Vulkanismi (vulkaaninen toiminta) — määritelmä, syyt ja ilmiöt

Vulkanismi (tai vulkaaninen toiminta) on magman purkautumista maan pinnalle. Magma tarkoittaa kuoren ja vaipan kivimassaa, joka on sulanutta tai osittain sulanutta, ja se sisältää myös liuenneita kaasuja ja kiinteitä fragmentteja. Kun magma nousee lähemmäs pintaa, sen kaasujen paine ja koostumus vaikuttavat siihen, purkautuuko se tasaisesti laavana vai räjähtäen kiinteinä ja hienoina partikkeleina.

Maankuoren alla oleva magma on erittäin suuren paineen alaisena. Kun syntyy taittumia ja rikkonaisuuksia, syntyy halkeamia tai murtumia. Nämä ovat heikkouslinjoja. Kun nämä heikkouslinjat kehittyvät kuoressa alaspäin ja saavuttavat magman, ne vapauttavat magman paineen. Näin magma pääsee nousemaan ylös heikkouslinjoja pitkin ja tunkeutumaan kuoreen. Osa magmasta voi jopa päästä maan pinnalle laavana.

Miten vulkanismi syntyy

Vulkanismi liittyy yleensä maankuoren ja vaipan liikkeisiin sekä lämmön ja paineen muutoksiin. Tärkeimmät mekanismit ovat:

• Paineen lasku: kun kivet vaipassa tai kuoren alapuolella kohoavat, paine laskee ja sulaan kiviin liuonneet kaasut vapautuvat, mikä helpottaa magman nousua.
• Lämmön lisäys: paikallinen lämmönlisäys voi sulattaa kiviä ja synnyttää magmaa, esimerkiksi hotspotien kohdalla.
• Kemialliset muutokset: veden ja muiden volatiilien lisääntyminen alensi kivien sulamispistettä ja tuottaa magmaa, mikä tapahtuu usein subduktiovyöhykkeissä.

Purkaustyypit ja -tuotteet

Vulkaaninen toiminta voi ilmetä hyvin erilaisten purkausten kautta. Keskeisiä eroja aiheuttaa magman koostumus (mm. piidioksidipitoisuus), viskositeetti ja kaasujen määrä. Tyypillisiä tuotteita ovat:

• Laavavirrat – sulanutta kiviainesta, joka virtaa maata pitkin; viskoosi laava liikkuu hitaammin kuin juokseva basaltinen laava.
• Pyroklastiset materiaalit – tuhka, lapillit ja vulkaaniset kivet, jotka sinkoutuvat ilmaan räjähdysmäisissä purkauksissa.
• Pyroklastiset virrat (nuée ardente) – erittäin kuumia seoksia kaasuista ja kiinteistä partikkeleista, jotka liikkuvat nopeasti rinteitä alas ja ovat tappavia.
• Vulkaanikivet ja -pommit – suuria, nopeasti jähmettyneitä kappaleita, joita sinkoutuu purkauksen voimin.
• Volcanic gases – vesihöyry, hiilidioksidi, rikkiyhdisteet (esim. SO2) ja muita kaasuja, jotka voivat olla haitallisia kasvillisuudelle ja ihmisille sekä vaikuttaa ilmastoon.

Vulkaaniset muodostumat

Vulkanaaliset prosessit rakentavat erilaisia maastomuotoja, kuten:

• Kilpitulivuoret – matalia, loivia rinteitä, joiden laavat ovat juoksevampaa (esim. Havaiji).
• Kerrostulivuoret (stratovulkanit) – jyrkempiä vuoria, jotka syntyvät laavakerrosten ja pyroklastisten aineksen vuorottelusta (esim. Fuji, Vesuvius).
• Rengasulokkeet ja kalderat – laajat romahtaneet kraatterit, jotka syntyvät suurten purkausten jälkeen.
• Piikkikudokset ja laavatyynyt – pienemmät variantit, kuten tuhkapyörteet ja kiderakenteiset laavakuormat.

Syntyalueet (litosfäärin rajat ja hotspotit)

• Erkanemisvyöhykkeet – kuten keskiselänteet ja rifttilaaksot, joissa litosfäärilevyt erkanevat ja syvältä nouseva vaippa tuottaa basaltista magmaa.
• Subduktiovyöhykkeet – kun yksi laatta painuu toisen alle, vesi ja muut aineet alentavat sulamispistettä ja syntyy usein räjähtäviä, piirikasta magmaa sisältäviä tulivuoria.
• Hotspotit – paikallisia vaipan kuumia kohtia, jotka voivat synnyttää sarjan tulivuoria laattaliikkeen yli (esim. Havaiji, Yellowstone).

Vaarat ja hyödyt

Vulkaaninen toiminta aiheuttaa monia uhkia, mutta myös hyötyjä:

• Vaarat: laavavirrat, pyroklastiset virrat, tuhkasade, laharet (tulvamaiset mudflow’t), myrkylliset kaasut, maanvyörymät ja tsunami-riskiä rannikkoalueilla. Purkaukset voivat häiritä ilmakuljetusta ja vaikuttaa ilmastoon laajasti.
• Hyödyt: hedelmälliset maaperät maataloudelle, geoterminen energia, rikastuneet mineraalit ja uutta maata syntyy tulivuorten toiminnasta.

Seuranta ja ennustaminen

Tulivuorten aktiivisuutta seurataan useilla menetelmillä, joiden avulla pyritään ennakoimaan purkauksia ja vähentämään riskejä:

• Seismiset mittaukset – magman liikkeet aiheuttavat maanjäristyksiä.
• Kaasu- ja lämpötilamittaukset – muuttuvat päästöt ja lämpökuviot kertovat aktiivisuudesta.
• Pinnanmuutosten seuranta – GPS ja satelliittihavaintoja käytetään kraatterin tai rinteiden kohoamisen ja painumisen mittaamiseen.
• Visuaalinen valvonta ja näytteiden analyysi – tuhkan, laavan ja kaasujen kemia antaa tietoa magman koostumuksesta ja käyttäytymisestä.

Vaikka ennustaminen on kehittynyt, täysi varmuus purkauksen ajankohdasta ja voimakkuudesta on usein vaikea saavuttaa. Siksi riskinhallinnassa korostuvat varautuminen, evakuointisuunnitelmat ja jatkuva valvonta. 

Tunkeutumiset

Intruusiovulkanismi on sitä, että magma pakotetaan maankuoren muodostaviin kivilajeihin. Kun magma jäähtyy ja jähmettyy maan alla, syntyy erilaisia plutoneiksi kutsuttuja piirteitä. Muodostunut kivi on intrusiivista magmakiveä.

Nämä plutonit paljastuvat maan pinnalla, kun peittävät kivet poistetaan pitkän denudoitumisen jälkeen (eroosion paljastama).

Intruusiovulkaniitin muodostamia tärkeimpiä piirteitä ovat batholiitti, laakoliitti, dyke, putki ja sill.

• Batholithit: Vuoren juurelle jähmettynyt laajamittainen magma.
• Dyke: Se on maankuoren sisällä jäähtynyt pienen mittakaavan magma, joka seisoo pystysuorassa olemassa oleviin kiviin nähden.
• Kynnys: On pienimuotoinen magma, joka on jäähtynyt lähellä maanpintaa ja joka sijaitsee vaakasuorassa olemassa oleviin kiviin nähden.
• Laccolith: Pienen mittakaavan magma, joka työntää päällekkäisiä kivikerroksia muodostaen kupolinmuotoisen rakenteen.

 
Devils Towerin kansallisen muistomerkin pääpiirre syntyi tunkeutumisen kautta.  

Hae kirjaimella