De invloed van vulkanen op de ontwikkeling van de aarde

Transcriptie

1 De invloed van vulkanen op de ontwikkeling van de aarde Gemaakt door: Jesse Mathôt, Chantal Haligowski & Iris Hooijer Klassen: 5H1, 5H School: Fioretti College Lisse Inleverdatum:

2 Inhoud Inleiding... 4 H1: Hoe ontstaat een vulkaan? Convergentie Divergentie Hotspots... 7 H2: Vulkaan vanbinnen Hoe werkt een vulkaan? Verschillende typen uitbarstingen Hawaiiaanse - type Stromboli type Volcano type Piliaanse type H: Soorten vulkanen Spleetvulkaan Schildvulkaan Stratovulkaan (samengestelde vulkaan) Calderavulkaan Sintelkegel-vulkaan (slakken kegel) Koepelvulkaan H4: De invloed van vulkanisme op landvorming en geologie Vulkanisme, niet alleen hier Het begin van onze thuisplaneet Koud van buiten, warm van binnen Sporen van een vulkaan Bevrijd uit de sneeuw H5: Resultaat van vulkanisme Bijzondere voorbeelden vulkanisme wereldwijd IJsland H6: Wat zijn de biotische en abiotische invloeden van een vulkaan? Leven bij een vulkaan (biotisch) Maatregelen

3 6. Geothermische energie H7: Onderwater vulkanen (Black Smokers) Invloed vulkanen toen en nu Samenvatting... 4 Evaluatie... 5 Logboek... 6 Plan van aanpak... 8 Procesverslagen Bibliografie... 5 Afsluiting 55

4 Inleiding In dit profielwerkstuk gaan wij in op een paar specifieke aspecten van vulkanisme en omringende verschijnselen, omdat we meer wilden weten over hoe dit nou in elkaar zat en met elkaar te maken heeft. Het leek ons een zeer leuke uitdaging, om naast de normale lessen die wij hierover hadden, meer achtergrondinformatie erbij te zoeken en uit te werken. Eén van de bekendste verschijnselen, die invloed heeft op de aarde, zijn vulkanen. Vulkanen, wie kent ze nou niet. Het kunnen enorme vuurspuwende kraters en bergen zijn, maar ook oude rustige heuvels. In dit profielwerkstuk zal het ontstaan van de vulkaan, de werking en de fases beter worden behandeld en vooral ook uitgebreid uitgelegd worden. Vulkanische activiteit leidt ook tot kenmerkende fenomenen van vulkanisme zoals geisers en andere warmwaterbronnen. In sommige landen, zoals hier in Nederland, vind je bijna geen vulkanen. Hoewel er toch een is, de Zuidwalvulkaan. Buiten Nederland vindt je meer vulkanen die vaak een stuk meer opvallen, zoals de gigantische vulkaan in Yellowstone in de V.S of de vele vulkanen in het gebied rond de stille oceaan, in de Ring van vuur. Vulkanisme heeft een belangrijke rol gespeeld in het proces om de aarde er zo uit te laten zien als zij nu is. Deze rol zal hier daarom besproken, geïllustreerd en uitgelegd worden. Ook kunnen vulkanen allerlei verschillende invloeden uitoefenen op het landschap. Vooral bij het ontstaan, want waar nu bijvoorbeeld een vulkaan ligt, was vroeger bijvoorbeeld een platte vlakte. Door de ophoping van gesteente stijgt het in hoogte en gewicht. Het gesteente bestaat uit lava die is afgekoeld, gestold en gekristalliseerd. Door het toenemende gewicht kan de vulkaan de aardkost letterlijk vervormen. Zo kan een vulkaan dus invloed hebben op het landschap om zich heen. Deze verschillende situaties zullen daarom worden uitgewerkt in wat voor geologische gevolgen een vulkaan heeft, maar ook wat de abiotische en biotische factoren van een vulkaan. Figuur 2. Ligging Zuidwal vulkaan Nederland. Figuur 1. Geisers in Yellowstone. 4

5 H1: Hoe ontstaat een vulkaan? Om te beginnen is de aarde is opgebouwd uit een aantal bolschillen (zie figuur 1.1) Er zitten zuurstofrijke en zuurstofarme gesteenten vast aan de buitenste kant van de mantel, die vormen samen de lithosfeer. De lithosfeer drijft op de asthenosfeer, een vloeibare laag magma aan de bovenkant van de mantel. In de asthenosfeer vinden convectiestromingen plaats, die door de hitte van de kern door radioactieve processen vrijkomt. De lithosfeer bestaat uit verschillende platen en deze platen bewegen met deze stromingen mee. De continentale en oceanische korst, die op deze Figuur 1.1 Doorsnede aarde. asthenosfeer drijven, spelen een grote rol bij het ontstaan van vulkanen. Het bewegen van deze platen door de convectiestromingen is platentektoniek. De continentale korst bestaat uit graniet en de oceanische korst bestaat uit basalt. Die verschillen in dichtheid, doordat basalt veel zwaarder is dan graniet, dus zal de continentale korst hoger liggen dan de oceanische. Vulkanisme heeft veel te maken met de oceanische en continentale korst die op de asthenosfeer drijven. Een vulkaan ontstaat wanneer magma tot het aardoppervlak doordringt, hierbij zijn drie verschillende situaties, qua platentektoniek, te onderscheiden waarbij een vulkaan gevormd wordt. Convergentie Divergentie Hotspots 1.1 Convergentie Bij convergentie bewegen de twee platen naar elkaar toe. Als een van de twee platen een oceanische plaat is, dan schuift de ene plaat onder de andere. Dit wordt subductie genoemd. Hierbij smelt de plaat die naar beneden wordt geduwd, waardoor magma ontstaat. Het magma die zich daar dan bevindt is heel taai, stroperig en bevat veel gassen. Het magma stijgt op, omdat het relatief licht is, naar de kraterpijp daar stolt het magma en verstopt de kraterpijp. Hierdoor bouwt zich een grote druk op en dit zorgt dus voor een explosieve uitbarsting. Er zijn twee verschillende soorten van subductie te onderscheiden. 5

6 Continentale botst met oceanische plaat: (zie figuur 1.2) Als de twee platen met elkaar botsen duikt altijd de zwaarste plaat onder de lichtste. De oceanische korst is zwaarder dan de continentale, omdat deze uit basalt bestaat. Hij heeft dus een grotere dichtheid dan de continentale en duikt er dus onder. Een gebied waar dit gebeurt heet subductiezones. Er ontstaan daar vaak diepzeetroggen. Een trog is een diepe, smalle kloof in de bodem van de oceaan die ontstaat bij subductie. Figuur 1.2 Continentale plaat botst met oceanische plaat. Twee oceanische platen botsen (zie figuur 1.4) De oudste plaat duikt dan onder de jongste plaat, een oude plaat is veel zwaarder omdat deze veel meer is afgekoeld. Het gevolg hiervan is dat er een eilandenboog ontstaat en een trog. Op een eilandenboog liggen dan vaak meerdere Figuur 1.4 Twee oceanische platen botsen. stratovulkanen over een bepaalde lengte achter elkaar. Deze vulkanen zijn erg explosief. Twee continentale platen botsen: (zie figuur 1.5) Op de continentale platen liggen schilden. Schilden zijn een geologisch stabiel deel van de aarde. De continentale platen duiken niet onder elkaar, omdat ze beiden ongeveer dezelfde massa bevatten en beide relatief te licht zijn voor Figuur 1.5 Twee continentale platen botsen. subductie. Daardoor gaan ze gaan allebei tegen elkaar op, naar boven. Zo wordt dus een gebergte gevormd, ook wel plooiingsgebergte genoemd. Hierbij is er geen sprake van vulkanen, doordat het magma nog onder de aardkorst is en niet wordt geprikkeld door platen die eronder schuiven. Wel treden hier aardbevingen op. 6

7 Een bekend voorbeeld van vulkanen die ontstaan bij convergente plaatgrenzen zijn de vulkanen in de Ring van Vuur, geologisch gezien zeer actief gebied rond de Stille Oceaan. Dit gebied is vooral zo actief omdat de oceanische Pacifische plaat subduceert onder de omliggende platen. De Pacifische plaat is namelijk een relatief oude oceanische plaat die onder de omliggende platen schuift. Hierdoor ontstaan een enorme hoefijzervormige trog en subductiezones. Het gebied is ongeveer 500 km lang en gaat van Nieuw-Zeeland naar enkele eilanden van Indonesië, de Filipijnen, Japan, Alaska, de westkust van Canada, de Verenigde Staten, Mexico, Midden-Amerika en eindigt bij Zuid-Amerika. Figuur 1.6 Ring of 1.2 Divergentie Bij divergentie bewegen de twee platen juist van elkaar af. De meeste gebieden waar dat gebeurt, liggen onderzees. Als twee oceanische platen uit elkaar drijven, komt er gesmolten gesteente omhoog als magma. Dat vloeibare magma stolt als het in contact komt met het water, er ontstaat dan een oceanische korst. Zoiets heet een oceanische rug Dat zijn gebieden die veel vulkanische activiteiten bevatten. Als zulke oceaanruggen boven het water uitsteken, vormen het gebergteketens, het blijft dan wel een vulkanisch eiland, hier ontstaan dan geen explosieve stratovulkanen, maar effusieve schild - en spleetvulkanen. In figuur 1.7 is afgebeeld hoe een oceanische rug ontstaat. De platen schuiven uit elkaar, vloeibaar magma stijgt op, het gaat stollen als het vloeibaar magma het water raakt (vaak al op een paar kilometer diepte) Zo ontstaat er een vulkanisch eiland. Figuur 1.7 Oceanische rug 1. Hotspots 7

8 Hotspots wijken af van de eerste vier voorbeelden die genoemd werden. Die voorbeelden zijn te verklaren aan de ligging van de plaatgrenzen, een hotspot daarentegen is een gebied waar de aardkorst erg dun is, ze liggen vaak ver van de rand van tektonische platen. De plaat schuift op dezelfde manier als bij de andere voorbeelden, maar het vulkanisme ontstaat er anders. De hotspot blijft namelijk op dezelfde plek onder de aardkorst als de plaat er overheen schuift. Dicht bij de kern van de aarde ontstaat heel erg warm magma wat ook wel mantelpluimen, waar een hotspot het bovenste deel van is, wordt genoemd. Deze hete pluimen smelten door het onderste deel van de lithosfeer heen. Doordat de aardkorst erg dun is op zulke plekken door de hotspot, kan het magma zich zeer gemakkelijk bewegen en makkelijk in de magmakamer verzamelen. Dan ontstaat er een vulkaan, die blijft dan op zijn plek de plaat beweegt verder, waaronder ook weer over diezelfde magmakamer. De tektonische platen bewegen, maar de hotspot blijft op zijn plaats. Figuur 1.8 Ontstaan Hawaii eilanden. De vulkaan zal dus uiteindelijk buiten het bereik zijn van die hotspot, daardoor gaan alle vulkanen, die ontstaan zijn door een hotspot, uiteindelijk dood. Er ontstaan vaak meerdere vulkanen door een hotspot die dan achter elkaar in een rechte keten liggen. Zo zijn ook de Hawaii-eilanden ontstaan (zie figuur 1.8) 8

9 H2: Vulkaan vanbinnen In figuur 2.1 is de typische vorm van een vulkaan te zien. Een vulkaan is niet alleen een massieve hoop gesteente, maar het bevat ook allerlei kraterpijpen die zich in een groot gangenstelsel bevinden. De kraterpijpen staan in verbinding met een magmakamer, dieper in de aardkorst. De magma kamer is waar alle lava vandaan komt. Als een vulkaan langere tijd niet heeft uitgebarsten, staat de magmahaard niet in directe verbinding met het aardoppervlak. Het einde van de kraterpijp, ook wel krater genoemd, zit dan namelijk verstopt met een laag vulkanisch gesteente. Figuur 2.1 Vulkaan vanbinnen. 2.1 Hoe werkt een vulkaan? Als een vulkaan wil gaan uitbarsten, hoopt er zich steeds meer magma in de magmakamer op. Het magma en een aantal vulkanische gassen kunnen geen andere kant op dan omhoog. De druk wordt steeds groter, die druk zorgt ervoor dat de vulkaan zich uitzet, zo kunnen er ook wat aardschokken ontstaan. De vulkaan is hier nog niet uitgebarsten, maar er zullen dan wel al kleinere kraters zijn ontstaan, die noem je de nieuwe kraters of zijkraters Er zijn twee belangrijke soorten uitbarstingen te onderscheiden: explosieve en effusieve erupties. Bij een explosieve eruptie van een stratovulkaan, wordt de druk nog sterker en het magma wordt omhoog geperst door de kraterpijp heen naar boven. Zodra het magma op het aardoppervlak komt, ontsnappen er allerlei gassen uit de lava. De tempratuur van de lava is tussen de 650 C en 1200 C. Er komen ook veel stenen en veel vuile, vieze dikke lucht vrij, wat vaak ook giftige stoffen bevat. Dit wordt een explosieve uitbarsting genoemd die vaak voorkomt bij stratovulkanen. Dat magma is taai en bevat veel gassen. Daarnaast zijn er ook schildvulkanen en spleeterupties die beide een effusief karakter hebben. Hierbij is het magma vloeibaar en bevat weinig tot geen gassen. De lava stroomt dan langzaam, maar ver uit langs de zijden van de vulkaan. Door het afkoelen stolt lava op het aardoppervlak en ontstaat er een vulkanisch gesteente. Het wordt dan heel hard. De lava stroomt vaak kilometers van de vulkaan af en verwoest heel veel. Een stratovulkaan is het gevaarlijkst, ook al stolt het lava eerder maken de pyroklastische stromingen het zo gevaarlijk voor de omringde mensen die er wonen. Dit zijn stromingen die vooral bestaan uit heel heet lava, gas, rotsen en as. Bij schildvulkanen stroomt het lava verder door, maar die zijn meestal te vinden bij de MID-oceanische rug, waar dus geen mensen wonen. Er blijft altijd nog wat lava achter in de krater zelf en magma in de kraterpijp, dat stolt natuurlijk ook. Als alle magma gestold is, raakt de kraterpijp weer verstopt. 9

10 De magmakamer kan nu weer gevuld worden met magma, totdat er genoeg druk is opgebouwd waardoor een nieuwe uitbarsting plaatsvindt. Bij iedere vulkaanuitbarsting komt een laag vulkanisch gesteente en as bovenop de vorige laag, waardoor na een aantal uitbarstingen een berg ontstaat. Vaak is de grond rondom een vulkaan heel erg vruchtbaar, dat komt door de voedingsstoffen die zich in het magma bevinden. 2.2 Verschillende typen uitbarstingen. Naast dat er veel verschillende vulkanen zijn, zijn er ook verschillen in de uitbarstingen. Om over het algemeen aan te kunnen geven hoe een vulkaan uitbarst, is het onder te verdelen in verschillende fases: 1. Onder de vulkaan zit een magmakamer. Deze vult zich langzaam met nieuw magma. Een slapende vulkaan heeft een kraterprop. Dit is afgekoelde en gestolde lava. 2. Als de magma kamer vol is (de druk dus vrij groot) neemt de druk op de grond boven deze kamer toe. Het magma wordt door de kraterpijp naar boven gestuwd.. De grond begint te trillen en de zijden van de vulkaan beginnen uit te puilen. Vanuit de krater ontsnappen gassen en er is zwavel inde lucht te ruiken. 4. Als gassen aanwezig zijn, zoals ineens stratovulkaan waar het magma erg taai is, dan begint de uitbarsting met een luide explosie. Stenen en as worden de lucht ingeblazen, vaak meters hoog. Deze as weegt bijna niets, hierdoor komt het kilometers verder pas weer terug op de aarde. Als de druk van de nieuwe aanvoer gassen en as wegvalt, kan deze wolk langs de vulkaan naar beneden razen. Zo ontstaat er een pyroklastische stroom. 5. Als er geen gas is, zoals bij een schildvulkaan die vloeibaar magma bevat, stroomt de lava uit de vulkaan naar beneden. Dit is wel een soort uitbarsting die heel lang kan duren, dagen of zelfs maanden. Zoals al eerder werd vermeld, iedere vulkaan barst uit op een andere manier, het ligt vooral aan de samenstelling van magma die zich bevindt in de vulkaan. Zo is het algemeen bekend, als het magma taai is en veel opgeloste gassen bevat, is het heel explosief en wanneer het magma heel vloeibaar is en weinig opgeloste gassen bevat, verloopt de eruptie heel rustig. Deze eruptie soorten zijn onderverdeeld in soorten stijlen. Het kan niet altijd zo verlopen hoe het er beschreven staat, want soms volgen meerdere erupties zich achter elkaar op tijdens een uitbarsting. 10

11 2. Hawaiiaanse - type Bij dit type uitbarsting komt het vloeibare magma naar het aardoppervlak, hierin zijn heel weinig gassen te vinden. Deze lava stroomt daarna vrij snel van de vulkaan helling af. Het is heel vloeibaar dus verspreidt zich snel over een groot gebied. Te vergelijken met dit soort uitbarst type is de schildvulkaan, omdat na deze uitbarsting een flauwe, uitgespreide helling ontstaat net als bij schildvulkanen. Als de vulkaanuitbarsting zich bij ondiep water bevindt, heten dit freatische erupties. Het water stroomt dan de kraterpijp in, wat explosief overgaat in waterdamp waarbij een heftige eruptie ontstaat. Doordat het magma snel het water raakt, wat voor afkoeling zorgt, verkruimeld het magma tot hele kleine deeltjes wat op glas lijkt. Figuur 2.2 Doorsnede Hawaiiaanse eruptie type. Figuur 2.. Eruptie stromboli type. 2.4 Stromboli type De eruptie van dit type is explosief, maar wordt niet erg hoog de lucht in gespoten. Er is een grote druk aanwezig in de krater die ervoor zorgt dat het lava explodeert, maar het wordt steeds ontlast van zijn druk, waardoor er geen grote eruptiewolken ontstaan. Hierdoor maakt het ook de minst gevaarlijke soort eruptie die er is. Er springt vooral lava omhoog, maar blijft dus laag bij de kratermond blijft zoals in figuur 1 te zien is. Het is niet altijd te zeggen wanneer zo een type zal gaan uitbarsten omdat het heel onregelmatig. Figuur 12. Doorsnede Stromboli eruptie type. Figuur 2.4 Doorsnede Volcano eruptie type. 2.5 Volcano type Dit type uitbarsting is een stuk heftiger dan de andere twee. Het begint met een opbouw van een hoge gasdruk die er uiteindelijk voor zorgt dat het magma een harde push krijgt, wat een explosieve uitbarsting als gevolg heeft. Hierbij komen naast de lavastroom ook nog eens as en lavastenen, die veel schade kunnen aanrichten, vrij. De aswolk die erbij komt kijken kan soms wel kilometers hoog zijn, wat vervolgens door de wind over een heel groot gebied wordt verspreid. 11

12 2.6 Piliaanse type Een van de meeste gewelddadigste, krachtigste en meest explosieve erupties die er is. Er wordt binnen een paar seconden een megawolk van lava, vulkanische gesteenten, gas en as kilometers hoog de stratosfeer (lucht) in geschoten. De top van de krater kan bij deze eruptie, door de hogedruk, voor een totale instorting zorgen. Bij deze situatie kan er een dodelijke as lawine ontstaan van heel heet lava en gas die met een hele hoge snelheid van de vulkaan helling raast. Dit wordt ook wel een pyroklastische stroom genoemd. Figuur 2.5 Piliaanse eruptie afgebeeld. Een voorbeeld van zo een uitbarsting is die van Mount Pelée, Martinique (figuur 16) in Deze uitbarsting verwoeste het hele eiland, waaronder ook de stad Sint Pierre, er waren slechts maar drie overlevenden. Het creëerde een hele koepel, doordat de hele vulkaan was ingestort. Figuur 2.6 Mount Pelée uitbarsting in

13 H: Soorten vulkanen Er zijn vele soorten vulkanen, het meeste onderscheid wordt gemaakt in de actieve en de slapende vulkaan, maar er zijn ook nog andere vulkanen die op verschillende manieren ontstaan..1 Spleetvulkaan Als het magma door een scheur in de aardkorst naar buiten komt, dan verspreidt de lava zich in een soort van spleet. Dit soort vulkanen zijn te vinden bij de MIDoceanische rug die ontstaan is door twee divergerende oceanische platen. Er ontstaat dus ruimte wat een spleet kan vormen. Zo kan het magma zonder veel weerstand, naar boven komen op het aardoppervlak. Vaak zie je alleen deze tektonische platen onder het wateroppervlak, dus vaak ontstaan deze spleetvulkanen in de oceaan. Daar kan het magma dus niet echt makkelijk omhoog door de hogedruk, maar er ontstaan wel oceaanruggen. Dat is een onderzeese bergketen. Een voorbeeld hiervan is de MID-Oceanische rug, die loopt van de Noordpool tot Zuidpool. Figuur.1 Doorsnede spleetvulkaan..2 Schildvulkaan Hotspots zorgen voor een dunne aardkorst, dat zijn dus plekken waar makkelijk vulkanen kunnen ontstaan. Boven een hotspot op de oceanische korst worden in de regel vaan schildvulkanen aangetroffen. Zo ontstaan veel schildvulkanen in en rondom de Hawaii eilanden. Figuur.2 Doorsnede schildvulkaan. Het magma bij deze vulkaan is in de magmakamer een soort van dunne, hete vloeistof, het kan in de kraterpijp ervoor zorgen dat dat als er een verstopping inzit, die helemaal weggaat. Hierdoor komen er weinig ontploffingen voor tijdens een eruptie. Als de druk in de magmakamer hoog is, kan er ook een soort lavafontein ontstaan, er ontsnapt hier niet heel veel as, omdat de gassen al uit het magma zijn gegaan zonder schuim te vormen. 1

14 Als een schildvulkaan uitbarst, is het niet heel gevaarlijk voor de omgeving. De lava heeft wel een sterke snelheid, waardoor het relatief grote afstanden kan afleggen. Vaak zien mensen het hierdoor dus al aankomen, dus er komen zelden gewonden en doden voor. Het geeft vaak alleen materiële schade, aan huizen, akkers en fabrieken.. Stratovulkaan (samengestelde vulkaan) Stratovulkanen ontstaan vooral langs subductiezones, zoals bijvoorbeeld de Vesuvius en Mount St. Helens. Deze vulkaan is de meest voorkomende vulkaan op aarde, vooral door de kegelvorm. Iedereen kent de vulkaan eigenlijk ook als je de afbeelding bekijkt. Het komt door de hoge spitste top die erg opvalt. De vulkaan is opgebouwd uit gestolde lava met afwisselende lagen (pyroklastisch materiaal) zoals as en stenen. De vulkaan is vernoemd naar het Latijnse woord stratus wat laag betekend. De vulkaan heeft meerdere Figuur. Doorsnede vertakkingen in de vulkaan zelf, dus meerdere zij-pijpen, samengestelde vulkaan. waar adventiekraters ontstaan aan de buitenkant en op de helling van de vulkaan. Ze zijn vrij hoog en kunnen een eeuwige laag sneeuw op de top hebben liggen. Het magma is een erg taaie, stroperige vloeistof. Het is dus moeilijk om tot het aardoppervlak door te dringen. Voordat een eruptie kan plaatsvinden, moet er een zeer hogedruk ontstaan in de magmakamer. Vaak voordat er een uitbarsting plaatst vindt, is het rommelen van de vulkaan al te horen. Als de vulkaan dan uiteindelijk uitbarst, is het erg gevaarlijk. Het is een grote ontploffing met veel gesteente en as, veel vulkanische gassen gaan daarmee de lucht in. Er ontstaat een soort regen van as, gesteente en echte regen wat dagenlang kan aanhouden. Er is niet zoveel lava aanwezig bij zo n vulkaan, maar er kan wel een modderstroom ontstaan, die lahar wordt genoemd. Deze verschijnselen zorgen vaak voor vele doden en gewonden. Calderavulkaan Een voorbeeld waar zo n calderavulkaan is te vinden, is in El Chichón, Zuid Mexico. Deze soort vulkaan is iets ouder en heeft een hele brede krater. Figuur.4 Doorsnede calderavulkaan. Deze krater ontstaat, omdat na de laatste uitbarsting een deel van de vulkaan in de geheel geleegde magmakamer is ingestort. In de krater kan dan een kratermeer ontstaan, waar gewoon water zich in kan plaatsen maar dit hoeft niet. Het water kan allerlei kleuren aannemen. Deze 14

15 kratermeren zijn vaak echt supermooi, zoals op figuur.5 te zien is, maar ze kunnen ook dodelijke gevolgen hebben. Als het waterpeil van een kratermeer hoger wordt, kan een deel van de vulkaan het begeven, dan kan de enorme watermassa van de helling afstromen als lahar (modderstroom) Het kan ook zo zijn dat in een oude krater een nieuwe krater ontstaat. Er is namelijk altijd nog vulkanische activiteit aanwezig onder het aardoppervlak. Als de magmakamer weer gevuld raakt en de druk steeds weer hoger wordt, kan er een nieuwe eruptie plaatsvinden in de caldera. Zo is weer een nieuwe vulkaan ontstaan. Figuur.5 Volgelopen caldera vulkaan..4 Sintelkegel-vulkaan (slakken kegel) Sintelkegel vulkanen komen vaak voor op de helling van een schild en/of stratovulkaan. Ze zijn opgebouwd uit uitgestoten vulkanisch materiaal en lava. Die soorten materialen komen uit de uitgebarsten vulkaan en hopen zich op in een soort kegelvorm. De naam is afgeleid van de grote hoeveelheid bubbeltjes in het materiaal (pyroklastisch gesteente) Ook worden deze vulkaan types wel scoria-kegels genoemd, dat is namelijk een van de soorten gesteente die bij de vulkaan te vinden zijn. De vorm van de vulkaan is bijna letterlijk een kegel: een steile helling die constant blijft. De vulkaan is niet heel hoog, het gemiddelde is ongeveer maar 00 meter. Ze vallen hierdoor minder op en zijn dus minder bekend. Wat al eerder verwezen was is dat ze vaak op andere vulkaansoorten voor komen, door de gesteentes uit die soorten vulkanen. Vaak is er te zien dat er niet één kegel vulkaan is, maar meerdere en vormen ze een Figuur.6 De Sunset groepje op de gekozen vulkaan. De sintelkegel vulkaan in sintelkegel barst vaak maar één keer uit en daarna niet meer, de vulkaan brengt niet veel schade aan. Per sintel-kegel vulkaan is de uitbarsting heel verschillend, de ene is wel explosief en de andere niet. De soort magma is heel erg tevergelijke met de schildvulkaan. De krater wordt vaak ee beetje naar een bol gevormd, nadat het lava er over heen raast. Figuur.7 Doorsnede sintelkegel 15

16 .5 Koepelvulkaan De koepelvulkaan is eigenlijk de meeste gevaarlijke vulkaan van allemaal. Het is eigenlijk een stratovulkaan, alleen hier is sprake van magma wat zich ophoopt onder de vulkaankorst. Als de vulkaan op het punt staat om uit te barsten, ontstaan er een soort schuimkoppen wat de vulkaan een beetje optilt, waardoor eens soort van koepel ontstaat. Er kunnen een of meerdere Figuur..8 Doorsnede uitbarstingen plaatsvinden, omdat het allerlei gevaarlijke koepelvulkaan. stoffen in het gas zit wat voorkomt in de pyroklastische stromingen, zijn deze uitbarstingen heel gevaarlijk. Deze soort vulkanen zijn te vinden in de buurt van de Ring of Fire, door de vele subductiezones die daar voorkomen. Figuur.9 Koepelvulkaan in de vulkaankrater van Mount St. Helens. Om alles op een rijtje te zetten, is in figuur.10 te zien met wat voor magma, eruptie, gesteenten etc. de vulkanen te maken hebben. Er is te zien dat de niet explosieve vulkanen vooral uit basalt bestaan en de wel explosieve vooral uit de gesteentes bestaan die velen soorten gassen en zuren bevatten. Figuur.10 Overzicht van de karakteristieke eigenschappen van de verschillende vulkaan types. 16

17 H4: De invloed van vulkanisme op landvorming en geologie 4.1 Vulkanisme, niet alleen hier Om te beginnen is het belangrijk om te weten dat vulkanisme niet alleen op aarde voorkomt. Ook op andere planeten zijn vulkanen, zo ligt op Mars de Olympus Mons. Dit is de grootste vulkaan in ons zonnestelsel. Ook de tweeling van Aarde, Venus, kent vulkanisme, alleen wel in extreme vormen en fases, aangezien de planeet omhuld is door verstikkende dampen en een verpletterende atmosfeer. Vulkanisme is dus geen uniek verschijnsel. 4.2 Het begin van onze thuisplaneet Het begon allemaal zo n 5 miljard jaar geleden, dat de aarde zich uit rondvliegend ruimtepuin begon te vormen. Botsende rotsblokken die zich samenklonterden tot een steeds groter geheel met een zwaardere massa en meer zwaartekracht, waardoor er nog meer rotsblokken werden aangetrokken. De planeet is op dat moment nog een gloeiende bol gesmolten gesteente. Het aardoppervlak is dus vloeibaar en bezaaid met lavastromen, ook wordt de aarde constant gebombardeerd door meteorieten. Daarbovenop kwam 4,4 miljard jaar geleden ook nog eens een planeet ter grootte van Mars genaamd Theia, die waarschijnlijk in dezelfde baan rond de zon als de aarde was ontstaan, tegen onze planeet aan. Door de enorme kracht van de botsing werd het aardoppervlak weer vloeibaar en van het ontstane puin werd onze maan gevormd. 4. Koud van buiten, warm van binnen De binnen kern van de aarde is zelfs vandaag nog steeds zo n 5500 graden Celsius. De warmte zorgt voor de geologische verschijnselen zoals vulkanisme op de aarde. Wat diep in de aarde gebeurt, vormt hierboven bij ons het landschap. Deze warmte is te danken aan een aantal redenen, waaronder één kosmische, één geologisch/natuurkundige en twee chemische. De kosmische reden is warmte uit de tijd dat de aarde nog vloeibaar was en constant bekogeld werd met meteorieten uit de ruimte, ook wel oer warmte genoemd. Deze komt tegenwoordig nog steeds vrij aangezien het lang geleden opgesloten was in de aarde. De geologische/natuurkunde reden is de aardkost. Het materiaal waaruit de aardkorst bestaat, voornamelijk basalt en graniet, geleidt bijzonder slecht. Het gesteente heeft een isolerende functie. De chemische redenen zijn het ontstaan van zware elementen en het verval van radioactieve stoffen. Het verval van radioactieve stoffen houdt in dat stoffen als uranium, kalium en thorium straling uitzenden. Dat doen de stoffen omdat ze een instabiele kern hebben die erg zwaar is. Door straling uit te 17

18 zenden vervallen de kernen tot ze een andere stof worden die stabieler is. Zo zal een Uranium-24 atoom bijvoorbeeld vervallen tot een Thorium-22 atoom. Terwijl dit gebeurt komt er veel energie vrij. Door deze processen zal de aarde nog een lange periode warm blijven en zullen de vulkanische processen dus vrolijk verder gaan. 4.4 Sporen van een vulkaan Vulkanen kunnen veel vernieling aanrichten. Bij de eruptie van een vulkaan komt veel geweld kijken. Lavastromen, vulkanische bommen, kratervorming, aardbevingen, hete aswolken of een vulkaan die zichzelf opblaast. Vulkanen maken zichzelf kapot. De vulkaan barst dan namelijk zo heftig uit dat (een deel van) de vulkaan, en soms ook het omliggende gebied instort. Ook kan het dak van de magmakamer instorten omdat het ondersteunende magma weg is. Als dit gebeurt, ontstaat er een caldera, een soort vulkanisch gat in het landschap. Dit is niet het einde van de avonturen van de caldera, want er kan nog veel gebeuren. Omdat de caldera een lager gelegen komvormig gebied is, kan er water in lopen. De caldera wordt dan ook wel een kratermeer genoemd. Kratermeren ontstaan ook in normale vulkanische kraters. Een minder bekend verschijnsel dat wordt veroorzaakt door vulkanische activiteit, zijn basalt uitvloeiingen, ook wel basalt floods. Grootschalige vulkaanuitbarstingen waarbij enorme hoeveelheden gesteente en gassen vrijkomen. Figuur 4.1 Vulkanische krater. Figuur 4.2 Locaties van andere basalt uitvloeiingen. 18

19 Een voorbeeld hiervan zijn de Deccan Traps in India. Deze vulkanische vlakte is tegenwoordig al een stuk minder groot dan vroeger, aangezien erosie over de loop van der jaren zijn werk heeft gedaan en een deel van de uitvloeiingen al heeft verwijderd. Het bestaat uit vele lagen van opgehoopt gesteente, die bij elkaar zo n twee kilometer dik zijn. Figuur 4. De Deccan Traps in India De vorming van deze enorme hoeveelheid gesteente wordt geassocieerd met de meteoriet die de dinosauriërs uitroeide. De enorme impact van deze meteoriet uit de ruimte had wereldwijde gevolgen. Het ontketende tsunami s, aardbevingen en ook veel vulkanische activiteit. Zo ook de reeks van uitbarstingen die de Deccan Traps vormden. Deze uitbarstingen vonden over een periode van jaar plaats, geologisch gezien een erg korte periode. India is niet de enige plek in de wereld waar dit verschijnsel voorkomt. Zo ook In Noord-Amerika bij de Columbia River Basalt. Deze uitvloeiingen zijn afkomstig uit de Yellowstone caldera vulkaan, een grote complexe vulkaan met de grootste vulkaankrater ter wereld. De basalt uitvloeiingen worden ook vaak geassocieerd met massa-uitstervingen. Vanwege de grootschalige uitbarstingen over lange periodes, komen er veel vulkanische gassen in de atmosfeer. De gassen zoals koolstofdioxide, zwavel en methaan kunnen veel invloed hebben op het klimaat. In de atmosfeer kunnen deze gassen het zonlicht blokkeren waardoor planten afsterven, met als gevolg dat dieren ook niks meer te eten hebben. Ook kan de afwezigheid van zonlicht ervoor zorgen dat de temperatuur drastisch daalt. Hierdoor kan een ijstijd ontstaan, met alle gevolgen van dien. Gletsjers over de hele wereld, bevroren of opgedroogde zeeën. De gevolgen van een vulkaanuitbarstingen kunnen op deze manier dus veel effect hebben op het klimaat en zo uiteindelijk ook de omgeving. Een ander voorbeeld hiervan zijn de basalt uitvloeiingen in Siberië. Zo n 250 miljoen jaar geleden kwam er een extreme hoeveelheid gesmolten gesteente aan het oppervlak in het noorden van het supercontinent Pangea. Pangea was een samensmelting van de hedendaagse continenten die samen een enorme landmassa vormden. Deze uitvloeiing was ongeveer 6 miljoen kubieke meter aan gesteente over een periode van 2 miljoen jaar. Bij deze uitbarstingen kwamen ook zoals al eerdergenoemd allerlei broeikasgassen vrij. Gelijktijdig met deze gebeurtenissen was de grootste massa-uitsterving ooit op de aarde. Bij de End-Permian extinction ofwel de uitstervingen aan het einde van het Perm, stierf zo n 90% van de zeedieren en 70% van de landdieren uit. Behalve broeikasgassen die zoveel warmte vasthielden dat de oceanen een temperatuur 40 graden Celsius bereikten, zouden er ook veel giftige metalen in de oceaan zijn gelekt, waaronder koper, palladium en nikkel. Dit is nog een theorie, maar er zijn veel aanwijzingen dat dit de hoofdzaak is van de enorme uitstervingen. 19

20 4.5 Bevrijd uit de sneeuw Vulkanisme heeft niet alleen veel dood en verderf aangericht, maar het heeft ons ook gered van een ijstijd. Zonder de vulkanen had het aardse landschap er nu wit en bevroren uitgezien. Sneeuwbal-aarde was het gevolg van astrologische en natuurlijke oorzaken, zo n 65 miljoen jaar geleden. De astrologische oorzaak was te zoeken bij de baan die de aarde om de zon maakt. Deze verandert in de loop van de jaren en wordt onregelmatig, waardoor de aarde extra ver van de zon af komt te staan, waardoor de aarde minder warmte van de zon ontvangt. De natuurlijke oorzaak is te zoeken bij primitieve micro-organismen die de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer verminderden. Het ijs verspreide vanaf de polen en weerkaatste steeds meer zonlicht waardoor dit proces werd versneld. De hele aarde was bedekt met sneeuw en ijs, tot de vulkanen in actie kwamen. De hete kern van de aarde liet zich niet afkoelen en vulkanen rezen aan het aardoppervlak om de atmosfeer vol te pompen met koolstofdioxide en andere broeikasgassen. Hierdoor hield de atmosfeer weer warmte vast en het ijs smolt en trok zich terug naar de polen. Vulkanisme heeft dus voorkomen dat het landschap zou bestaan uit sneeuw en ijs. Figuur 4.4 Een vulkaan steekt boven het ijs uit en spuwt de essentiële broeikasgassen in de atmosfeer. Figuur 4.5 De aarde in sneeuwbal toestand. 20

21 H5: Resultaat van vulkanisme Vulkanische activiteit kan ook leiden tot eilanden. In allerlei verschillende vormen. Een reeks eilanden die allemaal op de plek liggen waar twee tektonische platen elkaar ontmoeten. In deze subductiezones zal door het omlaag gaan van de subducerende plaat een trog ontstaan. Dat is een diepe kloof op de zee/oceaanbodem. Een bekende trog is de Marianentrog, de diepste trog ter wereld. Deze trog Figuur 5.1 Vulkanische eilandenboog is ontstaan doordat de Pacifische plaat onder de Filipijnse plaat schuift. Doordat de plaat die subductie ondergaat in het magma onder het aardoppervlak komt, zal deze beginnen te smelten en de druk onder het aardoppervlak neemt toe. Ook zullen allerlei vluchtige stoffen, voornamelijk water, opstijgen/vrijkomen uit de plaat en reageren met omliggende gesteente, waardoor de smelttemperatuur van deze gesteenten lager komt te liggen. Hierdoor smelt het gesteente makkelijker en zal er meer magma ontstaan. Het magma zal zijn weg naar boven proberen te vinden en als lava aan het aardoppervlak komen. Eenmaal aan het aardoppervlak, zal het afkoelen door de veel lagere omgevingstemperatuur. Op het land zal de lava zijn warmte afgeven aan de lucht, in de zee/oceaan aan het water. Doordat het water veel meer energie in de vorm van warmte kan bevatten dan lucht, zal de lava eerder afkoelen en stollen. De resulterende stolling van dit gesteente zal leiden tot een ophoping die in hoogte stijgt. Zo vindt het gesteente een weg naar boven en ontstaan er uiteindelijk (vulkanische) eilanden. Dit hoeft niet altijd, het gesteente kan ook onder het wateroppervlak blijven. Deze vorm van vulkanische activiteit kan ook op het land voorkomen, maar wel met een aantal verschillen. In dit geval heet het geen vulkanische boog meer maar simpelweg vulkanen. De ene plaat is continentaal en de ander is een oceanische plaat. De oceanische plaat zal onder de continentale schuiven omdat deze plaat zwaarder is terwijl de oceanische plaat wel dunner is. Dit komt doordat de oceanische platen uit dichtere steensoorten bestaat zoals basalt. Dit stollingsgesteente wordt direct afgekoeld door het water als het bij het oppervlak komt, waardoor het bijna niet kan kristalliseren en heel dicht blijft. Als de platen gaan schuiven zal er uiteindelijk dus weer magma naar het oppervlak komen wat leidt tot vulkanische verschijnselen aan het oppervlak. Vulkanen en ondiepe aardbevingen zijn een aantal verschijnselen die je als gevolg hiervan kan vinden. Een hotspot kan ook eilanden vormen en in sommige gevallen ook een supervulkaan. Als de hotspot onderwater ligt, zoals in het geval van Hawaii, dan zal er zich een onderwatervulkaan vormen die uit kan groeien tot een eiland. Boven de hotspot ontstaat dus een vulkaan, maar waar deze vulkaan precies ligt bepaalt de uiteindelijke vorm. 21

22 Omdat de plaat waarin deze hotspot ligt verplaatst, terwijl de hotspot op dezelfde plaats blijft ontstaat er een lijn vulkanen/eilanden. De hotspot is constant actief, maar kent ook periodes van relatieve rust. Er is dan minder gesteente dat zich op hoopt waardoor er hoogteverschillen zijn. Door het omringende water lijkt het daardoor alsof het eilanden zijn, terwijl het eigenlijk een lijn vulkanisch gesteente is waarvan alleen de hoogste punten boven het wateroppervlak uitsteken. Figuur 5.2 Het is donkerblauwe de oceaanbodem, het lichtblauwe is het onder water gelegen vulkanisch gesteente en het geel is het vulkanisch gesteente dat boven water uit steekt en het eiland vormt. 5.1 Bijzondere voorbeelden vulkanisme wereldwijd Hawaii is niet het enige voorbeeld van vulkanisme boven een hotspot. Ook de langste vulkaanketen ter wereld, die gelegen is in Australië, is het gevolg van een plaat die over een hotspot schuift. Op het plaatje is te zien dat je een lijn van vulkanen hebt. De lijn is zo n 2000 km lang en de hotspot ligt nu bij Tasmanië, dit is afgeleid aan de hogere temperatuur daar. De hotspot hier is altijd vrij actief geweest, alleen niet overal zijn vulkanen. Dat heeft te maken met de dikte van de aardkost, want als die dikker is dan 10 km dan zal er geen vulkaan ontstaan. Op de plekken waar wel vulkanen liggen is de aardkorst dus wel dun genoeg. Figuur 5. De duidelijke lijn van vulkanisme in Australië. 22

23 Niet alleen op plekken met tropische warmte, maar ook op plekken met extreme kou komen hotspots voor. Ross Eiland, gelegen in de Ross zee bij Victorialand. Ook wel de territoriale claim van Nieuw-Zeeland op Antarctica genoemd, is een eiland dat bestaat uit vier vulkanen die het gevolg zijn van een hotspot. De grootste twee vulkanen zijn de Mount Terror (20 m) en de Mount Erebus (794 m) De Mount Erebus barst sinds zijn ontdekking in 1841 constant uit. Niet dat iemand hier veel last van heeft aangezien het eiland op een paar wetenschappers en zo n twee miljoen pinguïns na, compleet onbewoond is. De onderzoeksfaciliteiten en de pinguïns zijn bij de kust te vinden, een eind weg van de vulkanen. Verder bevinden zich op het eiland ook nog de Mount Bird (1765 m) en de Mount Terra Nova (210 m) De Mount Erebus is zo actief omdat deze boven de Erebus hotspot ligt. De andere vulkanen ondervinden/ondervonden ook gevolgen van de nabij liggende hotspot. De hotspot is dus ook eigenlijk de oorzaak voor het ontstaan van dit vulkanische eiland. Figuur 5.4 Ross Island 2

24 5.2 IJsland IJsland bijvoorbeeld, is een verhaal apart. Op de plek waar IJsland ligt gaan de Noord-Amerikaanse plaat en de Euraziatische plaat namelijk uit elkaar. Dit verschijnsel heet divergentie. Het eiland ligt op de Midden-Atlantische rug, een bergketen en scheidingsgebied van tektonische platen dat grotendeels onder de Atlantische oceaan ligt. Daarbovenop is ook nog het feit dat op deze plek een geologische hotspot ligt. Een hotspot is een plek waar bijzonder veel vulkanische activiteiten plaatsvindt, zonder dat dit per se gerelateerd is aan de omliggende platentektoniek. IJsland is dus een goed voorbeeld van een landschap dat is gevormd onder vulkanische invloeden. De tektonische platen schuiven bij IJsland zo n twee centimeter per jaar uit elkaar, wat magma de kans geeft om te ontsnappen en naar boven te stromen. Hier stolt het en daardoor ontstaat er landmassa in de zee. IJsland bestaat dus grotendeels uit vulkanisch gesteente. Het land krijgt er constant meer landoppervlak bij. IJsland wordt daarom ook wel het land van vuur en ijs genoemd. Dat is niet onlogisch aangezien het relatief kleine land zo n 140 vulkanen heeft, waarvan er wel 0 actief zijn. De vulkanen tekenen het aanzien van het landschap op IJsland voor een deel. Het hoogste punt op het eiland is ook gerelateerd aan een vulkaan. In IJsland heb je ook gebieden waar het magma onder de aardkorst doorstroomt maar er niet doorheen komt. Dit zie je niet aan het landoppervlak, maar de effecten ervan zijn wel waar te nemen, zoals de geisers op het eiland die zorgen voor een apart uitzicht. Een diep hol gevuld met water, waarbij het water door opwarming vanuit de aarde en toenemende druk explosief eruit spuit. Ook fumarolen komen voort uit de opwarming vanuit de aarde. Een fumarole is een bron waaruit vulkanische gassen of dampen uit ontsnappen. Voorbeelden van deze gassen zijn koolstofdioxide of een solfatare, een bijzondere vorm van een fumarole. Hierbij spelen zwavelrijke gassen een rol zoals zwaveldioxide, waterstofsulfide, zwaveltrioxide of zwavel in dampvorm. Aan de verkleuringen in en op de hoop gesteente is te dat de dampen zich hebben zich afgezet op het gesteente. Figuur 5.5 Fumarole op IJsland. Figuur 5.6 Geiser op IJsland. 24

25 IJsland is niet het enige eiland dat op de MID-Atlantische rug ligt. Andere eilanden zijn, Jan Mayer, de Azoren, Ascension, Tristan da Cunha, Gough en Bouvet. Al deze eilanden zijn gevormd door vulkanische invloeden. IJsland heeft wel als enige bijzondere van deze eilanden dat hier de breuk boven water ligt. Ook hier, wellicht minder bekend, zit in de oceaan een verscholen gebergte, net als in de Atlantische Oceaan. Het gaat hier om de Oost-Pacifische rug, ook een bron van vulkanische activiteit. De ruggen lijken veel op elkaar, alleen Figuur 5.7 Plaatbewegingen Pacifische plaat. het gebergte in de Atlantische oceaan splitst zich uiteindelijk bij de Antarctische plaat, waar het naar het oosten en westen gaat, hoewel de Oost Pacifische rug zich niet splitst. Ook splijt de Oost-Pacifische rug zich sneller, het is zelfs de snelste ter wereld met zo n zeven centimeter per jaar. 5. Pseudokraters, een apart geval van vulkanische activiteit. Pseudokraters, bestaan uit een ring of wal van materiaal, gevormd door vulkanische activiteit. Dit fenomeen ontstaat als hete lava of as over een waterhoudende ondergrond stroomt. Deze ondergrond kan een meer zijn, maar ook drassig moerasland of ijs. Als het enorm hete vulkanische materiaal in aanraking komt met het aanwezige water, dan zal door het enorme temperatuurverschil het water direct verdampen naar stoom en uitzetten. Het uitzetten wordt voorkomen door de overliggende laag vulkanisch materiaal, waardoor zich onder de laag druk opbouwt. Het stoom dat onder druk staat zal zich uiteindelijk explosief een weg naar boven banen naar boven waarbij de wal/rand ontstaat. Doordat de vorm van een pseudokrater erg op een vulkaan lijkt, wordt het ook wel een schijnvulkaan genoemd. Het verschil met een echte vulkaankrater is dat deze pseudokrater na zijn enige uitbarsting nooit meer activiteit zal vertonen, omdat deze geen kraterpijp heeft. Het ontbreken van een kraterpijp zorgt dat er geen magma meer wordt aangevoerd waardoor er dus ook geen activiteit is. Een normale vulkaankrater heeft wel een kraterpijp en krijgt dus hete magma uit de aarde, die voor vulkanische verschijnselen zorgt. Pseudokraters zijn bovendien een zeldzaam verschijnsel, op onze planeet komen ze alleen voor in IJsland en verder is de dichtstbijzijnde plaats op onze buurplaneet Mars. 25

26 Niet te verwarren met pseudokraters zijn vulkanen met freatische of freatomagmatische erupties. Bij freatische erupties komt ook stoom uit de grond, alleen is dit verhit grondwater dat niet in contact komt met het magma, maar er wel door wordt verwarmd. Bij freatomagmatische erupties komt het grondwater wel in contact met het magma. Hierdoor kunnen maren ontstaan. Als water door magma en gassen wordt verwarmd, dan neemt de druk enorm toe. Uiteindelijk kan een explosie volgen die de vulkaankrater laat instorten. Vaak is een cirkelvormige kom het gevolg. Als deze volloopt met volloopt met water dan lijkt het net een meer of kratermeer. Het water kan niet weg in de grond omdat de bodem vaak bestaat uit een stollingsgesteente als basalt of graniet, waar het water niet doorheen komt. Het gesteente vormt zo een waterdichte kom. Maren moeten alleen niet worden verward met meren of kratermeren, want deze ontstaan op een geheel andere wijze en zijn dus ook per definitie anders. Figuur 9. Een maar in Duitsland 26

27 H6: Wat zijn de biotische en abiotische invloeden van een vulkaan? Vulkanen hebben wereldwijd invloed op de atmosfeer en een verdere ontwikkeling van de aarde, er zijn zowel positieve aspecten als negatieve gevolgen van vulkanen en zijn erupties. 6.1 Leven bij een vulkaan (biotisch) Al duizenden jaren leven mensen op of in de omgeving van vulkanen, dit mede door vruchtbaar vulkanisch as. Maar niet alleen mensen profiteren van de vulkaangrond, ook dieren zien het nut in van vulkanisme. Behalve schuilplaatsen en een leefomgeving biedt de vruchtbare grond veel voedsel voor de consumenten van de 1 e orde (herbivoren). Figuur 6.1 Een stukje vulkaanas van 0,1mm (vergroot) Toch is vulkanisch as is niet wat het lijkt, het eindproduct is vruchtbaar, pas nadat alle giftige stoffen door de regen zijn weggespoeld. Vulkaanas bestaat uit pyroklastisch materiaal dat niet groter is dan 2 mm. Het ontstaat als gevolg van lava dat in contact komt met water of door de snelle daling van de atmosferische druk op het magma waardoor de gassen die in het magma zijn opgelost uitzetten met als gevolg zijn kleine explosies aan de oppervlakte van het magma waarbij de vulkaanas wordt gevormd. Dit gebeurt overigens alleen bij stratovulkanen, bij schildvulkanen komt geen tot nauwelijks as vrij. Dit as is na de uitbarsting gloeiendheet en bevat nog giftige stoffen, vaak komt het voor dat het as kilometers ver wordt verspreid en dat dieren en mensen hierdoor logproblemen kunnen krijgen, deze hoeveelheid is te veel voor de longcapaciteit, maar dat kunnen de longen dus niet aan. Uiteindelijk kan het dus zo zijn dat je stikt in je eigen longvocht, omdat de longen wel steeds vocht blijven produceren ook al is daar geen ruimte meer voor. Regen is een cruciale factor voor een vruchtbare bodem, de giftige stoffen worden weggespoeld of verdwijnend als gas of damp. Vruchtbare bodems komen niet alleen door vulkaanas, buiten dat zijn ook bodems die bestaan uit gestolde lava zeer vruchtbaar. Ook regen hier speelt regen een belangrijke rol, een gebied dat dat door lava is overstroomd is keihard. Om die grond vruchtbaar te krijgen moet het door regen, wortels of temperatuurverschillen verweerd worden. Pas als er een fijnkorrelige toplaag ontstaat is de bodem vruchtbaar. Als dit niet gebeurd blijft de grond jarenlang hard en onvruchtbaar, de gebieden blijven dan kaal met als negatief gevolg dat er zich geen dieren of mensen kunnen vestigen, dit heeft als gevolg dat dieren en mensen die in dat gebied leefden geneigd zijn een nieuwe leefomgeving te vinden. Predatoren zouden hierdoor op een hele andere plek kunnen komen en op andere prooien gaan jagen wat het ecosysteem verstoord. 27

28 Dit zijn gevolgen van actieve vulkanen die elk moment zouden kunnen uitbarsten, toch kiezen mensen ervoor om bij zo n vulkaan te wonen. Een voorbeeld van zo een gebied is Bali, waar op de vruchtbare vulkaangrond terrasbouw plaatsvindt. Behalve landbouw is het economisch gezien ook gunstig voor de omwonenden van een vulkaan. Vulkanen trekken veel toeristen aan, hierdoor verdienen de dorpelingen in landen zoals Bali of Indonesië extra geld aan toerisme. Buiten het feit dat vulkanen zorgen voor vruchtbare grond zorgen ze er ook voor dat het op aarde niet te koud wordt, volgens wetenschappers is dit al sinds het begin van de aarde, als er ook geen vulkanen waren uitgebarsten, was er ook geen leven mogelijk geweest op aarde. 6.2 Maatregelen Al jarenlang wonen mensen bij vulkanen, ze weten wat de consequenties zijn als de vulkaan uitbarst. Toch kiezen mensen ervoor om er te wonen. Door de eeuwen heen hebben mensen ervaring opgedaan wat betreft vulkanen en zo kunnen er maatregelen worden genomen om incidenten zoals die van Pompeii te voorkomen. Voordat er maatregelen kunnen worden genomen proberen vulkanologen bij actieve vulkanen eerst te voorspellen wanneer hij gaat uitbarsten. Dit doen ze door ontwikkelingen in de magmakamer te volgen en vervolgens daaruit te voorspellen wanneer de activiteit van de vulkaan een dreiging zal vormen voor de omwonende bevolking. Een andere methode om een uitbarsting te voorspellen is door seismische trillingen te meten die voor een eruptie plaatsvinden. Dit wordt gedan met behulp van een seismograaf. De laatste twee mogelijkheden zijn het analyseren van gassen die uit de kraterpijp komen of het vaststellen van veranderingen in hoogte of vorm van de vulkaan. Door mensen op tijd te waarschuwen wordt het dodenaantal beperkt, mensen worden indien dat mogelijk is op tijd gewaarschuwd en de steden en/of dorpen die bij de gevaarlijke vulkaan liggen worden geëvacueerd. Het in de gaten houden van een vulkaan kost veel geld, maar een grote uitbarsting levert nog hogere kosten op. De schade na een uitbarsting kan oplopen tot miljarden, afhankelijk van wat er in de omgeving staat van de vulkaan. Omdat een vulkaanuitbarsting te voorspellen is en niet tegen te houden, heeft een uitbarsting gevolgen voor de economie. In de meeste gevallen moet na een uitbarsting een kostenraming gemaakt worden van de opgelopen schade aan huizen, infrastructuur, landbouwgebieden etc. Hoe groot de schadepost is, is afhankelijk van bepaalde factoren zoals het aantal steden in de Figuur 6.2 Lavastroom in bewoonde gebieden van Hawaii. directe omgeving van de vulkaan, het aantal inwoners, de kracht van de uitbarsting, de infrastructuur en zelfs natuurlijke hulpbronnen, denk aan ertsen, fossiele brandstoffen, drinkwater, gewassen ect. Een deel van de schade kan beperkt worden door een al eerdergenoemde evacuatie, maar ook het veranderen van vliegroutes scheelt al gauw miljoenen euro s. 28

29 6. Geothermische energie Vulkanen hebben behalve negatieve gevolgen voor de economie ook een positief aspect te bieden. Vulkanen kunnen ook gebruikt worden voor exploitatie van aardwarmte. Hoe dichter het magma onder de aardkorst zit, hoe makkelijker het is om de warmte ervan te winnen, daarom staan de meeste geothermische energiecentrale bij vulkanisch actieve gebieden. Echter liggen geothermische vindplaatsen ook bij randen/ grenzen van aardplaten en hotspots, dit omdat juist op zulke actieve plekken de aardwarmte goed te winnen is. Deze gewonnen warmte wordt gebruikt om energie op te wekken en als warmtevoorziening. Dergelijke centrales die dit doen zijn bijvoorbeeld de geothermische centrales in IJsland en de Verenigde Staten. De energie die deze en dergelijke centrales verkrijgen wordt voornamelijk gewonnen door hydrothermale reservoirs. Deze reservoirs kunnen warm water of/en stoom bevatten, de warmte die wordt opgewekt wordt vaak voor elektriciteit gebruikt maar wordt onder andere ook toegepast voor het ijsvrij houden van het wegdek en bruggen. Dit doet men door een waterpomp te instaleren die in de zomer de warmte opvangt en opslaat in het wegdek om zo in de koude wintermaanden deze warmte weer te gebruiken. Verassend genoeg kan aardwarmte ook gebruikt worden voor het koelen van gebouwen, bij deze toepassing wordt het water eerst op temperatuur van de ondergrond gebracht en kan daarna pas worden gebruikt om hele gebouwen af te koelen. Deze methode zou vele airconditioners wel is waar in theorie kunnen vervangen. Het opwekken van elektriciteit doormidden van geothermische energie is en blijft een groeiend proces, echter kan dit alleen op plekken met een hoge temperatuur onder de aardkorst aldus moeten het plekken zijn met een vulkanische activiteit zoals: Hawaii, IJsland, Verenigde Staten, Mexico, de Filippijnen en Italië. Deze plekken zijn dus geschikt voor een geothermische energiecentrale, In zulke centrales wordt elektriciteit als volgt opgewekt: Water wordt uit de grond gepompt en wordt vervolgens gebruikt om turbines aan te drijven, het gebruikte water gaat via een boorgat weer terug de aarde in. Omdat het water uit geothermische bronnen aanzienlijk meer zout bevat is het van belang dat het wordt hergebruikt en niet op het oppervlaktewater wordt geloosd. Figuur 6. De Nashvellir geothermische energiecentrale in het zuiden van IJsland ligt bij de Hengill vulkaan. 29

30 H7: Onderwater vulkanen (Black Smokers) Behalve normale vulkanen die op verschillende plekken op deze wereld te vinden zijn, zijn er ook onderwatervulkanen. Ook wel de black smokers / white smokers genoemd. Deze vulkanen leveren veel mineralen net als gewone vulkanen. Het bijzondere aan onderwatervulkanen is dat ze leven mogelijk maken diep onder water, door mineralen, warmte en licht af te staan aan de omgeving. Een black smoker vormt telkens een nieuw laagje op de bodem, deze laagjes vormen uiteindelijk een kegel en zelfs schoorstenen die kenmerkend zijn voor de black smokers. Zolang deze black smoker water met verzadigde mineralen uitstoten, kan de voedselkringloop in stand worden gehouden. Dit geldt ook op het land. Figuur 7.1. Een doorsnede van een black smoker. Vulkanen en dergelijke bronnen zijn ook buiten dit soort kringlopen belangrijk, ze verspreiden voedzame mineralen in opgeloste toestand door het zeewater en kunnen door de stromingen kilometers ver komen. De black smokers werden in de jaren 70 ontdekt bij Hawaii, Atlantische/ Indische oceaan en Galapagoseilanden. Ze werden ontdekt doordat ze altijd in de buurt van heetwaterbronnen te vinden zijn, heetwaterbronnen ontstaan doordat aardplaten uit elkaar schuiven (divergente plaatbeweging), waardoor het magma opzwelt. Magma en water van ca. 1 of 2 graden, vermengen zich. De mineralen die hieruit ontstaan zijn te zien in een vorm van zwarte korreltjes die lijken op rook, hierdoor de naam black smokers. De ontdekking van de black smokers was voor biologen van belang, er werden namelijk nieuwe soorten ontdekt die alleen kunnen leven bij deze onderwatervulkanen. Vaak voorkomende soorten zijn: Rifita Pachyptila (reusachtige kokerworm) en de Kiwaidae (witte/yeti krab) Figuur 7.2 Een onderwater vulkaan (black smoker) met duidelijke schoorstenen. Figuur 7. Witte krabben en kokerwormen, rondom black smokers. 0

31 Black smokers zijn er net zo lang als dat er zeeën en oceanen zijn, wetenschappers vragen zich af of het leven juist door deze vulkanen mogelijk is geworden. Dit is ook wel de black smoker theorie, de uitzetting van deze theorie bevat twee essentiële fases waardoor leven zou hebben kunnen ontstaan 1. De aanwezigheid van essentiële stoffen 2. De vorming van methaan (CH₄) De essentiële stoffen die de basis vormen voor de primaire energiebehoefte van eencellige organismen zijn: waterstofsulfide, mangaan, ijzer, waterstof, koolstofmonoxide, methaan. Deze stoffen worden ook geproduceerd door de black smokers, dit komt door de oceaancirculatie (oftewel het hydrothermale systeem dat het gevolg was van een actiever tektonisch gebied en een chemisch actievere oceaan die toen ook veel warmer was, namelijk ca C. De cruciale factor was dat de oceanische rug lengte die 4 miljard jaar geleden tot 5 keer zo lang was, waar magma vanuit de kern uit oprees. Dit zorgde voor een vijf keer zo hoge activiteit op hoge temperaturen dan nu. Deze reacties veroorzaakten reagerende elementen en gassen die samen de essentiële stoffen vormen. Organismen kunnen niet functioneren zonder DNA, dat DNA bestaat uit gekoppelde aminozuren en op zijn simpelst uitgelegd is het dus een binding tussen koolstof en waterstof (C-H). Methaan, oftewel CH₄ is een eenvoudig molecuul met deze binding. Om de aminozuren tot DNA te vormen moeten er grotere moleculen ontstaan, dit kan door aminozuren aan elkaar te koppelen. Op deze manier ontstaan er peptiden. Dit gebeurt volgens een vaste evenwichtsreactie: X-aminozuur peptide + X H₂O Hieruit kan worden geconcludeerd dat methaan als basis staat voor de eerste stappen van het leven. Tot slot moet opgemerkt worden dat er geen waarde kan worden gehecht aan deze theorie, gezien het feit dat wetenschappers niet in staat zijn te bewijzen dat het leven daadwerkelijk door/ rondom de black smokers is ontstaan. 7.1 Invloed vulkanen toen en nu. Door de jaren heen hebben vulkanen al invloed gehad op hun omgeving, daaronder vallen: temperaturen, atmosferische waas en broeikasgassen. Deze aspecten behoren tot de abiotische factoren die door vulkanen al miljoenen jaren worden beïnvloed op wereldwijde schaal. 1

32 Mede dankzij vulkanen is er een ozonlaag ontstaan, die bijdraagt aan het opwarmingseffect van de aarde. Deze laag ontstond doordat enorme hoeveelheden aan gassen en deeltjes in de bovenste laag van de atmosfeer blijven hangen na een uitbarsting. Wetenschappers vermoeden dat supervulkanen zo een 200 miljoen jaar geleden niet alleen tot een massaextinctie hebben geleid, maar nog belangrijker tot een klimaatverandering. Het is bekend dat tijdens een vulkaanuitbarsting een grote hoeveelheid CO2 de lucht in komt die zorgt voor opwarming van de aarde en een drastische verandering in het klimaat miljoenen jaren geleden. Mede door deze klimaatverandering gingen veel soorten dood, met name soorten die slecht tegen temperatuursveranderingen konden. Dit is terug te vinden in de fossielen uit die tijd. Behalve opwarming van de aarde zorgde een groot CO2 gehalte voor zuurdere oceanen waardoor ook schelpdieren stierven. Er bestaan veel verschillende theorieën over vulkanen in de prehistorie, een daarvan gaat over snowball earth de aarde zou volgens sommige wetenschappers volledig bedekt zijn met ijs, dat zou betekenen dat leven op aarde voor veel organismen onmogelijk was. Behalve voor de Cyanobacteriën die de oorzaak waren voor de afkoeling van de aarde, deze bacteriën die ontstonden door de evolutie bevatten net als planten bladgroen en zijn in staat tot Figuur 7.4 De 5 stadia van sneeuwbal fotosynthese. Ze namen veel CO2 op en produceerde in plaats daarvan zuurstof, doordat er veel minder CO2 dan zuurstof aanwezig was in de atmosfeer en omdat zuurstof aanzienlijk minder warmte vast kan houden dan CO2 koelde de aarde af. De bacteriën gingen echter niet eeuwig door met het omzetten van CO2 naar zuurstof, ook de rol van de actieve platen ervoor zorgden dat er veel magma naar het aardoppervlak kwam en zich veel vulkanen vormden die boven het ijs uit kwamen en uiteindelijk uitbarsten en zo de aarde opwarmden en daarmee de periode van snowball earth beëindigden. Ook aan het eind van de Permian periode hadden vulkanen en enorme invloed op het klimaat, zoals eerder genoemd zouden massa erupties van supervulkanen niet allen hele populaties hebben uitgeroeid maar er ook voor hebben gezorgd dat er veel uitstoot van basalt in het huidige Siberië en China plaatsvond. Behalve een vergrootte basalt gehalte zorgde de uitbarsting voor veel uitstoot van vulkanisch as dat in de atmosfeer belandde, waarschijnlijk zorgde dit vervolgens voor een zonsverduistering dat vervolgd werd door een afname van het CO2 gehalte in de lucht, hierdoor ging de efficiëntie van fotosynthese bij planten achteruit. Er is geen rechtstreeks bewijs voor deze theorie Ook in het heden hebben vulkanen invloed op het abiotische, gas en deeltjes komen na een uitbarsting in de bovenste atmosfeer terecht. Deze deeltjes en gas blijven 2

33 daar hangen, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Het gas in deze atmosferische waas heeft ook invloed op de gezondheid van kwetsbare mensen. Alhoewel vulkanen tegenwoordig relatief gezien een klein aandeel hebben aan de uitstoot van CO2, wil nog niet zeggen dat ze geen invloed hebben op het broeikaseffect. De gassen die door vulkanen worden uitgestoten hebben verschillende werkingen die elkaar opheffen. Zo zorgt zwaveldioxide, dat door chemische reacties omgezet worden in sulfaatdeeltjes, voor een afkoelend effect zodat het zonlicht meteen terugkaatst. Echter duurt deze afkoeling hoogstens een paar jaar. Als tegenhanger zijn er de waterdamp en het gas die de langgolvige straling vasthouden en zo bijdragen voor de opwarming van de atmosfeer, ook wel het broeikaseffect genoemd. Hier zijn waterdamp zowel als CO2 belangrijke broeikasgassen. De hoeveelheid waterstof die een vulkaan uitstoot is percentueel gezien heel klein, daarom is het opwarmend effect van waterdamp na een paar jaar alweer verdwenen. In tegenstelling tot waterdamp kan het effect van CO2 veel langer bijdragen aan de opwarming van de aarde, het komt vooral vrij als een vulkaan uitbarst. Maar dit gebeurt ook als de vulkaan slaapt, echter is dit in zeer kleine hoeveelheden. Daarom is het belangrijk om te weten hoe groot de uitstoot van CO2 is. Omdat dit moeilijk te meten is, ook verschilt elke vulkaan in uitstoot en niet elke vulkaan is actief, zijn er studies naar gedaan die een gemiddelde geven van 0,2 Gton (1 Gton is 1012 kilogram). De antropogene uitstoot werd in 2009 geschat op 6, Gton, Dit betekent dat de antropogene uitstoot van vulkanen minder dan 1 procent is. Figuur 7.5 Verhouding CO2 uitstoot vulkanen ( klein rechts) tegenover Europese industrie