkanska doma na vrhu kraterja vulkana Kelud , Indonezija





Vsi eksplozivni vulkanski izbruhi so uničujoči.

VULKANSKI EKSPLOZIVNOSTNIINDEKS (VEI)

količina izbruhanega materiala,višina stolpca, čas trajanja ločimo 8 stopenj po VEI

0-2 dnevni ali tedenski izbruhi

3 vsakoletne močne eksplozije z erupcijskim oblakom do 15 km

4-5 uničujoče eksplozije vsakih nekajdesetletij ali stoletij z erupcijskimoblakom visokim 25 kilometrov aliveč





Vsi eksplozivni vulkanski izbruhi so uničujoči.

VULKANSKI EKSPLOZIVNOSTNIINDEKS (VEI)

6-7 kolosalne in super-kolosalneeksplozije

najbolj nevarni so ogromni gorečišrapneli bomb

povzročijo cunamije, vročekamenje leti na stotine km dalečin nebo zagrnejo s pepelomKrakatau 1883 (VEI-6) je ubil36.000 ljudi (cunami in T-travma)

8 mega-kolosalne eksplozije vsaj 100-krat močnejše kot Krakatau 1883

ustvarijo kaldere velikost majhnedržave ne pomnimo v zgodoviničloveštva

Yellowstone (640.000 BC)Toba, Sumatra (74.000 BC)Taupo, Nova Zel. (24.500 BC)...

Supervulkani




za več velikostnih razredovvečje erupcije, kot katerakolierupcija, ki jo je zabeležilanaša civilizacija

meja: več kot 1000 km 3 izbruhanega materialatvorijo topografsko negativnestrukture znane kot kalderevulkanske erupcije te velikostipovzročajo klimatskespremembe, včasih celoizumiranje določenih vrst

p

Količinamateriala

km 3 Frekvenca Primer

> 10 -5 dnevno Stromboli

> 10 -2 letno Nevado delRuiz (1985)

> 1 vsakih 50 let Sv. Helena(1980)

> 100 vsakih 1000 let Tambora (1815)

> 10 5 vsakih 10.000 do100.000 let

Toba (75.000 bc)

Supervulkani




p

Yellowstone

Valley Grande

Long

Valley

Taupo

Aira

Toba

Siberian Traps





Vsi vulkani imajo žrelo krožne oblike.

Kilauea , erupcija vzdolž razpoke Etna , erupcija skozi žrelo

Magma se med erupcijo na dan lahko

prebije skozi eno samo dovodno cev inizstopi skozi krožno ŽRELO, ki spominja naneke vrste zračnik ali pa se izliva vzdolžrazpotegnjenega žrela v obliki RAZPOKE .




Vulkanska aktivnost globalno segreva Zemljo.

KRATKOROČNI UČINKI ognjeni dež, reke magme, uničenje, panika grozljivi vendar zbledijo v primerjavi z DOLGOROČNIMI POSLEDICAM

pomemben vpliv na PODNEBNE SPREMEMBE !!!3 glavni dejavniki, ki kontrolirajo klimo

OZONSKI PLAŠČ sončna svetloba cepi kisik v ozon v stratosferi odbija sončne UV žarke ob vulkanskih izbruhih se sprošča kislina, ki uničuje ozon

EFEKT TOPLE GREDEtoplogredni plini ujeti v ozračje povzročajo globalno segrevanjevulkanski plini vsebujejo velike količine CO 2 , ki je razvpiti toplogredni plin

ALBEDO EFEKTprah in pepel ujet v ozračju blokirata sončne žarke globalno ohlajanjevelike količine izbruhanega pepela blokirajo sončne žarke in ohladijo planet

1991 eksplozija stratovulkana Mt. Pinatubo na Filipinih znižanje globalne T za 2-3leta1883 eksplozija Krakatau v Indoneziji VULKANSKA ZIMA na celotnem planetu 4 zelo hladna leta po eksploziji močni viharji in rekordne snežne padavine povsem svetu.1815 izbruh stratovulkana Mt. Tambora v Indoneziji sredi poletja so se pojavilezmrzali v New Yorku, junija je snežilo v Novi Angliji, Nova Fundlandiji in Labradorju

„1816 = leto brez poletje"

Par terminoloških...




A. MAGMAnaravna vroča, homogena silikatna talina v zemeljski notranjostimed komponentami prevladujeta Si in O 2

B. LAVAmagma, ki se izlije na površje, tokovi lave lahko prekrijejo obsežna področja

C. MAGMATSKE KAMNINEnastanejo z ohlajanjem magme ali laveglede na način nastanka ločimo:

VULKANSKE ali EKSTRUZIVNE KAMNINE PREDORNINEmagma, ki se strjuje plitvo pod površino ali lava, ki se strjuje na površini Zemlje

hitro ohlajanjevečji VTROŠNIKI v drobnozrnati do steklasti OSNOVI PORFIRSKA STRUKTURA

PLUTONSKE ali INTRUZIVNE KAMNINE GLOBOČNINE magma se strjuje globoko pod površjem počasno ohlajanje zrnate kamnine ZRNATA STRUKTURA

LAVA ŽRELO

MAGMA

Zrnata vs. porfirska struktura




E. NAKOPIČENJA MAGME V NOTRANJOSTI ZEMLJE MAGMATSKO OGNJIŠČE posamezno nakopičenje magmatske talineimenujemo

MAGMATSKI REZERVOAR obsežen magmatski sistem pod posameznimvulkanom ali večjim vulkanskim centrom; lahko je sestavljen iz večmagmatskih ognjišč in vulkanskih kanalov

F. MAGMATSKA TELESAče se magmatsko ognjišče ohladi, se magma v njem strdi PLUTON ali večjiBATOLIT

Sierra Nevadamagmatskekamnine, kinastanejo blizupovršine in sodirektno

povezane zvulkanom naovršjuimenujemoSUBVULKANSKE aliHIPABISALNEKAMNINE





G. VULKANSKI KANALvod ali kanal, po katerem potuje magma iz magmatskega ognjišča alirezervoarja proti zgoraj ležečemu vulkanu

če se magma ohladi v ozki, (sub)vertikalni razpoki nastane DAJKmagma iz ognjišča ali rezervoarja lahko prodira tudi lateralno nastane(sub)horizontalno telo z imenom SILL

SILL

DAJK





H. NARAVA ERUPCIJ ali IZBRUHOVpoznamo dva glavna tipa vulkanskiherupcij:

EFUZIVNE (IZLIVNE) inEKSPLOZIVNE

erupcije imajo lahko tudi mešan značaj simultano na različnih delih vulkana

Efuzivna erupcija lave

Etna , Italija, 16.6.2014

Eksplozivna erupcija pepela in plinovSakurajima , Japonska, 2010





EFUZIVNE ERUPCIJErelativo mirni izbruhi bolj ali manjtekoče lave z nizko vsebnostj SiO 2

lava se iz žrela izliva v okoliškopokrajino nastanejo tokovi lavetokove lave razvrščamo glede nanjihove površinske značilnosti

gladka površina PAHOEHOErazbrazdana površino AA

Pahoehoe lava

Aa lava

Pirodukt




EKSPLOZIVNE ERUPCIJEnasilne erupcije lava z visokovsebnostjo SiO 2

izbruhajo ogromne količinefragmentiranega materiala PIROKLASTIČNI MATERIALin/ali TEFRA predvsem strjeni fragmenti lave pomešanis starejšim kamninskim materialom piroklastični material delimo glede navelikost in obliko delcev

zrna manjša od Pe VULKANSKI PRAHzrna v velikosti Pe VULKANSKI PEPELvečja zrna LAPILI , VULKANSKEBOMBE , VULKANSKI BLOKI

sprijet vulkanski pepel imenujemo TUF

če so zrnca med usedanjem še zelo vroča,se po odložitvi na kontaktih zvarijo skupaj ZVARJENI TUF

sprijete večje vulkanske delce imenujemoVULKANSKA BREČA večja ostrorobazrna obdaja drobnejši piroklastični

material muljasta ali zrnska podpora

Eksplozivna erupcija Mt. St . Helens





EKSPLOZIVNE ERUPCIJEpiroklastični material, ki se nakopiči ob eksplozivnih izbruhih lahko ustvarizelo močan in ekstremno nevaren PIROKLASTIČNI TOK (PDC)

vroča turbulentna mešanica vulkanskega pepela in plinov, ki se hitrorazširja in je tako gosta, da se ne dvigne visoko v ozračje, temveč teče popovršju T piroklastičnih tokov dosegajo 1000 °C, hitrosti običajno okoli 80 km/h,lahko tudi do 300 km/h

LAHARhladnejši vulkanskidrobirski tok (T<100 °C)piroklastični materiala zvisoko vsebnostjo vodeprenašajo delce velike

več metrov jökulhlaup

droben material, ki sedvigne visoko v zrak in sepostopno usedeimenujemo „AIRFALLDEPOSITS“





I. VRSTE ERUPCIJI. - 1. MAGMATSKE ERUPCIJE

so neposredna posledica delovanja magme ali magmatskih plinov

obstajajo različne vrste magmatskih erupcij, ki so razvrščene glede nanjihovo relativno eksplozivnost in vulkanske produkte





HAVAJSKI IZBRUHIso najmanj eksplozivni izbruhipojavljajo se na bazaltnih vulkanih, kjer je magma zelo tekoča

lava prosto izteka iz kraterjev, občasno se pojavijo izbruhi ognjenih stožcev

Kilauea , Havaji Mauna Loa , Havaji

Havajski izbruh, Kilauea, Havaji



V U

L K A N O L O G I J A

STROMBOLIJSKI IZBRUHIkratkotrajni, nekajsekundni, ponavljajoči eksplozivni izbruhi lave vulkanske bombe lahko bruhne do nekaj 100m visoko

lave so večinoma manj viskozne, a še vedno dovlj da se v njih nakopičijoplini

Stromboli , Italija Mt. Yasur , otok Tanna, Vanuatu

Strombolijski izbruh, Stromboli, Italija



V U





V U


VULKANSKI IZBRUHIposamične eksplozije relativno viskozne magme, ki lahko trajajo več časa nastanejo zaradi nakopičenja plinov, ki predre krovne plasti strjene lave

nastajajo delci vseh velikosti značilne vulkanske bombe s „krušno“ skorjo

Stromboli , Italija Vulkanska bomba s skorjo

Vulkanski izbruh, Sakurajima, Japonska



V U





V U


PLINIJSKI IZBRUHIeksplozivno delovanje od nekaj ur do nekaj dniizbruhi stebrov plina in pepela, ki lahko dosežejo višine do 50 km

izbruhi so enakomerno trajajoči in sledijo daljšim obdobjem mirovanja

Redoubt , Kenai, Aljaska Mt . Pinatubo , Filipini




V U


I.- 2. HIDROVULKANSKE ERUPCIJEizbruhi vodne pare, plinov in drobcevprikamnin, ki jih ustvari segretje okolnevode zaradi magmatske intruzijelahko potekajo v plitvi vodi (Surtsejanskitip izbruha), ali na kopnem, kjer magmasegreje plitvo podtalnico

Kavachi , Salomonski otoki Ukinrek , Aljaska




V U


FREATIČNE ERUPCIJE magma segreje podtalnico ali površinsko vodo

ekstremna T magme (500-1170 °C) vodo vtrenutku upari, kar povzroči eksplozijo pare,vode, pepela in kosov starejših kamnin(material magmatskega izvora ni vključen!)

FREATOMAGMATSKE ERUPCIJEpodobne erupcije, le da je izbruhani materialdelno ali povsem magmatskega izvora

nastanejo lahko široki nizki kraterji, ki jihpogosto zapolnjujejo jezera MAAR

Viti - Maar , Islandija

Ukrinek , Aljaska, 1977




V U


J. POLIGENETSKI vs. MONOGENETSKI VULKANIPOLIGENETSKI VULKANI

veliki in dolgoživeči vulkani, ki rastejo pri ponavljajočih se izbruhih preko

istega vulkanskega kanalnega sistemaščitasti vulkani in stratovulkani MONOGENETSKI VULKANI

nastanejo pri enem samem izbruhulahko predstavljajo ločene , individualne vulkane ali pa so pripeti nasatelitske razpoke na pobočjih večjih poligenetskih vulkanov

piroklastični stožci in vulkanske dome

K. VULKANSKI CENTERcentralni vulkan, okoli katerega je nabran grozd (klaster) vulkanovlahko delijo istomagmatsko ognjiščeali pa ohranjajoločene vulkanskekanale do viramagme, ki je nastalakot posledica istega

vira toplote




V U


L. VULKANSKO POLJEvelika skupin vulkanov, z ali brez vulkanskega centra

Stotine vulkanov raztresenih po južnem delu Colorado Plateau na

E delu San Francisco Mt.




V U


M. KALDERAnenadni umik magme in plinov izplitvega magmatskega ognjiščapovzroči kolapsa kraterja nastanevelika centralna udorina, ki joimenujemo kalderakaldere imajo več km premere

največje in strukturno najboljkompleksne kaldere se pojavljajo vkontinentalnih okoljihveliko preprostejše in splošnomanjše so kaldere nasrednjeoceanskih otokih

veliko vulkanski centrov jeskoncentriranih okoli kalder

Kaldera



V U


Mt. Mazama , Oregon, Crater Lake & Wizard Island

Kaldera Erta Ale , Etiopija Santorini , Grčija

Še nekaj vulkanskih zanimivosti



V U


Vulkan, ki bruha črno lavo2200 m visoko nad ok oliškimitravniki se dviga Ol Doinyo Lengai

v Tanzaniji najbolj čuden vulkanna svetu

je edini vulkan na svetu, ki bruha"črno lavo„ temno „blatno“ lavokarbonatitne sestave z dokaj nizko T(540 °C) med izbruhom se v zrakupogosto dovolj ohladi, da dežujejodrobci stekla

je zelo aktiven, čeprav relativnoneškodljiv vulkan




V U


Vulkan, ki bruha blato

24. septembra 2013 je potres

7.7 stopnje po Richterjevilestvici stresel morsko dno vbližini Pakistana nekaj urkasneje, se je pojavil nov otokv morju

vulkan Gwadar bruha vročeblato namesto lave vulkanna oceanskem dnu blato se

je v vodi hitro ohladilo inustvarilo otok

otok oddaja vnetljive pline nevarno




V U


Najbolj peklensko jezero na svetu Ijen , aktiven stratovulkan na Javi

zaradi visoke vulkanske dejavnosti ima

jezero izredno visoko koncentracijo žvepla krater vulkana je napolnjen z vodo KawahIjen največje jezero žveplove kisline nasvetupH jezerske vode je 0,5 razžre vse,vključno s kovino njegovi hlapi so

smrtonosni in dihanje je težko celo s plinskomaskozaradi jezera, so erupcijevulkana Ijen še posebejnevarne

tuš žveplove kisline zabeli

običajni arzenal vulkanskegauničenje odvajanje kisline lahkopovzroči zelo destruktivnelaharje




V U


Vulkan, ki kriči

vulkani so strašni že sami po sebi vulkan Redoubt na Aljaski je leta 2009 tastrah še dodatno začinil tik preden je izbruhnil, je začela kričati

krik, ki se začne globoko, preide v zlovešče rjovenje ogromne kamnite pošasti,dokler se ne dvigne v visok, grozljiv crescendovzroka za ta zvočni efekt še ne poznamo obstajajo različne teorije o plinih intektonskih napetostih do taktat pa...

Še nekaj vulkanskih zanimivosti Vulkanska aktivnost



V U


Statistika vulkanske aktivnosti

cca 20 vulkanovbruha v tem trenutkuleta 2014 je bruhalo50-70 vulkanov

160 vulkanov je biloaktivnih v zadnjemdesetletju

1300 vulkanov jeizbruhnilo v zadnjih10.000 letih¾ vseh izbruhov sezgodi pod oceanom za to večinoma splohne vemovključno spodmorskimi vulkani

je v zadnjih 10.000letih izbruhnilo okoli6000 vulkanov

Vulkanska aktivnost3. april 2015

http://www.volcanodiscovery.com/

Vulkani, ki trenutno bruhajo, 6.4.2015



V U






Najbolj smrtonosni vulkaniKrakatau izbruh leta 1883 je povzročil cunami, ki je ubil 36.000 ljudi

Vezuv eksplozija leta 79 je pokopala mesti Pompeje in Herculaneum, umrlo

je 16.000 ljudiMt. Pelée , na otoku Martinique leta 1902 je izbruh uničil mesto z 28.000ljudminajbolj smrtonosen učinek vulkanov imajo piroklastični tokovi!

Največji & najvišji vulkan na Zemlji oba sta ščitasta vulkana locirana na Havajih najvišji vulkan je Mauna Kea 4207 mnvnajvečji vulkan je Mauna Loa 4169 mnv

dvigata se iz dna oceana Mauna Keamerjena od dna oceana do njenega vrha 10.203 m

Najvišji vulkan našega osončja ni na Zemlji Olympus Mons na Marsu

velikanski ščitasti vulkan, ki se dviga na nv 27km in v premeru meri 550 km

Olympus Mons , Mars

Vulkani „ognjeni glasniki smrti in uničenja“???

bi j idij lk k i ničenja




vsa bitja ne vidijo vulkanov kot instrumentov uničenja nenavadna ptica maleo je življensko odvisna od njih

je zelo ogrožena vrsta

VULKANOLOGIJA 2. Tektonika plošč in vulkanizem



Bardarbunga, 2. september 2014



Kje se vulkani nahajajo?




80 % aktivnih vulkanov na svetu, leži na robu Tihega oceana Pacifiški ognjeni obroč ("Pacific Ring of Fire„)

Kje se vulkani nahajajo?




Ostali aktivni vulkani so razpršeni po Afriki, Islandiji,Sredozemlju, vzhodnih Karibih in Indoneziji.



Osnovna predpostavka

Teorija o tektoniki plošč




Osnovna predpostavka

Zemljina površina je sestavljena iz 7 velikih, in približno 20 manjšihlitosferskih plošče, ki se obnašajo kot toge in relativno krhke plošče.Litosferske plošče se počasi premikajo po bolj plastični, deformabilnipodlagi. Na stikih, kjer se plošče primikajo, razmikajo ali drsijo druga obdrugi, je skoncentrirana večina aktivnosti.

Relativno krhke plošče debeline cca 100 km imenujemo LITOSFERA

Teorija o tektoniki plošč




Relativno krhke plošče, debeline cca 100 km, imenujemo LITOSFERA trdni ovoj Zemlje. Litosferske polšče obsegajo zgornji (trdni) delZemeljskega PLAŠČA, kot tudi vse dele zgoraj ležeče SKORJE .

Litosferske plošče sepočasi premikajo(cm/leto) po razmeromaplastični ASTENOSFERI vzgornjem plašču.

Dokazi



V U L K A N O L O G I J A A. Ne samo, da so robovi

kontinentov usklajeni in sedobro ujemajo (kar so prvičopazili že v 16. stoletju),

ampak ...

B. ... se dobro ujema tudi geologija naobeh straneh robov!

Dokazi

Avstralija S Afrika




C. Fosilne rastline Glossopteris in živali Lystrosaurus ,najdemo na vseh celinah Spoloble, čeprav sta sodobniflora in favna zelo različni .

j

Dokazi




Bistveno je, da sodobni flora in favna na različnihcelinah RAZLIKUJETA ! Primeri razlik: Velike opicenajdemo le v starem svetu, opice, ki se oprijemajo

z repom in kaktuse pa v novem. Evkaliptus je domasamo v Avstraliji. Povodni konji danes živijo le vstarem svetu, predvsem v Afriki.

Dokazi

D Vzorci poledenitvenih sledov na S polobli pred približno 245-280




D. Vzorci poledenitvenih sledov na S polobli pred približno 245 280milijoni let (Karbon-Perm) so povsem nesmiselni in nelogični, razen česo bili kontinenti dejansko povezani v skupno celoto.

Dokazi

E Paleomagnetizem in radiometrično datiranje kamnin morskega dna




E. Paleomagnetizem in radiometrično datiranje kamnin morskega dna vzdolž sistema srednjeoceanskih grebenov nastaja nova oceanskaskorja, ki se odmika od centra razpiranja z oddaljevanjem odgrebena postaja skorja progresivno starejša .

Tektoniko plošč poganja KONVEKCIJA v plašču, ki jo proizvaja toplota iz

Kaj poganja plošče, da se premikajo?




Tektoniko plošč poganja KONVEKCIJA v plašču, ki jo proizvaja toplota izradioaktivnega razpada.

... In vse več je dokazov, da je vsaj na nekaterih področjih,

zadeva še veliko bolj ZAPLETENA ! ...

Glavne litosferske plošče na Zemlji




Glavne litosferske plošče na Zemlji




Če pozorno pogledamo topografijo oceanskega dna , vidimo ...

Divergentne meje




pozorno pogledamo topografijo oceanskega dna , vidimo ...

Srednjeoceanski grebeni ali Srednjeoceanski hrbtiMid-Oceanic Rise in Ridge sistem (MORRS)

Če pozorno pogledamo topografijo oceanskega dna , vidimo ...

Divergentne meje




p p g p g j g ,

Srednjeoceanski grebeni ali Srednjeoceanski hrbtiMid-Oceanic Rise in Ridge sistem (MORRS)

Podrobna topografija srednjeoceanskega hrbta

Divergentne meje




p g j j g

Dvigajoča se magma povzroča vulkansko

dejavnost vzdolž grebena !

Vulkanizem je zelo

Divergentne meje




jrazširjen vzdolžsrednjeoceanskihhrbtov (MORRS),ki potekajo povseh svetovnihoceanih.

Razpiranje na Islandiji počasi lomi otok na pol!

Islandija in Vzhodno Afriškivulkani ( Mt

.

Divergentne meje




j (Kenya , Kilimandžaro , in NgorongoroCaldera ) vsi so locirani na vrhu conrazpiranja, kjer magma, ki prihaja izplašča ustvarja novo skorjo.

I slandija sedi na vrhu MORRS !

Divergentne meje




Divergentne meje




Ker nova zemlejska skorja vzdolž srednjeoceanskih hrbtov ves čas

Konvergentne meje: oceanska vs. kontinentalna litosfera




nastaja, se mora sčasoma zgoditi ena od sledečih 2 reči: (1) Zemlja se postopoma veča. ... ALI ...

(2) Toliko skorje kot je na novo nastane, se je tudi uniči.

Proces uničevanja oceanske skorje poteka vzdolž subdukcijskih con(oceanski jarki) podrivanje oceanske litosfere pod kontinentalno ob celotni W obali obeh Amerik (od Britanske Kolumbije do S konice

Čila), na vseh drugih robovih Pacifika, kot tudi na drugih mestih nasvetu.

Konvergentne meje: oceanska vs. kontinentalna litosferaTungurahua Imbabura




Trije od mnogihvulkanov v

Ekvadorju , ki so

nastali na tanačin!

Cotopaxi

Oceanska litosfera se lahko subducira tudi

Konvergentne meje: oceanska vs. oceanska litosfera




pod drugo oceansko litosfero nastanesistem VULKANSKEGA OTOČNEGA LOKA

Konvergentne meje: oceanska vs. oceanska litosfera

Aleutski otokiK rilski otoki




Kurilski otoki

Japonskiarhipelag

Filipinski otoki

Antili

Marianaski otoki

Sumatra-Java lok

Vulkani ob Pacifiškem ognjenem obroču




Zakaj je večina aktivnih vulkanov locirana vzdolž Ognjenega obroča? Vulkanski obroč je nastal s subdukcijo oceanske skorje ob robovih

Pacifiškega oceana.

Vulkani v Sredozemlju, vzhodnih Karibih in Indoneziji




Prav tako so vezani na cone subdukcije .

Martinique inMontserrat

subduktija ob obali Sumatre jeustvarila uničujoč potres in

cunami decembra 2004subdukcija v

Sredozemskem morjuustvarja vulkane te regije

Težav pri „ovijanju“ 2-D proces okoli 3- D sferične Zemlje MORRS je

Transformne meje




zamaknjen ob transformnih prelomih , ki izravnavajo tovrstne napake.

Čeprav je za transformne meje značilna redna potresna aktivnost, pa ne

omogočajo niti ne pogojujejo magmatskih izbruhov .

Locations of Earthquakes

XX

XX X X X

XX

X

X

Prelom Sv. Andreja

v Kaliforniji je primer transformne meje.

Transformne meje



Omogoča zamik E- Pacifiškega hrbta E- Pacifiški hrbet vstopiKalifornijski zaliv, se izravna vzdolž tega preloma in se ponovno pojavikot Gorda greben ob N Kaliforniji in obali Oregona.Juan de Fuca greben pri Washingtonu je še en segment, ki je bilzamaknjen ob drugem transformnem prelomu.


Transformne meje

Juan de Fuca greben




E- Pacifiški hrbet ( številni prečni zamiki ob

transformnih prelomih)

Juan de Fuca greben

Gorda greben Subdukcija

tukaj intukaj and tukaj

Mendocino prelomna cona se razteza po dnu Pacifika

in gre mimo Ha vajev !

ampakNEtukaj !

Vulkani nastopajo v povezavis konvergentnimi indivergentnimi mejami, NE paob transformnih mejah!!!

V svetovnem merilu so potresi jasno skoncentrirani v ozke pasove , kipotekajo vzdolž kih h b i j k d l di j

Vulkanizem in potresi




potekajo vzdolž oceanskih hrbtov in jarkov , deloma pa tudi znotrajkontinentov .Vzdolž teh pasov poteka tudi praktično vsa vulkanska dejavnost naZemlji .

Vulkanizem in potresi




Karta pretekle seizmičneaktivnosti v subdukcijski coni(levo) in ob divergentni meji

(zgoraj).

Havaji so linearen niz vulkanskih (bazaltnih) otokov v N Pacifiku.d l f šk b č h

Vroče točke




Havaji niso del Pacifiškega ognjenega obroča, saj se nahajajo nasredini Pacifiške plošče.

Locirani so tik nad VROČO TOČKO(„hotspot“), ki jo na sredini litosferske ploščeustvarja stebrni tok („mantle plum“) vZemeljskem plašču.

Starost otokov se veča proti NW.

Havajipremikanje plošče

sčasoma odreže vulkane



Niz se nadaljuje pod vodo vverigo podvodnih gora Emperor ,ki nato zavije proti N.Otočje se nahaja nad vročotočko, kjer vroč material izplašča prodira proti površju in ssegrevanjem litosfere povzročavulkanizem.

Ugasli vulkani se ohladijo in sezato pogrezajo.


od vira lave in ocean jihprične erodirati

po določenem časupotonejo pod

morsko gladino

Hvaji




Poznamo več vročih točk (30 -120), katerih medsebojni položaj je bilskozi geološko zgodovino relativno fiksen

Vroče točke




skozi geološko zgodovino relativno fiksen.Islandija, Galašaški otoki, Yellowstone,...

Vroče točke so skoraj fiksne oz. se premikajo zelo počasi,

litosferske plošče pa se vozijo preko njih!!

Vroče točke se nahajajo različno globoko.

Vroče točke




Kilauea




Tokovi lave iz vulkana Kilauea se zlivajo na parkirišče v Pahoa, Havaji,

11. november 2014.

5 dni kasneje ...



V

U L K A N O L O G I J A

HOT SPOT



V


VULKANOLOGIJA 3. Narava magme




OD KOD VULKANI?

UVOD




V


TEKTONIKA PLOŠČ IN VULKANIZEM

NARAVA MAGME IN FIZIKALNE LASTNOSTI MAGMEVULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMA

Klasifikacija vulkanskih izbruhovIzlivni izbruhi in njihovi produktiEksplozivni izbruhi in njihovi produkti



NARAVA MAGME



• Izvor magme• Fizika in kemija taljenja• Klasifikacija magme in magmatskih kamnin• Glavne vrste magme• Magmatski in vulkanski plini

IZVOR MAGME



Izvor magme



• Lava je vroča – nastane s taljenjem kamnine.• Razlogi za taljenje kamnin:

– Toplota – Tlak – Sestava kamnine – Vsebnost vode – Vsebnost plinov

Izvor toplote Zemlje



• Nebularna• Kinetična• Gravitacijska• Radiogena



Kinetična toplota



• Zemlja se segreje preko prvotnenebularne temperature zaradienergije, sproščene ob trkihrazlično velikih teles, ki prispevajotudi k masi rastočega planeta.

• Kinetična toplota je dovolj velika,da stali večino mlade Zemlje.

• Tanka skorja plava na več 100 kmglobokem oceanu magme – komatiiti.

– 1600 oC - 400 oC več kot danes – Izlivni poplavni vulkanizem

Gravitacijsko segrevanje• Z rastjo planetov • V rastoči trdni masi se z



Z rastjo planetov je v Sončnemsistemu delcev, kilahko trčijo vZemljo vse manj.

• Ohlajanje Zemljes sevanjem insproščanjemujetih plinov.

gravitacijskim zbijanjem

(kompakcijo) in prerazporeditvijomase sprošča toplota, a ne toliko, dabi planet ostal popolnoma staljen.

• Pred 4 milijardami let se prostornina

staljenega dela Zemljine notranjostimočno zmanjša.

Starost Zemlje



•

Čas ohlajanja iz popolnomastaljenega stanja s toplotnokondukcijo.

•

Georges-Louis Leclerc, Comte deBuffon (18. stol.) – 75.000 let

•

William Thomson, Lord Kelvin (19.stol.) – 40 mio let

Radiogeno segrevanje



• Geološka opazovanja – večja starost – dodaten

neznan vir toplote, ki ohranja vročo notranjost • Henri Bequerel (1895) – radioaktivni razpad prvin

v lažje delce pri čemer se

sprošča toplota.

Radiogeno segrevanje



• Razpolovni časi nekaterih prvin so dovolj dolgi(mrd), da stalno ohranjajo toploto Zemlje.

• Radiogenatoplotapostane(? kdaj)

pomembnejšivir toplote odkinetične.



FIZIKA IN KEMIJA TALJENJA



• Kamnine – minerali – kristalna struktura – atomi – ioni – ionske vezi

Silicijev tetraeder



• Osrednji Si 4+ vezan s štirimi O2-

SiO44-

• Nevtralizacija: – Vezava dodatnega kationa

• olivin (Mg 2SiO 4) – Vezava tetraedrov z delitvijo

premostitvenih kisikovih ionov• Kremen (SiO

2)

Taljenje mineralov



• Si4+ so si bližje, ko O2- niso premostitveni → kremen je manj pri segrevanju stabilen (ima nižje tališče) kotolivin.

• Mešanicimineralov setališče dodatnozniža – utekočinjenje(fluxing).

Taljenje mineralov



• Minerali imajo različna tališča, zato se kamnina nebo stalila naenkrat, temveč mineral za mineralom.

• Norman L. Bowen (1913) –

kristalizacija ohlajajoče granitnemagme je obraten proces taljenja.

• Nezvezni in zvezni niz – ol – px- amf – bt – plagioklazi (Ca – Na)

Bowen-ov reakcijski niz



Inkongruentno taljenje – nezvezni niz



• Mineral reagira s talino, da nastane nov mineral –

inkongruentno taljenje.• Peritektik (P) - točka (temperatura) reakcije trdne in

tekoče faze, kjer nastanenova trdna faza. V njejso vse tri faze (oba mineralain talina v ravnotežju).

• Evtektik (E) – zmesmineralnih komponent vrazmerju, z najnižjimmožnim tališčem.

Inkongruentno taljenje – zvezni niz



• Plagiokalz reagira s talino – njegova sestava se

zvezno spreminja (bazični (Ca) – srednji (Ca-Na) – kisli (Na).

• Geotermometer: –

Iz sestave plagioklazalahko, pri znanemtlaku in vsebnostiH2O v talini,

določimo temperaturokristalizacije.

Kongruentno taljenje



• Sestava taline in minerala, ki iz nje kristalizira, jeenaka

– kremen – K-glinenec

Magmatska diferenciacija



•

Različne vrste kamnin lahko nastanejo iz isteizvorne magme z diferenciacijo magme.• Diferenciacija magme je vsak proces, ki spremeni

njeno sestavo. – Gravitacijska frakcionirana kristalizacija – Različno taljenje različnih virov (plašč, skorja,…) – Delno taljenje/kristalizacija – Mešanje dveh (več) magm – Asimilacija/kontaminacija magme s kamninami skorje – Nemešljivost talin

Gravitacijska frakcionirana kristalizacija



• V naravi se frakcija taline loči preden se akumuliradovolj toplote, da se kamnina popolnoma stali.

• Talina se premika med mineralnimi zrni in po razpokahv skorji, ki nastanejo zaradi napetosti, segrevanja invzgona novo nastale magme.

• Novo nastala magma je bolj obogatena s kremenico kotnestaljeni ostanek kamnine.

Mešanje magme



• Verjetneje pogostejše od gravitacijske frakcionacije.

Tlak• Zvišanjetlaka zviša temperaturo tališča kamnine



• Zvišanjetlaka zviša temperaturo tališča kamnine

katerekoli sestave in vsebnosti vode.

Sestava taline• Kamnine z večjokoličinokremenice imajo pri



Kamnine z večjokoličinokremenice imajo pri

danem tlaku nižja tališča kot tista z manjšo.

Voda



• H2O je v porah in razpokah kamnin, na stikih medzrni in v mineralih.

• Temperature tališča so obprisotnosti vode nižje.

Taljenje v ZemljiZ j j d



• Zunanje jedro – Največje poznano telo magme v sončnem sistemu – Zaradi globine 2900 – 5155 km, ni vir magme vulkanov

• Astenosfera• Zgornji plašč –

pokrov (klin) nadpodrivajočo se ploščo

– Skorja – taljenje zaraditoplote magmeiz plašča



Dekompresijsko taljenje



• Plašč je trden zaradi visokega tlaka.• Če se kamnina iz globine hitro dvigne na površje, se

stali v izredno tekočo lavo. • V globini 100 – 640 km (astenosfera) je tlak dovolj

nizek, da pride do delnega taljenja.• Nastane bazaltna talina, ki se izliva v točkah širjenja

oceanskega dna, celinskih razpornih (rift) dolinah in

drugih območjih tektonske ekstenzije (raztezanjaskorje).• Podobno taljenje nastaja ob dvigu toplotnih stebrov

plašča (mantle plume).



• V conah subdukcije, pod vulkanskimi loki, se vnotranjost Zemlje prenašajo velike prostornine ujetemorske vode in vlažnega sedimenta.



g• V globini 100 – 110 km toplota plašča izpari morsko

vodo in vodo v različnih oblikah v podrivajoči se plošči. • Zato postanejo kamnine v zgoraj ležečem klinu plašča

manj goste in bolj plovne (buoyant).• Pobegle tekočine lahko, zaradi učinka vode na talino,

povzročijo delno taljenje. • Dekompresija dvigajočih se (upwelling ) kamnin plašča

sproži delno taljenje. • Nastala bazaltna magma se dvigne v skorjo, asimilira

njene dele in s toploto povzroča delno taljenje skorje(zlasti granitne).

• Nastanejo granitna magmatska telesa inmetamorfozirane okolne kamnine.

KLASIFIKACIJA MAGME IN MAGMATSKIHKAMNIN



• Struktura• Kemična sestava • Tekstura

Struktura



• Globočnine – Zrnata struktura

• Predornine – Porfirska struktura

• Vtrošniki in osnova – Mehurčkasta struktura – Steklasta struktura

Kemična sestava

TAS kl ifik ij



• TAS klasifikacija

Tekstura



•

Kamnine, strjene iz lave• Piroklastične kamnina



GLAVNE VRSTE MAGME• Bazaltne magme



Bazaltne magme• Andezitne in bolj kisle magme• Karbonatne magme

Bazaltne magme



Bazaltne magme• Najobičajnejša vrsta magme na Zemlji ter verjetno



Najobičajnejša vrsta magme na Zemlji ter verjetno

na notranjih planetih in lunah Sončnega sistema. • Nastane z dekompresijskim taljenjem zgornjega

plašča. •

Izliva se v vseh srednjeoceanskih grebenih, v in zanekaterimi vulkanskimi loki in v conah širitvecelinske skorje.

• Preostanek po delnem taljenju plašča je harzburgit(ol, px), ki je lahko tudi ksenolit v bazaltnih tokovih.

• Najpogostejši bazalti so tholeiitni (↑Fe, ↓Al) – oceansko dno, oceanski otoki, plitvi dvigi plašča.

Bazaltne magmeMi l li i i k C l i kl



• Mineralna sestava: olivin, piroksen, Ca-plagioklaz.• Stabilni so pri visokih temperaturah → bazaltnatalina nastaja pri višjih temperaturah kot ostale. • Afanitski (drobno-zrnati) tokovi so lahko brez

vtrošnikov, ker so se ti gravitacisjko usedli vizvornem magmatskem rezervoarju pred izbruhom.

• Talina ima majhno viskoznost – lahko teče. – Visoka temperatura – Najmanj SiO 2

• Je lažja od okolnih izvornih kamnin, zato se hitrodvigne in lahko potuje preko več km skorje v lenekaj dneh.

Bazaltne magme



•

Glede na druge magme, vsebuje le malo plinov(0,5 – 1 ut%).

• Izlivi bazalta na oceanskem dnu imajo 0,25 – 0,9

% H2O.• Zato so izbruhi bazalta večinoma izlivni. • Bazaltega vulkanskega prahu in plovca skoraj ni.

Alkalni bazaltib č



• Alkalni bazalti vsebujejo več Na2O in K2O.• Nastajajo pri drugačnih pogojih kot tholeiitni

bazalti.• Pogosto so vezani na zgodnje in pozne stopnje

havajskega vulkanizma ter značilni zabazaltekontinentalnih območij.

• So še bol tekoči in se dvignejo na površje hitreje odnormalnih bazaltov.

• Pogosto vključujejoksenolite ultramafičnih kamninplašča.

Andezitne magme



Andezitne magme• Značilne za konvergentne stike kjer se zaradi



Značilne za konvergentne stike, kjer se zaradisubdukcije tali klin zgornejga plašča, ki ločujepodrivajočo se ploščo od litosfere nad njo.

• Izvor nejasen – prispevek plašča in skorje. • Verjetno izvirajo iz zgornjega plašča, prvotno kot

bazaltna talina, ki je asimilirala material spodnjeskorje.

• Nastanejo tudi z mešanjem bazalta z bolj kislomagmo.

Andezitne magme



•

Pogosto so izbruhi bazalta in andezita blizu, kar kažena njuno povezavo.• V mladih oceanskih otočnih lokih prevladujejo

bazalti , v starejših in kontinentalnih delih, andeziti. • Na prispevek celinske skorje kažejo obogatitve z La,

Ba in K2O, ki so značilni za celinsko skorjo.

Dacitne magme



•

Predvsem na konvergentnih stikih plošč. • Bowen: daciti, andeziti in graniti so nastali z

gravitacijsko frakcionirano kristalizacijo iz bazaltnetaline.

• Regionalna količina ostalihmagem, v primerjavi zmafičnimi, ne podpira tega mehanizma.

• Nekaj jih nastane z delnim taljenjem kamnin spodnje

skorje (gabbro).• Večina je posledica delnega taljenja skorje in mešanja skremenico bogate granitne taline z bazaltno inandezitno.

Dacitne magme• H2O in ostali plini nižajo temperaturo likvidusa magme.



2 p j p g•

Ko se talina približa površju, plini uidejo in talinapostane bolj viskozna in začne kristalizirati. • Kamnina vsebuje dve generaciji kristalov – večje

vtrošnike, ki so nastali med počasnim ohlajanjem vglobini in številne majhne, igličaste ali letvastemikrolite ( mikrovtrošnike),ki so nastali ob hitri

kristalizaciji zaradiizgube vode ob dvigutaline na površje.

Riolitne magme• Pogosto se takšna talina ne dvigne do površja in se strdi v



g g p jmajhni globini – hipabisalne ali subvulkanske kamnine.

• S kremenico bogate taline nastajajo v skorji pri pogojih nižjihtemperatur taljenja in likvidusa.

• Zaradi nižjih temperatur in velike vsebnosti SiO2 so bolj

viskozne od bazaltnih talin.• Ker skorja vsebuje več vezane H2O kot plašč, vsebujejo

granitne taline tudi več plinov. • Viskoznost dvigajoče se granitne magme se lahko poveča, ko

blizu površine izgubi pline. • Riolit je zato bistveno manj pogost od bazalta.• Izbruhi riolitne magme so eksplozivni, zato je večriolitnih

piroklastičnih kamnin kot riolitnih izlivov.

Kalcijsko-alkalne in alkalne kamnine



•

Graniti, daciti, andeziti in kontinentalni bazalti sorelativno bogati z Al in Ca →kalcijsko-alkalne kamnineali kamnine bogate z glinico (visoko-aluminijske).

• Alkalne kamnine vsebujejo v kontinentalnih predelihveliko kalija in v oceanskih natrija.

• Alkalna sestava je posledica majhne stopnje delnegataljenja plašča v velikih globinah (100 – 150 km).

• Včasih so povezane s subdukcijo , pogosteje s širitvijocelinske skorje ter z začetnimi in končnimi stopnjamivulkanizma vročih točk.

Karbonatne magme• Najredkejša vrsta magme na Zemlji



• Najredkejša vrsta magme na Zemlji. • Staljen “pecilni prašek” (NaO, CaO, CO 2).• 50 omejenih področij v nekaterih mladih ali nezrelih

točkah razpiranja celine. – Renski jarek (Nemčija) – Vzhodnoafriški tektonski jarek (rift valley)

• Kamnina karbonatit je lahko izlivna ali piroklastična.• Pojavljajo se tudi v žilah v nekaterih vulkanskih

diatremah , v območjih debele, stabilne celinskeskorje.



• Oldoinyo Lengai,Tanzanija

Karbonatne magme



•

Čisti kalcit ima visoko tališče (1339o

C), a se zniža obprisotnosti drugih mineralov (nefelin, piroksen).• Karbonantine lave so zato med najhladnejšimi (550

oC).• So manj viskozne (kot motorno olje) in je izliv lahko

debel le nekaj cm.•

Izbruhani volumni lave so majhni in lava redkopotuje daleč.

Karbonatne magmeGl d k liči lj CO k ž j



• Glede na količino raztopljenega CO2, kažejo

povezavo z zgornjim plaščem. • Pojavi karbonatitov so pogosto povezani z nekaj

značilnimi z Na-bogatimi kamninami (nefelinovbazalt, fonolit, ijolit ), ki izvirajo iz majhne količinedelnega taljenja pod debelo celinsko litesfero.

• Ko topnost CO 2 v talini pade, se karbonatitnafrakcija taline loči in neodvisno izbruhne.

MAGMATSKI IN VULKANSKI PLINI



•

Raztopljeni plini predstavljajo 1 ut% v bazaltnih in7 ut% v kislih talinah.• Plini so glede na volumen največji del vulkanskih

izbruhov.• Imajo ključno vlogo pri eksplozivnem vulkanizmu.

– 1 m 3 riolitne magme z raztopljenimi plini, se naatmosferskem tlaku razširi na 670 m 3 delcev in plinov.

• Pomembno vlivajo na podnebje in atmosfero.

Količina plinov v magmi • Odvisna je od nehlapnih komponent in temperature ter

litostatičnega tlaka



litostatičnega tlaka.• Topnost plinov narašča z naraščajočim tlakom in pada znaraščajočo temperaturo. • Henryjev zakon – odnos med topnostjo plinov in tlakom (=

globino):

Cv = k Pβ

Cv … koncentracija (molski delež) H2O ali plina, raztopljenega v taliniP… tlak taline (MPa)k … konstanta, odvisna od vrste plina, sestave in temperature taline β … konstanta, odvisna od sestave magme (0,5 za riolitno – 0,7 za

bazaltno)



Sestava plinov• Prevladujejo H 2O, CO2, SO2.



Voda• Večina “dima”, ki izhaja iz



, j

kraterjev in fumarol jevodna para.• Običajno se izlivi lave

začno z izhajanjem pare izodprtih razpok.

• Para je nevidna, ko jenjena temperatura nad

vreliščem.• Večina vodne je

meteorne, nekaj juvenilne.

Ogljikov dioksid



• Prevladujoči raztopljeni plin v talinah iz plašča, kise dvigajo skozi spodnjo in srednjo skorjo (0,7ut% juvenilne bazaltne magme).

•

S padcem tlaka se njegova topnost močno znižain bazalt postane prenasičen s CO2 še predendoseže zgornjo skorjo.

•

Izhajanje CO 2 zato pogosto napoveduje izbruhe.

Ogljikov dioksid



•

Izhajanja CO 2 je več iz vulkanov, povezanih zvulkanskimi loki in vročimi točkami, kot iz vulkanovna srednjeoceanskih grebenih in zrelih conahrazpiranja celine.

• Obogatitve v conah subdukcije zaradi – Delnega taljenja ali metamorfoze silikatno-karbonatnih

subduciranih kamnin, –

S karbonatom bogatih raztopin, nastalih pri metamorfnihin metasomatskih reakcijah v skorji – Uparjanje ujete morske vode, ki vsebuje 40 mg/kg

raztopljenega CO 2

Talno izhajanje CO 2



• CO2 (in He) izhaja tudi pripočasnem ohlajanju plitvihintruzij – talno izhajanje (soil

efflux).• Zastrupi lahko korenine

rastlin – (Mammoth Mountain, ZDA).

Mofete



•

So fumarole, iz katerih izhajapredvsem CO 2.• Temperature plinov v

mofetah so pod vreliščemvode, pogosto blizutemperaturi zraka.

•

CO2 je težji od zraka in sezato nabira na dnu zaprtihdolin, kjer je lahko smrten.

– Stavešinci

Ogljikov monoksid



•

Majhna količina v nekaterihvisokotemperaturnih fumarolah.• Razmerje med količino CO in CO2 je odvisno od

temperature magme in plina.• Količina CO2 postopno vpada in CO narašča, pri

spremembi temperature od 800 na 1200 oC.

Žveplo



•

Zaradi različnih valenčnih stanj (0,-2 ali +6) tvoriveliko različnih vulkanskih plinov, ki odražajorazlične oksidacijske razmere ter reakcije s CO2 invodo.

– SO2 in H2S prevladujeta – S2, SO, SO3, H2SO4, COS, CS2

• Navidezna barva SO 2 bogatega dima je odvisna od

vrste svetlobe (rjavkast, modrikast).• Emisije vulkanskega SO 2 imajo velik okoljski vpliv.

Halogeni• Cl (5000 ppm), F, Br (250 ppm) so manjši del



( pp ) ( pp ) j

vulkanskih plinov.• Reakcija z vodo vodi do nastanka izjemno kislih

aerosolov HF in HCl.• Ob mešanju lave in morske vode, z vretjem slane

vode nastane oblakpare, bogate s

kapljicami HCl in H 2SO4 – laze (lava + haze),

s pH 1,5 – 2,5.

Halogeni

V ilik ih li h j Cl j d CO i



• V silikatnih talinah je Cl manj topen od CO2

in tamanj od S, zato so prva izhajanja plinov bogatejša sCl, kasnejša s S – solfatare.

• Razmerje med pliniskušajo uporabiti

za napovedovanjeizbruhov.

Halogeni

N dk it t lk kih li HNO NO



• Nove odkrite vrste vulkanskih plinov so HNO3, NO

x.

• Z reakcijami s kamnino nastajajo halooksidi inhaloogljiki , vključno z naravnimi CFC (ozon!).

•

Podobno kot CFC na (1/3 vulkanogenega) izginjanjeozona vpliva tudi BrO.BrO + ClO → Br + ClO2ClO

2 + M* (energijski moment ob trku) → Cl + O

2 + M*

Cl + O3 → ClO + O2

Br + O3 → BrO + O2

Helij• Inertni plini (N He Ar) so najmanj koncentrirani v



• Inertni plini (N, He, Ar) so najmanj koncentrirani vvulkanskih emisijah, a vedno prisotni v sledeh.

• He je pomembno sledilo za ugotavljanje prispevkaplašča k vulkanskimekshalacijam.

– 4He nastaja v skorji v velikih količinah z radioaktivnimrazpadom Th in U.

– 3He je prisoten le v plašču kot rezidualna prvina izzačetka nastanka planeta. Le malo ga je ušlo vatmosfero z vulkanskimi izbruhi.

– Razmerje v atmosferi je 1 : 100.000.000 – Višja razmerja kažejo, da talina prihaja iz plašča.

Sublimirani minerali in produktisprememb fumarol



•

Iz dolgo časa (včasih stoletja) delujočih fumarol nadplitvimi, delno staljenimi magmatskimi telesi, izizhajajočih plinov sublimirajo minerali.

•

Večina vulkanskih plinov je izfumarolnih emisij medizbruhi in ne iz samih vulkanskih izbruhov.

Sublimati fumarol• Kemična sestava sublimatov je odvisna od položaja

fumarole glede na eruptivno žrelo vulkana in od



fumarole glede na eruptivno žrelo vulkana in odpretečenega časa od zadnjega izbruha.

• Halogeni plini: N, Al (bele) in Fe kloridi (oranžne skorje) • Sulfati in hidrosulfati: anhidrit, sadra, alunit,

alum, tenardit, epsomit.• Žveplene rože. • Kovinski kloridi, sulfati, oksidi Fe, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Hg.• Kisline fumarol razjedajo okolne kamnine.• Ostane limonit in v primeru zelo kislih raztopin (pH < 3)

mlečni opal.

VULKANOLOGIJA 4. Fizikalne lastnosti magme




ZAKAJ IZBRUHNE?

UVOD






NARAVA MAGME IN FIZIKALNE LASTNOSTI MAGME




FIZIKALNE LASTNOSTI MAGME



•

Temperature magme• Reologija magme• Dvig in umestitev magme• “Zmrznjena magma” – subvulkanske intruzije• Povodi vulkanskih izbruhov – zakaj vulkani

izbruhnejo?• Povratna doba

FIZIKALNE LASTNOSTI MAGME• 10 15 % staljenih kamnin doseže površje



10 – 15 % staljenih kamnin doseže površje. • Večina magme se strdi

pod površjem –

globočnine.

TEMPERATURE MAGME



•

Geotermobarometer• Optični pirometer• Radiometer• Termopar

Geotermobarometrija• Iz kemične sestave mineralov ocenimo p -T pogoje

njihove kristalizacije.



Optični pirometer



•

Ocena temperature lave iz barve.

Radiometer



•

Meri temperaturo na osnovi infrardečega sevanja.

Termopar• Termočlen je sklenjen električni krog iz dveh



Termočlen je sklenjen električni krog iz dvehrazličnih vodnikov, po katerem steče električni tok,če sta na spojnih mestih različni temperaturi.

• Neposredno merjenje temperature lave.

•

Lava se prične ohlajati, takoj ko izbruhne, zato imatok širok razpon temperatur.• Štiri “termalne komponente” aktivnega lavinega

toka:



– Jedro toka (> 1050 oC) – Tanka raztegljiva skorja (750 – 900 oC) – Toga trdna skorja (< 750 oC) –

Rob toka (< 175oC)

• Nekateri močno lokalizirani deli toka (tumuli inodprtje pirodukta) so lahko tudi 150 oC bolj vroči.

REOLOGIJA MAGME

•



•

Reologija proučuje, kako se trdne snovi intekočine odzivajo na napetost. • Magme (in lave) so lahko:

–

Elastične – Viskozne – Viskoelastične

viskozno viskoelastično trdno

Tekočina Kamnina

Elastične snovi



•

Zaradi delovanja napetosti se raztegne, a se poprenehanju napetosti vrne v prvotno velikostin obliko.

•

Energija se prenaša preko snovi. • Tudi kamnine se obnašajo elastično do meje

(trdnost kamnine), ko se zlomijo (prelom).

Viskozne snovi• Na napetost se odzovejo s tečenjem .



• Stopnjo do katere se tako odzivajo, določa njihovaviskoznost (židkost).

• Močno viskozne snovi tečejo počasi in se nerazlijejo v tanko površino.

• Dve vrsti viskoznih snovi – Newtonske tekočine – Ne-Newtonske tekočine

Newtonske tekočine • Njihova viskoznost se ne spreminja, ne glede na hitrost

gibanja tekočine po nagnjeni ploskvi.



gibanja tekočine po nagnjeni ploskvi. • Viskoznost je odpor proti drsenju tekočine - notranje

trenje tekočine ( ).• Določena je kot sorazmernostni faktor med strižno

napetostjo in strižno hitrostjo:

– τ … strižna napetost (komponenta napetosti, vzporedna zdano ploskvijo – napetost, ki jo prenaša tekočina v smeri tokaod spodaj navzgor)

– du/dx … spreminjanje hitrosti toka v smeri od spodaj navzgor

dx

du

Ne-Newtonske tekočine • Tekočine, katerih viskoznost se spreminja z jakostjo



Tekočine, katerih viskoznost se spreminja z jakostjoin smerjo delovanja strižne sile.

• So tekočine z notranjo strukturo. • Pri mešanju raztopine

se ta zgosti (dilatantnatekočina) – viskoznost

se ji poveča in postanene-newtonska.

- škrob in voda

Viskoelastične snovi

•



•

Pod delovanjem napetosti se deformira, a ko tapreneha, se deloma vrne v prvotno obliko invelikost.

•

Maxwellova telesa – Povezana vzmet in dušilec (zračna tlačilka) – Na napetost se telo najprej odziva elastično – Po doseženi točki meje elastičnosti se deformira s stalno,

nepovratno stopnjo.

Maxwellova telesa

• rev



Elastični odziv • Viskozni odziv

– σ … napetost – t1 … čas delovanja napetosti na telo – E … elastični modul (konstanta) sistema – … viskoznost

E rev

t irrev 1

• Stene nekaterih globokih magmatskih kanalov vvelikih, dolgo časa obstojnih magmatskih komorah,so iz segretih kamnine, ki se zmehčajo in se napritisk magme odzovejo viskoelastično.



p g j• Okolne kamnine erodiranih granitnih plutonov so

zato nagubane in razpokane.• Stopnja deformacije je močnejša bližje plutonu.• Magma iz takih komor manj verjetno izbruhne, ker

njene stene težje razpokajo. • Newtonska telesa lahko postanejo ne-newtonska in

elastična viskoelastična in celo viskozna. – Taljenje kamnine – Vulkanska bomba

Viskoznost magme• Lava je mnogo bolj viskozna od običajnih tekočin.

– Viskoznost najbolj tekoče



lave pri 1100 oC je 100.000 xvečja od viskoznosti vode

pri sobni temperaturi.•

Navidezni hitri tok jeposledica velike gostote lave.

• Viskoznost najbolj vpliva na

obliko toka lave. – Tanke pahoehoe – Debele kupole

• Na viskoznost magme vplivajo: – Kemična sestava – vsebnost SiO 2

• Bolj bazične lave so manj viskozne – Količina in stanje plinov



•

Okrogli mehurčki povečajo viskoznost enakomerno tekoče lave(podobno kot milni mehurčki) • Mehurčki razpotegnjeni v smeri toka viskoznost zmanjšajo, ker

olajšajo strig. • Če je tok neenakomeren, je učinek mehurčkov odvisen od tega, kako

lahko spremenijo obliko, ko se spremenijo pogoji toka. – Količina trdne snovi, ki jo prenaša

• Vtrošniki, mikroliti, ksenoliti• Viskoznost se zviša, ker se poveča trenje (upor proti tečenju )

– Temperatura• Višja kot je temperatura, manjša je viskoznost

– Vsebnost vode• Višja vsebnost vode zmanjša viskoznost

– Oblika in naklon pobočja

•

Enote viskoznosti: – csg sistem: poise

(g/cm/s) – SI sistem: Paskal-

sekunde (Pa s)



sekunde (Pa s) – 1 Pa s = 10 poise

DVIG IN UMESTITEV MAGME• Nivo dviga magme pod ali v vulkanu je odvisen

predvsem od lokalnega ravnotežja med gostoto



predvsem od lokalnega ravnotežja med gostototaline in okolnih kamnin – koncept nevtralnegavzgona.

• Nivo nevtralnega vzgona je globina, kjer sta gostota

magme in okolne kamnine enaki.• Je globina, kjer se lahko magma nabira v magmatski

komori.•

Kadar ima magma manjšo gostoto od okolnekamnine (pozitivni vzgon) se bo skušala dvigniti, če je njena gostota večja (negativni vzgon), bopotonila.

• Več podatkov obstaja o nastanku, dvigu in umestitvimagme pod oceanskimi vulkani, ker so procesimanj kompleksni in potovalni časi krajši.

•



Tektonika je ponekod obducirala globoke“korenine” oceanskih vulkanov. • Hawaii – lave s ksenoliti iz plašča. •

Potresna dejavnost.

•

Hiter dvig, brez postankov - nekateri bazaltikontinetalnih monogenskih vulkanov ter nekaterihcelinskih vulkanov.

• Večina dvigajočih semagem se ustavi in akumulira v



Večina dvigajočih semagem se ustavi in akumulira vdoločenih nivojih nevtralnega vzgona.

• Takšno skladiščenje magme je lahko začasno, če segostota magmezmanjša in selahko rezidualna

talina dvigne protipovršju.

•

V bolj plitvih nivojih se magma ustavi in akumuliratam, kjer je njena gostota enaka gostoti okolnihkamnin.

• Vulkani z dolgo



Vulkani z dolgozgodovino ali sponavljajočimi

se izbruhise večinomanapajajo iz

takih plitvihmagmatskihkomor.

• Pri velikih vulkanih se globina nevtralnega vzgona zrastjo vulkana dviga, ker se z globino veča tudi gostotavulkana, zaradi kompakcije, mineralizacije inakumulacije bolj gostih mineralov.

• Podmorski



naklon pobočij je večji odpovršinskega.

•

Spodnji del(baza) rastočegavulkanase zaradiizostatične izravnavepogreza.



• Rezervoarji magme pod vulkani so lahko dolgo alikratkotrajni.

• En vulkan lahko napajajo taline iz več magmatskihkomor (Ruapehu, NZ; Medicien Lake, ZDA) ali le iz ene



velike (Yellowstone).• Največja silikatna magmatska telesa so podolgovate

leče, nekaj km debelein 10 – 20 km široke.

• Tista, povezana s kislimvulkanizmom sovečinoma v globini4 – 10 km.

• Seizmična tomografija – geometrija vulkanov.

Razporeditev vulkanov• Večinoma so vezani na cone s prelomi.

– Jarki, nastali ob razpiranju skorje ob vzporednih



Jarki, nastali ob razpiranju skorje ob vzporednihhorizontalnih (strike-slip) prelomih.

– Ob nateznih razpokah. – Prelomi odtrganja (detachment).

“ZMRZNJENA MAGMA” – SUBVULKANSKE INTRUZIJE

•



Odnosi med globočninami in nad njimi ležečimipredorninami so lahko zelo zapleteni.• Običajno so povezani s strmo nagnjenimi ali

navpičnimi cevastimi vulkanskimi dimniki (žreli) indajki.

• Dajki se običajno širijo okrog žrel in prodirajo vvulkansko zgradbo.

• Lahko so razvrščeni vzporedno v dolgi ravni razpokina pobočju vulkana.

• Lava prihaja na površje skozi osrednje žrelo alipovsod, kjer dajki sekajo površje.



Cone sheet• Koncentričnidajki v obliki stožičaste ploskve (cone



sheet ), obrnjene proti plitvo ležeči magmatskikomorinastanejo,

ko se tanapihnein in dvigne

vršni del(pokrov).

Obročasti dajki (ring dikes)

•



Skoraj navpično nagnjeni nizidajkov , ki koncentričnoobdajajo pogreznjeni del nad magmatsko komoro,nastanejo zaradi odtekanja magme in pogrezanja.

Čep (Plug) • Hitro strjena (“zmrznjena”) magmatska kamnina v

nekdanjem vulkanskem dimniku.



j• Običajno je bolj odporna proti eroziji kot okolne

spremenjene in razpokane kamnine, zato sevulkanski dimnik ohrani kot vulkanski nek.

Diatrema• Je vulkanski dimnik,

zapolnjen z materialom



eksplozivnega izbruha.• Maar (širok vulkanski

krater z nzkim reliefom,nastal sfreatomagmatskimizbruhom – eksplozijo, obstiku podzemne vode inmagme).

• Nekateri izhajajo iz velikeglobine in so ekonomskopomembni, ker vsebujejodiamante.

Značilnostidajkov• Večinoma se vlečejo kot linearne oblike na velike

razdalje, a so lahko tudi ukrivljeni, glede na



napetostno polje skorje ob njihovem vtiskanju.• Veliko jih sledi prej obstoječim razpokam. • Dajki, ki sekajo piroklastični drobir so v globini

stožcev pravilni in ostro omejeni, a v višjih nivojih,kjer je litostatični tlak manjši in okolni materialslabo sprijet, nepravilnih oblik z nepravilnimizaključki.

• Dajke običajno obdaja mm – cm steklast rob, kinastane zaradi ohladitvi magme ob stiku s hladnoprikamnino.

• Nekateri dajki vsebujejo veliko mehurčkov, a sovečinoma gostejši od lavinih tokov, v katereprodirajo.

•



Večja gostota je deloma posledica izgube plinskihmehurčkov, pogosteje pa tlaka, zaradi nad njimiležečega stebra magme.

•

Ob zmanjšanju tlaka na vrhu dajkov se uhajajočiplini razširijo v mehurčke in nastanejo fragmentiranidajki.

•

Stebričasto krojenje nastane, ko se dajki ohlajajo ssevanjem in prevajanjem toplote.• Razpoke so pravokotne na stene dajka.



Psevdodajki• Nekateri dajki ne



nastanejo z intruzijomagme od spodaj, temvečs tokom lave v razprte

razpoke na pobočjuvulkana.• Dajkom podobne oblike

nastanejo tudi, ko klastičnisedimenti zapolnijostarejše razpoke.

Sili• Sili so ploščata telesa, ki se vtisnejo skoraj vodoravno,

vzporedno s plastovitostjo različno togih okolnihkamnin.



• Takšne razmere prevladujejo v plastovitih krovnihkamninah nadplitvimimagmatskimikomorami alipodročji intenzivnih

intruzij.• So manj pogosti

od dajkov.

Sili• Ob ohlajanju nastanejo stebričaste krojitve, ki so

pravokotne na stene sila (za razliko od dajka, kjer so



vzporedne).• Sil lahko zamenjamo s presekom toka lave.• Ločimo ju:

– V toku lave ni nikoli vključkov zgoraj ležečih kamnin, medtemko so v silu takšni ksenoliti pogosti.

– Plitvi sil termalno spremeni ali mineralizira prikamnino nad inpod sabo, tok lave pa lahko spremeni le spodaj ležečokamnino.

– V silu ni tekstur, značilnih za tok lave – tokovnih razpok, brečena dnu in vrhu, con intenzivnega nastajanja mehurčkov…

Lakoliti• Lečasto oblikovano telo, podobno silu, a z izbočeno



zgornjo ploskvijo.• Nastanejo s ponavljajočimi

se vtiskanji magme v isti

horizont.

POVODI VULKANSKIH IZBRUHOV

• Magmatski rezervoarji pod delujočimi vulkani



so večinoma v občutljivem gravitacijskemravnotežju s prikamninami.

• Številni dejavniki lahko prispevajo kdestabilizaciji, ki ji sledi izbruh.

• Povzročitelji izbruhov so večinoma povezani sprocesi, ki zvišajo plovnost (vzgon) inmobilnost magmatskega telesa.

Povodi vulkanskih izbruhov



• Razdelimo jih v tiste, ki delujejo pod, v ali nadmagmatsko komoro.

• Procesi pod in v magmatski komori sodolgotrajni in pripravijo razmere za vulkanskodejavnost tako, da spremenijo razmere,vključno s temperaturo, vsebnostjo plinov,

tlakom, obliko in velikostjo.

Procesi pod magmatsko komoro• Povezani so z dvigom nove magme, nastankom



magme v plašču pod komoro ali vtisnjenjem boljmafične taline v bolj kislo. – Dodatek nove količine magme lahko ustvari dovolj velik

nadtlak, da popustijo stene magmatske komore. – Ohlajanje mafične taline in sočasno segrevanje

rezidenčne (kisle) magme v komori, lahko spremljaeksolucija (ločenje) plinov, kar prispeva k nastanku

nadtlaka. – Segrevanje lahko povzroči konvekcijski dvig in

remobilizacijo rezidenčne magme.

Procesi v magmatski komori• Razvoj nadtlaka tekočin in plinov lahko razlomi stene

komore, kar povzroči pobeg plinov in izbruh.



• Kemična in mineralna diferenciacija magme je notranjisprožilec izbruha.

– Gostejši minerali potonejo, lažjiminerali in plini se nabirajo vzgornjem delu komore.

• Stoping – magma razlomi stenekomore, bloki kamnin padejo

vanjo, a se ne stalijo, temvečpotonejo in tako ustvarjajoprostor za nadaljnji dvig magme.

Procesi nad magmatsko komoro

• Slabljenje krovnine zaradi hidrotermalne dejavnosti



ter delovanja fumarol in kratkotrajni, nevulkanskipojavi, ki po malem a stalno nižajo litostatični tlakna komoro ali povzročijo lomljenje njene krovnine.

• Površinski dejavniki so različni: – Plimovanje Zemlje in oceanov – Taljenje ledenikov – Padavine – Spremembe zračnega tlaka

Plimovanje Zemlje in oceanov• Elastični dvig in spust Zemljine površine do 40 cm zaradi

gravitacijskega privlaka Lune in Sonca.•

l l d k lk



Plimovanje oceanov vpliva na podmorske vulkane.• Najpomembnejši sta poldnevno (12 urno) in 14 -dnevno

plimovanje (ko je Luna polna ali je ni –

ko sta Luna in Sonce visti črti z Zemljo). • Nekateri vulkani kažejo

povečano aktivnost ob

plimskem minimumu inmaksimumu, nekateri leob enem od njiju, tretjiniso občutljivi na plimo.

POVRATNA DOBA• Povratna doba (repose interval) je čas med dvema

izbruhoma.č lk l l k



• Pri večina vulkanov so nepravilne, le pri nekateri seizbruhi ponavljajo po približno rednem urniku.

• Obdobja mirovanja lahko trajajo dneve ali stoletja.• Najkrajša povratna doba (Tmin ) med dvema izbruhoma

naj bi bila sorazmerna prostornini magmatske komore.

– ΔVmin … najmanjše potrebno povečanje prostorninemagmatske komore, da tlak naraste do potrebnega za izbruh

– Q mean … povprečna stopnja obnovitve magme v komori

Q

V T mean

min

min

• Vulkani s stalno hitrostjo obnavljanja magme bodobruhali v pravilnih intervalih.

• Če ne bodo bruhali redno, bo velikost izbruha

šč l č č d



naraščala sorazmerno s pretečenim časom medizbruhi.• Pretečeni čas od zadnjega izbruha je lahko mera

velikosti naslednjega.• Regresijski enačbi sta empirični:

log obdobje mirovanja (leta) = log V magme (km 3) + 3

log obdobje mirovanja (leta) = log V magme (km3) + 2,5 ( 0,5)

•

Povratna doba izredno močnih izbruhov je lahko daljšaod zgodovinskega spomina ljudi. – Za 25 najbolj silovitih izbruhov je 865 let. – Pri 21 od njih, je bil v 17 primerih silovit izbruh sploh prvi

b l ž i



zabeleženi. • Empirične enačbe povratnih dob veljajo le za vulkane s

stalno aktivnostjo (v stabilnem ravnotežju – steadaystate ), ki bruhajo s približno stalno pogostnostjo v času,bodisi v več kratkih, majhnih izbruhih, ali v nekaj velikihali v kombinaciji obojih.

• Veliko vulkanov nima stalne aktivnosti, kar kaže, da sestopnja polnjenja magmatske komore s časomspreminja.

• Nekateri vulkani kažejo mešano stalno – nestalnodejavnost.

VULKANOLOGIJA 5. Klasifikacija vulkanskih izbruhov




UVOD


VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMA








Erupcija ali izbruhveliko vulkanov izbruhne v obliki serije zaporednih eksplozij, z vmesniminekaj minutnimi odmori... in če se ti vmesni odmori podaljšajo na nekaj tednov, let, ...

Vulkanski izbruh s.s.




Je to še vedno ena in ista erupcija ali lahko govorimo o seriji ločenih erupcij?

... dogovor ...

če so izbruhi zelo aktivnega vulkana ločeni z več kot enoletnimi odmori,govorimo o ločenih erupcijah , sicer govorimo o fazah iste erupcije

faze erupcije označujejo tudi ločena obdobja eruptivne dejavnosti privulkanih, za katere je značilno kontinuirano delovanje

značaj erupcij se s časom spreminja sprva eksplozivne faze erupcijepreidejo v kasnejše faze izlivne aktivnostis časmo se zmanjšuje tudi eruptivna moč izbruhov faze visoke/nizke EM

To be useful, a classification must be as simple as possible; above all,it must be useable in the field.

(C. F. Park, Jr 1964)

Tri faze vulkanske aktivnosti „rdeči vulkani“ efuzivne erupcije

1. nizke žareče fontane lave vzdolžlinearne razpoke

2. visoke žareče fontane skoncentriranena posameznih točkah žrela

Faze vulkanske aktivnosti




na posameznih točkah žrela 3. dolgotrajni tokovi lave (+/- fontane)

„sivi vulkani“ eksplozivne erupcije1. siloviti izbruhi kosov starejših

kamnin, ki izpraznijo (očistijo)vulkansko žrelo 2. katastrofalne erupcije plovca in

pepela3. počasna rast vulkanskih dom

prehodi med fazami so odvisni odkritičnih pogojev v magmatskih tlakih in

procesov sproščanja lahkohlapnihkomponent

Eyjafjallajokull Islandija 2010

Erupcijski cikliv nekaterih primerih so posamezne faze erupcije sestavljene iz ponavjajočihse ciklov z različnim eruptivnim značajem

Kilauea 1983, Havaji prvih nekaj let aktivnostivsaka faza se je pričela z nenadno visoko žarečo fontano lave sledilo ji je nekaj dnevno razplinjevanje lave pri žrelu Puu Oo

Ponavljajoče se erupcije




sledilo ji je nekaj dnevno razplinjevanje lave pri žrelu Puu Oo nato pa počasno večtedensko brbotanje in vrenje staljene kamnine znotraj kraterja

Erupcijski cikli (...)v nekaterih primerih so posamezne faze erupcije sestavljene iz ponavjajočihse ciklov z različnim eruptivnim značajem

Kilauea 1983, Havaji prvih nekaj let aktivnostivsaka faza se je pričela z nenadno visoko žarečo fontano lave sledilo ji je nekaj dnevno razplinjevanje lave pri žrelu Puu Oo

Ponavljajoče se erupcije




sledilo ji je nekaj dnevno razplinjevanje lave pri žrelu Puu Oo nato pa počasno večtedensko brbotanje in vrenje staljene kamnine znotraj kraterja

Erupcijski cikli se s presenetljivo pravilnostjo pojavljajo tudi v mnogo daljših časovnih okvirih izredno močni izbruhi Vezuva podobnega značaja: 25.000 , 22.000, 17.000, 15.000, 11.000,8.000, 3.800, in pred 2.000 leti zelo močan izbruh vsakih 2.000-5.000 let

neizogibno je da bo Vezuv izbruhniti na enak način nekje v naslednjih nekaj 1.000 letih!!!

Vidiki eruptivnega vedenja, ki se pomembni za medsebojno primerjajoizbruhov

Vrsta izbruhanega materialaAli erupcija vključuje tokove lave? In če ja, kako viskozna je ta lava?

Ali erupcija obsega le piroklastičlni material?

Kako „merimo“ vulkanske izbruhe?




Ali erupcija obsega le piroklastičlni material? Kakšno je razmerje med količino izbruhanih starejših kamnin in drobirja vprimerjavi s svežimi erupcijskimi produkti? Kakšna je sestava svežih erupcijskih produktov?

Vrsta žrela, ki se odpre ob izbruhu Je razpoka ali je to točkovni vir? Se je žrelo odprlo na pobočju ali na vrhu starejšega vulkanskega stožca?Ali morda nov vulkanski stožec raste v prej ne-eruptivnem območju ?

Značaj eksplozijskega oblaka (če se ta razvije )Kakšna je višina in širina eksplozijskega oblaka? Kakšna je barva eksplozijskega oblaka?

Značaj erupcije Je erupcija kontinuirana, pulzirajoča ali občasna? Kako dolgi so vmesni intervali med posameznimi eruptivnimi fazami?

1. LaCroixova klasifikacijana podlagi relativne efuzivnosti ali eksplozivnosti, vrste vulkanskihproduktov, značilnosti vulkanskih žrel in vzorcev erupcije Havajski , Strombolijski , Vulkanski in Pelejski* tipi izbruhov

Klasifikacija vulkanskih izbruhov




Plinijski in Surtsejanski tip izbruhov

LaCroixova klasifikacija vulkanskih izbruhov




2. Ritmannovi erupcijski diagrami (1962)shematski prikaz variacij v erupcijskem obnašanju med posameznimizbruhomsemikvantitativni diagrami

(hz) os: čas ( t) ti i t i k t j iši ij k g bl k ( k l i i





(vt) os: eruptivni parametri , kot je višina erupcijskega oblaka (eksplozivniizbruhi) ali višina ognjenih stožcev (izlivni izbruhi)

zelo uporabni pri karakterizaciji večfaznih dolgotrajnih izbruhov

3. Gazeovi klasifikacijski diagrami (1964)poenostavljena LaCrox-ova shematrikotni diagram, kjer ogljišča predstavljajo agregatno stanje eruptivnihproduktov





4. Walkerjeva klasifikacija (1973)klasifikacijska shema temeliji na podatkih, ki jih lahko direktno merimo naterenu primerna za popis in klasifikacijo preteklih izbruhov(prejšnje 3 klasifikacije s uporabne za karakterizacijo recentnih vulkanskihizbruhov)ideja: območje razpršitve (D – dispersal area“) in stopnjo fragmentacije (F –





ideja: območje razpršitve (D „dispersal area ) in stopnjo fragmentacije (F „degree of fragmentation“) vulkanskih produktov, ki se usedajo iz zraka („airfall ejecta“ – vertikalno usedanje) lahko za poljubni izbruh izmerimo inkoreliramo z LaCrox-ovimi tradicionalnimi tipi izbruhov

4. Walkerjeva klasifikacija (1973) ...območje razpršitve določimo z kartiranjem izopah podobno kottopografske izohipse, izopahe povezujejo točke z enako debelino vulkanskihsedimentov, ki so se odložili iz zraka z vertikalnim usedanjem

poenostavitev: s kartiranjem je za vsak vulkanski izbruh potrebno določiti leeno samo izopaho izopaha 0.01 T max





eno samo izopaho izopaha 0.01 Tče je max debelina izbruhanega vulkanskega pepela pri dani erupciji 4 m,bo T max izopaha na karti označena na mestih, kjer se debelina pepelazmanjša na 4 cm izven tega območja je debelina < 4 cm in se postopnozmanjša na 0

izmerimo območje, ki gazajema izopaha Dvzorec za določanje velikostizrn je potrebno odvzeti obizopahi 0.01 T max in sicer namestu, ki je najbolj oddaljenood žrela sledi sejanje

določimo ut.% zrn, ki somanjša od 1 mm F

večji F nakazuje boljeksplozivno in močnejšoerupcijo več lahkohlapnihkomponent v magmi

4. Walkerjeva klasifikacija (1973) ...dopolnitev LaCroxove klasifikacije z novimi tipi izbruhov: Burni strombolijski ,Surtsejanski , Subplinijski , Freatoplinijski




V U L K A N O L O G I J A oblika delcev je povezana z njihovim izvorom

Strombolijski in Havajski delci grobi delci z delno zglajeno in zaobljenopovršino zaradi površinske napetosti Surtsejanski delci omejeni z nalomljenimi površinami in notranjimistenami razbitih mehurčkov posledica eksplozije pare

Walkerjeva dopolnitev LaCroixove klasifikacija vulkanskih izbruhov




4. Walkerjeva klasifikacija (1973) ... pomankljivosti in omejitvekartiranje piroklastitov starejših izbruhov je često problematično določeni dejavniki lahko vplivajo na običajni potek usedanja delcev iz zraka

vzorci odloženih piroklastičnih kamnin se bistveno spremenijo akrecijski lapilispiranje dežja





spiranje dežja mešane „generacije“ PK materiala

kvantitativno merljivi erupcijski parametri po Walkerju (1980)intenziteta („intensity“)

hitrost s katero magma izstopa iz žrela (kg/s), med erupcijo se spreminja in nakoncu upade na 0

magnituda („magnitude“) celotna masa (ali volumen) izbruhanega maeriala (kg, m 3 ali km 3)

disperzijska moč („dispersive power“) površina, ki jo prekrijejo erupcijski produkti, ki se usedejo iz zraka (km 2 )

burnost („violence“) porazdelitev eksplozivnih erupcijskih produktov, ki so direktno izvrženi iz žrela inrazpršeni pod vplivom balističnega momenta

destruktivni potencial („destructive potential“) škoda, ki jo povzroči erupcija na urbanih in kmetijskih področjih, vegetaciji... ($, € ,smrtnost)

Newhall & Self (1982) za določanje relativnevelikosti eksplozivnih erupcij višja VEI številka= močnejša erupcija

kriteriji za določitev VEIl i b h i l

VEI – Vulkanski eksplozivnostni indeks




kriteriji za določitev VEI volumen izbruhanega materialavišina erupcijskega oblaka čas trajanja erupcije ...

statistična analiza VEI izračun frekvenceerupcij z določeno VEI stopnjo manjše in manj eksplozivne erupcije imajo večjofrekvenco pojavljanjadiagram: log (frekvenca erupcije) vs. log (VEI)

erupcije z VEI 2 do 6 premica z naklonom 0.5erupcije z VEI 6-7 premica z naklonom 1erupcije z VEI 7-8 premica z naklonom 10

(Toba VEI 8- 9 ... „trenutna“ zgornja meja vulkanskeeksplozivnosti)

Kriteriji za določitev VEI




V praksi: različne faze erupcije opišemo z dopolnjeno LaCroixovonomenklaturo, celotno erupcijo pa opredelimo z VEI in Walkerjevimi D in F

parametri!

VULKANOLOGIJA 6. Izlivni izbruhi in njihovi produkti




UVOD








VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV

„Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani


Izlivni izbruhi bazaltna lava!!!

Lava tekoča magma, vroča silikatnatalina, ki se izlije na površje Zemlje skozivulkansko žrelo

Lava




Tokovi lavenastanejo vedno, ko magma dosežepovršje brez eksplozivne fragmentacije so razločnih oblik in velikosti

imajo zelo različne površinske značilnosti,ki so odvisne predvsem od viskoznosti instopnje oskrbe z magmo v času erupcije tokove lave klasificirmo na podlagi sestavemagme (Zadnjič – TAS...!), ali pa po načinunastopanja

I. Havajski izbruhiefuzivna vulkanska aktivnost, ki obsega erupcije zelo tekoče bazaltne lave vobliki tokov lave in ognjenih stožcev (fontane lave)bazaltna magma nizka vsebnost kremenice, visoka T MAJHNA viskoznosterupcija se prične, ko magmatski dajk prebije površje še pred odprtjemžrela se pojavi množica sunkovitih plitvih potresov

Izlivni izbruhi mafične in srednje sestave




dilatacija tal nad dvigajočim se dajkom lahko ustvari ozek linearen graben razpoka se odpre na dnu grabna in poteka vzporedno z njegovimi robovi

magma se sprvaizstreli v zrak vzdolžcelotne dolžinerazpoke (nekaj 100 mpa vse do 10-20 km)

zavesa žarečihognjenih fontan, kilahko sežejo nekaj 10ali celo več 100 m v

zrak t.i. Havajskaognjena zavesa(„Curtain of Fire“) 1. faza Havajskegaizbruha

Havajski izbruhi




Tok lave teče preko pokrajine kot reka na robu klifov se ustvarijo celo slapovi lave .

Ognjeni stožci (fontanelave) so pogosto

povezane z obsežnimiHavajskimi izbruhi, in

kljub njihovi

spektakularni narave, tiše vedno velja zarazmeroma mirne

vulkanske pojave. Večkot 90% (vol.)

izvrženega materiala jev plinasti obliki!!

I. Havajski izbruhi (...)porozne kapljice rdeče lave („blobs of lava“) mehurčki plina močnonapihnjena masa spužvaste staljene kamnine izbruhan material v plinasti obliki nov vulkanski produkt; izbruhan materialv obliki taline je v veliki meri recikliran je bil že večkrat izvržen na dan pripredhodnih izbruhih in je nato padel nazaj v bazen lave na dnu fontane





posameznibrizgi lavepadejo vneposrednobližino razpok

hitrozgradijostrmegrebene nabrizganirobovi(„spatterramparts“), kiredkopresežejo 5 -10 m

Nabrizgani robovi („spatter ramparts“)




I. Havajski izbruhi (...)odloženi brizgi lave oblikujejo nekakšne strdke, ki so sprva še zelo tekoči tudi po odložitvi še tečejo in se združujejo nastanejo značilni rahlo zvarjenibazaltni agregatiče je vulkanska razpoka na pobočju, se nabrizgani robovi lahko razvijejo le

na zgornji strani pobočja material na spodnji strani pobočja lava sprotiodnaša





odnaša novo nastalinabrizgani robovi nisostabilni plazijo in sepodirajo iz baze teh

robov se pogostoizcejajo vroči jezikilave in delnoaglutiniranegamateriala, ki se lahkorazvijeo v phoehoe alipogosteje v aa tokove

sekundarni tokovi pogosto vsebujejo tudiveč m velike kosebazaltnih agregatov iznabrizganih robov klastogena lava

I. Havajski izbruhi (...)mnogi Havajski izbruhi prenehajo v nekaj urah ali nekaj dneh, nekateri pa selahko nadaljujejo precej dlje, lahko tudi desetletja (vztrajajo celo skozirazlične faze aktivnosti!) po prvih nekaj urah se ognjeni stožci skoncentrirajo na določenih točkah

vzdolž prvotne razpoke pretok lave in višina fontan na teh mestih se močnopovečata povsod drugje pa se produkcija lave prekine





povečata , povsod drugje pa se produkcija lave prekineskoncentriranaprodukcija lavena eni točkivzpostavi +

povratno zanko ,ki še dodatnopoveča pretokmagme vdovodnih kanalih

večji iztok naenem mestu večja erozija nastenah kanala večji kanalomogoči večjipretok inmočnejši tok

I. Havajski izbruhi (...)z večanjem jakosti in višine ognjenih stožcev se poleg spužvastih kapljic laveprične produkcija velikih količin retikulita („reticulite“ - porozen, plovcupodoben žlindrast material sestavljen iz prepletenih steklenih filamentov) indolgih, tankih vlaken vulkanskega stekla – „Pelejini lasje“ („ Pele‘s hair “)





I. Havajski izbruhi (...)z večanjem jakosti in višine ognjenih stožcev se poleg spužvastih kapljic laveprične produkcija velikih količin retikulita („reticulite“ - porozen, plovcupodoben žlindrast material sestavljen iz prepletenih steklenih filamentov) indolgih, tankih vlaken vulkanskega stekla – „Pelejini lasje“ („ Pele‘s hair “)





„Pele‘s hair“




I. Havajski izbruhi (...)zaradi povečane produkcije namesto podogovatega nabrizganega roba pričnerasti precej višja vulkanska oblika nabrizgani stožec („spatter cone“), ki obustrezno dolgem izbruhu lahko doseže preko 100 m višine kocentracija ognjenih stožcev na nekaj točkah in nastanek opaznega

nabrizganega stožca 2. faza Havajskega izbruha





I. Havajski izbruhi (...)s postopnim širjenjem vulkanskega žrela zaradi erozije sten dovodnegakanala (in kolapsa spodaj ležečega dajka) se lahko razvije 3. faza Havajskegaizbruhaob tem lahko nabrizgani stože delno razpade lava se razlije preko žrela in

ustvari aktivno jezero lave


lava iz jezera se




lava iz jezera sepostopno prelivapreko roba strmegapobočjaaglutiniranega

nabrizganegamateriala in čezenjpostopno zgradipoložen ščit iz lave zaradi zmanjšanegapretoka lave indaljšega časa zarazplinjevanje (topostane posledičnoprecej manjintenzivno), ognjenistožci ne morejoveč nastati

II. Jezero lavea) aktivno jezero lave neposredno nad vulkanskim žrelom

lava v jezeru se nenehno konvekcijsko meša nova lava se dviga iz globin,hladnejša lava na površini postaja postopno gostejša in tone navzdol na površini jezera je tanka semiplastična srebrnkasta skorja , razlomljena vvečje kose, ki se neprestano počasi premika po površini jezera zaradikonvekcijskega kroženja spodaj ležeče lave ( )





konvekcijskega kroženja spodaj ležeče lave ( )

Aktivno jezero lave Nyiragongo v Kongu




II. Jezero lave (...)b) pasivno jezero lave nastane, ko lava zapolni sosednje kraterje ali

negativne reliefne oblikečeprav se ne nahaja neposredno nad aktivnim vulkanskim žrelom, selahko obnaša povsem podobno kot aktivno jezero lave ampak samo

dokler je dotok sveže lave zagotovljen





na površini aktivnih jezer se pogosto oblikujejo manjši ognjeni stožci ( zavečje fontane tlak ujetih plinov ni zadosten!)

III. Strombolijski izbruhipodobno kot Havajski, so tudi Strombolijski izbruhi pogosta oblika bazaltnevulkanske aktivnostiosnovna mehanska razlika med obema oblikama izbruhov je v vezikulaciji

Havajski izbruhi številni drobni mehurčki pare, ki lahko neoviranoizhajajo, povzročajo nenehne fontane lave ali neprekinjeno iztekanje lave Strombolijski izbruhi v dovodnem kanalu se oblikujejo zelo veliki





Strombolijski izbruhi v dovodnem kanalu se oblikujejo zelo velikimehurčki, ki ob izhodu povzročajo pokajoče ritmične zmerne eksplozije

hitrost dviganja bazaltne magme narekuje način vezikulacije pri počasi se

nekoliko bolj viskozne mafične taline manjša hitrost dviganja magme

verjetnejši Strombolijski izbruhi

dvigajoči magmi je na rapolagodovolj časa, da se razvijejo velikimehurčki, pri magmi, ki se hitrodviga pa veliki mehurčki nemorejo nastatihitrost dvignja bazaltne magme vdoločenem okolju je odvisna odtektonskega režima, sestave

magme, hitrosti dotekanjamagme, vsebnosti lahkohlanihkomponent (plinov)

III. Strombolijski izbruhi (...)Strombolijska vulkanska aktivnost običajno poteka ob odprtih vulkanskihžrelih zmerno tekoča lava se nahaja dokaj visoko v dovodnem kanalu pogosto le nekaj 10 metrov pod robomdel izbrizgane lave se v obliki staljenih skupkov nalepi nazaj na stene

dovodnega kanala v bližini roba vulkanskega žrela ( nabrizgani aglitinat ), večjidel lavinih curkov pa se med potjo skozi zrak ohladi in ob padcu na tla so že





v povsem trdem stanjuče se nivo magme dvigne več materiala se izbruha v delno tekoči obliki več se ga nabrizga okoli žrela erupcija nato navidezno

spominja na Havajsko, s torazliko, da se brizgi žareče lave skozi vulkansko žrelo ritmičnoponavljajo vsakih nekaj s ali minlahko nastanejo stožci žlindre , kipraviloma vztrajajo le krajši čas(nekaj tednov, redko nekaj let)

pogosto ustvarijo gručestožcev v okviru vulkanskegapolja... Stromboli več o tem naseminarjih!!

IV. Masivni izlivi bazaltov („Flood basalt eruptions“) posebna vrsta izlivne vulkanske aktivnosti, čeprav imajo enake splošnelastnosti kot običajni Havajski izbruhi, ki so volumsko monogo manjši

večji Havajski izbruhi bazaltov na Havajih ali Islandiji nekaj km 3 lave; max 55 kmdolg tok lave (1855/56)

masivni izlivi bazaltov 2.000-3.000 km3

lave ; tudi 750 km dolg tok lavepoleg tega pri masivnih izlivih bazaltov nikoli ne nastanejo veliki poligenetski





p g g p j p gvulkani ironično glede na količino magme, ki je vezana na te izlive oblikujejo se obsežni platoji in ravnice zgrajeni iz bazaltne lave v človeki zgodovini ne beležimo resnično velikega masivnega izliva bazaltov!!

IV. Masivni izlivi bazaltov („Flood basalt eruptions“) (...) med najbolj proučenimi so bazalti v privinci reke Kolumbija (CRB), NW ZDA

pred 17.5 – 15.5 Ma se je lava razlila preko več kot 150.000 km 2 ozemljalava je iztekala iz številnih magmatskih dajkov, ki so locirani več 100 km W


nastali so obsežni tokovi lave,ogromni nabrizgani robovi instožci plovca




stožci plovca prvotne erupcijske razpoke,skozi katere so se izlivaliposamezni tokovi lave, so bilepo ocenah dolge 70-200 km

Columbia River Basalt Province, NW ZDA




Masivni izlivi bazaltov na Zemlji nastanejo takrat, ko se kontinentalnalitosferska plošča „znajde“ nad stebrnim tokom iz plašča mafičnamagma se dviga skozi kontinentalno skorjo in se izlije na dan!

Columbia River Basalt Province, NW ZDA




Stebrni tok, ki je bil odgovorna za masivni izliv bazaltov Columbia Rivertrenutno leži pod Yellowstone National Park.

IV. Masivni izlivi bazaltov („Flood basalt eruptions“) (...)


še mnogo večji od CRB so zgornje krednibazalti Dekanske planote (DTB) v S Indiji 500.000 km 2 ozemljatakšni izjemno veliki masivni izlivi ustvarijo

t.i. Velike magmatske province („LargeIgneous Provinces – LIP“)




DTB so nastali, ke je Indija drsela prekovroče točke „Reunion“ v Indijskem oceanu nasvoji poti do kolizije z Azijo



Tempel Kailasa je bil pred 1.000 leti v enem kosu izklesan iz „žive“ skale



Tempel Kailasa je bil pred 1.000 leti v enem kosu izklesan iz „žive“ skale



največjo vulkansko provinco na svetu predstavljajo bazalti Sibirske planote(STB) Indiji 2.000.000 km 2 ozemlja (245 Ma)




Masivni izlivi bazaltov




Masivni izlivi bazaltov Paraná bazalti v Braziliji so posledicaizbruha pred 133-129 Ma, ki je ustvaril

tudi Etendeka bazalte v Namibiji inAngoli stebrni tok, ki je povzročil

razpiranje Atlantskega oceana




Masivni izlivi bazaltov in masovna izumrtja




Masivni izlivi bazaltov in masovna izumrtja

DTB

CRB




CAMP

STB

Paraná -Etendeka

IV. Masivni izlivi bazaltov („Flood basalt eruptions“) (...) v zgodovini človeštva sta zabeležena le dva masivna izliva bazaltov, oba v SIslandiji, ki pa nista povzročila nastanka večjih tokov lave, čeprav je bilakoličina izbruhane lave mnogo večja kot pri običajnih Havajskih izbruhih

Eldgjá l. 934 se je odprla 30km dolga razpoka vzdolž pogrezajočega se

grabna, iz katerega se je hitro pričela razlivati lava Laki l. 1783 se je na istem območju ponovno odprla erupcijska razpoka





Laki- Eldgjá izliva lahko označimo kot srednje velika vpliv na globalno klimo!!

Izven Zemeljski masivni izlivi bazaltov




Izven Zemeljski masivni izlivi bazaltov




glede na površinske značilnosti so tokove lave na Havajihpoimenovali

pahoehoe = tok lave z gladko površino (vrvičasta lava) aa = tok lave z grobo površino

(Islandija helluhraun vs. apalhraun)

Pāhoehoe in `A` ā




Pahoeho vs. Aa...termina se danesuporabljata tako za

opis površinskegaizgleda hladnih tokov

lave, kot tudi zaaktivne tokove lave, ki

jih ustvarijo...

...pahoehoe in aalava, ki sta nastali pri

različnih fazah izbruhavulkna Kilauea 1972 ...

Pahoehoe lava na Havajih




Pahoehoe lava na Havajih




Pahoehoe lava na Galápagosu




Aa lava




večina tokov lave se pojavlja v eni ali drugi obliki, torej kot pahoehoe alikot aa obstajajo pa nekatere prehodne oblike tokov, ki kažejoznačilnosti obeh obe obliki tokov se pogosto oblikujeta pri isti fazi erupcije v splošnemaa tokovi predstavljajo nekoliko bolj viskozno različico

v začetni fazi Havajskega izbruha se ustvarijo visoki ognjeni stožci, ki napajajotok lave lava, ki se izbrizga, se med potjo skozi zrak ohlaja in ko pade natl i j ižj T di i b t l t ti t k i ki jih j j

Pāhoehoe in `A` ā




tla, ima precej nižjo T zaradi izgube toplote se ti tokovi, ki jih napajajofontane lave premikajo v obliki aa tokovv nadaljni fazi , ko se izbruh umiri, brizgi lave dosežejo precej manjše višine ,ali pa se lava izliva v tok karneposredno iz žrela ohlajanje v zraku, predno setok resnično začne, jezanemarljivo nastanemanj viskozen pahoehoe tokposledično, ko pri enem

izbruhu nastaneta obe vrstitokov, je pahoehoe tokpraviloma mlajši in ko stapahoehoe in aa lava vkontaktu, pahoehoe prekrivaaa tok

v pozni fazi erupcije pahoehoe tok lahko preide v aa tok odvisno odviskoznosti, od stopnje mešanja znotraj toka in od strižne napetosti

če pahoehoe lava teče po strmem pobočju močno tekoča staljenanotranjost se giblje pospešeno, delno strjena skorja na površju toka pazaostaja preko toka se ustvari znatna strižna napetost poruši sekoherentnost toka namesto, da bi se tok ohladil v značilno pahoehoepovršino, razpade v ločene kose in preide v aa tok

Pāhoehoe in `A` ā

če pahoehoe lava




če pahoehoe lavateče po položnempobočju prehodv aa tok jeposledicapovečanjaviskoznosti zaradiohlajanja,razplinjenja inpovečane stopnjemikrolitne

kristalizacije

Prehodna tekstura med pahoehoe in aa lavo

prehod pahoehoe lave vfragmentirano aa obliko jeireverzibilen občasno se nadan prebijejo tekoča jedra aatokov v obliki pahoehoe lave

jeziki ali lobusi pahohoe lave (ob spremembi naklonapobočja ali ko se nakopiči

Pāhoehoe in `A` ā




pobočja ali ko se nakopičizadosten tlak)

Jeziki pahoehoe lave, ki so pritekli iz centralnega dela navidez že umirjenega instabiliziranega aa toka,Nyragongo , DR Kongo, 2002

med dolgotrajnimi erupcijami se večina pahoehoe lave odteka popodpovršinskih distribucijskih kanalih skritij pod strjeno skorjo lave

omogočajo, da lava prepotuje velike razdalje (do 100 km) brez znatne izgubetoplote in so eden od vzrokov za značilna položna pobočja „rdečih“ vulkanov tok po strditvi večinoma ostane in -situ dokazi o obstoju kanala izginejo

v primeru, da proti koncu erupcije, lava odteče iz kanala po pobočju navzdol,pa se oblikujejo podolgovate jame pirodukti

Pirodukti




Kazamura Cave, Kilauea, Havaji




Morfološke oblike v piroduktih strop piroduktov je je porasel sstalaktiti iz lave nastanejo so sstrjevanjem lave, ki je kaplja iz stropa

talina preostala po hitrem znižanju nivojatoka v piroduktutaljenje stropa pirodukta zaradi tolplotegorečih plinov

Pirodukti




kaplje taline iz žepov lave nad ali v stropupirodukta

na tleh kanala rastejo stalagmiti iz lave lava kaplja na tla še po umiku toka

Morfološke oblike v piroduktih (...)na bokih piroduktov se razvijejo horizontalne police do več m od tal

začetek nastajanja skorje na toku, ko je ta vzdrževal konstanten nivo poglablanje pirodukta s talno erozijo

Pirodukti




Nastanek in razvoj piroduktovna strmem pobočju bočno zožanje kanala ob steni kanala se lava ohladiin ustvari bočne stene bodočega piroduktaakrecijsko zlepljanje kosov skorje na površini toka, ko ta naleti na oviro nastane strešni segment pirodukta, ki prepreči, da bi kosi skorje odplavali s

tokom navzdol po pobočju strop pirodukta raste po toku navzgorstrop pirodukta se debeli , z vsakim tokom lave, ki se razlije preko njega

Pirodukti




Nastanek in razvoj piroduktov (...)

Pirodukti

ko pahoehoe tok doseže boljpoložen teren , se razvojkanala večinoma ustavi odtu dalje je bolj pomembnovisokotlačno vtiskanje lavepod napihujočo se skorjo tokovi se skoncentrirajo




vzdolž najučinkovitejših poti,ki se z nadaljevanjem erupcijerazvijejo v pahljačast sistemaktivnih piroduktov

znotraj pirodukta v spodnjih delih toka je tlak močno povečan zato se tu pogosto pojavljajo nenadne ekstruzije staljene lave , ki predrejoskorjo na stropu piroduktaponavljajoče se razširjanje in krčenje stropa pirodukta povzroči nastanekporušnih obročev („shatter rings“)

Pirodukti




verjetno vsi pahoehoe tokovirazvijejo pirodukte, le da njihovoprisotnost vidimo le izjemomaskozi line ali okna v stropupirodukta

Pirodukti




Lina v stropu pirodukta




v nekaterih primerih pirodukti pripeljejo magmo na površje daleč stranod izvornega žrela, kjer se razlije v obliki obsežnih tokov lave

Pirodukti




pahoehoe tokovi imajo lahko relativno ravne zgornje površine (večkm), pogosteje pa se na površini razvijejo številne mini -topografskeoblike z nekaj m reliefom

Površinske značilnosti pahoehoe lave

odprti kanali lave inpirodukti so običajno

prisotni v zgornjih delihtokat t blik




tovrstne oblike soznačilne za večinopahoehoe tokov, ki sovezani na stabilnoprodukcijo lave skozidaljše časovno obdobje pri zelo hitri efuzivnierupciji se lava razlije vtanke obsežne prepletene

lobuse razpoke, kiločujejo tanke več mkonveksne plošče soedina površinska txt vtakih primerih

začetni pahoehoe tok, ki se oblikuje takoj po izbruhu, se s časommočno spreminja staljena lava kontinuirano priteka iz žrela v telotoka še več mesecev po tem, ko je tok na površini oblikoval rigidnoskorjo in se je nehal razširjati preko pokrajine

tok se postopno napihuje in debeli pri tem se razvije mini-topografija

tok se tako poveča na večkratno dimenzijo med napihovanjem prvotne površinske oblike in predmeti, ki jih je zajel tok,ostajajo na površini





ostajajo na površini kopičenje pritiskazaradi dotoka svežegamateriala v telo toka

povzroči posameznepreboje jezikov alilobusov sveže staljenelave ta hitro razvijesvojo skorjo in povečadebelino toka

številni čelni prebojilahko vzdržujejonapredovanje toka ševeč dni po prenehanjuaktivnosti „pahoehoe toes“

začetni pahoehoe tok, ki se oblikuje takoj po izbruhu, se s časommočno spreminja staljena lava kontinuirano priteka iz žrela v telotoka še več mesecev po tem, ko je tok na površini oblikoval rigidnoskorjo in se je nehal razširjati preko pokrajine

tok se postopno napihuje in debeli pri tem se razvije mini-topografija

tok se tako poveča na večkratno dimenzijo med napihovanjem prvotne površinske oblike in predmeti, ki jih je zajel tok,ostajajo na površini





ostajajo na površini kopičenje pritiskazaradi dotoka svežegamateriala v telo toka

povzroči posameznepreboje jezikov alilobusov sveže staljenelave ta hitro razvijesvojo skorjo in povečadebelino toka

številni čelni prebojilahko vzdržujejonapredovanje toka ševeč dni po prenehanjuaktivnosti „pahoehoe toes“

„Pahoehoe toes“




Napihovanje pahoehoe toka z občasni preboji




po prenehanju izliva, ko se dotok lave ustavi, se debelina toka v bližini žrelapostopno zmanjšuje in simultano povečuje na čelnem delu lokalna

redistribucija lave pod površino v končni fazi strjevanja

„Tumuli“ položne dome ali strme vzpetine, včasih celo s konkavnimi pobočji, na katere

je praviloma težko spelezati v povprečju so veliki do 15 m v premeru in 1.5 do 3 m v višino (lahko somnogo večji!!) in imajo ovalen (nekateri skoraj okrogel) tloris

mnogi imajo na vrhu globoke odprte razpoke, ki so nastale, ko je zaradiintruzije lave od spodaj, prvotno ravna površina počila skorja tumulusa se med dvigom največkrat razlomi in staljena lava mezi iz





razpok po pobočjih v obliki mini -tokovče lava pod tumulusom lateralno odteče, nastanejo jame

„Inflation pits“ pogosto napačno razložene kot podorne jame merijo od manj kot 1 m pa do več 10 m v premeru imajo vertikalne do skoraj previsne robove in so lahko tudi več metrovgloboke

nastanejo kot posledica diferencialnega dviga okolišnega terena zaradinapihovanja ob dotoku sveže lave pri tem dno jame ostaja stacionarno





Akrecijske vulkanske bombe („Accretionary lava balls“) imajo značilno jajčasto obliko, gladko površino in so velike 1 -3 m v premeruporozna notranja jedra z majhno gostoto so obdana s steklasto skorjovečinoma nastanejo iz materiala nabrizganih robov , ki so zelo nestabilni v časunastajanja

večji aglutinirani fragmenti padejo v jezero lave, ki jih obdaja ker so mnogohladnejši od okoliške lave, jih po površini takoj obda steklast rob zaradi velike poroznosti imajo mnogo manjšo gostoto od taline, v katero padejo

l j šj i d j k l l ki jih d ½ i





splavajo na površje in padejo v kanal lave, ki jih odnese cca ½ prostornineakrecijske bombe je dvignjena nad površje toka lave tok bombe lahko dokaj hitro izvrže na bregove ali pa jih odnese v pirodukte in jihizvrže skozi odprtine („okna“) v nižjih delih toka ko pahoehoe preide v aa tok, akreciske bombe nadaljujejo svojo pot (20 km od izvora)

lahko nastanejo tudi iz fragmentov sten kanala , ki se odlomijo in padejo v tok

Glede na površinski izgled pahoehoe tokove delimo v 3 skupineVrvičasta pahoehoe („Ropy pahoehoe“) kot nagubano blago ali vrv

vlečenje in zvijanje vroče plastične skorje zaradi gibanja tekoče lave pod njo na robovih ozkih kanalov se tok lave premika počasneje kot v sredini gube sokonveksne v smeri gibanja toka (lokalni indikator smeri!)

Črevasta pahoehoe („Entrail pahoehoe“) kot črevesni zavoji nastane na strmejših pobočjih kot vrvičasta oblika preplet številnih podolgovatih jezikov pahoehoe lave (gravitacijski vlek na pobočju)





Lupinasta pahoehoe („Shelly pahoehoe“) kot jačne/školjčne lupine nastane v bližini ognjenih stožcev hitri izlivi s plinom bogate malo viskozne laveustvarijo krhke steklaste plošče, ki se lahko zvijajo v velike gube

te teklaste skorje so zelo lomljive in prekrivajo več dm odprtine

Aktivni pahoehoe tokovi podnevi „dolgočasni“





Aktivni pahoehoe tokovi podnevi „dolgočasni“, ponoči „neverjetni“





Aktivni pahoehoe tokovi (...) pahoehoe skorje, ki prekrivajo staljeno lavo, so relativno trdne (ne pa čeprekrivajo plinske votlinice!)dejansko JE mogoče (NI pa priporočljivo!!! ) hoditi po aktivnem pahoehoetoku starem le pol ure nekaj cm skorje zadostuje, da podpira težo človeka

tokovi zadržijo nevarno stopenjo toplote več dni, celo več tednov po nastankuizjemno nevarno je ob nalivih ali na mstih kjer valovi pljuskajo na odprti toklave zelo vroča naravna parna savna , ki je lahko smrtonosna!!!





...„JE mogoče ( NI pa priporočljivo !!! )“...




Ko se tok postopoma ohlaja in se njegovo napredovanje upočasni, se mu jerelativno varno približati. Med aktivnimi izbruhi so takšna področja v večini

industrializiranih držav nadzorovana in je dostop strogo omejen. V drugih delihsveta je uradni odnos bolj ohlapen: „Če si dovolj neumen, kar pojdi – samo ne

pričakuj, da te bomo reševali ali se čutili odgovorne, če se boš ubil! "

Aktivni pahoehoe tokovi (...) prisotno je neprestano sproščanjevročih plinov (para, SO 2 ...) vbližini vulkanskih žrel, skozi razpokev skorji toka...območja aktivnega širjenja toka so

jasno zaznamovana z vročinskimmigljajem zraka in iz rjavim domodro-sivimi dimom





pristop striktno iz protivetrne strani!

Najbolj tekoče pahoehoe lave nekatere lave so tako zelo tekoče, dase po strmih pobočjih gibljejo kotprave Newtonske tekočine s hitrostminekaj 10 km/hza njimi ostanejo zelo tanki tokovilave (nekaj cm ) ... in številni znaki,da so bli tokovi dejansko precej večji,ko so hitro tekli skozi pokrajino ...





p jštevilni pahoehoe tokovi na Havajih sosprva debeli le nekaj dm, vendar se vnekaj urah odebelijo (napihovanje)

Kipuka




Pahoehoe, gozdovi in fosilitekoča lava, ki se razlije skozi gozd in nato hitro odteče, lahko „zamrzne“(hitro skrepeni) okoli drevesnih debel

ustvari odlitke, ki stojijo pokonci tudi potem, ko lava odteče srhljivavotla debla iz lave ( „Lava Trees“ )

krhka in kratkotrajna oblika, ki se na starejših tokovih nikoli ne ohrani





Pahoehoe, gozdovi in fosili (...)na mestih, kjer lava iz gozda ne odteče, debla dreves popolnoma zgorijo

na površini toka se ohranijo cilindrične votlin drevesni kalupi („Treemolds“) stene teh votlin imajo lahko ohranjene zelo drobne strukturne detajle

so precej bolj obstojni kot „Lava Trees“ ohranjeni v pokončnem aliležečem položaju (debla dreves, ki jih je podrl tok lave)





Pahoehoe, gozdovi in fosili (...)tako debla iz lave kot devesni odlitki so uporabni za določanje smeri toka lave





Pahoehoe, gozdovi in fosili (...)lava, ki teče preko gozda, razkroji (destilira) vso organsko snov, ki jo zajame(deli rastlin...) pri tem nastanejo organski plini (večinoma metan), kimigrirajo vzdolž podzemnih rovov in se nakopičijo v podzemnih žepih, lahkotudi več 10 m stran od roba toka ko se plin v teh žepih pomeša s pravo količino zraka nastane eksplozivnamešanica še posebej so eksplozije plina pogoste in močne pri aa tokovih(ker so bolj debeli in počasnejši)

eksplozije so lahko majhne kot oddaljeno bobnenje v tleh





p j j j jvečje ekslozije ustvarijo tudi več metrske eksplozijske kraterje pri tem kosi lesa,bloki lave in prahu odletijo tudi 100 m visoko detonacije so slišne več km daleč

vegetacija, ki poraste aa lavo in jonaknadno zalije nov tok, je manjnevarna za plinske eksplozije, kotče poraste pahoehoe lavo poleg drevesnih debel najdemo vlavi ohranjene tudi odtise listov inodlitke živali organska snov seobda s tanko steklasto skorjo, kinastane zaradi izločanja vodemed gorjenjem organske snovi skorja zaščiti odlitek in preprečitekoči lavi, da bi kalupe zapolnila

Fosili v lavi




A. Vezikli „odtisi“ plinskih mehurčkov v strjeni lavi 2 načina nastanka

znižanje pritiska ob dviganju magme kristalizacija mineralov poveča % lahkohlapnih komponent v preostalitalini preko meje saturacije

večina mahurčkov v magmi nastane še pred erupcijo med erupcijonastanejo predvsem kadar staljena lava zajame paro in pline vodnih teles invegetacije, preko katerih se razliva

Notranja struktura tokov lave

d b li k d l č




debelina toka določaporazdelitev veziklov

malo viskozni tokovi večjih

debelin mehurčki sedvigajo zaradi vzgona inskoncentrirajo v vrhnjihdeli toka uporabno zadoločanje orientacije vstarejših tokovih

tokovi manjših debelin zaradi hitrega hlajenja jedviganje mehurčkovonemogočeno vezikli soenakomerno razporejeni pocelotni debelini toka

A. Vezikli (...)vezikli so zelo različnih velikosti (μm- več 10 cm) in oblik

sferični in sferoidni pahoehoepologlati do oglati (in poviti) aa

vezikli, ki nastanejo zaradi zajetja pare in plinov iz

spodaj ležeče vlažne zemlje ali vodnih teles imajocevasto obliko in se širijo iz podlage toka navpičnonavzgor tudi več m (v premeru ne merijo več kot cm) vrhovi cevastih veziklov so pogosto upognjeni v smeri





p g p g jtoka smerni indikator

A. Vezikli (...)kadar je spodnja meja toka neprepustna, plini in para, ki se nakopičijo pod njoobčasno eksplodirajo v toku se oblikujejo nepravilni valjasti vezikli zimenom spirakli („spiracle“)

običajno so majhni (do 10 cm) in se končajo znotraj toka, včasih pa tokpresekajo po celotni višini (tudi do 30 m) dvigajoča para v spirakle zanese mulj iz tal, ki jih tok prekriva

plini ujeti v vezikle med ohlajanjem uidejo skozi razpoke še pred tem senekateri sublimirani minerali odložijo na stene veziklov svetli igličasti zeoliti





nekateri sublimirani minerali odložijo na stene veziklov svetli igličasti zeolitikasneje HT raztopine, ki tečejo skozi strjeno lavo, zalijejo vezikle odložijoraztopljene minerale vezikle lahko povsem zaponijo mandljasta struktura

B. Razpoke in krojitevv vseh tokovih lave najdemo razpoke različnega izvora

v starejših tokovih so razpoke tektonskega ali erozijskega izvora v mlajših tokovih pa razpoke praviloma nastanejo že med samim tokom

razpoke, ki so vzporedne z zgornjo in spodnjo mejo aa toka nastanejo zaradi

striga med gibanjem toka in so enostavno opazne na izdankih razvijejo semed kratkotrajno deformacijo lave tudi še po tem, ko viskoznost postaneprevisoka za ohranjanje tekočega ali plastičnega toka





B. Razpoke in krojitev (...)stebričasta (stolpičasta) krojitev spektakularen primer oblikovanja razpok

med ohlajanjem se lava krči nastanejo ogromne notranje napetostiglavne razpoke nastanejo približno pravokotno na ploskve max ohlajanja običajno površina in dno toka, lahko pa tudi na bokih (na pr., ko je tok v stiku s stenonekdanjega rečnega kanjona ali soteske)razpoke se praviloma razvijejo v treh smereh (cca 60 ° ) tvorijo poligonalnestolpiče, ki imajo večinoma 6 -kotni prerez (4- do 8-kotni)





B. Razpoke in krojitev (...)rast stolpičev in površinske strukture , ki pri tem nastajajo

vsaka ploskev ohlajanja oblikuje svoj set razpok, ki napreduje v notranjost toka(razen zelo tanki tokovi lave) po več dnevih, tednih ali mesecih (odvisno oddebeline toka), se seti združijo in ustvarijo enotne stolpiče stolpiči na obeh stranehse popolnoma ujemajo, saj nastanejo kot posledica istega polja tenzijskih napetosti

stolpiči rastejo epizodično ob tem nastanejo udarni valovi (mini potresi), ki se napovršju slišijo kot pridušeno pokanje na ploskvah stolpičev se razvije plumozna struktura pernato razvejane tanke linije,ki se razširjajo v smeri v katero se je odpirala razpoka, ko se je stolpič formiral





ki se razširjajo v smeri v katero se je odpirala razpoka, ko se je stolpič formiral

B. Razpoke in krojitev (...)masivni izlivi bazaltov, ki so debeli več 10 m, pogosto razvijejo več slojevstebričaste krojitve

spodnja kolonada (10-30% mase toka) nad tankim bazalnim pasom z neopaznimiali slabo razvitimi stolpiči sledi cona lepo razvitih vertikalnih stebrov (nekaj 10 cm do20 m višine)

entablatura (do 60% mase toka) cona z mnogo tanjšimi in različno orientiranimistebriči, ki lahko tvorijo pahljačaste in žagaste strukture zgornja kolonada tanjša cona s slabše razvitimi vertikalnimi stolpiči





Stebričasta krojitev




značilna je izredno groba površina , sestavljena iz slabo sprijetih, oglatihnazobčanih fragmentov, ki so često prekriti z drobnimi ostrimi bodicami

Površinske značilnosti aa lave




napredovanje aa toka izgleda kot premikanje „gosenice“ na delovnihstrojih

tok je zgrajen iz staljene lave v sredini, ki jo zgoraj in spodaj obdajatakrovninska in talninska avtobreča podobne sestave in strukturematerial, ki sestavlja avtobrečo nastane s hlajenjem in lomljenjem trdnepovršine toka


staljena sredica toka potiska čelotoka naprej, dokler čelna frontane postane preveč strma takrat




se čelna fronta zruši in staljenosrednji del jo povozi zrušenmaterial se nabere na dnu toka vobliki bazalne breče

zaradi visoke viskoznosti inpočasnega premikanja, običajnipočasni aa tokovi večinomaizgledajo dokaj neimpresivno

pomika se počasi (10 m/uro)opazni so samo epizodični podorifragmentov na čelnem delu tokastaljena sredica je večinomaskrita pod plastmi avtobreče

Aktivni aa tok




Aktivni aa tok




hitri aa tokovi (do 2 km/h)čelo takšnega toka se neprestanopremika fragmenti se s frontalnegadela neprekinjeno rušijo hitro napredovanje je lahko posledicavečjega nagiba pobočja, višje T (in stem nižje viskoznosti) ali večjegadotoka sveže lave celo podnevi je žarjenje centralnegaj d k č d b id





jedra toka ves čas dobro vidno radiacijska toplota, ki jo oddajajo hitriaa tokovi je mnogo večja kot pripahoehoe (ti so zastrti s skorjo)

kot pri pahoehoe se tudi pri aatokovih razvije centralni dovodnikanal in celo redki pirodukt

ne razvijejo pa se kompleksni

distribucijski pirodukti, ki so značilni zapahoehoecentralni kanal, ki je viden na površiniaa tokov, predstavlja razgaljen grebenvečjega staljenega jedra v srdišču toka

Fosilni aa tok




posebna teksturna oblika aa lave, pri kateri fragmenti niso nazobčani,ampak so omejeni z gladkimi ploskvami

posledica višje viskoznosti taline med fragmentacijo

Blokovna lava

značilne so zabazaltneandezite in boljsilikatne laveblokovna lavepogosto izvirajo

lk k h




iz vulkanskihdomvsebujejo večjideležavtobrečiranegamateriala vtalnini inkrovninirelativno glede

na centralno jedrovsebujejoopazno manjveziklov

Silikatne lavedacitne in riolitne lave so značilne zaštevilne kontinentalne vulkanezaradi visoke viskoznosti so tokovisilikatne lave debelejši , krajši inpočasnejši kot tokovi bazaltnih lav (izoceanskih vulkanov)čelni deli toka so zaradi visokeviskoznosti zelo strmi in visoki tudi

k 100 (t j j 1 d

Blokovna lava




preko 100 m (torej vsaj za 1 redvelikosti višji od običajnih aa tokov) redko se razširijo več kot nekaj kmdaleč od žrela (obstajajo izjeme!)

Strmi rob tisoč let starega riolitnega toka (GlassMt.), vulkan „Medicina Lake“, N Kaliforniji nakazuje

veliko viskoznost lave.

Silikatne lave (...)površina silikatnega toka se pogosto naguba v grebene in jarke, ki jihimenujemo ogivi („ogives“)

amplituda 10-20 m ali več čelni del toka zamrzne, pri čemer talina še vedno doteka iz žrela zaradi kompresijese površina napihne, saj zamrznjena fronta deluje kot jez za dotekajočo lavo podobno napihovanju bazaltnega toka v zadnji fazi

v bližini žrela se osrednji del toka giblje tudi še po tem, ko so robni deli tokaže konsolidirani ko osrednji del lave odteče po hribu navzdo, se nivo tokazniža in na robovih ostanejo nasipi

Blokovna lava




zniža in na robovih ostanejo nasipikoničaste oblike prebadajo površino toka na več mestih, še zlasti v bližinižrela, ki je označeno z visoko vulkansko domo

pogostapovršinskaoblika sotudi izpušne

jame („blastpits“), ki so

jihpovzročileeksplozijeujetih plinov

Silikatno steklosilikatne lave so precej steklaste številni riolitni tokovi so v celoti iz stekla

visoka viskoznost silikatne taline zavira difuzijo ionov in rast mikrolitov, ker dorazplinjevanja pride še pred izbruhom

najpogostejše silikatno steklo je obsidijannajvečkrat črno steklo brez mehurčkov in z značilnim školjakstim lomom temnabarva je posledica vsebnosti Fe in delno Mg v laviglede na sestavo obsidijan pripada visoko silicijskim dacitom ali riolitom

številni obsidiani vsebujejo nekaj mm do več cm velike sferulite radialno

Blokovna lava

j l k /i lič k i l




razporejene vlaknate/igličaste kristale nukleacija in začetna rast kristalov vtrdnem obsidijanu, ki je nastal pri mejnihitrosti ohlajanja pri večjih hitrostihohlajanja sferuliti ne morejo nastatitridimit, kristobalit, kremen, K-glinenci

v obsidijanih najdemo sferoidalnemehurčke velike več cm litofize

skupek plinskih mehurčkov, ki niso mogli

uiti iz magmeprazne ali prevlečene z mikrokristali(plinska sublimacija)

majhni vezikli praviloma niso prisotniv obsdijanih

Obsidijan




Obsidijan




odkritje metode za določanjestarosti na podlagi radioaktivnegaizotopa 14 C je omogočilo datiranje

„mladih“ tokov lave časovni doseg metode ~ 60.000let ; starejši vzorci vsebujejopremalo 14 C14 N v zgornji atm razpade na H +14 C, ki se spaja v CO 2

k f d 14 k

Radiometrično datiranje tokov lave




preko fotosinteze pride 14 C v tkivaživih organizmov njegovakoncentracija vzdržuje v ravnotežjuz atm koncentracijo metoda jeuporabna samo za datiranjeorganskih materialov !po smrti je izmenjave konec količina 14 C v ostankih se začnemanjšati zaradi radioaktivnega

razpadat 1/2 ( 14 C) = 5730 let +/- 40 let napodlagi razmerja C izotopov lahkoizračunamo, koliko časa je poteklood smrti organizma

za datiranje vulkanskih izbruhov uporabljamo karbonizirani materialpokopan pod tokovi lave ali ujet v piroklastične tokove

nadzemna vegetacija praviloma povsem zgori v pepel, zato so za datacijouporabne predvsem rastlinske korenine ujete v tleh pod pahoehoe tokovi tiustvarijo neprepusten pokrov, ki korenine zaščiti pred atm kisikom in posledičnopopolnim zgorjenjem

Radiometrično datiranje tokov lave

nasprotno, močnoprepustni aa tokoviomogočajo kroženjezraka, pri čemer se




koreninice pravilomauničijo (do koncazgorijo v pepel) edino na robovih aatokov so ustreznipogoji za delnoohranitevkarboniziranegamateriala (T

ohlajajoče lave je tudovolj visoka, dapovzroči pooglenitev,ne pa popolnozgorjenje v pepel)

VULKANOLOGIJA 7. Eksplozivni izbruhi in njihovi produkti




He looketh on the earth, and it trembleth:he toucheth the hills, and they smoke.

(Psalm 104:32)

UVOD









Vulkanski izbruh, Calbuco, Čile, 22. april 2015




so posledica širjenja lahkohlapnih komponent , ko te preidejo iz tekočev plinasto obliko

glavna gonilna sila vulkanskih eksplozij je H2O pri faznem prehodu (l) (g)pri atm P, se V poveča za 1.600 -kratCO 2 pomemben pri nekaterih vrstah eksplozij približno za ½ manjšepovečanje V kot pri vodi

eksplozivne erupcije so značilne za „sive vulkane“

Vulkanske eksplozije

Merapi

, Indonezija,nastanejo ogromnekoličine piroklastičnega




p , j ,oktober 2010 količine piroklastičnega

materiala , ki prekrije več1.000 km 2 pokrajine okolivulkana (in v vertnismeri)volumsko najboljzastopani produkti soplini , ki poganjajoeksplozije ti se žal neohranijo kot indikatorjiizbruha ostanejo leizvrženi trdni produkti vobliki vulkanskega pepelain kosov kamnin

Merapi, Java, Indonezija, 27. oktober 2010

: Lepotica




in zver!Merapi, Java, Indonezija, 27. oktober

2010: Lepotica




eksplozivni izbruhi in piroklastični tokovi so značili za številen vulkanena svetu Karibi , Pacifiški ognjeni obroč, Mediteran (Vezuv, Thera)

Zakaj??subdukcija v teh področjih v globine vleče oceansko litosfero skupajz velikimi količinamivode in udi nekaj sedimenti

magma, ki se dviga skoz zgoraj ležečo skorjo povzroča taljenje skorje ta je praviloma bolj kisla, kot mama, ki potuje skoznjo

Eksplozivni izbruhi




Indonezija in Filipini




sedimenti večinoma vključujejo kalcijev karbonat (CaCO 3) morskiorganizmi CaCO 3 (+ toplota) CaO + CO 2

CaO se vključi v minerale plagioklazi, amfiboli, pirokseniPARA večinoma iz H2 O vključene v subducirajočo oceansko ploščo in CO 2 glavna magmatska plina

to so poglavitni faktorji, ki poganjajo erupcijo!!!

magma se dvigazaradi vzgona tekoča magma imam manjšo gostoto kot okolne trdnekamnine

iž j l jš j

Eksplozivni izbruhi




plini znižajo viskoznost olajšajo dviganje tokaz dviganjem magme in spremljajočim znižanjem P nekateri plini lahko

zapustijo talino proces se s tem pospeši

Grimsvotn ,Islandija, 1990

Seizmografski zapis

harmoničnegatremorja

Eksplozivni izbruhi

Lomljenjekamnin

Ko se magma dviga povzroča napetost v okolnih kamninah nastajajorazpoke, ki ji omogočijo nadaljevanje dviga navzgor.




povzročaharmonični

tremor!Chaiten , Čile ,

junij 20081. izbruh v9000 letih!

Eksplozivni izbruhi

Do erupcije pride, ko P plinov in dvigajoče magme preseže P, ki gapovzročajo okolne kamnine!




Pinatubo , Filipini, 1991 Pichincha , Ekvador, 1999

1. Piroklastični material vsi produkti vulkanskih eksplozij („ejecta“) fragmentirani drobir : od blokov v velikosti hiše do drobno zmletega materiala eksplozivno razpršene kapljice magmefragmenti steklakristali

2. Klasifikacija PK materiala glede na izvor juvenilni PK material („essential“) material, ki izvira direktno iz magme

fragmenti magme, ki se je pred fragmentacijo strdilavulkanske bombe so delno ali povsem steklaste izvržena talina se v zraku ali na

Klasifikacija piroklastičnega materiala

tefra piroklastični material, kise usede vertikalno iz zraka!!




vulkanske bombe so delno ali povsem steklaste izvržena talina se v zraku ali natleh hitro strdi

sorodni PK material („accessory“) kosi starejših kamnin, ki so nastale vistem vulkanu

debelokristalni magmatski fragmenti kristaljeni deli zunanjega robamagmatskega ognjišča ali pa manjše intruzije znotraj vulkana kosi sten dovodnega kanala, ki jih iztrgajo plini ob eksploziji, ali pa jihzajame in prinese dvigajoča se magma

naključni PK material („accidental“) kosi nevulkanskih kamnin (ksenoliti),

ki kažejo znake termične metamorfoze T delovanje na okoliške kamnine, kiobdajajo stene dovodnega kanala

PK...piroklastični Terenska klasifikacija: steklasti ( vitrični)vs. litični PK material

3. Klasifikacija PK materialaglede na velikost zrn

klasične metode določanja, kotpri sedimentologiji direktnomerjenje na terenu za večje delcein sejalne analize za drobnejšimaterial mm in Φ nadalje vulkanski pepelklasificiramo glede na sestavo (mikroskopija), večja zrna pa





glede na obliko

4. Načini odlaganja PK materiala balistično usedanje

pri potovanju delca skozi zrak sodelujejo tudi hz sile delci potujejo po ločnitrajektoriji in se odložijo pod kotom glede na vertikaloznačilno za večje delce z večjo gostoto razširjeni in nevarni produkti zlasti manjših eksplozivnih izbruhov

vertikalno usedajepri potovanju delca delujejo le vertikalne sile usedanje iz oblakovna trajektorijo potovanja delca vpliva le gravitacije in prevladujoči vetrovi značilno za droben material z nizko gostoto (vulkanski pepel) nastane tefra!





značilno za droben material z nizko gostoto (vulkanski pepel) nastane tefra!pri večjih vulkanskih eksplozijah nastanejo ogromne količine drobnega PK materiala,ki se useda vertikalno; balistično odloženi delci so skoncentrirani okoli žrela

piroklastični tok velike količine vseh vrst PK materiala se odložijo prekoPDC fragmenti so večino časa v stiku s tlemi; skozi zrak padajo zelo maločasa, če sploh

Balistično usedanje




5. Produkti, ki nastanejo z balističnim usedanjem havajske erupcije , v svojih rahlo eksplozivnih fazah, ustvarijo ogromnekoličine steklastega materiala (strjeni brizgi lave), ki se nabira v stožcih alinabrizganih robovih v bližini žrela celo najvišji ognjeni stožci izvržejomaterila le nekaj 100 m daleč strombolijske erupcije izvržejo material, ki je sestavljen večinoma iz žlindre

in večjih vulkanskih bomb


a. Vulkanske bombeviskozne mase lave, ki sok i ž l i ž




skozi žrelo izvržene vtekočem ali plastičnemstanjubombe so zaobljene ,polzaobljene inaerodinamsko oblikovanezaradi potovanja skozi zrakvelike so od nekaj mm pa

do več kot 1 m v dolžino vulkanske bombe ločujemoglede na obliko :vretenaste, trakaste,kapljičaste , ...


a. Vulkanske bombe (...)stopnja fluidnosti vulkanskih bomb močno variirain bistveno vpliva na končno obliko bombe

če udarijo v tla, ko so še v dokaj staljenemstanju, se sploščijo (ali pa povsem razbijejo)

(hm, na kaj spominja ta oblika??)

„Cow-pie bomb“ če se strdijo v zraku prd udarcem, se lahkozakopljejo globoko v mehak vulkanski pepelstaljena jedra vulkanskih bomb vsebujejo




j j j jvelike količine plinov zaradi njihovegaširjenja, ki se nadaljuje po erupciji, seohlajena skorja na vulkanski bombi razteza inpoka bombe s krušno skorjo če so bombe s krušno skorjo globokorazpokane lahko, zaradi nadaljevanja širjenjatudi po udarcu, povsem razpadejo na kuprazsutega ostrorobega vulkanskega grušča

če se v bombi nakopiči dovolj plinov, le telahko eksplodirajo že med letom ali pa celo večur po padcu na tla

b. Vulkanski blokioglati kosi starejših kamnin, ki so v trdnem stanju balistično izvrženi izvulkanskega žrela večinoma so vulkanskega izvora

deli sten dovodnih kanalov ali robov vulkanskega žrela, ki se odkrušijo med erupcijo bloki nevulkanskih kamnin izvirajo praviloma iz večjih globin in jih je magma na svojipoti samo zajela ( ksenoliti !)

posamezni bloki dosežejo velikosti tudi preko 1 m in med močnimieksplozijami lahko odletijo več 100 m daleč stran od kraterja


so značilnost vulkanskega tipa




vulkanskega tipaerupcij , čeprav nastajajo tudimed strombolijskimi inplinijskimi izbruhina mestu udarca vulkanskihblokov nastanejo bombnedepresije mehke muljasteplasti vulkanskega pepela sezlahka upognejo pogoste so

v muljastih tefra sedimentihnekaj 100 m okoli kraterjazlepljen blokovni material vosnovi iz vulkanskega pepela vulkanska breča

Bombna depresija




Bombna depresija




6. Produkti, ki nastanejo z vertikalnim usedanjemkot „piroklastični sneg“ prekrijejo obsežna območja enakomerno debeleplasti drobnozrnatega PK materiala (neodvisno od topografije) tefratako odložene plasti se tanjšajo proti distalnim delom odlaganja kartiranjeizopah!





a. Vulkanski pepeluprašen ali drobno fragmentiran magmatski material z zrni < 2 mm sile, kipovzročijo tolikšno eksplozivno fragmentacijo slabo poznamo izvor: juvenilni/sorodni/naključni izvržen v trdni ali tekoči fazi slednji sezaradi manjhnosti hitro ohladivrsta delcev:

kristaloklastivitroklastilitoklasti

(kristalni vulkanski pepel vitično k i t l i lk ki l k i t l litični





(kristalni vulkanski pepel, vitično -kristalni vulkanski pepel, kristalo- litičnivulkanski pepel...)

najpogostejši je vitrični vulkanski pepel širjenje plinov penjenje magme plovec in ukrivljeni fragmenti („shards“) lahko imajo steklasto skorjo (pred izbruhom so bili ponovno potopljeni v talino)

vulkanski pepel in tuf (litificiran vulkanski pepel) pogosto vsebujeta večjedelce

lapilni vulkanski pepel ali tuf litični delci in plovec v velikosti lapilov vosnovi iz vulkanskega pepelatufska breča bloki v osnovi iz vulkanskega pepelatufski aglomerat bombe v osnovi iz vulkanskega pepela

ČE bi bili ti oblaki, ki polzijo po pobočju Pichincha prekoQuita v Ekvadorju, vulkanski pepel namesto vodna para,kaj bi našli v njih?

Kaj sestavlja vulkanski pepel?



4 mm

Vulkanski pepel



Vulkanski pepel iz Mt. St.Helens, 1980. Večina materiala

je iz drobnega plovca.Zrna nadesni vsebujejo majhnekristaloklaste biotita. V


Vulkanski pepel

LITOKLASTI - drobci plovca( Katmai

, 1912)

KRISTALOKLASTI - posameznikristali&LITOKLASTI - drobci ohlajene lavein fragmenti žrelnih kamnin( Ve

z

uv

, 1861)




VITROKLASTI - drobci stekla( Katmai , 1912)

a. Vulkanski pepel (...)vsaka plast PK materiala je rezultat ločene erupcije

dobra sortiranosthorizontalna in vertikalna normalna postopna zrnavostizjemoma inverzna postopna zrnavost

naraščajoča intenziteta eksplozivne aktivnosti pojemajoča eksplozijska moč


drobna internalaminacija majhne variacije




majhne variacijev velikosti zrn nihanje v višinierupcijskegaoblaka spreminjanje v

jakosti eksplozije lateralna

sledljivost

a. Vulkanski pepel (...)pri freatomagmatskih izbruhih

laminacija je bolje izražena kot pri suhih izbruhih tanke subparalelne lamine so ločene s PSB („pyroclastic surge bedding“) moker pepel je deloma vezikularen uparevanje vode, ki jo zajame vročpepel ali ohlajanje predhodno odloženega pepela


manjše količine vodeokrepijo vulkanskipepel vzajemniučinek površinskenapetosti vodnih




napetosti vodnihfilmov, ki obdajajo

delce t.i. mokrakohezija povečastabilnost pobočja terodpornost plastivulkanskega pepelaproti veterni in plinskeroziji

večje količine vode napobočjih z naklonom >10 ˚ povzročjo plazenje

sinsedimentnedeformacije podobnekonvolutni laminaciji ...

a. Vulkanski pepel (...)ob zelo močnih vulkanskih izbruhih lahko produkti, ki se usedajo iz zrakaprekrijejo cel svet lateralno gibanje pepela v atmosferi je odvisno odhitrosti vetrov v visokih atm nivojihpojavi plasti vulkanskega prahu znotraj zaporedja kamnin so izjemnegapomena za časovno korelacijo sledimo jim lahko preko več 10.000 km 2


predstavljajo vgeološkemsmislu izjemnokratkotrajendogodek (nekaj




dogodek (nekajdni)

možnakorelacijarazličnihkamnin, ki sonastale prirazličnihpogojih, imajodrugačneznačilnosti,vsebujejorazlične fosile...

a. Vulkanski pepel (...)terfrokronologija korelacija kamninskih enot z datacijo medplastnih vložkovvulkanskega pepelaeolska diferenciacija vulkanskega pepela spreminjanje sestave zoddaljevanjem od izvora


vulkanski pepelsestavljajofenokristali indrobci steklafenokristali

b j j j




vsebujejo manjkremenice ter

več Mg, Fe inCa kot drobcistekla in sogostejši ter težjivulkanski pepel,ki se useda dlje

od žrelavsebuje manjfenokristalov inveč kremenice

b. Lapilipiroklasti veliki od 2-64 mmlapili izbruhani v tekoči (staljeni) obliki tvorijo lavine „brizge“ ali aglutinate konsolidirani zaobljeni lapili lapilni aglomerat , konsolidirani ostrorobi lapili lapilna breča


grobi strdkimočnovezikularnebazaltne lave,ki nastanejo prit b lij kih




strombolijskihizbruhih imajo

značilnovelikost lapilov „cinder“,

„slag“, „scoria“

b. Lapili (...)delci vulkanskega prahu v erupcijskem oblaku se pogosto zlepijo med seboj laminirane kroglice vulkanskega prahu akrecijski lapili

nastanejo okoli vodnih kapljic ali vlažnih delcev vulkanskega pepela blatne dežne kaplje , ki se razvijejo na podoben način kot zrnca toče

akrecijski lapili z značilno koncentrično laminacijo

ko padejo iz oblaka izgledajo vlažni in se nakopičijo v obliki polsferičnih lapilov, kiplavajo v osnovi iz vulkanskega prahupovprečno so veliki od 3 -10 mm, lahko preko 2 cm če se po odložitvi kotalijo poodloženem prahu, se lahko povečujejo kot snežena kepa

nastanejo lahko tudi zaradi elektrostatske privlačnosti




V U L K A N O L O G I J

A

nastanejo lahko tudi zaradi elektrostatske privlačnosti šibko sprijeti agregati vulkanskega pepela se usedajo iz erupcijskega oblaka

elektrostatske sile vzdržujejo kohezijo brez osnove iz vulkanskega pepelaohranijo se le, če padejo na mehko podlago

Lapili




Akrecijski lapili




c. Plovecmočno vezikularni lapili dokaz, da se magma penipogosto se pojavlja v obliki lamin in zaplat znotrajobsidijana nastopa pa tudi v obliki PK delcev velikihod nekaj mm pa do več m (izjemoma) lahko se useda iz zraka ali pa predstavlja sestavinoPDCkosi strjene steklaste magmatske pene visokavsebnost kremenice močno viskozna magma oteženo izhajanje plinov zelo eksplozivne in močnoplinaste erupcije





plinaste erupcijeima nizko gostoto in zaprto poroznost edini kamen,ki plava na vodi ob velikih erupcijah nastanejoplavajoči splavi iz plovca nosijo težo ljudi, živali itd.

Plovec




c. Plovec (...)trdni deli plovca so zgrajeni izvulkanskega stekla, ki je tvori tankecelične stene in vlakna običajna barva je srebrnkasto siva tankost sten, notranji odboj svetlobe

v veziklih, sestavaponovno taljenje plovca črni obsidianbrez mehurčkov oranžni (Aso kaldera, Japonska),rumeni (S, 1991, Mt. Pinatubo,

č i





Filipini), rjavi- črni-sivi (ista erupcijavulkansko polje Meidob, Sudan, Δ vconc. drobnih dispergiranih kristalovhematita in magnetita)

c. Plovec (...)pasovi različne sestave v plovcu(„compositional banding“)

magma mingling mederupcijo se v odprtem delužrela mešajo taline z različnoviskoznostjosploščena in vlaknatastruktura komponent vsestavljenih plovcih dviganje plina iz zgornjega





g j p g j gdela magmatskega stebra je

povzročilo vlek in strig vnehomogeni talini oblikujejo se fragmenti zrazlično sestavo nadaljna ekspanzija plinov vstaljenem steklu povzročiekspanzijo v plovcu aerodinamski vlek medpadanjem skozi zrak povzročiznačilno zaobljenostfragmentov plovca

c. Plovec (...)poroznost 64-85% (vol.) odvisno od viskoznosti magme oz. viskoznostifilmov taline, ki obdajajo plinske mehurčke v trenutku, ko nastane plovec

če je viskoznost prenizka se filmi, ki obdajajo mehurčke zaradi ekspanzijemed erupcijo porušijo 64% je min poroznost (min V plinov) potrebna za nastanek in ohranitev

plovca med erupcijo (da se stene ne porušijo) vezikularnost plovca je odvisna od intenzitete erupcije

nizka do srednja intenziteta majhni klasti plovca s srednjo stopnjovezikularnosti (riolit)





visoka intenziteta veliki klasti plovca z visoko stopnjo vezikularnosti(riolit)max intenziteta pasoviti plovci (riolot in andezit)

c. Plovec (...)začetna velikost plovčevih klastov je odvisna od volumna plinskih mehurčkovin permeabilnosti (prepustnosti) magme za izhajanje plinov

majhni plovci (1 cm) magma neprepustna za pline in V mehurčkov vtalini manjši od 70% veliki fragmenti plovca (10 cm) 90% mehurčkov in visoka prepustnostmagme za pline

pri večjih eksplozijah vulkanski pepel in plovec običajno sočasno izstopata izžrela in imata enako sestavo

delež enega in drugega je odvisen od sposobnosti plinskih mehurčkov, dase povezujejo med sabo znotraj taline vezikulacija v plitvih magmatskih





se povezujejo med sabo znotraj taline vezikulacija v plitvih magmatskihdelih ni homogena (T, viskoznost, vsebnost plinov...)

bazaltne magme znotraj taline v kanalu so območja z volumetričnimravnotežjem V nastalih mehurčkov = V izhajajočih plinov brizgi in tokovi lave

silikatne magme volumetričnoneravnotežje pepel in plovec

nastajanje in ekspanzija plinskihmehurčkov presega V sproščenihplinov stene mehurčkovrazpadejo v ukrivljene drobcepepelastopnja izhajanja plinov presegastopnjo ekspanzije mehurčkov talina postane penasta in razpadev fragmente plovca

c. Plovec (...)bazaltni plovec ali retikulit

najbolj vezikilaren med vsemi plovci, poroznost 98%tesno pakirani poliedrični mehučki z odprtimi stenami pri nizko viskoznih magmah ekspandirajoči mehurčki pritiskajo eden nadrugega poliedrične stene se pretrgajo visoka prepustnost retikulita(v vodi takoj potone)velikost posameznih mehurčkov je mnogo manjša kot pri bolj silicijskihplovcih ( manj kot mm ) veziklo v riolitnih plovcih lahko presegajo več cm


ima značilno barvo bazaltnegač M i




stekla sideromelan več Mg inFe kot pri riolitnih plovcihnastane večinoma pri fontanah laveznačilnih za havajske izbruhe0.05% (ut.) H 2O v talini zadošča,da se pohleven efuziven izlivpreoblikuje v fontanski izbruh, prikaterem nastaja retikulit (stopnjanukleacije mehurčkov se poveča za3 velikostne rede)zelo občutljiv ob padcu napodlago se razlomi v manjše kose

d. Sortiranost in stratifikacija PK materialaplastnatost in laminacija meja 1 cm

laminacija znotraj posamezne plastilateralno stanjšanje plasti v sekvenco lamin velikost zrn in debelina plasti sta v korelaciji najdrobnejši delciustvarjajo laminacijo

sortiranost porezdelitev oz. urejenost delcev po velikostirazpon velikosti/sestave/gostote delcevdirektno odraža način odlaganja PDC vs. usedanje iz zraka





d. Sortiranost in stratifikacija v PK materiala (...)vzorci sortiranosti odražajo različne mehanizme odlaganja PDC (PKF inPKS), usedanje iz zraka

normalna postopna zrnavost ali normalna gradacijainverzna postopna zrnavost ali inverzna gradacijamasivne plasti brez gradacije, brez interne laminacije


postopna zrnavost pogoji odlaganja in naravaizvornega materiala semed odlaganjem plasti




med odlaganjem plastispreminjajo•

različna intenzitetaerupcije normalnagradacija: pojemanjeintenzitete, inverznagradacija: naraščanjeintenzitete erupcije

• različna gostota in oblikaklastov klasti z večjogostoto se hitreje usedejo(ne glede na velikost) vedno na dnu plasti efekt ženske torbice

plini in PK material izstopa iz vulkanskega žrela na 3 načine vulkanski oblak („cloud“) vsaka vidna emisija plinov in delcevvulkanska goba („plume“) vulkanski oblak, ki ga običajni vetrovi hitrorazpršijo in širijo erupcijski steber („column“) vulkanski oblak z visoko termično in kinetičnoW konvekcijsko se dviga iz žrela neobčutljiv za delovanje vetrov, ki gapreoblikujejo šele, ko doseže velike višine najmočnejše eksplozije

vulkanske eksplozijeredko eksplozije v običajnem pomenu nenaden & kratkotrajen nasilni izbruhpogosteje gre za kontinuirano bruhanje plinov lave in piroklastičnega

i l k i d ljš č bd bj

Vrste eksplozivnih izbruhov in njihovi produkti




materiala skozi daljše časovno obdobje (tedni in meseci)

Vulkanski izbruhiobičajno plitve eksplozije, ki jih spremlja ekspanzija vode ali CO 2

ultraVulkanski izbruhi erupcije izključno trdnega materiala zgrajenega izstarejših kamnin, ki niso direktno vezane na magmo ali vir toplote, ki jevzrok erupcije (eksplozije primarno poganja para)običajni Vulkanski izbruhi erupcija sveže strjene lave, ki izvira iz nedavnooblikovane dome in žarečih kosov staljenih kamnin, ki ležijo pod njo(eksplozije so posledica nakopičenj večjih količin čistih magmatskih plinov)





Tavuvur ,Rabaul kaldera,Papua NovaGvineja, 1998

Vulkanski izbruhi (...)produkti Vulkanskih izbruhov

velike količine slabo sortiranih blokov in oglatih litičnih fragmentov vvelikosti lapilov, ki so pomešani med vulkanski pepel sortiranost se z oddaljevanjem od žrela povečuje vulkanski pepelVulkanskih izbruhov, ki se usede iz zraka na veliki razdalji od žrela težkoločimo od pepela neVulkanskih izbruhov mikroskopija!!!


močno oglati kosiuprašenegakamninskega materiala




veliko Plinijskih izbruhov se začne v obliki Vulkankih izbruhov, ki so običajnopovezani s fazo čiščenja vulkanskega žrela erupcija starejših kamnin, kizapolnjujejo žrelo pozneje lahko sledi magmatska erupcija

kamninskega materialapomešani z manjšimikoličinami steklastihdelcev ob zelo velikihVulkanskih izbruhihnastanejo tudi kosiplovca, ki so sicer boljznačilni za Plinijskeizbruhe

Vulkanski izbruhi (...)večina Vulkanskih izbruhov se prične z ultraVulkansko fazo traja nekaj ur

začne se z odpiranjem nove kratke razpoke preko vrha ali pobočja vulkanablizu središča razpoke se oblikuje erupcijski vrh okoli žrela se nabere temen vulkanski drobir (naključni PK material) stožec iz blokov ali blokov in pepela povsem brez vitroklastov,brizganega materiala ali bomb!


oblika vulkanskega oblakaVulkanski izbruhi manjše intenzitete

manjka PK material večjih dimenzij oblak gradigosta siva masa iz lapilov in pepela, ki se počasidviga v obliki velike cvetače ali gobe




Karymsky , Kamčatka, 2006

dviga v obliki velike cvetače ali gobe Vulkanski izbruhi velike intenzitete

črn oblak, ki se koničasto zaključi in dviga zizjemno hitrostjo (v nekaj s več 100 m)iz oblaka izstopajo črne proge kamnov in pepela veliki bloki potujejo višje od samega oblakav oblaku in med oblakom ter tlemi se pojavljajobliski in gmenje značilnost Vulkanskih erupcij oblak se postopno razširja in ko doseže višino 3 -4km postane siv in na koncu bel prej pregretanevidna voda se ohladi do te mere, da sekondenzira in postane vidna v obliki bele pare

Vulkanski izbruhi lahko povzročijo majhne dosrednje PDC Mt. Pelee 1902

Plinijski izbruhiznačilni za zornji konec VEI lestvice max energični in najnevarnejšivulkanski izbruhi še posebej, če jih spremljajo PDC -ji


Freatoplinijski izbruhi Plinijskiizbruhi v plitvih vodnih telesih pogosto so celo močnejši odobičajnih Plinijskih izbruhov dodatno eksplozivno moč povzročavelik V prisotne vodne pareposamezen Plinijski izbruh priozvedeogromne količine juvenilnega pepelain plovca z dodanimi litoklasti

Galunggung

, Indonezija, 1982




običajna Plinijska erupcija povzročinastanek erupcijskega stebra vročihplinov in pare pomešanih z milijoniton PK materiala, ki se dviga iz žrelas hitrostjo več 100 m/s

strižni inercijski moment sprvavzdržuje obliko stebraširjenje pare in vsesavaje vročegazraka na bazi stebra omogočikonvekcijsko rast, ki je potrebnaza dvig več km visoko v atmveč vode in pare (> 5% ut.)olajša konvekcijo

Plinijski izbruhi (...)višine erupcijskih stebrov

Plinjski stebri konvekcijski vulkanski oblaki, ki se dvigajo 15-20 kmnad vulkanomsub-Plinijski stebri dvignejo se do manjših višin Ultraplinijski stebri redki stebri, ki sežejo nad 40 km v stratosfero Krakatau (1883) in Tambora (1815)





Sarychev, Matua Island, centralni del Kurilskih otokov, junij 2009




Plinijski erupcijski stebri




El Chichon , Mehika, 1982

Mt. St.Helens ,18. maj,1980

Plinijski erupcijski stebri




Mt. Pinatubo , Filipini, julij 1991 Mt. Spurr , Aljaska, 1992-1993

Mt. Redoubt, Aljaska, 1989-1990




Eyjafjallajokull, Islandija, 2010




Plinijski izbruhi in delovanje vetrov




• veter modificira enostavnoradialno geometrijo porazdelitvePK materiala močan atmveter prepreči nadaljne

vertikalno napredovanjeerupcijskega stebra stagnacijska točka

• osni premik erupcijskega stebra paleotokovni indikator





Plinijski izbruhi (...)produkti Plinijskih izbruhov značilnosestavljeni iz 4 sekvenc (od spodajnavzgor) standardna Plinijskasekvenca

dobro sortiran bazalni plovec (več

m), ki se je odložil z vertikalnimusedanjemnavzkrižno laminirane piroklastične

„surge“ plasti PSBsedimenti piroklastičnih tokov (več10 ) slabo sortirana mešanica





10 m) slabo sortirana mešanica

pepela, plovca, litoklastov na baziso skoncentrirani oglati litični delci,na vrhu pa fragmenti plovcadobrosortiran, nestratificiran pepel(več 10 cm) ko-ignimbritni pepel

vertikalno usedanje

Plinijski izbruhi (...)standardna Plinijska sekvenca nastane kot posledica spreminjajoče seerupcijske dinamike , značilne za tovrstne izbruhe

bazalni plovec: inverzna G – sortran del – max velika zrna – normalna GPDCpepel






Plinijski izbruhi (...)klasični Plinijski izbruh Vezuv l. 79




Vezuv , Italija, marec 1944

Vezuv



Vezuv



Pompeji

Vezuv



Campi Flegrei, W od Neaplja



Vezuv




Bazaltni Plinijski izbruhvečina Plinijskih izbruhov vključuje kisle in srednje magme obstajajo patudi Plinijski izbruhi bazaltnih magem

centralni del taupo vulkanskega centra severni otok Nove Zelandije Tarawera10. junij 1886 intenziven potres močna erupcija bazaltne lave vzdolž11 kraterjev, ki so ustvarili 8 km dolgo razpokovišina erupcijskega stebra je dosegla 10 km širjenje dajka na SW sledile so močne freatomagmatske eksplozije innadaljnih 17 km razpoke


v proksimalnih delih se jek l l




Mt. Tarawera ,Nova Zelandija,

1886

akumuliralo 1.5 – 13 mmateriala na uropiroklastični tokovi inpiroklastični „surge“ se nisorazvili

Usmerjene eksplozije („directed blasts“) najmočnejši eksplozivni pojav povezan z vulkansko aktivnostjoneverjetno destruktivni tokovi vročih plinov in zajetega materiala, ki se lahkogibljejo s skoraj nadzvočno hitrostjo preko velikih območij vulkanskih pobočij nastanejo kot posledica hipne eksplozije magmatske komore namestopostopnega sproščanja W skozi ozka vulkanska žrela

eksplozije so zelo uničujoče in povzročijo ekstermno uničenje pustijo pa leredke produkte najdemo in prepoznamo jih le okoli mladih vulkanov(očividci, uničeni goszodvi) Mt. St. Helens, maj 1980 usmerjena eksplozija je opustošila 600 km 2 površine odloženi sedimenti so tanjši od 1 m





Hidrovulkanski izbruhinastanejo zaradi nenadne produkcije pare , ko voda pride v kontakt z vročokamnino ali talino če se mgma dviga skozi z vodo prepojene kamnine aliče se magma izlije v jezero ali ocean freatični (samo para) in freatomagmatski (para in magma) izbruhi sta dvakončna člena hidrovulkanskih eksplozij

freatoplinijski izbruhi izjemno velike in močne Freatomagmatske erupcije,katerih območje razpršitve presega 50 km 2

eksplozivne erupcije, ki jih povzroči segrevanje in ekspanzija zunanje,nemagmatske vode v vodno paro plitve podvodne eksplozije, kopenske


eksplozije povzročene z eksplozijogeotermalne pare, lavini tokovi, ki




g p , ,se razlivajo preko jezer in močvirij eksplozivnost vseh vrst izbruhovse močno poveča, če dvigajoča semagma pride v stik s podzemnovodo v majhnih globinahpodmorske erupcije v plitvi vodiali blizu robov oceanskih otokovobičajno vključujejo eksplozivnohidrovulkansko aktivnost lahkonastane nov vulkanski otok

Hunga Haapai , Tonga, 18. marec 2009

Hidrovulkanski izbruhi (...)Surtsejanki izbruh posebnaoblika freatomagmatskeaktivnosti, ki vključuje erupcijoskozi plitva vodna telesa Surtsey je nov otok, ki je rastelmed leti 1963 in 1967vezikularnost PK fragmentov eksplozijo povzročirazplinjevanje brezvodnemagme: plovec s 70-80%poroznosti eksplozija magmeb d 20 60%





bogate z vodno paro: 20-60%poroznost v plovcuv bližini obale, kjer jepodzemna voda relativno blizu,so pogoste hidromagmatskeeksplozije ko se magmapribliža površju nastanejo

značilne žrelne strukture stožci iz pepela in plovca kompleksna iterna stratifikacija

Piroklastični tokovi (PDC)nueés ardentes žareči oblaki pepela po hribu navzdol se gibljejo shitrostmi >150 km/h so najbolj destruktivna oblika vulkanske aktivnostiobnašajo se kot tekočine visokogostotna masa delcev suspendiranih vvročem plinu (1000˚C) mešanica vulkanskih plinov in pregretega zraka





Mt. Unzen ,Nagasaki,

Japonska

prekrijejotisoče km 2 ozemlja z večm debelimiprodukti

Mt. Unzen, Nagasaki, Japonska, 1991

https://www.youtube.com/watch?v=c5CAyaRIW8s




Mt. Unzen, Nagasaki, Japonska, danes

https://www.youtube.com/watch?v=c5CAyaRIW8s




Piroklastični tokovi (PDC) Pinatubo

,Filipini,

1992

Mt. Pelee

,Martinique,




Mt.Mayon ,Filipini,1905

1902

Mt. Pelee, Martinique



Piroklastični tokovi (PDC)

Mt. Mayon

, Filipini, 1984

Mt. Pinatubo

, Filipini, 1991




Soufriere Hills , Montserrat, 1997

Montserrat, 1997



Montserrat, februar 1999



Nastanek PDC

Piroklastični tokovi (PDC) ...nastanejo na 6 različnih načinov vsi vključujejo sldeče procese hipno sprostitev P v zgornjih nivojih magmatskih telessledi izločanje lakohlapnih komponent hitro premešanje ekspandirajočih plinov in kamninskega materiala vsesavanje okolnega zrakagravitacijski tok po pobočju

1. Kolaps vulkanske dome (Merapi tip PDC)





2. Nenadna dekompresija kriptodome v plitvem magmatskem ognjišču, kisledi sektorskemu kolapsu (Mt. St. Helens, 1980)





3. Kolaps erupcijskega stebra pri Plinijskih ali Vulkanskih izbruhih




Kolaps erupcijskega stebra pri Plinijskih ali Vulkanskih izbruhih

https://www.youtube.com/watch?v=LDJ4hmw9i6I





4. „Boil-over“ tokovi vulkanskega pepela

5. PDC v začetni fazi usmerjenih eksplozij

https://www.youtube.com/watch?v=LDJ4hmw9i6I




6. Kolaps fornte silicijskega toka

Piroklastični tokovi (PDC) ...produkti PDC


opazno drugačni od produktovnastalih z balističnim invertikalnim usedanjemkažejo številne tokovne

teksture erozijski kanali,imbrikacija ...





veritkalno usedanje piroklastični tokovi





Piroklastični tokovi (PDC) ...piroklastični tok (PKF) visoko gostotni PK toksemi-laminaren (ploskovni)tokovni režim odloži material v plasteh,normalna gradacija vhorizontalni smeri (od žrela) značilni so ignimbriti inzvarjeni tufi iz vulkanskegapepelasploščeni fragmenti plovca




p g p2 vrsti PKF

tokovi blokov in pepela značilni za Vulkanske izbruhe manjši (V manj kot 1 km 3 ) inlokalizirani okoli vulkanovtokovi pepela značilni zaPlinijske izbruhe večji in boljenergični (1.000 km 3) debelein zelo obsežne plasti okolimočno eksplozivnih silicijskihvulkanskih centrov

Progresivno sploščanje in varjenje plovca in pepela v ignimbritu



V U L K A N O L O G I J A Vesicle-free vitrophyre has a flow-banded structure,

and in many places is converted to perlite.Phenocrysts are largely unaffected by development ofthe vitrophyre all around them, although they arerotated and displaced relative to one another byflattening and rheomorphic shear

Tok blokov in pepela




Tok vulkanskega pepela




Cuicocha kaldera, Cotacachi vulkan




Cuicocha kaldera, Cotacachi vulkan

Cuicocha kaldera

dolina zapolnjena s PK tokom




odkopavanje

mesto Cotacachi

Mesto Cotacachi

Cuicocha kaldera

dolina zapolnjena s PK tokom




odkopavanje

mesto Cotacachi


Piroklastični tokovi (PDC) ...piroklastični „surge“ ( PKS)

nizko gostotni PK tokmnogo bolj turbulentensestavljen iz drobnegavulkanskega pepela

pomešanega z zelo vročimivulkanskimi plinilahko teče preko ovir inhribov na svoji poti shitrostjo >200 (300) km/hnavzkrižna laminacija,



V U L K A N O L O G

I J A

interne erozijske oblike ...

Produkti in teksture PKS



V U L K A N O L O G

I J A

Piroklastični tokovi (PDC) ...vzdolžni presek PDC




V U L K A N O L O G

I J A

Jezero Laacher, Nemčija



V U L K A N O L O G

I J A

Aniakchak in Veniaminof, Aljaska, pred 3.500 – 3.600 leti

Aniakchak

k

aldera



V U L K A N O L O G

I J A

Veniaminof

Aniakchak, Aljaska



V U L K A N O L O G

I J A

Veniaminof, Aljaska



V U L K A N O L O G

I J A

Aniakchak, Aljaska

Plovec na obali izvira iz PKmateriala Aniakchak



V U L K A N O L O G

I J A

Zakaj bi kdo nosil puško naokrog zamerilo...???

Aniakchak, Aljaska

Plovec na obali izvira iz PKmateriala Aniakchak



V U L K A N O L O G

I J A

Zakaj bi kdo nosil puško naokrog zamerilo...???

Mt. Katmai, Aljaska



V U L K A N O L O G

I J A

Novarupta, Aljaska

žrelo



V U L K A N O L O G

I J A


Piroklastični tokovi (PDC) ...ko-ignimbritni tokovi vulkanskega pepela (co-PDC)



V U L K A N O L O G

I J A

Montserrat, september 1996, ko-ignimbritni tok




Piroklastični tokovi (PDC) ...sekundarni piroklastični tokovi (feniks erupcijski oblaki)



V U L K A N O L O G

I J A

VULKANOLOGIJA 8 . „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike



DVIGNJENE ali

„POZITIVNE“

UVODTEKTONIKA PLOŠČ IN VULKANIZEM NARAVA MAGME IN FIZIKALNE LASTNOSTI MAGME



VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike





„Negativne“ vulkanske reliefne oblike Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani

HUMANISTIČNA VULKANOLOGIJAVulkani: Življenje , podnebje in zgodovina človeštva

Vulkanske nevarnosti in tveganja

DVIGNJENE VULKANSKE RELIEFNEOBLIKE

• Velike magmatske province• Ščitasti vulkani • Sestavljeni vulkani



• Manjše vulkanske reliefne oblike • Staranje in ugašanje vulkanov

DVIGNJENE VULKANSKE RELIEFNE OBLI

• Vulkani na Zemljino površje izbruhajo ogromnekoličine lave in pepela, ki večinoma oblikujejo

“pozitivne” reliefne oblike. – Lavine ravnice in planote – Vulkani

• Ščitasti



• Sestavljeni (kompozitni)• Piroklastični in žlindrini stožci

– Kupole

VELIKE MAGMATSKE PROVINCE• Območja izredno velikih količin (>50.000 km 3)

vulkanskega materiala, izbruhanega v dolgo časatrajajočih izbruhih, ki prekrivajo velike površine naZemlji (LIP – Large Igneous P rovinces).

• Klasificiramo jih lahko glede na: – Sestavo izbruhanega materiala

• Bazaltno-riolitne (LBRP – Large Basaltic- Rhyolitic P rovinces)



• Andezitne (LAP - Large Andesitic P rovinces) – Tektonsko okolje

• Notranjost celine• Zaotočni lok• Razpiranje• Rob plošče• Ocean

• Bazaltne planote – Planota reke Columbia (ZDA) – Dekanska planota (Indija)

• Ocean – Ontong (Java)

• Ignimbritne planote – Sierra Madre Occidental (Mehika) – Great Basin (ZDA)

• Celinske vroče točke – Yellowstone - Snake River



• V zadnjih 250 mio letih je bilo aktivnih 35 LIP, vstarejšem obdobju pa najmanj 240.

• Večinoma nastanejo zaradi dviga plašča, v nekaterihprimerih so vezane na vroče točke.

– Toplota plašča povzroči taljenje skorje – eksplozivnemukislemu vulkanizmu sledijo izlivi bazalta.



Izrazoslovje• V angleščini za bazaltne planote uporabljamo izraza:

– Flood basalt – poplavni bazalti oz. bazaltno-poplavneplanote

• Hitri in obširni izbruhi lave prekrijejo prej obstoječotopografijo.

– Basalt traps• Značilna stopničasta topografija, ki nastane zaradi različne

d b l l



erodibilnosti plasti .• Če so bile plasti nagnjene in so

bolj odporne plasti ohranjenekot grebeni, nastanejo ozki

bolj ali manj strmi grebeni(“hogback ” in “cuesta ”).

Podmorske bazaltne planote• Večina LIP je na oceanskem dnu, ker je oceanska skorja tanjšaod celinske, se lažje razpre in omogoča izlive velike količine

bazalta. – Ontong Java

• 2,000,000 km 2 - 1 % Zemljine površine • 100 mio km 3 bazalta• 125 –120 mio let – aptijski anoksični dogodek • 20 – 40 mio let• Louisvillska vroča točka • Manihiki in Hikurangi planoti• D l d i j d l di j



• Del dvignjen nad gladino morja(otoki Makira, Malaita, ...)

Celinske LIP



• Celinske bazaltne planote sovečinoma nastale zaradi izlivovlave v pogrezajoč se bazen.

• Pogrezanje je lahko posledicateže akumulirane lave alirazpiranja (rifting) skorje obizbruhu.

– Ravnica reke Columbia• Miocen (17 -6 mio).• 90 % vseh izbruhov le v 1 mio let.



• 300 izlivov lavinih tokov.• Površina 163,700 km 2 .• Prostornina 174,300 km 3. • Najdebelejši izliv 3.500 m. • 6 skupin izlivov s podobno kemično

a različno mineralno sestavo →različen izvor v plašču.

Značilnosti poplavnih bazaltnih izlivov • Večinoma tipa pahoehoe, redko aa.• Večina tanjši od 10 m, lahko presežejo 100 m.• Pod posamezno izlivno plastjo

so hialoklastiti – razbitisteklasti kosi, ki nastanejo obstiku lave z vodo in mokrimsedimentom.Z l j j j



• Zapolnjujejo prvotnemorfološke oblike, npr,rečne kanjone –

znotraj-kanjonski tok(intercanyon flow).

– Entablirano stebričasto krojenje.

Videz mlade bazaltno-poplavne province• Najmlajši deli – jezero taline.• Površina je nastala z več izlivi lahko tekoče lave iz

številnih, oddaljenih dovodnih odprtin – žrel (vent).•

Okrog vsakega žrela se oblikujezelo položen (1o) “ščit” lave, visok30 – 60 m, s premerom nekaj km.

• Na vrhu vsakega ščita je lahkob i j či ž ( )



brizgajoči stožec (spatter cone),zaporedje stožcev ali brizgajoči zid(rampart), ki jih novi izlivi zlahka

erodirajo.• Vsako žrelo ščita verjetno nastanevzdolž prej obstoječe razpoke.



ŠČITASTI VULKANI • Nastanejo, kjer je količina hitro tekoče lave, ki se

izliva iz plitvo ležeče magmatske komore, manjšakot v primeru LIP.

• Vzpetina s položnimi pobočji (<15 o) s približnokrožnim tlorisom.

• Ime “ščit” zaradid b i d j



podobnosti z zgodnjegermanskimi ščiti naIslandiji.

• 15 % kopenskihvulkanov.

Hawai`i• Dno Tihega oceana je na globini -4.200 m.• Veriga podvodnih in kopnih vulkanov na razdalji

5.800 km.• 4 aktivni, od tega 2 speča, 123 ugaslih. • Hawaii –Emperor veriga podvodnih gor.• O l ih k Niih K i M l k i



• Osem glavnih otokov: Niihau, Kauai, Molokai,Kahoolawe, Mauiin Hawaii –

Big Island.

• Nastali nad vročo točko, preko katere se pomikaPacifiška plošča.

• Južno od Velikega otoka, kjer je danes aktivna cona.



• Faze razvoja havajskega ščitastega vulkana.



• Najmlajši vulkan je Loihi – 3000 mvisoka podvodna gora (seamount).

– Ima 10-15 o strmejšai pobočja odkopenskih vulkanov, kjer so pobočjanagnjena za 2-12 o.

• Spremembe zaradi plazov.• Podmorski tok lave ne potuje

tako daleč kot kopenski. – Vznožja iz breče, kjer se je

j il či l



pojavila večina plazov. – Proti vrhu so pobočja

položnejša. – Na vrhu je kaldera, s

katere se širita dveconi razpiranja.

• Cone razpiranja → izbruhi iz razpok→ jezera lave →rast vulkana.

• Na vrhu vulkana serazvijejo največ3 cone razpiranja pod kotom 120 o.

• Dve sta običajno bolj aktivni. • Orientacija con razpiranja je odvisna od gravitacijske

t ti l ti č lk t b čj d



napetosti, zlasti če vulkan raste na pobočju drugega. • Če ščitasti vulkan raste iz morskega dna izolirano, se

dajki širijo v vseh smereh. • Obris vsakega Hawaiiskega ščita je rezultat

orientacije in stopnje razvitosti con razpiranja.

• Ko vulkan zraste do nekaj 100 m pod gladino,prevladujejo eksplozivni freatomagmatski izbruhi.

• Velika količina hialoklastitov je podlaga za rastotoka, ko žrelo doseže gladino.

•

Hialoklastiti še naprej nastajajo vzdolž obale otoke,kjer selava

i li



izliva vmorje.

• Vulkan sčasoma zaradi teže izostatično zniža oceanskolitosfero – nastane do 800 m globok jarek.

• Trenutno najmlajši deli Havajev tonejo za2,5 cm na 10let.

• Povprečna hitrost ras mladega ščita je ̴ 2x toliko –

otok raste z enako hitrostjo kot tone dno.• Najmanjši vulkani so5 km nad podlago, Mauna Loa in

Mauna Kea (Veliki otok) 10 km, merjeno od potopljenepodlage celo 15 km.

– Prostornina Mauna Loe je najmanj 100 x tolikšna kot Vezuva!



Prostornina Mauna Loe je najmanj 100 x tolikšna kot Vezuva! • Mladi vulakni: 20 – 30 izbruhov/100 let več 100 ali 1000

let.•

Posamezen izbruh lahko traja leta in rast je hitra. – 95 % površinske30 x 65 km Kilauee je nastalo v 1500 letih. – 13 % Mauna Loe je prekrila sveža lava v170 letih.

• Izbruhi iz vrhov so pogostejši a manjši, kot napobočjih.

• Sploščeni vrhovi zaradi udora kaldere in močnejšihizbruhov na pobočjih.

• Na bazaltnih vulkanih je večina izbruhov visoko napobočjih, tokovi lave so relativno ozki in dolgi (prvedni več 10 km).

• Na bolj položnih delih se lava širi lateralno, manj je

ši kih k l l ih j ki i d



površinskih kanalov, nova lava prihaja s sunki izpodstrjene skorje.• Stik z morjem prepreči

napredovanje lave – širi sebočno in nastane lavina delta.

• Profil vulkanov se spremeni zaradi gravitacijskega

kolapsa pobočij ter plazov in posedanja (večinomagloboko pod vodno gladino).

– Palz Nuuanu na vulkanu Koolau pred 2 mio let se jerazširil 160 km čez dno, celo čez vzpetine.

• Deli vulkanskega ščita 35 km dolgi in 1,5 km debeli.



• Pobočja nekateri vulkanovse ne zrušijo naenkrat,temveč postopno.

– Južno pobočje Kilauee.• Manjši zdrsi so lahko

so predhodnicakatastrofalnega plazu.

• Veliki zdrsi so običajnejši v

zgodnjih fazah ko so so pobočjad j čji i i k i ij i



zgodnjih fazah, ko so so pobočjapod največjim pritiskom intruzij inpod obremenitvijo izbruhane lave.

• Pomemben dejavnik je lahko tudi

padec morske gladine zaradicelinske poledenitve

Islandski ščitasti vulkani • Srednjeatlantski greben.• Majhni v primerjavi s havajskimi.

– Premer nekaj 100 m do 15 km, višina1000 m nad okolico.• Tanki (<1 m), hitro tekoči, vroči pahoehoe izlivi bazaltne lave

iz vulkanskega žrela ali zelo kratke razpoke → krožen tloris. • V kraterju se lava nabira v jezeru; ob prelivanju nastanejo

položna pobočja. •

V zadnjih 11 000 le h 2̴4 ščitastih vulkanov



V zadnjih 11.000 le h 2̴4 ščitastih vulkanov.

• Skjaldbreiður – široki ščit(islandsko).

– Največji islandski ščitasti vulkan. – Nastal pred 9.000 leti. – Nastanek bazena Þingvallavatn – Visok 1.000 m, premer 10 km,

naklon pobočij 7-8 o. – Zrastel v 10 letih.



Ščitasti vulkani vulkanskih lokov • Manj pogosta oblika kot kompozitni vulkani, kupole

in stožci žlindre. –

Ambrym• Največji delujoči vulkan na Vanuatu (Novi Hebridi). • 30 x 50 km, 1270 m.• 11 km široka kaldera, globoka do 400 m.

• Izbruhi na 5 – 10 let



Izbruhi na 5 – 10 let.• Spodnji del vulkana je širok ščitasti vulakn iz bazaltnih

pahoehoe tokov, z naklonom pobočja 2 - 3 o.

• Sub-plinijski izbruh pred 2000 leti: 60 – 80 km 3 pepela, lapilov – debel pokrov piroklastičnih delcev (spodaj dacitni, zgorajbazaltni) z naklonom pobočja 10 - 20 o – sočasno nastanekkaldere zaradi ekplozije in ne posedanja.



• Lahko se pojavijo ob vulkanskih lokih v nekolikozaotočnem (back-arc) položaju.

– Mayor Island (Tuhua), Nova Zelandija.• Pantellerit – lahko tekoč alkalni riolit, značilen za za-otočna in

znotraj- ploče tektonska okolja. • 15 km ščit. •

Izlivi havajskega tipa iz razpok in bolj eksplozivnih stožcev pepela. • Pred 36.000 leti se začne vrh rušiti → kaldera. • Prd 6.000 leti zadnje večje pogrezanje. • Zelo raznoliki izbruhi, ne zaradi spremembe kemizma magme ali

količine izbruhanega materiala, temveč zaradi načina dviga inrazplinjenja taline.



razplinjenja taline.

– Kaskadno gorovje (ZDA)• Področje ekstenzijskih prelom Basin and Range. • Manjši ščiti (10 – 15 km premera, 600 – 1000 m visoki), nastali ob enem izbruhu.• Stožci pepela na grebenu. • Izlivi bolj viskozne bazaltne in andezitne blokaste

aa lave.• Plitve intruzije.

– Medicin Lake» Pred 1 mio let na ravnici poplavnega bazalta.» Premer 25 – 30 km, prostornina 500 km 3. » Izbruhi pretežno havajskega in podrejeno

stromboli tipa.» Pred 10.000 leti nastane 6 x 10 km kaldera.» Okrog nje najmanj 10 riolitnih obsidianovih kupol.» 1910 manjši izbruh pepela iz Glass Mountain.» Zapleten sistem več magmatskih komor,

s talino iz plašča in skorje.



p j

Ščitasti vulkani znotraj plošče v V Avstraliji • Območje 4.200 km vzdolž Great Divivding Range. • Vulkanska cona ponekod široka 550 km.• Najbližji stik plošč je2.000 – 2.800 km oddaljen.• Vulkanska aktivnost pred 80 mio leti, v času kontinentalnega

razpiranja, ko nastalne Tasmansko morje, od Avstralije se ločiLord Howe Rise in kasneje se odpre Koralno morje.

• Razpiranje se je končalo,vulkanska aktivnsot ne –



vulkanska aktivnsot ne – izbruh Mt. Gambier pred4.600 leti.

– 4 z jezeri zapolnjeni maari.

• Veriga velikih, poligenetskih vulkanov, vključno s ščitastimi,z vedno mlajšimi v meri proti jugu.

• Nastali ob premikanju Avstarlije proti severu, preko točkevira taljenja, ki je danes v ožini Bass.

• Možen vzrok je tudi počasna relaksacija litosfere po

terciarnem razpiranju.• Monogenetski ščiti so podobni

islandskim in Snake River planoti inso izredno številni (>200 ). Največjine presega 16 km v premeru



ne presega 16 km v premeru.• Poligenetski ščiti imajo zapleteno

magmatsko zgodovino – talina iz

plašča in celinske skorje.

Galapaški otoki • Bazaltni ščitasti

vulkani znotrajNazca plošče.

• V tlorisu okroglido podolgovati, spremerom 40 – 70

km in dvignjeni



km in dvignjeni3.750 m nadoceansko dno.

• 18 glavnih otokov,3 manjši, 107 čeri.

• Različni od Havajev po obliki in strukturi: – Ni con razpiranja kot na Havajih, čeprav se pojavljajo sistemi radialnih

razpok z linerano razporejenimi stožci pepela, ki kažejo na manjšeizbruhe strombolijskega tipa v spodnjih delih pobočij.

– So strmejši – 25 o. – Kaldere so večje, obdane s koncentričnimi sistemi razpok. – Izbruhi se širijo tako po pobočjih kot v kaldero. – Med seboj so, glede na volumen, bolj oddaljeni. – Strukturno so bolj stabilni. – Zaradi bolj suhega podnebja je erozija počasnejša. – Havajem so podobni v tem,

da se s časom spreminjafrekvenca in značaj izbruhov.

• Izbruhi postajajo manj pogosti



p j j j p gin bolj eksplozivni.

• Nastali pred 3 – 5, morda

prvi pred 90 mio leti. – So na presečiščih prelomnih

sistemov, brez vzorca vzaporedni starosti.

• Ni vzorca v njihovi starosti – Galapaška trojna točka –

Galapaška vroča točka • Najmlajši Isabela in Fernandina

na zahodu, starejši na zahodu.



Reunion• 50 x 65 km otok v Indijskem

oceanu.• Najmlajši izmed otokov

Mascarene, ki so nastali nadvročo točko, ki je manj aktivna apribližno enako stara kothavajska.

• Otok je nastal z združitvijo dveh

ščitastih vulkanov – Piton desNeiges na Z in Piton de la



ščitastih vulkanov. Piton desNeiges na Z in Piton de laFournaise na JV.

• Piton des Neiges – Mirujoč. – SZ del otoka. – Višina >3.000 m. – Začetek aktivnosti na

oceanskem dnu pred 3mio, na kopnem 2,1 miolet, konec aktivnosti pred430.000 leti.

– Številne radialne razpokein razpoka va vrhu.

– Kratka po-erozijskaaktivnost (350 000



Kratka po erozijskaaktivnost (350.000 – 12.000) – skupinestruktur iz alkalnegabazalta in trahitna na

vrhu. – Podor kaldere v več

stopnjah.

• Piton de la Fournaise – Manjši, na JV delu otoka, visok2650 m. –

Neposredno nad reunionsko vročotočko. – Najaktivnejši vulkan Indijskega oceana.

• 1130 izbruhov od leta 1644. – Ni jasnih con razpiranja, a pogosti

izbruhi iz radialnih razpok, nekateri podmorsko gladino. – Lava izredno tekoča – brizgajoči stožci

in zidovi ter redki stožci pepela. – Plazenje na strmih pobočjih obrnejnih

proti morju.• Nestabilna sta tudi vršna kraterja Dolomieu



p j• Nestabilna sta tudi vršna kraterja Dolomieuin Bory.

• Enclos Foque – aktivni del, z nadaljevanjemproti morju – koridor plazu Grande Brule.

• Začetek zdrsa zaradi plasti akumuliranihkristalov olivina na dnu magmatskekomore.

• Delni zdrs (sector collapse) velikega delaaktivnega vulkana.

SESTAVLJENI VULKANI• “Klasična” oblika vulkanov. • “Sivi” vulkani. • Menjavanje plasti izlivov lave in pepela in žlindre –

stratovulkani ali kompozitni, sestavljeni vulkani.



• Več obdobji rasti (konstrukcije) vulkana z vršnimiizbruhi strombolijskega in vulkanskega tipa,povezanimi s kratkimi izlivi lave ter obdobjadestrukcije zaradi plazenja (mass wasting) in delneporušitve (sector collapse).

– Porušitve pobočij so redke,spremljajo jih sub-plinijski inplinijski izbruhi. Mt. St. Helens, ZDA



Mt. Egmont (Taranaki), NZEl Teide , Tenerife, Španija

Montserrat

Mt. Shasta



Taranaki

• Piroklastični material lahko sestavlja 70 - 80 % vulkana,lahko pa je toliko tudi lave.

• Izvrženi delci so običajno pepel ali žlindra, malo je lahkozlepkov (agglutinate).

• Tokovi lave so blokasta aa , redkeje bodičasta ( spiny) aaali pahoehoe.

• Glede na viskoznost lave so tokovi lahko tanki in dolgiali debeli in kratki.

• Pogoste so steklaste kupole, ki na mnogih vulkanih

kažejo na pozno stopnjo vulkanizma, lahko pa se



kažejo na pozno stopnjo vulkanizma, lahko pa sepojavljajo skozi celotno delovanje vulkana (npr.Pinatubo in Monstserrat (Mali Antili)).

• Pogosti so tokovi blokov in pepela (block-and-ash flow);na vznožjih vulkana so še običajnejšilaharji in tokovidelcev (debries flow).

• Številni veliki nevarni vulkani so sestavljeni iz kupol,plasti tokov blokov in pepela ter plasti pepela inžlindre, odloženih iz zraka.

• So nepravilne oblike, ki ne spominja na “klasične”vulkane in jih zato pogosto ne prepoznamo kotpotencialne grožnje.

Mt. PinatuboMontserrat



• Višinakompozitnih vulkanov je od nekaj 100 m donekaj 1.000 m in premer oboda 30 km.

• Večina izbruhov je iz enega osrednjega žrela →okrogel tloris.

• Obris je bolj nepravilen, če je veliko izbruhov izstranskih odprtin (bocca).

• Dvojni vulkani (ali črta več na videz neodvisnihstožcev) lahko nastanejo iziste magmatske komore



iste magmatske komore,ko se spremni položaj

glavnega žrela. – Mt. Shasta in Shastina.

• Še bolj od krožne oblike odstopajo vulkani, kinastanejo z izlivi iz razpoke, kar je redko.

– Mt. Hekla (Islandija).• 5 – 7 km dolga razpoka.• 10 x 5 km vulkan.



• Večina kompozitnih stožcev je strmejša v vršnemdelu (35 o), ker je večina izbruhov relativno majhnihin večina piroklastičnih delcev pade blizu osrednjegažrela.

• V vznožju se pobočje položi do skoraj vodoravne

lege.• Spodnje dele pogosto gradijo tokovi lave in laharji,

zgornje piroklastični material.• Manj strma pobočja so posledica več dejavnikov:

– Stranski izbruhi v nižjih delih



Stranski izbruhi v nižjih delih. – Nesprijete delce iz višjih delov dež, tokovi inlaharji

erodirajo in nižje odložijo. – Lavini tokovi, ki pritečejo z vrha postajajo debelejši, kerse s tečenjem ohlajajo in postajajo bolj viskozni.

Klyuchevskoi , Kamčatka Mayon, Filipini



• Na zgornjih delih pobočja se lahko akumulirajo velikekoličine zlepljene izbrizgane lave in celo ostanki tokovlave.

• Kraterja lahko ni, ampak se vrh zoži v zaobljenhidrotermalno spremenjen greben, prekrit z izmečki(ejecta).

• Krater lahko zapolnjuje ena ali več kupol, tako da je vrhstrm in razbrazdan.

• Žrela lahko med rastjo vulkana ostanejo na mestu,

pogosteje se njihov položaj menja, večinoma ker sestarejša žrela začepijo ali zaradi spremembe položaja



p g j j p j j ,starejša žrela začepijo, ali zaradi spremembe položajain/ali konfiguracije magmatske komore.

• Pogosto več kraterjev sledi črti, ki je odraz prelamljanjaob dvigu magme. Lahko pa so kraterji na vrhu naključnoporazdeljeni.

• Po delnem ali popolnem ugreznenju vrha (nastanekkaldere), lahko postopoma nastaja nov stožec,dokler z mlajšim materialom ni prekrit le najvišjiobroč predhodnega kraterja – somma.

– Ime po Mt. Somma (Italija),

ki je nastala po kolapsuVezuva pred 17.000 leti.

Fogo, Cape Verde



• Časovni razpondelovanja kompozitnega

vulkana je manj obseženkot ščitastega – večinoma so mlajši od100.000 let in najstarejšiso v fazi pojemajočeaktivnosti.

• Nekateri so starejši, npr.400.000 let (Mazama,O ZDA H k

Hakone Santorini



( ,Oregon, ZDA; Hakone,Japonska; Mt. PeleMartinique) in celopreko 1 mio let(Santorini , Grčija).

• Nekaj kompozitnih vulkanov se pojavlja blizu skupaj,v vulkanskih kompleksih, kjer en vulkan ugasne,nekaj km oddaljeni sosed pa začne rasti.

• Takšni vulkanski kompleksi lahko ostanejo aktivnimilijone let.

– Martinique• Najmanj 6 ločenih združenih

vulkanov (Mt. Pelee).

• Delujejo že 20 mio let.



• Vsi kompozitni vulkani sopoligenetski.

• Nekateri lahko neprekinjenobruhajo tisoče let (Stromboli,Italija), pri drugih je med izbruhiveč tisoč let (Yellowstone, ZDA).

• Izbruhi si lahko sledijo v rednihpresledkih (Mt. Merapi, Java), ali pa

je aktivnost popolnoma naključna



j p p j(Eyjafjallajökull, Islandija).

• Čas mirovanja vulkana jepovprečno 2x daljši od časaaktivnosti.

• Malo kompozitnih vulkanov ima le en tip erupcijskozi celotno obdobje delovanja; večinoma se vrstaizbruhov močno spreminja – spreminja se tipmagme.

– Mt. Mazama (Crater Lake, ZDA) – Mt. St. Helens (ZDA)



MANJŠE VULKANSKE RELIEFNE OB • Večina vulkanov je dokaj majhnih, z manj kot1 km premera.• Večinoma so na oceanskem dnu. • Nekaj 10.000 jih je tudi na kopnem, ne le kot sateliti na večjih

vulkanih, temveč kot samostojne strukture, nastale obenkratnem izbruhu, ki je lahko trajal le nekaj mesecev ali let.

• Ločimo: – Žlindrasti stožci (cindercones). – Stožci pepela in tufa. – Primoski stožci (littoralcones).



( ) – Vulkanske kupole.



Žlindrasti stožci • Majhen vulkanski stožec, običajno s prisekanim skledastim

kraterjem. – Nekaj 10 do nekaj 100 m visoki, premer 3-5 x višine.

• Zgrajen skoraj izključno iz kosov žlindre, večinoma velikostilapilov in manj velikosti vulkanskih bomb in blokov, izbruhanihs strombolskimi tipi erupcij.

• Večinoma so bazaltne sestave, zato so v zgodnji fazi črni, povisoko- temperaturni oksidaciji rdečkasti.

•

Nagib pobočij30 – 35o

ustrezakotu mirovanja nasutja



j jnesprijetih delcev.

• Sčasoma se z erozijo kraterja

nagib položi – ocena starostivulkana.

• Kraterji so običajno gladko skledasti. • Včasih so oblikovani v koničast lijak, pogosteje je

dno kraterja ravno, zaradi izlivov lave v pozni fazidelovanja, ali erozije.

• V podnebju z veliko padavinami, v kraterju nastane jezero.

• Krater ima lahko le eno depresijo → v zadnji fazidelovanja je bilo aktivno le eno žrelo, ali več.

– Kreterji so pogosto v črti in odražajo razporeditev žrel ob



j p g j prazpoki.

• Oblika kraterja je posledica rasti zaporednih

obročev, kjer je območje žrela pretežno brezizmečkov, zaradi delovanja uhajajočih plinov. • Deloma je lahko posledica posedanja ob koncu

erupcij, zaradi znižanja nivoja magme v žrelu. • Mladi žlindrasti stožci so popolnoma sipki, kasneje

se material lahko sprime zaradi izločanja kalcita (alidrugega cementa) iz pronicajoče vode.

• Na zunanjih pobočjih stožca so plasti dokaj pravilne



• Na zunanjih pobočjih stožca so plasti dokaj pravilne,v notranjosti kraterja nepravilne in nezvezne, zaradikrajšanja spodnjih robov ob zaporednih eksplozijahin zato plazenja materiala proti žrelu.

• Znotraj posamezne plasti žlindre velikost delcevnarašča v smeri navzdol, ker pri eksploziji večjedelce vrže manj visoko, padajo hitreje in dosežejotla prej kot manjši.

• Velikost delcev (< 1 cm – 30 cm) je deloma odvisna

od moči eksplozije – hitrejša eksapanzija plinamagmo raztrga na manjše delce. • Večinoma ostaja eksplozivna moč posamezne

erupcije enaka, zato so delci v stožcu enakevelikosti.



• Ob zmanjševanju eksplozivne moči izbruha, velikostdelcev simetrično narašča v najzgornejših plasteh.

• Občasno lahko najdemo naključne bombe vdrobnem materialu.

• Pogosto so med žlindro fuziformne (zašiljene) in vretenastevulkanske bombe.

• Največ jih je na zunanjem obodu stožca → vpadanje količineplinov in s tem ekspozivnosti, v zadnjih fazah izbruha.• Udarci večjih bomb izoblikujejo udrtine (0,5 m), ki lahko

pretrgajo ali upognejo spodaj ležeče plasti. • Redko ekspozivnost izbruha tako pade, da namestožlindrastega, nastane brizgajoči stožec in na obodu kraterja ter

zunanjih pobočjih nastane plast zvarjene lave. • Izbrizgani material na obodu kraterja lahko gradi navpično

steno – stožec z “nabranim ovratnikom” (ruffed cone).



• Višina žlindrastih stožcev je do500 m.• Bazaltni monogenetski izbruhi, ki se začnejo z

visokim brizganjem lave, kasneje preidejo v izlivnofazo in so izvor lavinega toka.

• Gostejša lava se vtiska skozi manj gosto žlindro in nadnu stožca pride na površje v bocci.

• Izliv deformira stožec in lahko odnese njegove deletudi do 2 km daleč.



• Večina žlindrastih stožcev ima krožen tloris s premerom 0,25do 2,5 km.

• Višina je ob običajnem naklonu pobočja 1/5 širine. • Robovi kraterja so ozki in je zato širina kraterja 4̴0 %

celotnega premera stožca. • Razpotegnjena žrela → razpotegnjeni sožci. • Stožci so redko popolnoma simetrični – večinoma so na eni

strani nižji, lahko celo podkvaste oblike. • Nastanejo zaradi neenakomerne rasti, zaradi nagnjenega žrela

ali zaradi močnih vetrov med izbruhom. Lahko jih je preoblikoval sočasen ali kasnejši tok lave.



• Paricutin (Mehika). – Nastal v zgodovinskem času (20. 2. 1943) na njivi Dionisa

Pulida. – Prvotno majhno žrelo (30 cm), ki pa se je razširilo. – Po 6 – 7 urah je izbruh postal močnejši, najprej vulkanskega

in v nekaj dneh strombolijskega tipa. – Konec prvega tedna je bil stožec visok140 m, v 2 mesecih

310 m.



Stožci pepela in tufa • S freatskimi in

freatomagmatskimi izbruhi,okrog žrel, blizu morske

gladine ali podzemne vodeblizu površja, nastanejopepelni oz. ko se strdijo inmineralizirajo (palagonit),

tufski stožci. St ž i bl k i l



• Stožci blokov in pepela vpepelu vključujejo tudivečje bloke. Pogosti so narobovih oceanskih otokov.

• Po obliki so podobni žlindrastim stožcem. • Običajno imajo precej nižje in širše profile, kraterji

so oblikovani bolj podobno krožnikom kot ponvamin lijakom.

• Razlog je, da so pri bazaltnih izbruhih žarišča

eksplozij tako plitva, da material izvrže pod majhnimkotom in se delci akumulirajo precej daleč od žrela. • Pepelni (tufski) obroči so zelo široki, s strmimi

pobočji, nastali ob izredno močnih, kratkotrajniheksplozijah pare.



– Številni vključujejo maarske kraterje, napolnjene z vodo. – Večina maarov nima plasti pepela, ki vpadajo proti

notranjosti , temveč navpično steno. – Premer maarov je od nekaj m do nekaj km.

• Pepelni stožci lahko začnejo nastajati pod plitvo vodo alina kopnem.

• Kopni del stožca je deloma ali popolnoma iz pepela, spravilno plastovitostjo na pobočjih, prekrivajočo plastjopreko obroča kraterja in z normalno in obratnogradacijo.

•

Soriranost materiala je od slabe do dobre. Narašča zoddaljenostjo od žrela. • Plazenje pobočij premika zlasti plasti, ki vpadajo proti

kraterju, redkeje plasti na zunanjih pobočjih.

• Zaradi padajočih bomb in blokov pride do kompakcije indeformacij plasti.



j p• V podvodnem delu stožca imajo plasti značilnosti

sedimenta in so boljše sortirane – kažejo normalno

gradacijo.• Podvodni plazovi – turbiditni tokovi finega sedimenta,lahko deformirajo ali premeščajo nekatere plasti.

Litoralni stožci • Ne nastanejo okrog vulkanskega

žrela, temveč kjer se lava izliva vveliko vodno telo.

•

Reakcija lave z vodo →eksplozije pare, “dež”razstreljenih trdnih in pol-trdnihdelcev iz zunanjega dela toka tertekočih zlepkov in kapljic iz šestaljene sredine.Obič j t k ki j d lj



• Običajno aa tok, ki je dovoljpočasen, da ne nastane velikamasa pare, redkeje pahoehoe – tam kjer dovodni kanal lavevstopa v razburkano morje.

• Večji zlepki staljenega materiala se strdijo v bombe inlapile.

• Bombe so nepravilne, dokaj goste z razpokano skorjastopovršino. • Če so ob pristanku še dovolj plastične se sploščijo v

obliko “kravjeka ”. • Manjše kapljice se strdijo v majhne okrogle pelete innepravilne delce stekla.• Material velikosti peska lahko morski tokovi odnašajo in

odlagajo na obalah – črni steklasti pesek (+ nekaj delcev

kamnin, koral) in če se ločeno kopičijo zrna gostejšihvtrošnikov olivina – zelene plaže.



Papakōlea Beach

• Če se litoralne eksplozije na istem mestu nadaljujejo več kotnekaj dni, lahko stožci dosežejo višino 60 m in širino > 1 km.

– Pu`u Hou, Hawaii – 80 m v 5 dneh.• Stožci zrastejo na površini lavinega toka na robu glavnega

žrela, kjer je stik med vodo in lavo stalen. • Večina izmečkov pada v morje, kjer jih tokovi odnesejo, zato

je stožec polkrožen. • Lahko ima pravilno obliko z enim obročem ali bolj kompleksno

z večimi, če stožci nastajajo ob več centrih. • Pogosto nastaneta dva stožca – na obeh straneh lavinega

kanala.• Preko robov stožca so prekrivajoče plasti (mantle bedding), a

je plastovitost in sortiransot materiala slaba



je plastovitost in sortiransot materiala slaba. – Nekatere plasti samo pepel, druge s številnimi bombami in lapili.

• Zelo tekoča lava – izmečki so deloma zlepljeni v delih stožca,blizu mesta eksplozij.

• Pogoste lokalne nezveznosti in plazenje.

• Za predzgodovinske priobalne stožce je težko ločiti, aliso nastali nad prvotnim žrelom ali s primorsko

eksplozijo. – Pri litoralnih stožcih so zrna pepela nekoliko gostejša od

običajnega vitričnega pepela, nastalega pri juvenilnihmagmatskih eksplozijah in kažejo manj lokastih oblik zaradi

razpočenih mehurčkov. – Razlike so posledica izvora plinov – v magmi sami ali stik z

vodo. – Izrazitost razlik je odvisna od tega, koliko plinov je lava še

vsebovala na stiku z morjem.



Vulkanske kupole• Izredno viskozna lava teče tako težko, da se pri izlivuneposredno nad žrelom nagrmadi v strmo kupolo. • Eksogene kupole nastanejo z izlivom sveže lave na

površje. • Endogene kupole (cryptodome) nastanejo z dvigom

starejših kamnin, ki so se vtisnile blizu površja. • Redko kupole nastanejo z dvigom vulkanskega čepa –

čepaste kupole (plug dome) ali “hrbtenice” (spine). Chaitén, Čile Showa Shinzan, Japonska Mt. St. Helens, ZDA



• V jedru kupole ob ohlajanju nastanestebričasta krojitev.

• Nekatere kupole nastanejo skopičenjem enega izliva nad drugim.

• Pogosteje se iztisnjena lava napihnekot balon, a je raztezanje ohlajajočese skorje, ne da bi se ta raztrgala,

omejeno.• Večina kupol raste s kombinacijo

notranjega in zunanjega dodajanjalave.

• Obod rastočekupole je

Jeju Island, J Koreja



nestabilen inga obrobljajomelišča invečji bloki.

• Koliko se kupola razširi z roba žrela, je odvisno odviskoznosti taline.

•

Nekatere se nekajkrat razširijo in preidejo v kratekdebel tok vulkanske kupole – coulee.

• Del rastoče kupole se lahkoodlomi v kratek lavin tok.

• Kupole so običajno riolitne,dacitne in trahitne, mnogomanj pogosto andezitne inredko bazaltne.

Chao coulee, Čile



Mono Craters, California

• Primeri dokumentiranih rasti kupol: – Santorini , Grčija:1925 – 28, 1939 – 41, 1950. – Mt. Pelee , Martinique: začetek 20. stol. – Mt. St. Helens: 18. 5. 1980, 1986, 2004 – 08. – Souffriere, St. Vincent: 1975.

• Pol leta začetna eksogena rast• Hiter razvoj kupole v 20 dneh• Upočasnitev in endogena rast

130 dni.



• Večina eksplozij je na vznožju in v hrbtenicah kupole. – Šibki predeli na meji med kupolo inokolnimi kamninami ter

hrbtenico in skorjo kupole omogočaja pobeg plinov.• Izhajanje plina okrog vznožja kupole- coronet

explosions – eksplozije v kronici- lahko povzročijokolaps hrbtenice nad njimi in spodkoplje del kupole, ki

se zruši v pobočno brečo in plazove. – Lassen Peak (ZDA) pred 350 – 650 leti →Chaos Crags kupola

→ plaz5 km →Chaos Jumbles.



• Nekatere kupole imajo koncentrično lupinasto(čebulno) zgradbo.

– Nastane s postopnim širjenjem nekoliko nehomogenemagme.

– Notranji del je bogatejši z mikroliti, zunanji s steklom.• Pogosteje kupole nimajo strukture, razen postopne

gradacije od brečastega zunanjega dela do masivne

notranjosti, ali divergentne, pahljačaste strukture. • Na površju kupole so pogosto koncentrični grebeni



• Na površju kupole so pogosto koncentrični grebeni,podobni tlačnim grebenom ( ogive) na tokovih

kupole (coulee) in aa blokastih tokovih.

• Primer endogene in eksogene rasti kupole – ShowaShinzan, vulkan Usu, Japonska, 1944 – 45:

– Velika endogena kupola (yaneyama – gora streha)nastane 1910.

– 30 let nobene aktivnosti. – 1943 vedno močnejši potresi (500 ) in spreminjajoča

oblika kupole.• Skice poštar Masao Mimatsu.



– Januarja se intenzivnost potresov iz SZ dela vznožja prenese na Vdel vulkana.

– JV vznožje vulkana se začne dvigati, pojavijo se razpoke na cestahin brežinah vodnega kanala, tok vode se upočasni. – Vodnjaki in izviri v dvigajočem se delu presahnejo, v sosednjih

delih se okrepijo. – Aprila je dvignjeni del okrogel, premera 4 km in osrednji del

dvignjen za 16,5 m. – Center dviganja se nenadoma premakne skoraj za km proti S, z

vrhom blizu vasi Fukaba. – V sredini junija dnevno 100 močnejših potresov, 22. 6. že 250 in

d i šj 45 ( klj č j )



dvig površja za 45 m (vključno z vasjo). – 23. junija 1944 ob 8:30 se iz polja dvigne steber pare in količina

pare postopno narašča. – Ob 10 h eksplozija izvrže blato, pesek in skalne bloke – nastane

krater s remerom 45 m.

– Tok blata, ponovne eksplozije, nastanek novih kraterjev vnaslednjih 3 mesecih.

– 2. julija freatična eksplozija izvrže 2 mio t drobirja in litičnega pepela, ki nastane z uprašenjem kamnin. Naslednji dan podobendogodek – vaščani zapustijo domove.

– Do konca septembra nastane skupina 7 kraterjev, plazovi z goreso dovolj vroči, da zagorijo lesene hiše.

–

Konec oktobra nastane nova kupola Showa Shinzan – nova goraobdobja Showa. – Zajezena reka Sobestu je postane 1 km dolgo jezero. – Številne freatske ekspolzije brez pojavov lave – kripto-kupola. – Novembra izliv skoraj trde izredno viskozne taline. – Višina in premer kupola rasteta; na vrhu nosi pokrov starejših

kamnin



kamnin. – Lava ima 1000 oC in zapeče glino starejših kamnin v opekast

pokrov. – Rast ekstruzije s premerom 300 m in višino 110 m nadpredhodno kupolo in 300 m nad površjem, se zaključi

septembra 1945.



STARANJE IN UGAŠANJE VULKANO• Ni enotnega načina prenehanja delovanja vulkana.

– Ugasli vulkani se prebudijo.• Chaiten (Čile) izbruh2008 po 10.000 letih mirovanja.

– Prenehanje delovanja z zaporedjem “kislih” eksplozij inkolaps.

• Mt. Mazama (ZDA).

– Usihanje z manjšimi bazaltnimi izlivi. – Postopno ponehanje – izbruhi prehajajo od



p p j p j jstrombolijskih ali vulkanskih do ultravulkanskih alifreatskih .

– Številni začnejo delovanje izlivno in s časom postanejobolj eksplozivni, drugi obratno (Vezuv, Sv. Helena).

• Že pred prenehanjem delovanja, erozija začne

spreminjati vulkan.• Napredovanje erozije je odvisno od vrste vulkana in

podnebja ter od vrste materiala.• Glavna dejavnika erozije sta tekoča voda in/ali led. • Nastanejo kanali in jarki.



Erozija kompozitnih vulkanov

• Veliko kompozitnih vulkanov nastane napredhodno erodiranih ozemljih. Ko se starajo, sevoda preusmeri v prej obstoječe struge navznožju.

• Jarki postopno erodirajo višje v pobočja – navzadna (regresivna, headward) erozija.V k j 1 000 l ih j h lk l hk l d k



• V nekaj 1.000 letih je vrh vulkana lahko gladek,spodnji deli pa globoko razjedeni.

• Neerodirani grebenimed erozijskimi jarki vnadaljevanju izginejo inkončno tudi obodkraterja.

• Vulkan postaneradialen razporedgrebenov in kanjonov,

ki se stikajo vosrednjem žrelu.



j – >10.000 let od zadnjega

izbruha.

• Z nadaljnjo erozijo se znižujejogrebeni in jarki. Manjša setudi naklon pobočij.

• Nek in dajki izstopijo iz površjain so v nekaj milijonih let ediniostanek, akončno tudi ti izginejo.



• Led je glavni dejavnik erozije vulkanov na visokinadmorski višini ali zemljepisni širini.

• Stičišče krnic (cirque ) → koničast vrh. • Izbruh na zasneženem vulkanu → lahar.

– Nevado del Ruiz (Kolumbija), Mt. Rainier (ZDA), Mt.Shasta (ZDA), Koryaksky (Kamčatka, Rusija), NevadoCoropuna (Peru)

Mt. Hood, ZDA Koryaksky



Erozija ščitastih vulkanov • Ščitasti vulkani erodirajo podobno kot kompozitni, z

nekaj razlikami.• Navzadno erozijo sprožijo odvodni kanali, nastali na

vrhu obalnih klifov.• Ko drenažni sistem prodre do kaldere, tokovi mnogo

lažje erodirajo hidrotermalno spremenjene kamnine,kot odpornejše tokove lave.

• Obod prvotne kaldere postane visok, strm obroč okrogerozijskega bazena običajno podkvaste oblike



erozijskega bazena, običajno podkvaste oblike. • Ohrani se lahko nekaj milijonov let.• Tektonsko posedanje lahko potopi vulkan preden ga

zravna erozija.



Erozija žlindrastih stožcev

• Na žlindrastih stožcih v prvih fazah erozije nastanejotanki kanali.

• Nesprijet material je prepusten in vsrka vsemočnejše padavine.

• Sipek material je bolj podvržen plazenju in površinavulkana ostaja gladka.V d i f i d č



• V napredni fazi ostane rdeče -rjav preostanekoksidirane žlindre, krater pa je popolnoma erodiran.



Erozija lavinih tokov

• Lavini tokovi so dokaj odporni proti preperevanju zaradistrukture in gostote, ki preprečuje pronicanje vode.

• Običajno prej erodirajo okolne kamnine.• V milijonih let erozije ostanejo nekdanje lavine

zapolnitve kanjonov in dolin pokrov dolgih, valovitih

grebenov.• V puščavah se mize (mesa) inosamleci (butte) ohranijo,



V puščavah se mize (mesa) inosamleci (butte) ohranijo,ker jih prekriva bazaltni tok.

• Lavine tokove erodira predvsem spodkopavanje manjodpornih spodaj ležečih kamnin.



Erozija piroklastičnega materiala• Kamnine, ki zlahka preperevajo,

razvijejo položna pobočja,trdnejše strma.

– Ignimbriti z zvarjenim osrednjimdelom in nesprijetim spodnjim inzgornjim delom.

• Dovodne cevi fumarol cementirajostebre, odporne na erozijo.



• Nezvarjeni piroklastiti so zelo erodibilni innastanejo struge s strmimi brežinami.

• Laharje, ki vsebujejo precej gline in sonasičeni z vodo, erozija težko zajame.

VULKANOLOGIJA 9. „Negativne“ vulkanske reliefne oblike

POGLOBLJENEali „NEGATIVNE“



KRATERJI in

KALDEREMt. Pinatubo, Filipini

UVOD


VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMAKlasifikacija vulkanskih izbruhov

Izlivni izbruhi in njihovi produktiEksplozivni izbruhi in njihovi produkti

VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike

Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani

HUMANISTIČNAVULKANOLOGIJA




V U L K A N O L O

G I J A


POGLOBLJENE – “NEGATIVNE” VULKANSKRELIEFNE OBLIKE – KRATERJI IN KALDERE

• Majhni kraterji• Kaldere• Obnovljeno delovanje v

kalderi• Mehanizmi nastanka kalder• Korenine kaldere – odnos z

globočninami



globočninami • Vuklansko-tektonske

depresije

• Vulkanski kraterji nastanejo na različne načine in sorazličnihh velikosti in oblik.

– Manjši večinoma nastanejo okrog žrel. • Pogosto je mehanizem nastanka konstrukcija in

kolaps.• Velike udorne kraterje imenujemo kaldere.

– Potencialna nevarnost za prebivalstvo. – Lahko so vir geotermalne energije in rudišč.



MAJHNI KRATERJI•

Moč večine izbruhov je zelo spremenljiva, zato lahko nadaljnjiizbruh predhodni obod kraterja uniči ali prekrije; • ali pa se znotraj kraterja

razvijejo manjši mlajšikraterji – vgnezdenikraterji (nested crater),značilni za kompozitnevulkane.

• Večkratni (multipli)kraterji, ki se prekrivajo,nastanejo, ko se žarišče



eksplozije med izbruhompremika.

–

Popolno obliko roba imale najmlajši.

Eksplozijski kraterji• Nastanejo s hidrotermalno eksplozijo, brez neposredne

magmatske dejavnostji.• Rob kraterja gradijo izmetane starejše okolne kamnine, ki so jih v

zrak vrgle močne plinske eksplozije.•

Če lava teče preko močvirja, nastane polje freatičnih “psevdo -kraterjev” – Myvatn, Islandija.• Kraterje lahko izkopljejo freatične eksplozije na hidrotermalnih

področjih – Yellowstone, ZDA. – Hiter padec tlaka v plitvih hidrotermalnih sistemih, če se jezero nad njimi

nenadoma posuši.• Vzrok ekplozije je lahko CO 2 iz mofet in H 2O. – Ukinrek maara na Aljaski, ZDA



Ukinrek maara na Aljaski, ZDA• Običajno so obdani s položnimi pobočji; najbližje robu je je največ

delcev, ki so tudi največji. • Okrogli eksplozivni kraterji z nizkimi robovi so podobni udarnim

kraterjem meteoritov in jih ločimo z nadaljnimi preiskavami.

Indian Pond, Yellowstone

Barringer udarni kratermeteorita, ZDA



Ukinrek, Aljaska, 1977

Udorni kraterji• Nastanejo z udorom, zaradi drenaže magme iz plitve,spodaj ležeče magmatske komore. • Zato nimajo oboda iz izmečkov. •

Imajo zelo strme stene, in dno prekrito z melišči,usmerjenimi v središče kraterja. • Ob udoru se krovnina razbije.Hawaii

Hawaii



Hawaii

• Jamasti (pit) krater imamajhen (premer < 1 km).

• Pogosti v conah razpiranjamladih ščitastih vulkanov,zlasti blizu vrhov, kjer

magma odteka v nižjedele.



• Loputasti (trap-door) krater je oblika jamastegakraterja, ki nastane, ko se krovnina posede v enem

kosu, pri čemer se lahko nagne. • To se zgodi, ko je začetna votlina dokaj plitvo – bližje

površju od svoje širine. • Če je odprtina globlje, se bo krovnina rušila

postopno od spodaj navzgor (stoping).• Nastala bo jama s previsnimi stenami in majhno

odprtino na vrhu.



Lua Poholo, Hawaii Hualalai Hawaii Erta Ale, Etiopija

• Nekateri vršni kraterji kompozitnih vulkanov so globokiin cevasti: dvostopenjski izbruhi – v zgodnji fazi plitvaeksplozivna dejavnost in v kasnejši umik magme.

• Nivo magme deloma pade zaradi izbruha; pri ščitastihvulkanih polni tudi intruzivne dajke na pobočjih.

– Na vrhu samo še izhajanje plinov. – Vezuvijskim podobni plinski tokovi dolbejo žrelo z

eksplozijami in abrazijo. – Proti koncu eksplozivnih izbruhov je lahko volumen plinske

magme izvržene s piroklastičnimi izbruhi večji od količineizlite taline na pobočju.

– Žarišče eksplozij in vrh magmatskega stebra sta z



p j g gnadaljevanjem izbruhov vedno nižje.

– Na koncu ostane velika praznina, ki je izpraznjeni del žrela. – Zapolni ga lahko magmatska kupola.

• Tudi maar je primer kraterja, ki nastane s kombinacijozgodnjih freatičnih ali freatomagmatskih ekplozij, ki jim slediposedanje, ki razgali širok vrh žrela.

• Večina maarov je zapolnjenih z vodo, ker so pogosto podnivojem podzemne vode.

• Maari nastanejo tudi na otočnih vulkanih na stiku magme inmorske vode.

•

Veliko jih nastane, ko s CO 2 bogata magmatska diatrema sekapovršje. – Še tisoče let iz dna maara izhaja magmatski CO2. – Laacher SEE maar, Nemčija – nesreča 1986.



Eichholz Maar, Nemčija

Ukinrek Maars, Aljaska



KALDERE• Caldera – kotel (špansko). • La Caldera de Taburiente na La Palmi (von Buch).

– Nastala z erozijo ogromnega plazu zaradi udrtja dela

kraterja in je glede na današnjo rabo izraza, ne biimenovali tako.• Moderno razumevanje izraza – Crater Lake (Howell

Williams).



• Nekateri avtorji predlagajo delitev na erozijske inudorne kaldere, a je razlikovanje težko, ker je večinakalder kasnejša erozija spremenila in prvotni nastanekni jasen.

• Kaldere so največji kraterji, s premerom > 1 – 2 km,nastali z udorom krovnine nad magmatsko komoro.

• Večina udornih kalder nastane blizu vrhov poligenetskihvulkanov, neposredno nad ali blizu spodaj ležečemagmatske komore.

• Ločimo: – Drenažne.

• Lateralni odtok magmatskekomore.

B lt i ki lk i



– Bazaltni oceanski vulkani. – Eksplozivne.

•

Močni piroklastični izbruhi – posedanje krovnine magmatske komorepo eksplozivnih izbruhih neposredno nad ali blizu meje kaldere. – Kisli vulkani na celini ali v otočnih lokih.

Drenažne (odtočne) kaldere • Klasična primera sta vršni kalderiMauna Loe

(Havaji) in Fernandine (Galapagos).• Mokuaweoweo, Mauna Loa (Havaji):

– Kolaps pred 1200 leti, ko je magma odtekla 35 km stranin 2500 m nižja v vulkanovo vzhodno razporno cono.

– Zvečanje z delnimi udori ter ponovnimi polnjenji inodtoki.

– Postopno pasivno posedanje nad starejšo, prekrito,delno predelano kaldero.



– Ločno oblikovani obodi – združitev manjših, ločenonastalih udornih kraterjev.

Mokuaweoweo, Mauna Loa (Havaji)



• Najmanjše kaldere so na največjih vulkanskih strukturah – bazaltnih ščitih znotraj plošč.

• Vrh takih vulkanov je izpostavljen velikim nateznimnapetostim, ki olajša njegov podor.

• Primarni vzrok kolapsa je drenaža magmatske komore, ki je nespremlja veliko eksplozivne dejavnosti, razen kjer pride dostika med vodo in magmo.

–

Miyakejima, Izu-Ogasawara, Japonska (2000).• Junija potresi nakazujejo drenažo magmatske komore. • Podmorski izbruh 2 km od obale otoka.• 8. julija začetek udiranje vrha in širitev kaldere s freatomagmatskimi

erupcijami in piroklastičnimi udarnimi valovi (surge), ki uničijo zgornjapobočja vulkana.

• 600 x 10 6 m3 udorne prostornine, a le 9 x 10 6 m 3 izbruhanega materiala.



Eksplozivne kaldere• Večje kaldere nastanejo nad magmatskimi sistemi, ki so prvotno napajali več

vulkanov.• Nastanek večine spremljajo eksplozivni kisli izbruhi sub-plinijskega ali plinijskega

značaja. – Mt. Mazama – Crater Lake (Oregon, ZDA):

• Kompleks ščitastih in kompozitnih vulkanov pred 0,5 mio let. • Poledenitev preoblikuje vulkane in odloži morene. • Pred 8.000 – 27.000 leti izbruh riodacitne magme S od vrha.• Pred 7.700 leti po izlivu riodacitnega toka začetek močnih izbruhov. • 30 km 3 riodacitne magme izbruhne kot piroklastiti in pepelni tok iz enega žrela na S pobočju

vulkana.•

20 – 30 km3

magme izbruhne iz obročastih razpok, ko se celoten vršni del (40 – 50 km3

)vulkana posede v delno izpraznjeno magmatsko komoro pod njim – nastane kaldera indanašnje Kratersko jezero.

• Piroklastični tokovi izvrženi med podorom so tekli po prej obstoječih kanjonih, prekrili



p p p j j j , pledeniške morene in se razširili 70 km od izvornih žrel.

• Nadaljujejo se izbruhi pepelnih tokov, kemizem magme preide iz riodacitne v andezitno ingabbrsko “kristalno kašo”, barva plovca se spremeni iz svetle v temno sivo.

• Kaldera se napolni z vodo iz dežja in staljenega snega ter deloma z materialom andezitnihizbruhov → žlindrasti stožec in blokasti aa tokovi otoka Wizzard in enega popolnomapotopljenega otoka.



• Na vrhovih kompozitnih vulkanov so kaldere relativnomajhne – večinoma kaldere zaradi plazov in somma

obroči. • Magmatske komore pod njimi so pregloboko inpremajhne, da bi prišlo do velikih udorov.

• Pri razmerju širine magmatske komore in debelinikrovnine 1 : 1, lahko krovnina dolgo podpira vulkan.

• Pri tanki krovnini se velik vulkan sploh ne razvije.• Nad zelo velikimi, plitvimi magmatskimi komorami se

razvijejo največje kaldere. – Toba kaldera (Sumatra) 40 x 105 km

• Običajno ne nastanejo nad posameznim vulkanomtemveč nad vulkanskimi kompleksi in polji



temveč nad vulkanskimi kompleksi in polji.• Površina udora je približno tolikšna kot je bil največji

premer, ki ga je dosegla magmatska komora.

• Vulkanska polja in velike kaldere so najpogostejši vnekaterih celinskih vulkanskih lokih in za- otočnimi

okolji. – Fisher kaldera, Aljaško – Aleutski vulkanski lok• Med dvema neodvisnima vulkanoma Shishaldin in Westdahl.• 12 x 18 km, zapolnjena z jezerom.• Bazaltni izlivi pred 450.000 – 200.000 leti → planota. • Pred 9.000 leti 8 majhnih kompozitnih vulkanov v obroču,

skoncentriranih na Z → začetno lomljenje krovnine.• Izlivi magme po nastalih razpokah.• Tlak v komori dvigne

krovnino in jo delomaodtrga od okolnih kamnin – pred-kalderna faza razvoja



pred kalderna faza razvoja. – Mt. Mazama, – Glass Mountain kupole

Long Valley (Kalifornija), – Mono Domes v Yosemite.

• Pred 9.100 leti se naenkrat končapred-kalderna faza.

• Sledijo plinijski izbruhi iz enega od

stožcev na obodu ali iz novega žrela,nastalega sredi pred-kaldernegavulkanskega polja – sočasno kolaps.

• V nekaj dneh izvrže 70 km3 (2x toliko

kot ekspozija Krakataua) materiala vobliki s plovcem bogatih pepelenihtokov, ki potujejo proti SZ doBeringovega morja.

• Prekrijejo 500 m visok in 15 km

oddaljen Tugamak greben.



• Nastanek kaldere ne pomeni konca delovanja magmatske komore.• Novi pritoki magme se običajno nadaljujejo, ponovno ustvarijo tlak

v rezervoarju → novi izbruhi – po-kalderna faza razvoja.• Po nekaj 10 ali 1000 letih lahko ponovni plinijski izbruhi iz istega alidrugih žarišč, ustvarijo novo kaldero, ki prekrije predhodno –

vgnezdene in prekrivajoče, spojene (compound) kaldere. – Skupina kalder San Juan, Kolorado, ZDA.

• La Garita kaldera je nastala pred 28 mio letimed enim izbruhom a z več sočasno

posedajočimi se deli. • Nastali Fish Canyon tuf (5.000 km 3) je največji do sedaj poznani prioklastičniizbruh.

• V naslednjih 1,1 mio letih je nastalo še 7 kalder.



– Yellowstone, Montana in Wyoming, ZDA.• Spojena kaldera s premerom 60 km, nastala s plinijskim izbruhom

pred 1,8, 1,2 in 0,6 mio leti.• Na njenih robovih še vedno hidrotermalna dejavnost (vroči vrelci,

gejziri, travertin).



• Kaldere so odlični dovodni kanali za kroženjemineraliziranih raztopin → orudenja.

• Ob nastanku eksplozivne kaldere izvrženi materialzapolni nastalo depresijo, prekrije robove in širšeobmočje – lahko sploh ni kraterja temveč rahloizbočena ravnina, kadečih se piroklastičnih delcev.

• Vidna globina kaldere je običajno manjša od dejanskeglobine posedenega ozemlja.

• Strmi robovi kaldere običajno razpadejo skupaj sposedenjem krovnine invključujejo velikvolumen prikamnin,ohranjenih kot



ohranjenih kotmega- ali mezobreče v

piroklastičnih plasteh. Sapinero Mesa tuff, San Juan Mts. Colorado

Subkalderne intruzije•

Erozijsko razkriti obročasti (ring) kompleksi sestavljeni izdajkov v obliki loka ali s krožnim vzorcem izdanjanja, spremerom več km.

• Obročasti (ring) in stožčasti (cone sheet) dajki so

pogosto prisotni v istem kompleksu, so usmerjeni protiistemu središču in so povezani z nastankom kaldere – prvi z drenažo magme in kolapsom, drugi z rastjointruzivnega tlaka.

•

Stopnja, do katere se posamezna vrsta dajkov razvije, jedelno odvisna od geometrije magmatske komore indelno od predhodne strukture skorje.



• Loch Ba obročasti dajk na otoku Mull, Škotska. – Sklenjen oval 5,8 x 8,5 km. – Največja širina dajka 300 m. – Matična kamnina znotraj obroča se je spustila 150 m. – Obročasti dajk se je vtiskal ob aktivnih prelomih sočasno

s pogrezanjem. – Velika širina in raznolika sestava → začel je nastajati

dolgo, pred zručenjem kadere.



• Rabaul kaldera, New Britain Island, Papua NovaGvineja.

– Postopna slabitev razpok v obroču in vtiskanje dajka. – 9 x 14 km kaldera nad nizkim vulkanskim ščitom je

večinoma preplavljena z Bismarckovim morjem.



– Sestavljena kaldera, ki se je zadnjikrat udrla pred 3.500 leti,ob tem izbruh 11 km 3 piroklastičnih delcev.

–

Poligenetska stožca Vulkan in Tavurvur na obodu močne,plitve seizmične aktivnosti. – Antitetično prelamljanje – normalni prelomi, ki odreže

robove blokov skorje, ki drsijo vzdolž večjega normalnega

preloma z obratnosmerjo vpada. – Zadnji izbruhi

vulkanov 1994.



• Dolgotrajne napetosti v plitvi skorji → kompleksne mrežeobročastih dajkov (nekaj m do > km).

– Običajno debelozrnati s sestavo od peridotitne do granitne. – Sredina obročastih kompleksov je običajno zapolnjena zdebelozrnatimi globočninami enake sestave kot dajki. – Obročaste intruzije se lahko navzgor podaljšujejo v predornine.

• Stožičasti dajki so običajno sestavljeni iz enega ali malodajkov.

– Posamezni dajki so tanki, redko > 5 m. – So drobnozrnati in bazaltne sestave. – Otok Mull in polotok Ardnamurchan na Škotskem.



OBNOVLJENO DELOVANJE V KALDERI

• Za po- kalderno faza je značilen dvig dna kaldere(nekaj m – > 1 km), ko se magmatska komoraponovno napolni – obnovitev delovanja

(resurgence) kaldere.• Spremljajo ga manjši izbruhi, ki gradijo manjše

stožce in lavine tokove. •

Magmatska komora se napolni z novimi vtiskanjimagme (batch) in včasih zaradi dviga vodnega tlakav vodonosniku, ki ga je ujela kaldera.



, g j j – Aso, Japonska. – Okmok, otok Umnak, Aleuti.



• Dva modela ponovenga delovanja vulkanizma v kalderi,odvisna od razmerja med širino magmatske komore indebeline krovnine:

– 1 : 1 – obsežen dvig kupole v skorji, z manjšo izboklino na vrhu. • Vedno bolj strmi reverzni prelomi z vpadom proti notranjosti odrežejo bazo

glavnega dviga, normalni prelomi obrobljajo dvignejni vrh.• Plasti dvignjenega dela skorje so skoraj nepremaknjene in se ujemajo z

okolno položno plastovitostjo. • Magma se prebije na površje skozi zunanji sistem prelomov in napaja

izbruhe v t.i. jarek (moat) kaldere med osrednjim dvignjenim delom inobodom.

• Nastanejo različne kupole, žlindrasti in tufski stožci, maari, ki somonogenetski.

– Ischia in Pantelleria, Italija



– 2 : 1 – plitva magmatska komora, 2 x širša od debelinekrovnine.

• Enak osrednji dvig, obdan z reverznimi prelomi, usmerjenimi protinotranjosti.

• Plasti v dvignjenem delu vpadajo stran – prot bazi.• Grebenski del dvignjenega dela se sčasoma ugrezne.

– Okrogla, jami podobna depresija. – Jarek (graben), pravokoten na smer regionalnih napetosti.

• Po-kalderni vulkanizem tako v jarku (moat) kot v grabnu in jamastidepresiji.

– Jemez kaldera, New Mexico in Long Valley, Kalifornija, ZDA. – Fisher kaldera, Aljaško – Aleutski vulkanski lok.



• V času obnovljenega magmatizma so izbruhi

lahko izlivni, z magmo enake ali podobnesestave kot je bila magma ob nastanku kaldere.

– Yellowstoen (riolit). –

Crater Lake (bolj bazični izlivi) . – Long Valley (riolit).

• Sestava magme ja lahko tudi drugačna in lahko

kaže na vpliv mafične magme iz plašča inmešanje bazalta in riolita v globini.



MEHANIZMI NASTANKA KALDER

• Mehanizmi udora kalder so različni, a vednopovezani s površinskim vulkanizmom.

• Geometrijo udora določajo: – Velikost in oblika spodaj ležeče magmatske

komore. – Regionalna napetostna polja in predhodne

tektonske strukture.N i t d t k i k i i



– Narava in trdnost kamnin v krovnini.

• Pet vrst obilk udora kalder (Lipman, 1997), z medsebojnimistrukturnimi prehodi:

1. Kaldere oblike plošče (palte) ali bata (piston) – Dno ostane nespremenjeno, ko se ugrezne vzdolž obročastih prelomov. – En plinijski izbruh velike prostornine, ob celotnem robu spuščajočega se bloka. – La Garita kaldera, San Juan Mts., Kolorado

• Spust celega bloka naenkrat za 2,5 km + Fish Canyon tuf

2. Razdrobljene (piecemal) kaldere – Dno razlomljeno na bloke, ki se ugreznejo različno globoko. – Posledica več pogrezanj in izbruhov → sestavljene in vgnezdene oblike.

3. Loputaste (trapdoor) kaldere – Izbruh in kolaps vzdolž ene strani obročastega sistema prelomov. – Dno je nagnjeno pod kotom, proti točki največjga ugreza. – Fisher kaldera; La Pacana kaldera, Čile

4. Navzdol izbočene (down-sag) kaldere – Nad magmatskimi telesi, ki so skoraj premajhna ali pregloboka za nastanek

kaldere. – Posedanje brez prelamljanja. – Redke.

5 Lijakaste (funnel) kaldere



5. Lijakaste (funnel) kaldere – Še redkejše. – Okolni prelomi konvergirajo proti širokim cevastim žrelom. – Majhne dpresije, s premerom le nekaj km, brez oživitvenega vulkanizma. – Nigorikawa, Japonska. – Lahko ploščate kaldere, preoblikovane z sin-eruptivnim plazenjem.

La Garita – ploščasta kaldera

La Pacana – loputasta kaldera

Glencoe – razdrobljenakaldera

Nigorikawa – lijakasta kaldera

Bolsena – navzdol

ubočena kaldera



• Vse vrste kalder hitro spremeni plazenje oboda, kmalu po, alisočasno z udorom kaldere.

• Dejanski premer oboda kaldere je vedno večji od njenegastrukturnega udornega oboda.

• Velike, zapletene kaldere lahkopreživijo celotne cikle udora,izbruhov in ponovne oživitvedelovanja v 50.000 – 100.000letih.

• Večina “kislih” kalder nastanesočasno z eksplozivnimi izbruhivelikoh količin tufa in PDC.

• Končni razlog za nestabilnost, kivodi do kolapsa je verjetno



vodi do kolapsa je verjetnopovezan z dovajanjem toplote izdvigajočih se bazaltnih talin.

KORENINE KALDERE – ODNOS ZGLOBOČNINAMI

• Magmatska komora pod kaldero nikoli popolnoma neizgine – ostanke magmatskih teles lahko odkrije erozija.

• Veliki granitni batoliti na celinah, so bili verjetnopovezani z vulkanskimi sistemi in kalderami, ki niso večohranjene.

• Težko jih je prepoznati, če so

preveč ali premalo globokoerodirane.



– Andi, S Amerika.• Dacitno ignimbritne plasti kot vez med

globočninami in predorninami.

VUKLANSKO-TEKTONSKE DEPRESIJE • Izraz (volcano-tectonic depression) opisuje zelo velike

ali sestavljene jarke (grabne), ki se na celinskihobmočjih razprostirajo vzdolž osi vulkanskih lokov.

• Njihov nastanek je pogojen z regionalnimi napetostmi,

povezanimi s konvergenco plošč in segrevanjem, zaradiglobokih žarišč nastanka in umestitve magme. • V njih je več vulkanskih struktur in centrov. • Omogočajo nastanek debelih zaporedij vulkanskega in

sedimentnega materiala.• Nekateri avtorji jih povezujejo s samostojnimi,



ogromnimi kalderami ali vulkanskimi kompleksi –

napačna uporaba izraza. – Toba, Yellowstone, ZDA.

• So večje strukture od kalder in izvirajo iz obširnejših napetostiv skorji kot jih lahko povzroči le magmatski rezervoar.

• Nastanek sovpada z intenzivnimi izbruhi pepelnih tokov.• Posamezne vtd so dolge do 800 km in 150 km široke. • Omejitveni prelomi so normalni ekstenzijski in horizontalni

(strike-slip).• Preloma lahko zakriva erozija in/ali sedimentacija.• Kot strma pobočja (scarp) se lahko vlečejo več 100 km. • Zapolnjuje jih lahko voda – jezera.

– Managua in Nikaragua v Srednji Ameriki. – Zaliv Kagoskima, Japonska.



VULKANOLOGIJA 10. Procesi in produkti premikanja mase



UVOD


VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMAKlasifikacija vulkanskih izbruhov

Izlivni izbruhi in njihovi produktiEksplozivni izbruhi in njihovi produkti

VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike

Procesi in produkti premikanja maseNevidni in oddaljeni vulkani

HUMANISTIČNA VULKANOLOGIJAVulkani: Življenje podnebje in zgodovina človeštva





Vulkani: Življenje , podnebje in zgodovina človeštva Vulkanske nevarnosti in tveganja

PROCESI IN PRODUKTI PREMIKANJA MAS• Plazovi (landslides), lavine (avalanches) in

delni podori (sector collapses)• Laharji• Vzroki laharjev• Dinamika laharjev• Uničevalna moč laharjev

Bezymianny, Kamčatka

Mt. Pinatubo,Filipini



Mt. Adams, ZDA

• Vulkani so šibke strukture, prepreženi z razpokami, sslabo sprijetimi conami breče in hidrotermalno, v

gline spremenjenimi sredicami.• Vulkan je pod stalnimi napetostmi zaradi izbruhov in

delovanja težnosti ter z rastjo postaja vedno manjstabilen.

• Skoraj vsi večji vulkani so se v preteklosti delomazrušili – stalen boj med izbruhi, ki jih gradijo ingravitacijskimi premiki mase, ki odnašajo pobočja in

vrhove.• Pobočja “sivih” vulkanov so prekrita s slabo

sprijetim pepelom zato sta potencialna dejavnika



sprijetim pepelom, zato sta potencialna dejavnikauničenja erozijska moč padavin in vulkanskih blatnihtokov (laharjev).

PLAZOVI IN DELNI PODORI

• Največji plazovi na Zemlji splazijo večinoma spodmorskih pobočij vulkanov in predstavljajo, čepravniso pogosti, stalno nevarnost.

• Vulkanski plazovi so več vrst in velikosti. • Nastanejo na sestavljenih vulkanih, dacitnih kupolah,

velikih podmorskih nanosih in pobočjih oceanskihščitastih vulkanov.

• Plazovi zajamejo manjši del vulkana in so manjuničujoči od zrušenja dela vulkana (sector collapse).

• Premikanje mase je splošen izraz za nenadno porušitev



Premikanje mase je splošen izraz za nenadno porušitevin splazenje pobočja, ki lahko nastane na različnenačine.

• Blokovni zdrs (block-slide) je med najmanjšimi pojavi,kjer se plast trdne kamnine s površja odlomi visoko napobočju stožca in pol-koherentno zdrsi navzdol prekošibkejšega materiala.

• Če odlomna ploskev seka več plasti, se bo odtrgana

masa med premikanjem obračala – rotacijski zdrs . – Največji premiki mase na vulkanih so tovrstni. – Njihovo premikanje je počasnejše od bolj uničujoče oblike

premika – lavine oz. plazu (avalanche).



• Lavina oz. plaz (avalanche) je odlomljena masa, ki se obplazenju razlomi v številne majhne delce.

– Zelo pogoste na kompozitnih vulkanih.• Vezuv, april 1944.

• Drobirski plaz (debries avalanche) nastane, ko se večjiplaz razprostre.

– Ogromni, neurejeni deli, brez prvotne stratigrafije.• Če na poti zajamejo dovolj vode in blata se nižje po

pobočju spremenijo v laharje (vulkanske drobirsketokove) .

– Ontake, Japonska, 1984.



• Delni podori (sector collapse)zajamejo cela pobočja.

– Lahko nastanejo postopoma podelih.

• Stromboli: – Gravitacijska napetost močnejša na Z

strani – globoko morje. – Destabilizacija zaradi stalnih intruzij

magme in teže materiala. – Najmanj 7 delnih porušitev v 100.000

letih. – Nestabilni klinasti del se začne pod

vodo in se širi navzgor do vrha. – 4,7 – 6,1 km 3 drobirskega materiala



pod morjem. – Izmečki in manjši tokovi lave so si utrli

pot preko podirajočega se dela – Sciara del Fuoco (Ognjeno smučišče).

– Primeri izredno obsežnih delnihpodorov:

• Mt. St. Helens, ZDA, 1980.• Unzen, Japonska, 1792.• Socompa, Čile, pred 7.200 leti:

– Kombiniran delni podor in usmerjeni piš(blast) je odtrgal 70 o zagozdo iz pobočja – 12 km široko na ustju in 400 m globoko.

– 36 km 3 materiala je plaz odložil na 600 km2. – Največji bloki nekaj km dolgi in 450 m

visoki. – 20 vol% plazu iz materiala vulkanskega

stožca, ostalo iz spodaj ležečih ignimbritov,proda, usedlin solne ravnice, ki so popustilipod težo vulkana.

Sv. Helena

Socompa



Unzen

• Odloženi drobirski plazovi so slabo sortirani, zrazlično razdrobljenimi, ostrorobimi do pol-ostrorobimi (sub-angular) drobci kamnin, ki so lahkotudi zelo veliki.

• Lahko jih zamenjamo s talnimi morenami ali drugimi

vrstami kaotičnih sedimentnih kamnin – priločevanju pomagajo značilne notranje lastnosti. – Celotni deli vulkanske zgradbe, veliki več 100 m – toreva

bloki , ki lahko gradijo griče ali grebene.



• Razlamljanje med transportom traja dokler se plaz neustavi, kar se zgodi nenadoma, zaradi trenja med delci.

• Plazovi se razširijo po ravnici pod vulkanom s hitrostjodo 40 m/s.

• Nastane približno raven teren s številnimi velikimi,

strmimi dvignjenimi deli in gomilami.• Prekrijejo jih lahko nadaljnji izbruhi pepela, a ostanejo

prepoznavni tisoče let. • Drobirska polja ali ravnice

se raztezajo več 10 kmstran od izvornega



stran od izvornega

vulkana in so skorajenako dolge kot široke. Ruapehu, Nova Zelandija

• Praznine, ki ostanejo na pobočju po podoru, so brazgotinedelnega podora (sector collapse scars).

– Mt. St. Helens, ZDA in Galunggung, Indonezija – ogromni odprti

kraterji.• Če drobirski plazovi naletijo na velika vodna telesa, nastanejo

lokalni cunamiji . – Unzen, Japonska, 1972.

• Katastrofičnemu delnemu podorulahko sledi še bolj uničujočusmerjeni piš (directed blast), zaradipadca tlaka v visoko ležeči

magmatski komori.GalunggangIliamna,

Aljaska



• Predpogoj za katastofične delne podore sohidrotermalno spremenjena pobočja vulkanov,kopičenje snega in ledu na dolčeni (severni) stranivulkana, potresi, vtiskanje magme in gravitacijskanestabilnost rastočih vulkanov.

– Nevado de Toluca, Mehika. – Severne strani vulkanov v Kaskadnem gorovju, ZDA.

• Pogost vir drobirska plazu je podrtje aktivno rastočekupole. – Šiveluč, Kamčatka.

Shiveluch



Nevado de Toluca

• Drobirski plazovi nastajajo tudi na spečih in nedelujočihvulkanih.

–

Casita, Nikaragva:• Z gozdom porasel vulkan, ki ni bruhal

od 16. stoletja.• Hidrotermalna aktivnost na vrhu in

vzhodnih pobočjih. • Visok nivo podzemne vode in

spremembe mineralov – deformacijaoblike vulkana in strmejša pobočja – manjši plazovi.

• Orkan Mitch 1998 z močnim dežjemdestabilizira prej obstoječ plaz naJ pobočju.



• Drobirski plaz prekrije 12 km 2

kmetijskih zemljišč, uniči2 mesti inpomori 2.500 ljudi.

LAHARJI• Izvor besede je indonezijski.• So glavni dejavnik premikanja mase na vulkanskih

pobočjih. •

Katastrofični blatni tokovi skompozitnih vulkanov, kipovzročajo največ materialne škode in človeškihžrtev od vseh, z vulkanizmom povezanimi naravnimitveganji.

• Hitro tekoča mešanica drobirja in vode, z vulkana ≈drobirski tok (kadar izvor ni vulkanski).I j di b lj dč



• Izraz zajema tudi bolj razredčene –

hiperkoncentrirane tokove, ki nastanejo, ko gostejšilahar priteče v bolj raven teren.

• Z oddaljevanjem od izvora prehajajo v boljrazredčene, a enako uničujoče poplave, ki odlagajo

različne plasti materiala (sedimentologija!).• Laharje sprožijo izbruhi, potresi, močno deževje,

taljenje snega ali plazovi.



• Mešanica velike količine vode fino zrnatih delcevvelikosti gline, ki se sproži visoko na pobočju

vulkana, je dovolj gosta, da erodira in prenašaogromne količine blata, vode ter drobir in velikebloke kamnin.

• 65 vol% oz. 80 ut% sedimenta.• Učinek snežene kepe. • Mehansko bolj uničujoči PDC (piroklastični gosti

tokovi).• Pretok laharjev je precej večji od pretokov običajnih

rek – do 10 6 m 3/s (Amazonka 2x toliko, Mississippi5x manj) in zelo hiter – 5 do 20 m/s.

• Ko pritečejo v ravnino se upočasnijo odložijo



• Ko pritečejo v ravnino, se upočasnijo, odložijo

sediment in preidejo v hiperkoncentrirane tokove inkončno v “kalno vodo”.

– Nevado de Ruiz – Armero, Kolumbija, 13. 11. 1985



• Na terenu sedimente laharjev prepoznamo po: – Test z jezikom. – Ne-plastovit, slabo sortiran material z velikim deležem

glinene in meljaste osnove, brez stikov med klasti (boulder-to-boulder clast supported).

– Veliki bloki rahlo do močno zaobljeni, zaradi abrazije medtransportom, drobneje zrnati (prod – pesek), oglati.

–

Zaradi velike količine gline so odložene plasti dobro utrjene ingradijo strme klife. – Plovec se v drobirskem toku upraši, zato najdemo le veliko

steklastih delcev v osnovi. – Spremenljiva sestava klastov, glede na oddaljenost od izvora

– vključevanjenevulkanskega materiala.



VZROKI LAHARJEV• Več razlogov:

– Deformacija vulkana – Izbruh vulkana – Rast kupole – Taljenje snega in ledu – Eksplozija kraterskega jezera – Potres – Človeški vpliv Obič j k bi ij č l



• Običajno kombinacija več razlogov.

Stalni izbruhi in rast kupole• Eksplozivni izbruhi

prekrijejo pobočjavulkana z veliko količinonesprijetega,

nestabilnega tufa ki sezačne premikati. – Pinatubo, Filipini, 1991.

• Rast kupole lahko vodi

do manjših podorov in znjimi povezaneeksplozije, pogostoustvarijo laharje



ustvarijo laharje. –

Mt. St. Helens, ZDA. – Bezymianny, Kamčatka.

Potresna dejavnost indeformacija vulkana

• Rast vulkana povzroča spremembo njegoveoblike in regionalne napetosti na okolnedele vulkanskega kompleksa.

• Prestrma pobočja so vzrok porušenju delavulkana, drobirskim plazovom in laharjem.

– Unzen, Japonska, 1991.• Močni potresi izzovejo plazove, ki se

spremenijo v laharje, zlasti če je prisotno

veliko snega, ledu in hidrotermalnooslabljenih kamnin. – Ontake, Japonska. – Nevado de Huila, Kolumbija,



j1994

– Mt. Rainier, ZDA.

Močno deževje • Piroklastični material na pobočjih je nesprijet in ga deževje

premakne.• Piroklastični izbruh uniči vegetacijo in s tem zmanjša

evapotranspiracijo.• Poveča se erozija, ker skorja iz plovca in pepela otežkoča

pronicanje vode.• Voda, ki odteka po površju, prenaša abrazivni pepel in prod. • Potočki izdolbejo v piroklastični material mrežo ozkih strug

(rill).Padavine nasičijo nesprijet material nedelujočih vulkanov



• Padavine nasičijo nesprijet material nedelujočih vulkanov. – Casita, Nikaragva in orkan Mitch, 1999.

• Dež pospešuje premike mase s tem, da zveča težomateriala ter notranji tlak med porami.

• Laharji so pogosti na kompozitnih vulkanih v tropskiklimi.

–

Mt. Pinatubo, Filipini in tajfun Yunya, 15. 6. 1991.• Dež lahko nastane tudi iz erupcijskega stebra iz pare, ki

se kondenzira v višini in nastanejo padavine v oblikiblatnega dežja.

– Vezuv, Italija.• Kondenzacijo pare povzroči tudi udarni val vulkanskega

piša ki potuje z nadzvočno hitrostjo



piša, ki potuje z nadzvočno hitrostjo. –

Mt. St. Helens, ZDA.

Casita Pinatubo

Vezuv Sv. Helena



Taljenje snega in ledu• Nenadno taljenja snega in ledu, zaradi

vulkanske aktivnosti, močno toplodeževje ali povišana geotermalnaaktivnost, lahko povzročijo majhnepoplave, ki preidejo v laharje.

• Manj pogosti, a največji, najdaljši, znajvečjim pretokom.

• Pogosti na zemljepisni širini nad 35o ali nmv nad 4.000 m.

• Nastanejo hitro po vulkanskiaktivnosti – manj kot 1 mesec.



j – Nevado de Ruiz, Kolumbija, 1985. – Mt. Rainier, ZDA.

Izbruhi v kraterskih jezerih• Veliko kraterjev aktivnih vulkanov je prekritih

z nepropustnimi hidrotermalnimi glinami in jih zapolnijo vroča, kisla jezera spodpovršinskimi fumarolami.

• Ponovna intruzivna dejavnost zaradihidrovulkanskih eksplozij, zapolnjenja

jezerska bazena s piroklastičnim materialom,dviga gladine in hitre erozije na nanjižji točkioboda jezera, ali kombinacije teh dogodkov,

potisne vodo na zgornja pobočja vulkana. • Takšni laharji dosežejo hitrosti 2- 8 m/s.• Niso tako pogosti kot druge vrste laharjev, a

bij j i č lj di



ubijejo tisoče ljudi. – Kelut, Indonezija, 1919. – Ruapehu, Nova Zelandija, 24. 12. 1953.

DINAMIKA LAHARJEV• Voda, mešana z dovolj mulja, ima višjo gostote od

čiste vode in se ne obnaša več kot Newtonskatekočina brez meje plastičnosti.

• Prenaša lahko velike količine debelozrnatega peskain proda.

• Če tok sestavlja 70 – 80 ut% suspendiranega

sedimenta, mu gostota naraste za 1,6 – 2,1x.• Delci se med tečenjem med seboj delno podpirajo,

kar preperčuje večjo turbulenco – tok je koheziven



kar preperčuje večjo turbulenco – tok je koheziven

in teče podobno kot moker cement.

• Mirujočo tekočino opišemo z gostoto, viskoznostjo in mejoplastičnosti; kadar teče je dodatni parameter kritičnost(criticality).

• Tekočine se obnašajo različno, ko tečejo z različno hitrostjo porazlično oblikovanih kanalih.

– Brzice – kaotičen, delno nepredvidljiv tok, ki ga poganjajovztrajnostne sile = nadkritično obnašanje.

– Umirjen ravninski tok – predvidljivo ga poganjajo gravitacijske sile= podkritično obnašanje.

• Laharji se na različnih delih vulkana, glede na hitrost toka ingeometrijo kanala, obnašajo super - in subkritično.

• Za odprte kanale kritičnost izračunamo s Froudeovim številomFr – vrednost brez dimenzije, odvisna le od hitrosti toka – V(m/s), težnega pospeška – g (m/s 2) in dimenzij kanala,podanih s hidravlično globino – D ki je razmerje med ploščino



podanih s hidravlično globino – D, ki je razmerje med ploščino

prereza kanala in njegovo širino: D g

V Fr

• Fr > 1 nadkritično obnašanje: – tekočina bo tekla okrog ovir in jih ne bo odnašala s seboj. – kadar se hitrost toka nenadoma zveča, bodo nastali stacionarni (stojni)

valovi (val, pri katerem površina vode niha navpično med dvemastalnima točkama) in hidravlični skoki (nenadno povečanje debeline tokaz gorvodnim valovanjem).

– Mešanje delcev in glajenje ter erozija podlage. – Večina laharjev se obnaša tako v večini svojega toka, zlasti na strmih

pobočjih. • Fr < 1 podkritično obnašanje:

– Tekočina bo tekla preko ovir, z malo bočnega premika ali hidravličnegaskoka.

– Manj erozivni od nadkritičnih laharjev. – Tako teče večina hiperkoncentriranih tokov in poplavnih vod, razen,

kadar je hitrost toka zelo visoka ali kanali široki (Fr > 1). – Hiperkoncentrirani tokovi so manj gosti, nekohezivni in ne morejo večprenašati tovora, ko se umirijo.

– Delci imajo več prostora za gibanje, zato je tok bolj turbulenten kotlaminaren



laminaren. – Prevladujejo gravitacijske sile – težji delci se prvi usedejo na dno.

• Gosti, blatni laharji se lahko nenadoma ustavijo, tako da delci, ki jih nosijo,ostanejo “zamrznjeni” na mestu.



UNIČEVALNA MOČ LAHARJEV •

Večina laharjev se začne kotrazredčeni, podkritični tokovi,visoko na pobočjih vulkana, a se jim prostornina hitro zveča, ko nasvoji poti pobirajo material.

•

Na strmih pobočjih so zelo erozivniin ne odlagajo sedimenta, temvečsi vrezujejo lastne struge.

• Prenašajo lahko tovor ogromnihdimenzij, ki rušijo ovire na poti.

• Njihova uničevalna moč izrednopade, ko preidejo v podkritični tok.

• Hiperkoncentrirani tokovi nisošk dlji i bj k šij jih



neškodljivi – objektov ne rušijo, jihpa preplavijo.



VULKANOLOGIJA 11. Nevidni in oddaljeni vulkani

SKRITI ali NEVIDNI...



A

UVOD








V U L K A N O L O G I J A Vulkanske nevarnosti in tveganja

SKRITI IN ODDALJENI VULKANI

• Vulkani pod morjemin ledeniki – stik

ognja, vode in ledu• Vulkani izven Zemlje

Kanarski otoki

IslandijaIo, Jupitrova luna



VULKANI POD MORJEM IN LEDENIKI

Podmorski izbruhi

• 80 % vsega vulkanizma na Zemlji.• Ne ogroža človeških življenj. • Prispevek k razumevanju nastanka rudišč in

nastanka življenja. • Enak mehanizem velja za vse podvodneizbruhe.



•

Kje in kako delujejo.

Tektonska okoljaSredi-oceanski grebeni

• MOR – Mid-Ocean Ridge(s) – sinusoidna oblika naoceanskem dnu – ne nujno na sredini oceana (Atlantik,Kalifornijski zaliv, Rdeče morjevs . Tihi ocean).

• Razmikanje oceanskih plošč zaradi konvekcijskih sil innastajanje nove skorje.

• Edinstveni primarni bazalti – MORB prekrivajo > 50 %

površine Zemlje.



• Dvig plašča in segrevanje,dvigneta MOR 5̴00 m nad

oceansko dno, s položnimipobočji 25 – 50 km na vsakostran.

• Podolgovate (10 km široke)plitve (1 – 4 km) magmatskekomore pod grebenom sepolnijo iz plašča, tudi75 kmgloboko.

• Prisotne so povsod → MOR je“mega-vulkan”.

• Morfologijo MOR pogojujeta



Morfologijo MOR pogojujeta

hitrost nastajanja nove skorjein širjenja oceanskega dna.

• Blago izlivno delovanje iz razpok.• Zelo tekoča lava se izliva v široka polja kot pahoehoe,

podobno kot na kopnem.• Enako kot na kopnem so pogosti pojavi kanalov,

piroduktov in podorov.• Razlika od kopenskih tokov so številne plitve,

kompleksne praznine, ki nastanejo z ujetjem in vretjemmorske vode podlavino skorjo.

•

Praznine podpirajo stebri,ki verjetno zrastejo obnadaljnjem toku segrete



morske vode skozi lavintok.

• Na robovih napredujoče lave, kjer je tok počasnejši,nastanejo blazinaste (pillow) lave.

• Posamezne blazine se lahko odlomijo in skotalijo popobočju, da na vznožju nastane plast steklastih drobcevlave in drugih sedimentov.

• Nekatere blazine se tako napihnejo, da počijo in lava, kise izlije iz njih, oblikuje naslednjo blazino.

• Pogosto se v sredico blazine ujamejo para in raztopljeniplini.

• Mehurčkaste, s paro napolnjene blazine, v plitvi vodilahko priplavajo na površje, a potonejo, ko se napojijo zvodo in se para v notranjosti kondenzira.



• Skorja, ki nastane na površini lavinega toka, visokatoplotna kapaciteta vode in kroženje hladneglobokomorske vode, izolirajo toploto toka od okolice – temperatura okolne vode se dvigne le za nekaj stopinj.

– 12 OBS (Ocean Bottom Seismometer) vzdolž osi grebena J odAcapaulca (Mehika) na globini 2.500 m, 2005 – 06.

• Po enem letu našli le 4, ostale je zajela lava – 5 jih nikoli niso našli, 3so še oddajali signal, a se niso mogli “odlepiti” iz lave.

• OBS 212 se je z lavopremaknil za najmanj100 m in je bil z njo

popolnoma obdan, aplastična zastavica,0,5 m nad njim, je ostala



popolnomanepoškodovana.

• Večina podvodnih vulkanov – podvodnih gor (seamount), nastanev sistemu MOR.

• Širjenje oceanskega dna jih prenese iz mesta prvotnega nastnka. •

Večina nastane s posameznimi izbruhi magme na pobočjih MOR inne vzdolž samega grebenu. – V razpornem jarku težko zrastejo in se ohranijo, zaradi razpršenih lokacij

erupcij, razpiranja in prelamljanja. – Večina jih nastane do 100 km od osi MOR. –

Z debeljenjem/staranjem/oddaljevanjem skorje od osi, vulkanskadejavnost usiha.• So različnih oblik in velikosti.

– Manjše podvodne gore so običajno koničaste, večje so bolj zapletenihoblik z izravnanimi ali udrtimi vrhovi (kaldera).

–

Lavini tokovi iz njih lahko potujejo > 60 km.



Graveyard seamounts, Chatham Rise, NZ

• Harry Hess (1946) je podvodne gore, z ravnim vrhom,poimenoval guyoti po švicarskem geologu ArnolduHenryju Guyotu.

• Tektonsko potopljeni koralni grebeni (atoli) nastanejo,ko je pogrezanje hitrejše od rasti koral.

• Vsi guyoti ne nastanejo tako – vsi tudi nimajo koralnih

pokrovov. – Z večanjem vulkana, magma lažje izbruhne iz pobočij, kot iz

vrha. – Rast vulkana nad krožnim sistemom žrel. – Zaradi nestabilnosti vulkana, se vrh zruši.



Oceanske planote in sledi vročih točk •

Največje velike magmatske province (LIP) so na oceanskemdnu. – Ontong Java planota: površina 2 mio km 2, volumen 60 mio km 3. – Te bazaltne planote se dvigajo > 1 km nad dno. – Velike LIP zahodnega Tihega oceana so nastale v dveh epizodah v

zgornji kredi. – Morda so povzročile pomembne spremebe kemizma oceanske

vode in masovno izumiranje morske favne.• Veliko podvodnih vulkanov je nanizanih v ravnih verigah,

dolgih tisoče km. – V nekaterih opazimo zaporedno starost, kar kaže, da so nastalenad vročimi točkami.

– Druge so lahko nastale nad lineranimi šibkimi conami v oceanskiskorji ali so posledica globokih linearnih anomalij taljenja



skorji ali so posledica globokih linearnih anomalij taljenja. –

V Tihem oceanu so kredne starosti in morda povezane znastankom LIP.

Vrste izbruhovPlitvovodni eksplozivni podmorski izbruhi

• Eksplozivni izbruhi lahko nastanejo v kateri koli globini, a soplitvovodni najbolj burni.

• V globinah pod nekaj 100 m je hidrostatični tlak majhen, zato

nastanejo surtseyski izbruhi.• V nekaj dneh ali tednih lahko nastanejo novi otoki, ki se zaradi

erozije plime in valov večinoma ne ohranijo. • Dejavniki, da otok obstane:

–

Dovolj velika hitrost izbruha, da okrog žrela nastane naravni jez, kipreperečuje udor vode in omogoča izlivni vulkanizem. – Lavini tokovi morajo obdati in utrditi nesprijet material na vznožju

vulkana, da preprečijo erozijo. – Izbruhi se morajo ponavljati dovolj dolgo in pogosto da se vulkan



Izbruhi se morajo ponavljati dovolj dolgo in pogosto, da se vulkan

veča oz. se njegova velikost ne manjša zaradi erozije. • Julij – december 1831, Graham Island/Ferdinandea JZ od Sicilije. – 65 m, 4 km 2.



• Tipično podvodno erupcijo oznanjajovelika območja stalno obarvane vode,

ki nastane zaradi konvekcijskega dvigas pepelom pomešane tople vodeiznad aktivnega žrela.

• Nad gladino se lahko nepredvidljivodvignejo nazobčani surtseyski oblaki.

– Myojin-Sho, Japonska, 24. 9. 1952.• 10 m ladja Kaiyo-Maru No. 5 popolnoma

uničena, 31 znanstevnikov in članov posadkemrtvih.

• Pri plitvih žrelih izbruhani delci plovcapriplavajo na površje in se združijo v



p p j p j j

“splav”, ki mesece ne potone.

Globokovodni eksplozivni izbruhi

• Vulkanologi so dolgo domnevali, da na dnu oceanovvisok hidrostatični tlak onemogoča eksplozivne

izbruhe in lahko freatični izbruhi nastanejo le vglobini < 100 m. – Piroklastični material je odložen v vseh podvodnih

okoljih, ne glede na globino.• Napačno so tudi domnevali, da se zaradi tlaka v

globinah ne sprostijo raztopljeni magmatski plini, kiprispevajo k eksplozivnosti izbruha



prispevajo k eksplozivnosti izbruha. – Mehurčkasta lava tudi v globinah.

• Kuroko tip rudšč, kjer so ogromne zaloge rude, jepovezan s piroklastičnimi kamninami, ki so očitno

morskega izvora.• Dokaz globokomorskih eksplozivnih izbruhov so

neposredna opazovanja. –

NW Rota 1 vulkan, Marianski lok, 2004, 2005, 2006. – W. Mata, bazen Lau, 2009.



• Dva ločena procesa prispevata krazdrobljenju lave in nastankuglobokomorskih piroklastičnih kamnin.

– Ob izlivu lave v morje nenadno ohlajanjepovzroči usmerjeno napetost in lomljenjev oglate delce – hialoklastite.

– Lavine fontane na morskem dnu izbruhajosteklast material v obliki kroglic in “Pelejinihsolz”.

• V globini 3.000 m, kljub visokemu tlaku, ki bi moralonemogočiti nastanek pare, zaradi visoketemperature voda postane nadkritična tekočina indve tekoči fazi postaneta zato soobstojni.

• Nobena od njiju se ne more zelo prostorninskorazširiti (kar je razlog eksplozivnostiplitvovodnihizbruhov).

• Eksplozivne izbruhe v veliki globini povzročajoraztopljeni magmatski plini, predvsem CO 2.



p j g p , p 2•

Koncentracija plinov običajno ni zadostna zaeksplozijo, a je lahko dovoljšna, če se predizbruhom naberejo v žepih.

Izbruhi pod ledeniki•

Glaciovulkanologija – Islandija.• Podledeniški izbruhi so dokumentirani na vseh celinah,

razen v Avstraliji.• Lava verjetno nikoli ne pride v neposreden stik z ledom,

ali vsaj ne za dolgo, saj na stiku nastajata voda in para.• Ohlajajoča lava lahko v stopljeni vodi razvije10-kratni

volumen.• Kamninske teksture (blazinaste lave in hialoklastiti), ki

nastanejo na stiku vode in lave so si podobni, ne gledena to, ali nastanejo pod ledom, v jezerih ali podmorjem.

• Vulkanski hazard podledeniških izbruhov je velik, zaradi



V p j ,izredno velikih volumnov vode in laharjev, ki se lahkorazlijejo.

Porazdelitev•

Celinski in alpski tip ledenikov.• Antraktični ledeni pokrov je 90 % svetovnega

ledeniškega ledu. – Znanih najmanj 24 vulkanov (Mt. Erebus, Deception Island). – Zelo debel (povprečno 2 km, najdebelejši 4,7 km) pokrov;nekateri vulkani so globoko pod njim.

• Ledeniki pokrivajo 10 % Islandije. – Vulkan Grimsvötn pod ledenikom Vatnajökull. –

Jökulhlaup – poplava iz ledeniškega jezera, ki nastane zaradidelovanja vulkana, je izredno uničujoča; turbulentna vodaustvari lahar.

– Padec gladine takšnega ledeniškega jezera lahko povzročieksplozivni izbruh zaradi znižanja tlaka (zmanjšanje teže) nad



eksplozivni izbruh, zaradi znižanja tlaka (zmanjšanje teže) nadspodaj ležečo magmatsko komoro.

Mt. Erebus, Antarktika



• Kadar so vulkani dovolj visoki in padavin dovolj, so njihovi vrhoviprekriti s snegom in ledom (tudi na ekvatorju!).

– Verige vulkanov S in J Amerike. –

Aleuti in Kamčatka. • Količina stopljene vode je manjša kot pri celinskih ledenikih, a

lahko nastanejo uničujoči jökulhlaupi in laharji. – Nevado Ruiz, Kolumbija.

• Ob izbruhu nastane para, ki zakrije večji del aktivnosti. • Lava in PDC so gostejši od snega, zato potujejo v tunelih pod

sneženimi pobočji, pri tem stalijo ogromne količine vode. – Goreli, Kamčatka.

• Navzdol po pobočju stalijo sneženi pokrov in ustvarijo manjše

laharje.• Na stiku ledu in lave nastanejo blazinaste lave, ki se zaradi

obdajajoče staljene vode izredno hitro ohladijo. • Vulkanski izbruhi pod ledeniki lahko v piroklastični tok vključijo

tudi velike bloke ledu ki ustvarjajo freatične eksplozije



tudi velike bloke ledu, ki ustvarjajo freatične eksplozije. – Mt. St. Helens, ZDA.

Nevado Ruiz Klyučevskoi

Mauna KeaMt. St. Helens



Topografske oblike•

Dovolj hitri dotoki lave in nizek hidrostatični tlakpovzročijo obsežno fragmentacijo hitro ohlajenelave in nastanek subglacialnih hialoklastičnih plasti.

• Pri počasnejšem dotoku lave in višjemhidrostatičnem tlaki nastanejo blazinaste lave.



• Po umiku ledenika ostane mizasta gora – tuya , zblazinastimi lavami na vznožju in hialkoklastiti na

vrhu, kar odražajo razlike v debelini ledu (tlaku) nadrastočim vulkanom. • Strma pobočja nastanejo zaradi rasti pod ledom, ki

jih je podpiral.• Ravni vrhovi so posledica izbruhov na dno jezera, ki

nastane s taljenem ledu.



Hoodoo Mountain, KanadaHerðubreið, Islandija

• Hialoklastični grebeni so na Islandiji nastali v zadnjiledeni dobi ob izbruhih poplavnega bazalta iz

razpok. – Elgja – Laki, 44 km. – Grimsvötn, 1996.

•

Pogosto so spremenjeni v rjavkast palagonit.Islandija



VULKANI IZVEN ZEMLJE•

Vulkani niso edinstveni za Zemljo.• Na vseh notranjih kamnitih planetih je deloval izlivnivulkanizem.

• Z vulkanizmo se planeti ohlajajo – vsi kamniti planeti in

lune so imeli ob nastanku višje temperature. • Še vedno proizvajajo toploto z radioaktivnim razpadom,

gravitacijskimi prilagoditvami in plimskimi napetostmi.• Večji kot je planet, lažje ohranja notranjo toploto z

radioaktivnimi razpadi in vulkanizmom. – Na Luni se je vulkanizem končal pred nekaj 100 mio leti.

• Na zunanjih ledenih planetih je vulkanizem zelodrugačen kot na Zemlji – izbruhi bistveno hladnejših



g j j

snovi, vključno z vodo in skoraj zmrznjenimi plini.



Luna• Temne lise na vidni strani Lune so ravnine izlivnih tholeiitnih bazaltov

– morja oz. maria (ed. mare).• Prekrivajo 1̴6 % površine; večina jih je na vidni strani. • Nastala so pred 4,2 – 3, 1 mrd let, najmlajši 800 mio let.• Površje Lune je stabilizirano, ker je premajhna, da bi imela atmosfero

in sedaj preveč hladna, da bi lahko prišlo do vulkanizma. • Različne starosti → taljenje v več delih, povezano z udarci meteoritov

(več 100 m premera). – Udarni tlak se širi skozi skorjo s hitrostjo nekja km/s. – Hipno sledi močna napetostna sprostitev, ko se

material vrne v prvotni položaj. –

Površinski material se razprši kilometre daleč. – Dekompresija (rarefaction) in prehodno segrevanje za

nekaj mio stopinj v trenutku stali velike količinekamnine.

– Intenzivno razlamljanje pod in okrog nastalega kraterjač d k k l d d d



povzroči dekompresijsko taljenje in odpre dovodnepoti talini.

– V nekaterih kraterjih je nad poljem lave osrednji vrh.

Venera• Kljub podobnosti z Zemljo, je Venera toploto izgubljalabistveno drugače in ima zato drugačno površje. • Dvignjeni, prelomljeni deli skorje – tessarae (mozaične

kocke), spominjajo na kontinente, a ni znakov tektonike

plošč. • Od 1750 odkritih vulkanov

(s premerom > 20 km) jih jele nekaj poravnanih v črti.

• Tessarae so verjetno izbazalta, razlomljenjega indvignjenega s tlačnimi



silami.

• Atmosferske temperature so 430 oC, tlaki podobni kotna dnu oceanov, ozračje iz CO2, z oblaki žveplene kislinena višini45 – 60 km.

• CO2 in SO2 sta verjetno vulkanskega izvora v geološkorecentnem času. • Domnevo podpira odsotnost meteoritnih udarnih

kraterjev in svež izgled vulkanskih struktur. • Razporeditev vulkanov na Veneri ni enotna – na enipolobli, vključno s področji Beta, Alta in Themis, jih je

veliko več. • Ta del planeta je nekoliko dvignjen (a ne toliko kot

tessarae) in razsekan s prelomi, kar kaže na raztezanjein razpokanje površja.• Litosfera tega dela je nenavadno vroča – dvignjen

plašč?



p• Bazalt podoben oceanskemu na Zemlji – ščitasti vulkani,s premerom tudi > 100 km (več kot kjerkoli na Zemlji).

• Sploščene, kupolaste mase – farra (ed. farrum) alipalačinkaste kupole (panacake dome) spominjajo

na riolitne in dacitne kupole na Zemlji. – Pojavljajo se v razpršenih skupinah. – Največji farrum ima premer 65 km s strmim, odsekanim

skoraj km robom. – Sestave kamnin ne poznamo – če so res kisle, je tudi v

magmatskih rezervarjih Venere prišlo do diferenciacije. • Opazna so plazenja,

ki spominjajo na delneporušitve vulkanov naZemlji



Zemlji.

• Vijugasti kanali spominjajo na brezstrope odvodnekanale (pirodukte) na Zemlji, a so mnogo večji innekateri bolj podobni meandrirajočim rekam – slabo poznani procesi toplotne ali mehanskeerozije?

• Veliko vulkanovse pojavlja v gostihskupinah, na vrhudvignjenih delovskorje (vročih



točkah?).

• Na vroče točke kažejo tudi ogromne kaldere skoncentričnimi obročastimi razpokami – coronae (korone, krone).

• Velikokrat se krožne rzpoke ukrivijo skladno zregionalnimi prelomi – vzorec podoben pajku zukrivljenimi nogami – arachnoidi .

• Ob koronah ni piroklastičnih izmečkov, ker visokatmosferski tlak onemogoča eksplozivne izbruhe.



Mars• Na Marsu je manj vulkanov kot na Zemlji ali Veneri,

a več kot na Luni – približno 25 poimenovanih, mednjimi nekaj največjih, poznanih v Sončnem sistemu.

• Ni sledi tektonike plošč. • Atmosfera je tanka; po površju je verjetno nekdaj

tekla voda, a je sedaj bolj suho kot kjer koli na

Zemlji.• Vulkanizem naj bi bil posledica udarcev meteoritov

in toplotnim stebrom (plume) podobnim dvigom iznotranjosti



notranjosti.• Vulkanizem verjetno še traja.

• Pred 2 ali 3 mio leti naj bi ogromen udarec oblikoval2.100 km širok bazen Hellas, ki ga je hitro preplavilahomogeno ohlajajoča se lava.

• Razlamljanje ob udarcu je odprlo SV- JZ črto šibkosti,kjer je izbruhnila lava v 4 vulkanih: Amphitrites,Hadriaca, Peneus in Tyrrhena.

• Kot polovica vulkanov na Marsu (a tudi na Veneri inLuni), sodijo v posebno morfološko skupino – paterae .

– Ena velika kaldera, ki se je porušila v več stopnjah. – Tokovi lave podobni aa in pahoehoe. – Leži na skoraj ravnem grebenu položne vulkanske vzpetine. – So globoko erodirane in verjetno iz izmečkov izbruhov

plinijske vrste. – Nastajale so še dolgo po hellenskem udarcu.

• Alba Patera.



• Plazovi na robovih.



Io• Galileo Galilei 1610 odkrije 4 Jupitrove lune (Io, Evropa,

Ganimed in Kalisto), po velikosti podobne Luni inMerkurju.

• 1979, Voyger I in II: izredna vulkanska aktivnost na Io.•

Segrevanje izvira iz plimskih sil – površina Io se dviga inspušča za 100 m.• Atmosfera je redka in žveplena. • Vulkan Pele je bruhal 300 km v

višino in izmečki so prekrili10.000 km 2 površine. • 74 vulkanov in nekaj vročih točk• ter očitne spremembe površja



ter očitne spremembe površjazaradi vulkanizma.

• Najbolj presenetljiv in zgovoren vidik Io je njenabarva – rumena, rdeča in oranžna, z belimi, črnimiin sivimi medeži.

• Spektrografske analize izpustov kažejo, da so vsiizbruhi žvepleni in so prekrili celotno površino lune.

• Izjema so beli deli, ki so verjetno zmrznjeni sulfati,kondenzirani iz atmosfere (-43 oC).

• Temperature izbruhov so podobne kot pri silikatnihizbruhih – 1.500 oC, kar kaže, da se na površje

izlivajo tudi silikatne taline (mafične doultramafične). • Oblike vulkanov na Io so različne.

– Ekstenzivni tokov lave s sistemi piroduktov



Ekstenzivni tokov lave s sistemi piroduktov. – Patera kaldere z aktivnimi jezeri lave.

• Izbruhi havajskega tipa iz razpok povzročajo vulkanskeoblake S 2, iz katerih pada “žvepleni sneg”.

• Nastanejo, kjer dvigajoča se silikatna talina stali ležiščaS in SO2.

• Zaradi majhne gravitacije segajo izpusti izredno visoko – 500 km, preden se razširijo in usedejo.

• Tokovi staljenega žvepla verjetno nastanejo ob stiku ssulfati bogatega ledu s silikatno talino.

• Vulkani so porazdeljeni po celotni površini, a zgoščenimed 165 oW in 352 oW, ker je tam največja plimskanapetost.

• Ni sledu o tektoniki plošč. • Iz Io v vesolje uhaja meglica žveplenih delcev, ki včasih

prekrijejo sosednjo Luno Amaltheo.• Ostanek pobegne kot razpršen obroč – torus ki kroži



Ostanek pobegne kot razpršen obroč torus , ki krožiokrog Jupitra.

Globlje v Vesolju – hladnejši vulkani

• Nemagmatski pojav – ledeni kritovulkanizem , kjerso izbruhi iz vode in plinov.

• Opazili so ga na Enceladosu – Saturnovi luni inTritonu – Neptunovi luni. Verjeten je na večjih ne-planetnih objektih v Kuiperjevem pasu (Charon – Plutonova luna).



VULKANOLOGIJA 12 . Vulkani: Življenje, podnebje in ...

... zgodovina človeštva



L O G I J A

UVOD








V U L K A N O L

VULKANI: ŽIVLJENJE, PODNEBJE IZGODOVINA ČLOVEŠTVA

• Vulkani in izvor življenja • Vulkani, atmosfera in klima• Vulkanski vpliv na rodovitnost tal in kmetijstvo• Vulkani in zgodovina človeštva • Družbeni vpliv vulkanskih izbruhov



VULKANI IN IZVOR ŽIVLJENJA • Verjetno so imeli vulkani pomembno vlogo pri nastanku življenja. •

Ideje o naravnem nastanku organskih molekul ob pomoči pojavovkot so strele in vulkanizem. – Darwin, 19. stol. – Miller in Urey, 1953. – Markhinin, 1980 – biovulkanologija.

• Razelektritve ob plinijskih izbruhih. – Johnson, 2008.

• Nova odkritja preprostih življenskih oblik v hidrotermalnih žrelihpodmorskih vulkanov – hipertermofilna okolja.

• Vulkanska dejavnost je verjetno pospešila evolucijske procese zustvarjanjem ekoloških niš.



VULKANI, ATMOSFERA IN KLIMA

• Boulding (1968) – koncept“Vesoljska ladja Zemlja”:

–

Sistem na Zemlji, ki omogočaživljenje, temelji na naravnih,prepletajočih se kroženjihsnovi in energije.

– Sprememba enekomponenta sistema nujnovpliva na ostale.

–



Biogeokemični cikli.

Ogljikov cikel



• CO2 je toplogredni plin – zaradi njega je atmosferatoplejša kot bi bila, če bi se vsa sončna toplotavrnila v vesolje.

• V atmosferi ga je 390 ppm, a narašča za 2 ppm letno(fosilna goriva).

• Vulkani so glavni vir CO 2.• Organske snovi nastanejo z metabolnimi reakcijami

CO2 z vodo. – Fotosinteza.

• Velik del CO 2, ki bi drugače prešel v atmosfero, jezato vezan v organizmih, zlasti rastlinah.• Veliko ga veže tudi morska voda.

–



V globokih oceanih je v obliki metanhidrata.

• ↑ T → ↑ evapotranspiracija in biokemične reakcije→ razcvet živalskega in rastlinskega sveta → ↑

skladiščenje CO2 → ↑ biomase → ↓ T zaradi ↓toplogrednega učinka CO2 – negativni povratniučinek, ki je bil bistven v zgodnji zgodovini Zemlje.

• Toplejša atmosfera pomeni tudi toplejša morja →razplinjenje oceanov → ↑ CO 2 v atmosferi, kljubpovečani biološki aktivnosti.

•

Ledene dobe so se pojavile najmanj 17x v zadnjih2,4 mio letih.

• V zadnji so bile temperature za 4 – 5 oC nižje,



biomase je bilo manj, CO 2 je bilo < 120 ppm.

• Vulkani so pomemben abiotski vir “novega” CO2 vatmosferski bilanci.

– Dihanje in razpadanje organizmov vrača CO2 v atmosfero.

– Za razpad je potreben O 2. – V redukcijskih razmerah nastajajo premog, nafta, plin in

apnenci. – V conah subdukcije se podriva veliko tega materiala, zlasti

karbonatov. – Tudi preperevanje silikatnih mineralov odstranjuje

atmosferski CO 2. – Brez svežega dotoka, bi atmosfera izgubila celoten CO2 v

10.000 letih, oceani v 500.000 letih. – Vir CO2 so izhajanje vulkanskih plinov in metamorfoza.



–

Prispevek vulkanskega CO 2 v geološki zgodovini ni bil stalen!

Žveplov cikel



• Žveplo olajša razvoj beljakovin v organizmih. Je pomembnasestavina tal in vode.

• Kroženje žvepla je bolj zapleteno, ker se pojavlja v več

valenčnih oblikah. • Iz vulkanov se sprošča kot SO2, ki se prime na delce pepela ali

se raztopi v zračni vlagi in kasneje precipitira kot kisli dež alimegla, sestavljena iz mešanice H2SO4, H2S in SO4

2-.• Različna usoda S na kopnem in v morju.

– Kroženje hranil ohranja količino S na kopnem. • Deforestacija in erozija zmanjšujeta količino S. • Vloga mikroorganizmov.

–

V morju S procesira fitoplankton, sledi prehajanje navzgor poprehranski verigi.• Temperatura plitvega morja in dotok hranil regulirata aktivnost

fitoplanktona.• Visoke površinske T zavirajo dviganje hranil; fitoplankton sprosti S v ozračje



(dimetilsulfid), ki obogati obalna tla in pomaga pri nukleaciji vodnih kapljic voblakih; zaradi povečanega odboja sončne svetlobe se ozračje ohlaja.

• Naravni mehanizmi skladiščenja S preprečujejozakisanje atmosfere zaradi stalne vulkanske dejavnosti.

– Razpad organske snovi v redukcijskih razmerah (močvirja →

premog). – Evaporacija v toplih plitvih zalivih in lagunah (sabkah) →sadra in anhidrit.

• Vulkani in fumarole so pomemben vir S, ki ne dosežestratosfere.

– Kilauea je v 2009 oddala 1250- 1500 t plinov dnevno.• Svetovna vulkanska produkcija SO 2: 1,5 – 50 .10 12 g.• Sulfatni aerosoli iz plinijskih in poplavnih bazaltnih

izlivov prodrejo v tropopavzo, kjer se lateralnopremikajo – material enega izbruha se lahko razširi pocelotnem svetu.

• V večjih zemljepisnih širinah jih ne doseže subtropskogibanje zračnih mas in aerosoli ostanejo le nad poloblo,



gibanje zračnih mas in aerosoli ostanejo le nad poloblo,kjer jih je vulkanizem sprostil.

• Spodnji del stratosfere se ne meša stalno s konvekcijskimi zračnimimasami bližje Zemljinemu površju, zato meglice vulkanskihaerosolov lahko ostajajo na višini 15 – 20 km nad ekvatorjem in 10km nad poli, več let.

• Zvečujejo albedo in ohlajajo atmosfero in globalno klimo. – Eldgja, Islandija, 934 – ohladitev zraka severene poloble za 1,2 oC. – Huaynaputina, Peru, 1600. – Tambora, 1815 – Krakatau, 1883 – Pinatubo, 1991

• Noktilucenca – nočno žarjenje oblakov, uro po zatonu sonca, zaradiaerosolov v ozračju.

• Bishopov obroč – bel, modrobel ali rjavkast obroč okrog sonca.



• So imeli še močnejši izbruhi v Zemljini zgodovini še večjvpliv – so lahko vzrok za masovna izumiranja?

–

Poplavni izlivi bazaltov Dekanske planote. – Podvodne velike magmatske province (LIP) konec krede. – Sibirska bazaltna planota konec permija.

• Podaljšana vulkanska zima in kisli dež vplivata nafotosintezo, onesnažene vode na kopne in morskeorganizme.

• Morda to oslabi organizme, da podležejo spremembamob udarcu meteorita?

• Nekateri veliki vulkanski dogodki ne sovpadajo zizumrtji.

– Kolumbijski poplavni bazalti, 16 – 18 mio let.



VULKANSKI VPLIV NA RODOVITNOSTTAL IN KMETIJSTVO

• Rodovitna tla privlačijo ljudi že11.000 let.• Le v nekaterih geoloških okoljih se rodovitnost tal

naravno obnavlja. – Poplavne ravnice. – Področja z vulkanskim pepelom.

• Azteki, Inki, Maji, Java, ....• Hranila, ki jih vsebujejo kamnine, niso biorazpložljiva –

sprostijo se s preperevanjem in nastankom tal. – Na vulkanskem pepelu nastane A horizont v 100 letih, B v 100

do 500 letih, celoten profil v 4.000 do 5.000 letih. –



Na nevulkanskih kamninah razvoj tal traja dlje, npr. 20.000do 100.000 let na glinah.

• Mlada vulkanska tla (andisoli) so bogata zmineralnimi hranili, a vsebujejo malo dušika, zato jepotrebno gnojenje.

• Naravno rodovitnost vulkanskih tal omogočanjihova nenasičenost z vodo, ki olajša hitroizmenjavo kationov.

• Majhna količina novega piroklastičnega materialazveča rodovitnost tal, debelejša prekrivka jozmanjša, dokler ne preperi.

•

Vulkanski pepel lahko vpliva tudi na ribolov – motnirečni tokovi škodijo drstenju lososov.



VULKANI IN ZGODOVINA ČLOVEŠT •

Vzhodnoafriški tektonski jarek. – Nova okoljska niša. – Obsidian za izdelavo orodja. – Klimatske spremembe zaradi

vulkanskega izbruha Tobe (Sumatra)v poznem pleistocenu in zmanjšanjepopulacije.



DRUŽBENI VPLIV VULKANSKIH IZBR • Od psihološkega učinka –

spoštovanje predneznanim, do

umetniškega izziva. • Prva upodobitev

bruhajočega vulkana

Hasan Dagi, Turčija, jestara 6.200 let.• Klasični japonski slikarji



upodabljajo Fuji.

• Izbruhi imajo lahko obsežneposledice – preselijo alipomorijo tisoče ljudi.

– Ilopango, El Savador, 260:Maji se premaknejo na obaleBelizeja in Gvatemale, tržnepoti se premaknejo protiseveru, novi centri moči – Tikal.

– Santorini, Grčija, 1645 – 1625BC: opustošena Minojskakultura in razcvet Mikenske – Platonova Atlantida?

– Merapi, Java, 18. stol.: zatonkulture Mataram in opustitev



Borbodurja.

• Boj za vulkanske vire. – Ljudsta vzhodnih

Aleutskih otokov in vojne

za obsidian, žveplo, toplevrelce. – Rudarjenje magmatskega

srebra z Lauriona in

Atene. – Špansko bogastvo iz

vulkanskih rudiščLatinske Amerike.

•

Ohranjanje arheološkihnahajališč. – Vezuv, Italija, 79: Pompeji

in Herkulaneum. –



Ilopango, Salvador, Joyade Ceren.

VULKANOLOGIJA 13. Vulkanske nevarnosti in tveganja

Monitoring inblaženje posledic



O L O G I J A

UVOD


VULKANSKI IZBRUHI IN PRODUKTI VULKANIZMAKlasifikacija vulkanskih izbruhovIzlivni izbruhi in njihovi produkti

Eksplozivni izbruhi in njihovi produkti

VULKANSKE RELIEFNE OBLIKE IN POLOŽAJ VULKANOV „Pozitivne“ vulkanske reliefne oblike „Negativne“ vulkanske reliefne oblike Procesi in produkti premikanja mase

Nevidni in oddaljeni vulkani





V U L K A N

VULKANSKE NEVARNOSTI IN TVEGAN

• Nevarnost in tveganje• Delujoči, speči in ugasli vulkani • Vulkanske nevarnosti• Vulkanska tveganja• Vulkanski monitoring• Obvladovanje vulkanske krize



NEVARNOST IN TVEGANJE

• Nevarnost ≈ hazard (angl . hazard). – Naravni proces, ki je lahko vir nevarnosti oz. ogroženosti. – Pojavi se, ne glede na to, kaj ljudje naredijo ali ne naredijo.

• Nesreča (angl . disaster). – Izguba človeških, materialnih ali naravnih virov.

• Tveganje ( angl . risk). – Možen učinek nevarnosti na ljudi, imetje, okolico..., ki ga

lahko zmanjšamo z boljšim planiranjem in izobraževanjem. – Tveganje = verjetnost dogodka x posledice



DELUJOČI, SPEČI IN UGASLI VUL • Aktivni vulkan:

– Izbruhnil je v času človeške zgodovine inlahko ponovno izbruhne.

• Različne definicije “zgodovinskega” obdobja. – Izbruhnil je v zadnjih 10.000 letih. – Trenutno deluje.

•

Speči vulkan: – Ni deloval v zgodovinskem času, a so dokaziza prazgodovinske rekurenčne intervale.

• Tropska klima hitro zabriše sledove preteklih dogodkov. – Chicon, Mehika (1982), Mt. Lamington, N. Gvineja (1951).

•

Ugasli vulkan: – Ne pričakujemo ponovnega izbruha in ne kažejo

nobene seizmične ali fumarolne dejavnosti. – Deloval ni mnogo dlje od rekurenčne dobe.

• Od 16 največjih izbruhov v zadnjih 200 letih se jih je

Chicon

Chaiten



12 zgodilo iz “ugaslih” vulkanov. – Chaiten, Čile (2006).

VULKANSKE NEVARNOSTI

• Primarni vulkanski hazard. – Eruptivni pojavi, neposredno povezani z vulkansko

dejavnostjo.

• Sekundarni vulkanski hazard. – Pojavi, posredno povezani z vulkansko dejavnostjo. – Povzroči jih lahko neposredna erupcijska aktivnost

ali se razvijejo leta, celo destletja po končanemvulkanskem delovanju.



Primarna vulkanska nevarnost• Rdeči vulkani:

– Tokovi lave. – Vulkanski plini. – Padanje pepela, zlepkov in

drugega piroklastičnegamateriala na ožjem območju.

• Sivi Vulkani: – Piroklastični gosti tokovi (PDC):

tok in pljusk. – Padanje vulkanskega prahu

(tefre) na širokem območju. • Letalski promet.

– 40 km v višino. – Reaktivna letala.

» Abrazija delcev in S plinov.

Goma, DR Kongo



» Taljenje delcev.» Padec moči motrjev. Eyjafjallajokull, Islandija

Sekundarna vulkanska nevarnost• Laharji.

–

Največ smrtnih žrtev. • Drobirski plazovi in katastrofalni delni podori.

– Eruptivna aktivnost, ki deformira vulkan tako, da ni več stabilen (Sv. Helena). – Potres.

• Cunamiji. –

Podmorski izbruh (Krakatau). – Masivni drobirski tok ali PDC, ki pridejo do morja/jezera (Unzen).• Poplave.

– Izliv vode, ko popustijo naravne pregrade, ki so jih ustvarili tokovi lave, drobirskitokovi ali odložen piroklastični material.

• Izpusti CO 2. – Obrat vode v kraterskih jezerih.

• Podnebne spremembe in onesnaženje ozračja. – Zastrupitve (Fluorove soli na tufu, kisli dež, plini (SO2, halogeni plini ob stiku z

morsko vodo)), bolezni (dihala) in lakota (Laki, 1783; Tambora, 1815).• Vdihovanje izpustov plinov in finega pepela.



– Fizični in mentalni vpliv.

Vulkanogeni cunami• 8 % od 7.900 zgodovinsko zabeleženih izbruhov je

podmorskih, a so povzročili 20 % škode. • Cunami – veliki pristaniški val (japonsko). • Hitrost vala je odvisna od globine morja – na odprtem

do 800 km/h (običajni valovi 100 km/h). • Valovna dolžina 160 km.• Amplituda na odrtem morju le nekaj 10 cm.• Bližje obali, ko je globina vode manjša, se valovna

dolžina skrajša in dvigne se greben vala – močneje vzaprtih zalivih in ožinah. • Večina cunamijev je posledica premikov oceanskega

dna ob potresih, a nastanejo tudi zaradi hitrega umika



velike prostornine vode ob podmorskem ali obalnemizbruhu, ali zaradi porušitve vulkana blizu obale.



• Primeri: – Vezuv, Italija, 79. – Mt. Pelee, Martinique, 1902.

• Izliv piroklastičnega toka v morje. – Unzen, Japonska, 1972.

• Kolaps vulkanske kupole →drobirski plaz doseže morje + visokaplima.

–

60 m cunami uniči 17 vasi, umre 15.000 ljudi. – Krakatau, Indonezija, 1883.

• Gibanje vode proti obali. – X Eksplozija vulkana in nastanek kaldere. – Ogromni plazovi z vulkana Raketa. – Podvodni prelom. – Piroklastični tokovi. – Razlika v gostoti bazalnega toka pepela, ki potuje pod vodo in jo izriva ter

lahkega pepelnega pljuska, ki potuje po površini in odriva vodo pred seboj. • 36.000 mrtvih.



• Plimske valove zaznajo celo v Franciji, 16.000 km stran.

Izpusti CO 2 • Podcenjena nevarnost, čeprav umre zaradi zastrupitev s

CO2 nekaj deset ljudi.• Pogosto ne prepoznamo vzroka za smrt – zadušitev. • Primeri:

– Planota Dieng , Indonezija (1979), 150 mrtvih. – Jezeri Monoun in Nyos, Kamerun (1984 in 1986); 1.800

mrtvih.

• CO2 sestavlja 0,4 % atmosfere.• Količina nad 3 – 4 % povzroča resne fiziološke težave. • > 6 % - nezavest.



• 8 – 10 % prenehanje dihanja in smrt.

• CO2 je eden izmed treh najpogostejših plinov magme. • Je zelo mobilen in se hitro razprši v atmosfero. • Koncentracija se nevarno poveča zaradi kopičenja ali ko

je raztopljen v vodi globokih jezer.• Je brezbarven, zato ne prepoznamo nevarnosti.• Je prevladujoči plinmofet (90 %), sprošča se tudi iz

kamnin in tal, pod katerimi je plitvo ležeča magma. – Je hladen in težji od zraka, zato se v brezvetrju lahko kopiči v

luknjah in majhnih dolinah.• Absaroka Range, blizu Yellowstone parka, ZDA.

– Grizliji.• Mammoth Mountain vulkan, Kolorado, ZDA.

– 3 mrtvi smučarji. – Omotičnost ljudi v gondoli. – Prizadeta vegetacija.

• Kanarski otoki. – 6 mrtvih, ki so raziskovali vodne rove pod vulkanom Teide.

R b l i J k



• Rabaul in Japonska. – Mrtvi obiskovalci vulkanskih kraterjev

– Vzhodnoafriški tektonski jarek. • Mofete imenujejo v svahiliju mazuku .• Pogosto so povezane z izvirom vode – pokopališča

slonov.

– Jezeri Nyiragongo in Nyamuragira (Kongo). – Dolina smrti,

Kamčatka.

– Indonezija.



Vulkanska jezera• Nastanek vulkanskih jezer:

– Tok lave, drobirja ali PDC zagradi strugoreke.

– Zapolnitve maarov ali starih, neaktivnihkraterjev.

• Nyos, Kamerun, 1986 –

Maar; vir magmatskega CO 2, ujetega inraztopljenega v globoki vodi. – Problem v tropskih klimah, kjer ni sezonskega

obrata vode. – 2000 mrtvih.

– Zapolnitve vršnih kraterjev aktivnihvulkanov.

• Najnevarnejša zaradi kopičenja toplote inmagmatskih plinov.

• Izredno kisla zaradi SO 2 in HCl.• Erupcijska aktivnost lahko izvrže velike

k liči d l h



količine vode →lahar. – Kelut, Indonezija; Ruapehu, Nova Zelandija.

VULKANSKA TVEGANJA

• Od 1700 dalje je 250.000 ljudi umrlo zaradivulkanskih izbruhov, 1/3 v zadnjem stoletju.• Vulkanska tveganja so manjša od prometnih,

potresnih, poplavnih.• V bližini zelo poseljenih območij še ni bilo “super-

izbruha”, a se lahko zgodi. • > 100 mio ljudi živi v predelih, ki so jih v zgodovini

že opustošili piroklastični tokovi.

• Tveganje = Nevarnost x Vrednost x (Ranljivost –

k š )



Ukrepi za zmanjšanje tveganja)

Statistična analiza tveganja - verjetnosti• Predpostavka, da je predhodna aktivnost določa bodočo. • Zanesljivost analize je funkcija:

– Dolžine poznane zgodovine delovanja vulkana. – Števila dogodkov v tem času.

• Poissonova porazdelitev:

Pr = 100 (1 – e -t/T )

– Pr … verjetnost – t ... Časovna enota ocenjene rekurence – T ... Rekurenca – povratna doba dogodka

• Preveriti tudi ostale možno vzorce dogodkov. • Če dogodki v času niso popolnoma naključno razporejeni,

š i di d i i ič ( klj č )



moramo upoštevati tudi deterministične (nenaključne)dejavnike – analiza je bolj zapletena in subjektivna.

Ne-kvantitativne ocene tveganja•

Verjetnostna drevesa pomagajo oceniti najbolj verjeten izid.• Pomembno orodje, ko je potrebno sprejeti težke socialne in

ekonomske odločitve – evakuacija ogroženega prebivalstva.



Ublažitev vulkanskega tveganja • Izobraževanje javnosti.

– Informacije o nevarnosti in tveganju podati tako, da jihrazume običajen človek.

– Barvno označevanje nevarnosti. • Popocatepetl, Mehika.• Cotopaxi, Ekvador.

•

Načrtovanje rabe zemljišč. – Primerne določitve območij – conacija.• Geološke študije.

– Kartiranje in radiometrično datiranje – prepoznavnajed l j lk



vzorca delovanja vulkana.



Karte vulkanskega tveganja

• Geološke karte pomagajo razumeti zgodovinovulkana in določiti povratno dobo nevarnihizbruhov.

• Za vodje upravljanja v kriznih dogodkih so manjuporabne – potrebujejo karte vulkanskega tveganja.

• Pripravljene morajo biti

tako, da jih razume laična javnost.

– Ruiz, Kolumbija, 1985.



Neposredno ukrepanje

• Ljudje lahko zmanjšamo tveganja: – Padajočih piroklastičnih delcev (tefre), – Laharjev, – Lavinih tokov.

• Piroklastični tokovi in pljuski (surge) na svoji potipreplavijo večino struktur in trenutno še ne

poznamo ukrepov, ki bi zaščitili prebivalstvo inimetje pred njimi.



Padajoči delci •

Prah prodre v mehanizme in otežuje dihanje. • Dežniki, maske, vlažne krpe. • Nevarnost porušitve streh pri veliki količini pepela

(15 cm) in slabi konstrukciji. – Mt. Pinatubo, Filipini, 1991. – Galunggung, Indonezija, 1982.

• Sprotno odstranjevanje pepela.



Laharji• Inženirski posegi pred izbruhom in deževnim obdobjem. • Sabo inženirstvo (Japonska):

1. Kanalizacija laharja z utrjevanjem in širitvijo naravnih aliumetnih strug.

2. Zadrževanje drobirja s pregradami in bazeni. 3. Odstranjevanje velikih skal iz tekočihlaharjev z velikimi

rešetkami, ki jih zadržijo. • Večina ukrepov je začasnih, ker jih ponovljeni laharji

lahko prekrijejo.



Lavini tokovi• Premišljeno prostorsko planiranje. • Preusmeritev in/ali upočasnitev napredovanja.

– Etna, Catania, 1669. – Primeren teren, dovolj časa, ekonomska upravičenost,...

• Tehnike: – Zemeljski nasipi. – Vodno hlajenje. – Razstreljevanje.



Zemeljske pregrade•

Zemeljske pregrade na Vezuvu (1906) in Kilauei (1955,1960) niso delovale, ker so bile premajhne.• Najuspešnejši poskusi 1983 in 1992 na Etni.

– 14 m visoke berme.•

Pregrade lave nikoli ne ustavijo oz. jo le začasno. • Preusmerijo jo lahko le tam, kjer je nagib pobočjaustrezen, da preusmerjena lava teče navzdol, stran odpregrade.

• Preventivna gradnja na Islandiji, Japonskem, Havajih.



Vodno hlajenje

• Majhna količina vode lahko začasno ustavi lavin tok,ker ustvari skorjo na površini. – Kilauea, Havaji, 1960.

• Potrebne so zadostne količine vode. – Heimaey, Islandija, 1973. – 6 mio m 3 morske vode v 5 mesecih. – 1 m 3 vode za imobilizacijo 1 m 3 lave.



Razstreljevanje

• Mauna Loa, Havaji, 1935, 1942. – Razstreljevanje iz letala. – Neuspešno, a so uspeli prebiti

nasip in delno preusmeriti tok. – Kulturološkokontraverzno.

• Etna, Italija, 1983, 1992. – Ročno nameščanje razstreliva

v stene lavinega kanala. – Kratkotrajen učinek.



Vulkanska jezera• Odvodni kanali, kadar gre za jezera,

nastala z zajezitvijo rek. – Spirit Lake, Mt. St. Helens, ZDA.

• Razplinjanje, kadar gre za jezera, nadnu katerih se nabira CO 2.

– Uvajanje plastične cevi v spodnje dele jezera, ki povzroči vzgonski dvig.

–

Kamerun, 2001.• Nižanje nivoja vode z odvajanjem vode

po kanalih v kraterskih jezerih in s temnastanek manj uničujočih laharjev.

K l t J



– Kelut, Java.

VULKANSKI MONITORING•

Namen: – Boljše razumevanje delovanja vulkana. – Izdajanje opozoril javnosti ob bodočem potencialno nevarnem

delovanju.• Napovedovanje (prediction ) zelo dobro določa čas, prostor in

naravo dogodka, predvidevanje (prognoza, forecast) je boljsplošno. • Pametni vulkanologi nikoli ne podajajo napovedi!• Pred izbruhom so vedno prisotni opozorilni znaki, a je preveč

potencialno nevarnih vulkanov, da bi lahko vse rutinsko opazovali. – Od 538 vulkanov, ki so bruhali v zgodovinskem času, jih manj kot polredno nadzorujejo. – Na razpolago ni dovolj opreme – večinoma jo prinesejo do vulkana, ko

postane nemiren. – Časa med začetnimi znaki in izbruhom je običajno dovolj za krizni

monitoring in uspešno blaženje posledic a to ne zagotavlja uspehaV d č lj di ži i t i l ih b čjih



monitoring in uspešno blaženje posledic, a to ne zagotavlja uspeha. – Vedno več ljudi živi na potencialno nevarnih območjih.

Vulkanske opazovalnice•

Osservatorio Vesuviano – OV je najstarejša svetovnaopazovalnica (1841, neapeljski kralj).• Prvotno tudi opazovanja meteoroloških pojavov in

magnetizma.• Prva opazovanja Frank Perret, 1924.• Izbruh 1906 ga skoraj uniči, med WW2 ga okupirajo

nemške in zavezniške sile, deluje le en seizmograf, ki gadirektor Guiseppe Imbo hrani doma in uspe opozoritina izbruh marca 1944.



• 70 let edini observatorij, naslednje postavijo večinomašele po izbruhih vulkanov.

• Po katastrofalnem izbruhu Mt. Pelee 1902 (30.000

mrtvih) spoznanje o nujnosti monitoringa.• 1912 Thomas Jaggar ustanovi Hawaiian Volcano

Observatory – HVO na Kilauei.• Svetovna organizacija vulkanskih opazovalnic (WOVO)

šteje 79 observatorijev v 32 državah. • Indonezija ima največ (129) aktivnih vulkanov na svetu

in ima opazovalne postaje na 66.• USGS je vzpostavil posebno enoto – Volcano Disaster

Assistance Program – VDAP, ki po svetu pošiljaspecializirano opremo in strokovnjake.



Metode monitoringa• Vizulano opazovanje, dokumentiranje izbruhov in

inštrumentalni nadzor. • Namen inštrumentalnih meritev je zaznati spremembe

v magmatski komori in premike magme v vulkanu.• Inštrumenti poslušajo (seizmika) vulkan in merijo

spremembe oblike vulkana, izhajajoče pline, termalnein magnetno- električne značilnosti.

• Vulkanologi proučujejo kemično in mineralno sestavoizbruhanih kamnin, ki kažejo spremembe lastnostimagme.

• Nujna je kombinacija več metod!



• Nujna je kombinacija več metod!

Seizmičnimonitoring• Najpomembnejša dejavnost opazovalnic, ki daje

prva opozorila.• Premikanja magme povzroči napetosti v kamnini, ki

se zato lomi in posledica so akustični valovi. • Seizmični dogodki nižje frekvence nastanejo tudi pri

hitrem nastanku ali sesedanju zračnih mehurčkov vmagmi, prehodu tople vode v paro ali pri strigu obpremikanju zelo viskoznih tekočin.

• Vulkanski potresi se pojavljajo v skupinah in ne kotločeni, redki dogodki in popotresni sunki.

• Večinoma imajo magnitudo pod 2



Večinoma imajo magnitudo pod 2.

• Dve vrsti vulkanskih potresov – A in B-tip.• A-tip ima jasni P in S valovni fazi, relativno visoke frekvence in

jih povzroča prelamljanje kamnin

v globini – vulkano tektonski (VT).• B-tip valovi imajo nižjo

frekvenčno kodo, nimajo jasne S-faze in nastajajo v

manjši globini zaradinastanka/sesedenja zračnihmehurčkov, premikanjatekočin – potresi dolgega obdobja(LP – long-period).

• Zabeležimo lahko šeeksplozivne dogodke in

vulkansko tresenje



vulkansko tresenje.

• Ko se magma dvigne na 1 – 3 km se pogosto spremeniznačaj potresnih valov – “zatišje pred nevihto”, zaradiplitvega lomljenja v skorji. Prevladujejo B-tip LP potresiin vulkansko tresenje.

• Med izbruhom lahko nastajajo vse vrste potresov.Njihova moč, pogostnost in čas pojavljanja odražajomehanizem izbruha.

• RSAM (Real-time Sismic Amplitude Measurment)sistem daje vpogled v spremembe splošne seizmičneenergije potresne skupine.

• Seismic Spectral Amplitude Measurment (SSAM) sistemomogoča sledenje napredovanja različnih vulkanskihaktivnosti.

• Študije zapisov vulkanskega tresenja iz različnih postajokrog vulkana omogoča oceno jakosti erupcije innevarnosti za letalski promet



nevarnosti za letalski promet.

Monitoring deformacij

• Površina vulkana se spremeni ob premikih magme. • Spremljamo tri parametre vulkanskih deformacij:

– Horizontalno oddaljenost. – Vertikalno višino. – Nagib površine.

• Nekdaj so merili vsako posebej, današnji instrumentiomogočajo skupne meritve (daljinsko zaznavanje).

• Spremembe površja okrog vulkana so povezane sspremembami volumna spodaj ležeče magmatske

komore izračunamo lahko globino vira deformacije



komore – izračunamo lahko globino vira deformacije.

Ostale geofizikalne metode

• Mikrogravimetrija.• Različneelektro-magnetne metode.

• Infrazvočne meritve.



Monitoring plinov•

Tri skupine metod: – Neposredno vzorčenje izhajajočih plinov iz fumarol in tal. – Neposredno vzorčenje zraka. – Tehnike daljinskega zaznavanja.

• H2O, SO2, CO2. • Vodna para je najbolj vidna, ko se kondenzira v “dim”,

najmanj pomembna.• SO2 pomembnejši, a interpretacija težja, ker je topen v

vodi in na njegove koncentracije vplivajo dež in talnavlaga.• CO2 je zelo mobilen in se hitro dviga na površje

magmatskega vira in nanj ne vpliva površinska voda. – Padec njegove koncentracije pred plinijskimi izbruhi Sv.H l



Padec njegove koncentracije pred plinijskimi izbruhi Sv.Helene.

Daljinsko zaznavanje• Zemeljske tehnike – monitoring plinov.

– COSPEC (correlation gas spectrometer). – FLYSPEC (UV spektrometrija). – FTIR (IR spektrometrija). – DOAS (mini-Differential Optical Absorbtion).

• Zračne tehnike. – COSPEC. – TIMS (Thermal infrared multispectral scanning) – starost lavinih tokov. – TOPSAR (Topographic synthetic aperture air-borne radar) – DMR

vulkanov.•

Satelitske tehnike. – LANDSAT TM. – TOMS (Total ozone mapping spectrometer). – Space Shuttle fotografije. – SAR (synthetic aperture radar). – SAR radarska interferometrija – deformacije vulkanov, prekritih zvegetacijo



j j , pvegetacijo.



OBVLADOVANJE VULKANSKE KRIZE

• Čas pred izbruhom je ključen za znanstvenike, vodjekriznih štabov in politične oblasti za koordinacijoustreznih ukrepov.

• Vzpostaviti in vzdrževati je potrebno učinkovitokomunikacijo znotraj in med vsemi temi skupinamiter z novinarji.

• Nujno je predhodno izobraževanje prebivalstva inpodajati informacije tako, da so razumljive vsemudeleženim.



Idealni odnosi obvladovanja krize



Izkušnja LaSoufriere-Guadalupe, 1976

Vulkanologija

Documents

Transcript of Vulkanologija