Wulkanizm

W ostatnim wpisie o rzeźbiarzach powierzchni Ziemi zajęliśmy się pierwszym procesem wewnętrznym – plutonizmem. Związany był on z magmą, która powstaje, przemieszcza się i zastyga pod powierzchnią terenu. Jak można się jednak domyślić, czasami wydostaje się ona na powierzchnię naszej planety. Wówczas nie mówimy już o magmie, ale o lawie; nie jest to również plutonizm, lecz wulkanizm. Niebagatelny potencjał rzeźbotwórczy zjawisk wulkanicznych przedstawię Wam w dzisiejszym wpisie. Zapraszam do lektury.

Wulkanizm – definicja oraz wprowadzenie

Wulkanizm to ogół procesów geologicznych, które związane są z wydobywaniem się magmy na powierzchnię Ziemi. Gdy już to nastąpi, nie mówimy o magmie, lecz o lawie. Zawiera ona bowiem znacznie mniej gazowych składników, ponieważ szybko przedostają się one do atmosfery. Z wulkanizmem ściśle związane są pojęcia wulkanu oraz erupcji.

Klasyfikacja wulkanów

Każda klasyfikacja powinna uwzględniać konkretne kryterium podziału. W przypadku zagadnienia związanego z wulkanami jest to o tyle istotne, że można wymienić ich wiele rodzajów. Wynika to z dużej ilości przyjmowanych przez geologów kryteriów klasyfikacji. Do najbardziej powszechnych zaliczamy:

1. Podział ze względu kształt stożka wulkanicznego – wyróżniamy w tym przypadku m.in. wulkany tarczowe. Przybierają formę rozległych, łagodnie nachylonych stożków, zbudowanych z zastygniętej lawy zasadowej (ryc. 1.). Z kolei wulkany stożkowe są niewielkie, ale znacznie bardziej strome niż tarczowe, gdyż powstają z szybciej zastygającej, kwaśnej lawy.
2. Podział ze względu na aktywność wulkaniczną – wymienia się tutaj trzy typy wulkanów. Pierwszy to wulkany czynne – ich aktywność została udokumentowana chociaż raz w czasach historycznych, a kolejne erupcje są niezwykle prawdopodobne, wręcz pewne. Oprócz tego wyróżniamy wygasłe – ich wybuchu w czasach historycznych nie zarejestrowano, natomiast ponowna erupcja jest raczej wykluczona, gdyż nie obserwuje się tam nawet najsłabszych śladów aktywności. Ostatni typ to wulkany drzemiące – aktywność co prawda została zarejestrowana w czasach historycznych, ale od setek, a nawet tysięcy lat nie notowano erupcji. Takie wulkany jednak mogą w każdej chwili znów się uaktywnić – w ich sąsiedztwie obserwuje się bowiem czasami tego oznaki, np. w postaci wyziewów gazowych, inaczej ekshalacji, czy też wypływów ciepłych wód.
3. Podział ze względu na rodzaj produktów erupcji – gdy podczas wybuchu wulkanu wypływa jedynie lawa, mamy do czynienia z wulkanem efuzywnym. Z wulkanem eksplozywnym związane są natomiast erupcje gwałtowne, które wyrzucają oprócz lawy sporą ilość materiału piroklastycznego (popiołów wulkanicznych, bomb wulkanicznych, lapilli itd.). Ostatni typ wulkanu w tym ujęciu to stratowulkan (inaczej wulkan mieszany), który cechuje duża nieprzewidywalność rodzaju erupcji – wybuchy spokojne, z wylewami lawy, przeplatane są z bardzo gwałtownymi, wyrzucającymi materiał piroklastyczny.

Istnieje wiele innych kryteriów klasyfikacji wulkanów (m.in. ze względu na charakter erupcji, a także rodzaj miejsca wypływu lawy – może być ono centralne lub linearne, inaczej szczelinowe). Nie będziemy ich jednak w tym wpisie analizować, gdyż dziś koncentrujemy się na rzeźbotwórczej działalności wulkanów.

Ryc. 1. Charakterystyczny kształt wulkanu tarczowego na przykładzie Mauna Loa – najwyższego aktywnego wulkanu tego typu na świecie, który znajduje się na Hawajach. Widoczne są typowe dla tych wulkanów rozległe stoki o niewielkim nachyleniu.

Rozmieszczenie wulkanów na świecie

Rozmieszczenie wulkanów na świecie jest nierównomierne. Ich największa liczba występuje tam, gdzie ciepło z głębi Ziemi ma największe możliwości przedostania się tuż pod jej powierzchnię. Nie powinno więc dziwić, że sporo czynnych wulkanów znajduje się na granicach płyt litosfery. Z tego względu ich obecność jest powszechna na wybrzeżach Oceanu Spokojnego, gdzie występują granice pomiędzy licznymi płytami tektonicznymi (m.in. między płytą pacyficzną a północnoamerykańską, południowoamerykańską, Nazca, filipińską oraz eurazjatycką). Dlatego też wybrzeże wspomnianego oceanu określa się jako Pacyficzny Pierścień Ognia. Aktywność wulkaniczna zauważalna jest również czasami z dala od granic płyt litosfery w miejscach, gdzie litosfera notuje nietypowe podwyższenie temperatury. Taki obszar nazywa się plamą gorąca, a jej najbardziej znany przykład znajduje się pod Archipelagiem Hawajów.

Produkty erupcji wulkanicznych

Podczas erupcji z wulkanów może wydobywać się wiele produktów. Dzielimy je pod względem stanu skupienia na:

1. gazowe – są to różnego rodzaju gazy, m.in. tlenek węgla (IV), tlenki siarki, siarkowodór, metan, para wodna, chlorowodór i amoniak;
2. ciekłe – zaliczamy do nich najbardziej znane produkty erupcji wulkanów, a więc lawę o różnych właściwościach – może być ona kwaśna lub zasadowa oraz mieć zróżnicowaną temperaturę;
3. stałe – nazywane także materiałem piroklastycznym, w skład którego wchodzą często popioły wulkaniczne, lapille (okruchy zastygłej w powietrzu lawy), bomby wulkaniczne oraz pyły wulkaniczne.

Wpływ wulkanizmu na rzeźbę terenu

W czasie wybuchów wulkanów na powierzchnię Ziemi wydostaje się wiele produktów wulkanicznych, o których wspominaliśmy, że są stałe, ciekłe bądź też gazowe. Mogą one (oczywiście z wyjątkiem gazów wulkanicznych) tworzyć zupełnie nowe formy terenu. Najlepszym tego przykładem są stożki wulkaniczne – zbudowane z lawy oraz materiałów piroklastycznych. O dużym potencjale rzeźbotwórczym wulkanizmu świadczy chociażby fakt, że stożki mogą mieć wysokość nawet kilku tysięcy metrów. Wspomniana forma jest złożona z wielu elementów składowych, spośród których najważniejsze to:

1. krater – czyli otwór znajdujący się zwykle w najwyższej części stożka wulkanicznego, przez który wydobywają się produkty erupcji wulkanicznych;
2. ognisko magmowe – zbiornik z magmą, obecny pod powierzchnią ziemi, często bezpośrednio pod stożkiem wulkanicznym;
3. komin wulkaniczny, który jest kanałem łączącym ognisko magmowe z kraterem wulkanu;
4. stożek pasożytniczy, czyli mały wulkan powstały w obrębie stoków głównego stożka wulkanicznego lub bezpośrednio u jego podnóża.

Ryc. 2. Elementy składowe wulkanu. Zaznaczono i podpisano też lakolit oraz sill – przykłady intruzji magmatycznych, o których wspominaliśmy w ostatnim tekście o plutonizmie.

W czasie wybuchów wulkanów na powierzchnię Ziemi wydostaje się wiele produktów wulkanicznych, o których wspominaliśmy, że są stałe, ciekłe bądź też gazowe. Mogą one (oczywiście z wyjątkiem gazów wulkanicznych) tworzyć zupełnie nowe formy terenu. Najlepszym tego przykładem są stożki wulkaniczne – zbudowane z lawy oraz materiałów piroklastycznych. O dużym potencjale rzeźbotwórczym wulkanizmu świadczy chociażby fakt, że stożki mogą mieć wysokość nawet kilku tysięcy metrów. Wspomniana forma jest złożona z wielu elementów składowych, spośród których najważniejsze to:

1. Kopuły lawowe – wzniesienia o zwykle stromych stokach i spłaszczonej powierzchni szczytowej. Wyróżniają się w otaczającym je terenie wyraźnym załomem (ryc. 3.). Powstają na skutek spokojnego wylewu kwaśnej lawy, która zastyga w postaci kopuł. Ich charakterystyczne cechy to brak krateru (co odróżnia je od wulkanów), a także szybki przyrost wysokości (podczas erupcji wulkanu, z którego wydobywa się lawa tworząca tę formę może to być nawet 10 m wysokości na dobę). Oczywiście wzniesienia te muszą być zbudowane ze skał magmowych wylewnych, np. andezytów czy ryolitów.

Ryc. 3. Kopuła lawowa na obszarze Masywu Centralnego we Francji

2. Kaldery, czyli rozległe kotliny w miejscu dawnego wulkanu, które powstają na skutek zapadania się skał nad opróżnionym ogniskiem magmowym. Często na dnie kaldery tworzą się jeziora. Jedną z najbardziej znanych kalder jest Jezioro Kraterowe w stanie Oregon w USA (ryc. 4.).

Ryc. 4. Jezioro Kraterowe w USA w stanie Oregon – tak naprawdę jest rozległą kalderą, której dno wypełnia woda

3. Pokrywy lawowe (trapy) – rozległe, płaskie powierzchnie, które zbudowane są z lawy o małej lepkości, często bazaltowej. Mają niejednokrotnie pokaźne rozmiary. Największa znana kontynentalna pokrywa bazaltowa zajmuje obszar trzykrotnie większy od Polski – znajduje się w Rosji na obszarze Niziny Zachodniosyberyjskiej. Powstała ona w permie i rozpościera się na obszarze około miliona km2. Również w czasach historycznych powstawały takie pokrywy lawowe – przykładowo w 1783 r. na Islandii w ciągu zaledwie 7 miesięcy utworzyła się pokrywa lawowa zajmująca ponad 500 km²!

4. Kolumnady bazaltowe – lawa bazaltowa podczas zastygania często przecinana jest regularnym systemem spękań. Powoduje on powstanie wyjątkowo atrakcyjnych wizualnie, wręcz pionowych kolumn o wielokątnym przekroju poprzecznym. W następstwie tego procesu tworzą się spektakularne formy skalne, czego wyjątkowym przykładem jest m.in. Grobla Olbrzyma położona na Wyspach Brytyjskich na obszarze Irlandii Północnej (ryc. 5.). 

Ryc. 5. Grota Olbrzyma w Irlandii Północnej (Wielka Brytania), która jest kolumnadą bazaltową, wytworzoną na skutek pojawienia się ciosu termicznego w zastygającej lawie bazaltowej

5. Neki – są to formy rzeźby związane z niszczeniem form wulkanicznych przez erozję. Gdy aktywność wulkaniczna ustaje, stożek wulkaniczny, zbudowany z materiału piroklastycznego, stosunkowo łatwo ulega denudacji (obniżaniu) w wyniku m.in. działalności wód opadowych. Początkowym świadectwem tego są bruzdy erozyjne na stokach stożka wulkanicznego, zwane z języka hiszpańskiego barranco, a także wietrzenie skał. Z czasem stożek może zostać całkowicie zrównany z ziemią. Zdarza się jednak, że w kominie wulkanicznym zastygnie lawa, która ma znacznie większą odporność na procesy niszczące niż skały budujące stożek wulkaniczny. W efekcie powstają często okazałe, wysokie i strome góry twardzielcowe, nazywane właśnie nekami, rdzeniami wulkanicznymi lub szyjami wulkanicznymi (ryc. 6.).

Ryc. 6. Devils Tower w stanie Wyoming (USA) – jest to przykład formacji skalnej powstałej na skutek zastygania magmy pod powierzchnią terenu najprawdopodobniej w kominie dawnego stożka wulkanicznego. Dziś już nie ma po nim śladu.

Podsumowanie

Wulkanizm ma bardzo duże możliwości rzeźbotwórcze. Odpowiada za powstawanie nie tylko stożków wulkanicznych, ale także rozległych pokryw lawowych czy wielu innych form związanych z gromadzeniem się materiałów piroklastycznych oraz lawy. Oprócz dużego wpływu na rzeźbę terenu wulkany, co oczywiste, mają ogromne znaczenie dla całego środowiska przyrodniczego, a także dla działalności i życia człowieka. Powszechnie wiemy bowiem, że wybuchy wulkanów wpłynęły na formowanie się składu atmosfery już od najdawniejszych okresów geologicznych. Jest wielce prawdopodobne, iż wzmożona aktywność wulkaniczna mogła prowadzić w przeszłości geologicznej nie tylko do znaczących zmian klimatu, ale także do gwałtownego wymierania wielu gatunków organizmów (np. pod koniec paleozoiku, a więc w permie). O ile wybuchy wulkanów z punktu widzenia człowieka kojarzą się raczej negatywnie, gdyż każdego roku powodują utratę zdrowia bądź życia wielu osób i znaczące straty materialne, to jednak nie możemy zapominać, że wulkanizm ma też szereg korzystnych dla człowieka skutków. Należy do nich zaliczyć między innymi:

1. powstawanie wielu skał wykorzystywanych przez człowieka gospodarczo, np. bazaltów;
2. wytwarzanie się na materiale piroklastycznym bardzo żyznych gleb, które przynoszą ludziom wysokie plony; taka sytuacja ma miejsce przykładowo na Jawie – mimo częstej aktywności wulkanicznej należy do najgęściej zaludnionych wysp w tym rejonie świata;
3. wzmożony ruch turystyczny w okolicach aktywnych wulkanów, co może przynieść dodatkowe źródło dochodów dla lokalnej ludności z turystyki.

Materiały źródłowe