Ugnikalnis

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Kitos reikšmės – Vulkanas (reikšmės).

Ugnikalnis (alternatyvus pavadinimas vulkanas, pagal senovės romėnų dievo Vulkano vardą) – kalnas su krateriu, pro kurį iš gelmių veržiasi magma, akmenys, pelenai, dujos. Ugnikalniai yra svarbus Žemės reljefo ir klimato formavimo faktorius. Jie yra tarsi perkaitusio katilo dangčiai, išleidžiantys susikaupusį karštį. Žemėje veikia daugiau kaip 800 aktyvių ugnikalnių, ir dar daugybė „snaudžia“.

Šv. Elenos kalno išsiveržimas 1980 m.

Ugnikalnius tiriantis mokslas vadinamas vulkanologija.

Ugnikalnių išsiveržimo pobūdis, išmetamos medžiagos priklauso nuo geologinės aplinkos. Ugnikalniai veikia ne tik sausumoje, bet ir vandenynų ir jūrų dugne, ne tik Žemėje, bet ir kitose Saulės sistemos planetose. Jų išsidėstymas Žemės paviršiuje ne atsitiktinis, bet susijęs su tektoninių plokščių judėjimu.

Destruktyviajame pakraštyje

Daugiausiai ugnikalnių iškyla ties tektoninių plokščių sandūromis (destruktyviuosiuose pakraščiuose). Kai susiduria vandenyninė ir žemyninė tektoninės plokštės, sunkesnė vandenyninė plokštė palenda po žemynine plokšte ir nuo mantijos karščio pradeda tirpti. Tada ištirpusi magma veržiasi aukštyn ir iškelia ugnikalnius. Didžiausioji Žemėje Ramiojo vandenyno plokštė iš visų pusių apsupta vulkaninių kalnų, vadinamojo Ugnies žiedo, kuriam priklauso daugybė veikiančių ir užgesusių ugnikalnių – Tamboras, Čimborasas, Krakatau ir kiti.

Ugnikalniai veržiasi ir kitoje tektoninių plokščių kuriamoje geologinėje formacijoje – konstruktyviuosiuose pakraščiuose – vietose, kur plokštės tolsta viena nuo kitos, atverdamos kelią iš gelmių besiveržiančiai magmai. Pavyzdžiui, Atlanto vidurio kalnagūbris ir Didysis riftinis slėnis. Didžiausias Islandijos ugnikalnis Hekla susiformavo ten, kur plokščių skėtimosi vieta (riftas) iškyla virš jūros lygio.

Bet jeigu tektoninės plokštės slysta viena palei kita (pavyzdžiui, San Andreas lūžis), ugnikalniai paprastai nesusiformuoja.

Apie 80 % virš jūros lygio iškylančių ugnikalnių yra ties destruktyviaisiais, o 5 % – ties konstruktyviais pakraščiais.

Dar viena ugnikalnių išsiveržimo vieta yra karštieji taškai – vieta, kur iš Žemės gelmių kylantys magmos srautai pradegina plutą. Tokių taškų Žemėje atrasta 40-50, žinomiausias yra po Havajais.

Ugnikalniai nėra vien Žemės planetai būdingas reiškinys, jų aptinkama ir kitose Saulės sistemos planetose. Didžiausias iš jų yra 27 km aukščio Olimpo kalnas Marse.

Ugnikalnių klasifikavimas

Ugnikalniai klasifikuojami pagal keletą parametrų: aktyvumą (aktyvūs, snaudžiantys), išsiveržimo pobūdį (Plinijaus tipo, Havajų tipo ir kt.), išmestos medžiagos kiekį (supervulkanai), išsiveržimo produktus, vietą (povandeniniai, poledyniniai), pavojingumą ir t. t.

Aktyvumas

Pagal aktyvumą ugnikalniai būna aktyvūs, snaudžiantys (miegantys) ir užgesę. Aktyviu paprastai laikomas ugnikalnis, išsiveržęs istoriniais laikais, snaudžiančiu – priešistoriniais laikais, bet ne anksčiau kaip holoceno epochoje, tai yra, per pastaruosius 10-11 000 metų, o jeigu tai vyko dar seniau – užgesusiu. Bet visuotinio sutarimo šiuo klausimu nėra ir dažnai remiasi subjektyviu požiūriu, pavyzdžiui, kai kurie vulkanologai ugnikalnius su veikiančiomis fumarolėmis laiko aktyviais, o kiti – užgesusiais. Snaudžiančiais vadinami tie ugnikalniai, kurių išsiveržimas tikėtinas, o užgesusiais – kai išsiveržimas mažai tikėtinas. Akivaizdu, kad tokia klasifikacija nėra tiksli. Visų pirma, dėl „istorinio laikotarpio“ trukmės nesutaria netgi istorikai, tuo labiau, kad istorinio laikotarpio suvokimas kiekvienoje civilizacijoje yra skirtingas. Antra, įvairių tipų ugnikalnių išsiveržimų dažnumas skirtingas. Todėl mokslininkai remiasi ir tokiais kriterijais: jeigu ugnikalnis išmeta lavą, dujas bei kitus produktus ar vyksta žemės drebėjimai, jis laikomas aktyviu; jeigu jis nerodo jokio aktyvumo, bet išsiveržė per pastaruosius 10 000 metų, vadinamas snaudžiančiu; jeigu neišsiveržė per pastaruosius 10000 metų arba yra aiškiai išsekęs magmos tiekimas, vulkanas laikomas užgesusiu.

Ugnikalnio struktūra 1. Magmos židinys 2. Pamatinė uoliena 3. Stemplė 4. Papėdė 5. Silė (akloji atšaka) 6. Šoninė stemplė 7. Ugnikalnio išmestų pelenų sluoksniai 8. Šlaitas 9. Ugnikalnio išmestos lavos sluoksniai 10. Žiotys 11. Šoninis kūgis 12. Lavos srautas 13. Anga 14. Krateris 15. Pelenų debesis

Iš 500 aktyvių ugnikalnių kasdien veikia bent 10. Daugiausiai tai nedideli išsiveržimai, nekeliantys pavojaus žmonėms ir aplinkai.

Ugnikalnių formos

Visiems ugnikalniams, nepriklausomai nuo tipo ir formos, būdingi šie elementai:

• viršūnės krateris – anga, pro kurią veržiasi lava;
• magmos židinys (magmos kamera, magmos rezervuaras) – požeminis magmos šaltinis;
• centrinė stemplė, jungianti magmos židinį su viršūnės krateriu.

Pagal formą ugnikalniai skirstomi į stratovulkanus, vulkaninius skydus, šlako kūgius, plyšinius ugnikalnius, kalderas, lavos kupolus, bazalto dangas ir vulkaninius kompleksus. Prie šios grupės kartais priskiriami purvo vulkanai, poledynininiai ugnikalniai ir kt.

Stratovulkanas

Tai dažniausiai sutinkama ugnikalnio forma – aukštas kūginės formos kalnas su palyginti nedideliu krateriu. Stratovulkaną sudaro lavos ir kitų jo išmetamų produktų sluoksniai.

Stratovulkanų šlaitai statūs, o išsiveržimai – audringi (paprastai Plinijaus tipo), kurių metu iš kraterio išmetama labai daug piroklastinių medžiagų. Kadangi šių ugnikalnių lava klampi, jos srautai nenuteka toli (kaip vulkaninių skydų), o kaupiasi ant šlaitų. Dauguma stratovulkanų aukštesni negu 2500 m., jie iškyla subdukcijos zonose, t. y. ten, kur viena litosferos plokštė slenka po kita.

Stratovulkanų pavyzdžiai:

• Popokatepetlis Meksikoje
• Vezuvijus Italijoje
• Kazbekas Kaukaze
• Fudzijama Japonijoje
• Erebusas Antarktidoje
• Etna Sicilijoje
• Pinatubas Filipinuose
• Čimborasas Ekvadore

Vulkaninis skydas

Mauna Loa panorama

Vulkaninio skydo pavyzdžiai yra Havajai ir Islandija. Čia ugnikalniai išliejo milžiniškus bazaltinės lavos kiekius, kuri stingdama suformavo skydo pavidalo kalnus.

Vulkaninių skydų lava yra labai karšta ir taki, jos srautai teka dideliais atstumais, todėl vulkaninių skydų šlaitai būna nuolaidūs. Didžiausias Žemėje vulkaninis skydas – 120 km skersmens Mauna Loa Havajuose – nuo Ramiojo vandenyno dugno iškilęs daugiau kaip 9 000 metrų. Aukščiausias Saulės sistemos kalnas, taip pat priklausąs šiai ugnikalnių kategorijai, yra Marso Olimpas (27 km aukščio ir 550 km skersmens).

Vulkaninių skydų pavyzdžiai:

• Mauna Loa Havajuose
• Mauna Kea Havajuose
• Kilauea Havajuose
• Katla Islandijoje
• Erta Alė Etiopijoje
• Teroras Antarktidoje

Parikutino šlako kūgis

Šlako kūgis

Šlako kūgiai, arba vulkaniniai kūgiai, susidaro tada, kai ugnikalnis energingai išmeta daug smulkių šlako gabalų ir piroklastinių uolienų, kurie suformuoja stačiašlaitį nuo keliasdešimties iki kelių šimtų metrų aukščio kūgį. Jie gali iškilti kaip savarankiški ugnikalniai arba kaip šalutinės didesnių vulkanų angos. Skirtingai nuo stratovulkanų, dauguma šlako kūgių išsiveržia tik vieną kartą (paprastai Strombolio tipo).

Šlako kūgių pavyzdžiai:

• Parikutinas Meksikoje
• Saulėdydžio krateris (Sunset Crater) Arizonoje

Plyšinis ugnikalnis

Plyšinio ugnikalnio anga yra ne apvali ar ovali, bet kelių metrų pločio ir iki kelių kilometrų ilgio plyšys. Lava iš jos liejasi be sprogimų, ramiai. Šie ugnikalniai nesuformuoja kalderų.

Milžiniški plyšiniai ugnikalniai veikė prieš 120 mln. metų Paranos regione dabartinėje Pietų Amerikoje, kuriame įvyko bazaltinės lavos išsiveržimas, užliejęs apie 750 000 km² ir dabartinėje Namibijoje, Afrikoje. Čia susidaręs Valvio karštasis taškas išgaubė Žemės plutą, kuri suskilinėjo plyšiais ir ėmė veržtis dideli magmos kiekiai. Tai paskatino žemyninio masyvo skilimą į Pietų Ameriką ir Afriką. Šiuo metu karštasis taškas yra po Tristano da Kunjos sala Atlante. Plyšinio ugnikalnio pavyzdys – Islandijos pietuose esantis Lakis.

Kagujako ugnikalnis Aliaskoje

Kaldera

Kalderos formos ugnikalnis susiformuoja, kai lavos išsiveržimas ištuština magmos židinį, ir ugnikalnis įsmunka į susidariusią ertmę. Vėliau šią įdubą dažnai užpildo vanduo, ir susidaro apvalus ežeras.

Kalderos tipo ugnikalnių pavyzdžiai:

• Ngorongoras Afrikoje
• Toba Indonezijoje
• Zavarickio kaldera Kuriluose
• Krafla Islandijoje

Lavos kupolas

Novarupta lavos kupolas Aliaskoje

.

Lavos kupolas susiformuoja tada, kai dauguma ugnikalnio dujų išsiskiria išsiveržimo pradžioje, ir klampi, daug silicio turinti lava nepakankamai stipriai stumiama iš vulkano stemplės. Tada ji lėtai suteka atgal į kraterį, sudarydama kupolo formos kamštį. Procesas gali tęstis daug mėnesių ar net metų.

Lavos kupolai būna aukšti ir palyginti nestabilūs. Jeigu jie įgriūna dar neužgesę, susiformuoja piroklastiniai srautai, niokojantys apylinkes. Daugumą lavos kupolų sugriauna galingi išsiveržimai. Vienas iš tokių katastrofiškų įvykių – Kankinių kalvos Montserato saloje išsiveržimas 1995 m, visiškai sunaikinęs Plimuto miestą.

Lavos kupolų pavyzdžiai:

• Mono krateris Kalifornijoje
• Panumo krateris Kalifornijoje
• Merapis Indonezijoje

Bazalto danga

Didelio masto bazaltinės lavos išsiveržimas. Šiam tipui priklauso Vidurio Sibiro plokščiakalnis, kurį prieš 250 mln. metų suformavo ~1,5-4 mln. km³ lavos išsiveržimas, užliejęs apie 7 mln. km² (dabar likę apie 2 mln. km²), sukėlęs, kaip manoma, didelio masto klimato pokyčius.

Vulkaninis kompleksas

Vulkaniniu kompleksu vadinamas ugnikalnis, turintis kelių ugnikalnių požymius. Tarkime, stratovulkanas gali tapti vulkaniniu kompleksu, užpildamas kitus šalia esančius ugnikalnius, suformuodamas šoninius kraterius, labai padidindamas kalderą, kurioje savo ruožtu formuojasi lavos kupolai ir šlako kūgiai.

Vulkaninių kompleksų pavyzdžiai:

• Unzenas Japonijoje
• Edziza Kanadoje
• Asama Japonijoje

Supervulkanas

Taip vadinami ugnikalniai, suformavę itin dideles kalderas ir potencialiai galintys pratrūkti milžiniško masto išsiveržimais, kurių metu į atmosferą išmetama keli šimtai ar tūkstančiai kubinių kilometrų medžiagos.

Supervulkanų pavyzdžiai:

• Jeloustono kaldera,
• Taupas Naujojoje Zelandijoje
• Toba Sumatroje

Povandeniniai ugnikalniai

Veržiasi vandenynų dugne. Negiliai veikiančius povandeninius ugnikalnius išduoda į paviršių prasimušančios dujos, garai ir akmeningi produktai. Didelėje gelmėje išsiveržiantys povandeniniai ugnikalniai aptinkami hidrofonais arba pagal vandens spalvos pakitimus (dėl vulkaninių dujų poveikio). Kadangi vanduo greitai atvėsina išsiveržusią magmą, susiformuoja ne dideli kūgiai, būdingi sausumos ugnikalniui, o stačiašlaitės kolonos.

Kai kurie povandeniniai ugnikalniai ilgainiui pasiekia vandenyno paviršių ir tada kategorizuojami pagal kitus požymius, tarkime, priskiriami vulkaniniams skydams, kaip Havajų salyno ugnikalniai, kurių povandeninė dalis siekia iki 4–5 km aukščio. Tikėtina, kad povandeninis Loihi ugnikalnis, iškilęs virš Havajų karštojo taško, po kiek laiko, kaip ir jo senesnieji kaimynai Mauna Loa ir Kilauea, iškils virš vandenyno lygio ir suformuos dar vieną Havajų salą.

Išsiveržimo mechanizmas

Ugnikalniai išsiveržia nevienodai: vieni labai energingai, per trumpą laiko tarpą šimtuose kvadratinių kilometrų sunaikindami visa kas gyva; kiti lieja lavą po truputį, bet labai ilgai. Svarbiausia jėga, kelianti lavą aukštyn, yra dujų slėgis. Po Žemės pluta esanti mantija yra pusiau išsilydžiusi ir sukaupusi daug ištirpusių dujų, bet slėgiui nors kiek sumažėjus, dujos ima plėstis, virsdamos burbuliukais, ir veržtis mažesnio slėgio kryptimi, t. y. aukštyn, į paviršių, kartu nešdamos įkaitusią lavą. Magmoje esančių dujų slėgis taip pat auga, kai magma vėsdama ima kristalizuotis. Abiem atvejais šios magmos tankis, lyginant su aplinkine magmą, pasidaro mažesnis, ir ji pasielgia kaip šampanas, atkimšus butelį, – putodama veržiasi lauk.

Išsiveržimo pobūdis daugiausiai priklauso nuo dujų kiekio ir magmos klampumo. Jei magma labai klampi, dujos nuveikia didelį darbą, stumdamos ją aukštyn. Šiuo atveju išsiveržimas būna energingas, išmetama daug kietųjų produktų. Jeigu lava neklampi, dujos lengvai ištrūksta į paviršių, ir lava veržiasi ne taip galingai. Reikia turėti galvoje, kad vieno išsiveržimo metu jo pobūdis gali keistis.

Ugnikalnių išsiveržimo produktai

Ugnikalnių išsiveržimo produktai skiriasi savo agregatiniu būviu, chemine sudėtimi, temperatūra, taip pat poveikiu, kurį daro atmosferai, hidrosferai ir litosferai. Išskiriami dujiniai, skysti ir kieti ugnikalnių išsiveržimo produktai.

Dujiniai produktai

Vulkaninių dujų sudėtis priklauso nuo ugnikalnio vietos, taip pat nuo išsiveržimo fazės. Apibendrintais duomenimis vulkaninėse dujose yra druskos rūgšties, fluoro rūgšties, sieros dioksido, sieros trioksido, sieros vandenilio, dujinės sieros, anglies monoksido, vandenilio, azoto, metano, amoniako, boro rūgšties ir anglies dioksido. Dujų temperatūra virš vulkano gali siekti 600–800 °C, o lavoje – daugiau nei 1000 °C.

Lava

Lavoje yra žymiai mažiau ištirpusių dujų nei magmoje. Pagal SiO₂ kiekį išskiriamos šios lavos rūšys:

• bazinė lava, šios lavos dengia okeanų dugną, nors pasitaiko ir sausumoje. Šios lavos išsiveržimai vyksta palyginus ramiai, be sprogimų;
• vidutinė lava;
• rūgšti lava, kuri yra labai klampi, todėl išsiveržimo metu dujos sunkiai išsiskiria ir vyksta dideli sprogimai.

Kietieji produktai

Kieti vulkanų išsiveržimo produktai yra:

• vulkaniniai pelenai,
• vulkaninis smėlis,
• lapilis,
• vulkaninės bombos.

Išsiveržimų klasifikacija

Pastaba: čia pateikiama viena iš galimų išsiveržimo tipo klasifikacijų.

Plinijaus tipo Vezuvijaus išsiveržimas 1822 m.

Plinijaus tipo

Pavadinta Plinijaus jaunesniojo, aprašiusio katastrofišką 79 m. Vezuvijaus išsiveržimą garbei. Plinijaus tipo išsiveržimo metu liejasi dideli lavos kiekiai, milžinišku greičiu (keli šimtai metrų per sekundę) išmetamos dujos ir daug piroklastinės medžiagos. Pelenai gali iškilti į keliasdešimties kilometrų aukštį, dideli pemzos kiekiai nukloja ugnikalnio apylinkes, o greitai srūvanti lava suniokoja augmeniją. Trumpalaikiai išsiveržimai aprimsta per vieną dieną, o stipresni gali trukti ištisus mėnesius. Labai stiprūs išsiveržimai suardo ugnikalnio viršūnę. Didelių ir niokojančių Plinijaus tipo išsiveržimų pavyzdžiai:

• Santorinas ~1500 m. pr. m. e.
• Vezuvijus 79 m.
• Krakatau 1883 m.
• Šv. Elenos kalnas 1980 m.

Strombolio tipo

Šie išsiveržimai nėra stiprūs, juos lydi kelias sekundes trunkantys sprogimai, išmetantys karštų dujų ir kietos medžiagos, bet jų jėga toli gražu neprilygsta Plinijaus tipo išsiveržimams, nes lava išmetama tik į keliolikos-keliasdešimties metrų aukštį. Išsiveržimus dažniausiai lydi stiprus garsas. Pavadinimas kilęs nuo Strombolio salos Tirėnų jūroje.

Vulkano tipo

Šiems išsiveržimams, kaip ir Strombolio tipo, būdinga daug nedidelių sprogimų, bet išmestų produktų stulpas, kurį sudaro piroklastinės medžiagos, paprastai būna aukštesnis. Vulkaniniai išsiveržimai išsviedžia daug maždaug futbolo kamuolio dydžio piroklastinių bombų. Lavos srautų dažniausiai nebūna.

Surtsėjaus pelenų stulpas virš besiformuojančios salos

Havajų tipo

Alternatyvus pavadinimas – plyšinio tipo. Tokio išsiveržimo metu skysta ir labai karšta (paprastai bazaltinė) lava liejasi ramiai, be sprogimų ir pasklinda dideliame plote. Ji gali lietis pora būdų – „ugnies užuolaidomis“, kai raudonai įkaitusi lava ištisas valandas ar paras pro plyšius trykšta iki keliasdešimties metrų aukštumo fontanais, arba suformuodama lavos ežerus. Išsiveržimo pavadinimas kilęs nuo Havajų ugnikalnių (Mauna Loa, Mauna Kea ir kt.), kuriems būdingi tokio tipo išsiveržimai.

Surtsėjaus tipo

Alternatyvus pavadinimas: hidrovulkanai. Vyksta sekliuose vandenyse. Išsiveržimus lydi sprogimai, nes į kraterį patekęs vanduo virsta garais. Pavadinimas kilęs nuo Surtsėjaus salos greta Islandijos, kurią 1967 m. suformavo 130 m gylyje 1963 m. išsiveržęs povandeninis ugnikalnis.

Kitų planetų ugnikalniai

Olimpo ugnikalnio nuotrauka Marse

Ugnikalniai būdingi ne tik Žemei, bet ir kitoms Saulės sistemos planetoms.

Venera

Apie 90 % Veneros paviršiaus dengia bazaltas, ir tai liudija, kad vulkaniniai procesai intensyviai formavo planetos reljefą. Manoma, kad didelis ugnikalnių aktyvumas Veneroje pasireiškė maždaug prieš 500 mln. metų, kai išsiveržusi lava užliejo dideles teritorijas. Veneros atmosferos kitimai taip pat siejami su vulkaniniu aktyvumu, bet tiesioginių įrodymų kol kas neturima.

Marsas

Marse iškilęs aukščiausias Saulės sistemos kalnas – 27 km aukščio Olimpas – yra užgesęs vulkaninis skydas. Tokios pačios prigimties yra ir kiti didžiausieji Marso kalnai – Arsija, Askrėja ir Povas.

Jupiteris

Galileo palydovo užfiksuotas ugnikalnio išsiveržimas Ijo. Išmestų produktų stulpas pasiekė 140 km aukštį

Jupiterio palydovas Ijo pasižymi visoje Saulės sistemoje aktyviausiais vulkaniniais procesais, kuriuos skatina labai stiprūs Jupiterio ir Ganimedo traukos sukeliami potvyniai bei Jupiterio magnetiniai laukai. Ijo vulkanai išmeta sierą, sieros dioksidą ir silikatines uolienas, o jų lava yra pati karščiausia visoje Saulės sistemoje (1500 °C). 2001 m. vasario mėnesį Ijo įvyko milžiniškas išsiveržimas, apėmęs 1900 km² plotą. Lavos fontanai tryško į kelių kilometrų aukštį.

Europos palydovas padengtas apie 100 km storio vandens sluoksniu, todėl jo vulkanai trykšta sušalusio vandens dalelėmis. Šis procesas vadinamas kriovulkanizmu.

Saturnas ir Neptūnas

Kriovulkaninė veikla fiksuojama taip pat ir Saturno bei Neptūno sistemose. 1989 m. mokslinis palydovas Voyager 2 stebėjo ledyninius išsiveržimus (kriovulkanus) Tritone. 2005 m. Cassini-Huygens nufilmavo sušalusių dalelių išsiveržimą Encelade, kurį, kaip manoma, sudarė vanduo, skystas azotas, dulkės ir metanas. Taip pat vulkaninė veikla fiksuota Titane.

Aukščiausi veikiantys ugnikalniai

Pavadinimas	Šalis	Aukštis metrais
Kotopachis	Ekvadoras	5897
Popokatepetlis	Meksika	5426
Sangajus	Ekvadoras	5230
Kliučių Sopka	Rusija	4750
Mauna Loa	JAV	4170
Fako	Kamerūnas	4070

Taip pat skaitykite

• Fumarolė
• Piroklastinė medžiaga

Nuorodos

• Strombolio išsiveržimas 2006 m. gegužės 5 d. Archyvuota kopija 2012-11-18 iš Wayback Machine projekto.
• Tinklalapis apie ugnikalnius
• Animuota santrauka apie ugnikalnius (angl.)