Co skrywa się głęboko pod ziemią?

Wyraźnymi zjawiskami towarzyszącymi wybuchom wulkanów są trzęsienia ziemi. Stanowią ok. 7% wszystkich wstrząsów ziemi. W odróżnieniu od większości tektonicznych trzęsień ziemi, które występują na ogromnych głębokościach i rozładowują napięcia spowodowane przez ruchy płyt tektonicznych, hipocentrum tego trzęsienia ziemi jest powiązane z kominem wulkanicznym. Trzęsienia występują na głębokości 10 km, dlatego mają wyłącznie charakter lokalny. Często występują w rojach (seriach) słabych trzęsień ziemi, w dość krótkich interwałach czasowych.

DLACZEGO ZIEMIA SIĘ TRZĘSIE?

Istnieją dwie kategorie wulkanicznych trzęsień ziemi - wulkaniczno-tektoniczne i długotrwałe. Wulkaniczno-tektoniczne pojawiają się, gdy magma opróżnia podziemne komory, co porusza okoliczne skały, które zaczynają się przesuwać, aby zapełnić powstałą przestrzeń. Wówczas powstają ogromne pęknięcia powierzchniowe. Ten typ trzęsień ziemi wskazuje, że w każdej chwili może nastąpić wybuch wulkanu. Natomiast drugi typ wulkanicznego trzęsienia ziemi jest spowodowany przez wniknięcie (iniekcję) magmy do okolicznych skał j i związanymi z tym zmianami ciśnienia. Te i trzęsienia ziemi sygnalizują zbliżającą się : erupcję. Naukowcy używają sejsmografów ; do rejestrowania tych sygnałów. Dzięki temu można na czas ewakuować mieszkańców. Detekcja trzęsień wulkanicznych została skutecznie wykorzystana np. w 1980 r. do przepowiedzenia wybuchu Mount St. Helens w stanie Waszyngton w USA oraz w 1991 r. przy erupcji filipińskiego wulkanu Pinatubo.

CO ZNAJDUJE SIĘ W GAZACH WULKANICZNYCH?

GŁÓWNIE PARA!

Magma ma w sobie również składnik gazowy, który stanowi ok. 1-5%. W wysokich ciśnieniach panujących głęboko pod powierzchnią ziemi gazy wulkaniczne rozpuszczają się  w skałach wulkanicznych. Wraz z unoszeniem się magmy spada ciśnienie i gazy wytwarzają małe, rosnące bąbelki. Do atmosfery wydostają się albo podczas erupcji, albo mogą przenikać przez skały z magmy, która wciąż znajduje się pod powierzchnią ziemi. Głównym składnikiem gazów wulkanicznych jest para wodna (ok. 60%). Na drugim miejscu znajduje się dwutlenek węgla z 10-40%. Na trzecim miejscu znajdują się gazy na bazie siarki, w postaci dwutlenku siarki w wysokotemperaturowych gazach wulkanicznych lub w postaci siarkowodoru w niskotemperaturowych gazach wulkanicznych. W mniejszych ilościach występują również azot, argon, hel, neon, metan, tlenek węgla i wodór. Gazy wulkaniczne zawierają także chlorowodór, fluorowodór, bromowodór, tlenki azotu, heksafluorek siarki, siarczek karbonylu i związki organiczne. W ilościach śladowych znajdują się tam również rtęć i halogenowe związki węgla. Objętość i skład gazów wulkanicznych zależy od wulkanu. W przypadku wulkanów w tzw. granicy konwergentnej, gdy jedna płyta litosfery podsuwa się pod drugą, w gazach występuje większa ilość pary wodnej i chloru, niż w przypadku wulkanów na plamach gorąca czy innych miejscach płyt tektonicznych. Na skład gazów wulkanicznych wpływa obecność wody morskiej w magmie.

RÓŻNICE TEMPERATUR

Zależnie od składu i temperatury gazów wulkanicznych możemy podzielić je na fumarole, solfatary i mofety. Najwyższą temperaturę, 200-800°C, mają fumarole, które powstają podczas erupcji i wydostają się z kraterów i szczelin w prądach lawy. Składają się głównie z przegrzanej pary wodnej, dwutlenku węgla i kwasu chlorowodorowego. W mniejszej ilości występuje w nich również dwutlenek siarki, siarkowodór i tritlenek siarki. Solfatary i motety należą do gazów post-wulkanicznych. Solfatary mają temperaturę 100-250°C i dominuje w nich siarkowodór i dwutlenek siarki. Najchłodniejsze są motety Mają do 100°C, ponieważ są produktem suchego dwutlenku węgla. Motety wiążą się z występowaniem źródeł geotermalnych i wulkanów bagiennych.

JAK POWSTAJE WODA MINERALNA I GEJZERY?

Zjawiska hydrotermalne powstają przez kontakt podziemnej wody ze skałą, która jest ogrzana magmą na niewielkich głębokościach. Ogrzana woda ma niższą gęstość niż chłodna woda, która opada na dół, i w skorupie ziemskiej unosi się ku powierzchni wzdłuż pęknięć skalnych. Ponieważ wyższa temperatura zwiększa również możliwości wody do rozpuszczania minerałów w skałach, woda wypływająca na powierzchni jest mniej lub bardziej mineralizowana. Zależnie od tego, w jakiej temperaturze woda dociera do powierzchni, dzielimy ją na źródła geotermalne i gejzery. Źródła termalne mają ponad 20°C i ze względu na wysokie zmineralizowanie są wykorzystywane w sanatoriach i łaźniach. Gejzery są o wiele rzadsze. Skupiają się w pięciu głównych obszarach: Yellowstone w USA, Dolina Gejzerów na Kamczatce, El Tatio w Chile, Taupo Volcanic Zonę na Nowej Zelandii i Islandia. Jest to krótkotrwałe zjawisko geologiczne, które może trwać maksymalnie kilka tysięcy lat. Oprócz gorąca i wody gejzery potrzebują specyficznego systemu składającego się z podziemnych komór, w których powstaje para, i wąskich kominów oraz uskoków. Wielkie znaczenie dla powstania gejzerów ma obecność gazów, takich jak dwutlenek węgla, azot tlenek węgla, wodór, metan, tlen, argon oraz siarkowodór, rozpuszczonych w wodzie. Większość z tych gazów należy do gazów wulkanicznych i ich obecność w wodzie ma wpływ na ciśnienie hydrostatyczne. Woda termalna dostaje się na powierzchnię pod naciskiem pary i przyjmuje postać cyklicznych erupcji wody. Mogą osiągać wysokość nawet 50 m. Specyficzną formą zjawisk hydrotermalnych są wulkany bagienne, które powstają w miejscach, gdzie źródła termalne lub mofety przenikają przez warstwy osadów ilastych. Są to miniaturowe kratery lub stożki, z których wydostaje się gorący muł. Podziwiać możemy je np. w zachodnich Czechach w rezerwacie przyrody