Praktische opdracht Aardrijkskunde Opbouw van Reliëf door Vulkanisme Praktische-opdracht door een scholier 2770 woorden 4 maart 2009 5,2 11 keer beoordeeld Vak Aardrijkskunde Opbouw van reliëf door vulkanisme Hoofdvraag: wat is de invloed van vulkanisme op de omgeving? Deelvragen: 1. Welke vormen van vulkanisme zijn er? 2. Hoe ontstaan vulkanen? 3. Wat zijn de gevolgen van een vulkaanuitbarsting? Inleiding Vulkanisme is het proces waarbij het vloeibare magma door de aardkorst als lava naar buiten komt. De aarde is op te delen in verschillende lagen; als eerste is er de aardkorst, gevolgd door een buitenmantel, een overgangszone, binnenmantel, buitenkern en als laatste de kern. De aardkorst is van 0-40 kilometer dik, de buitenmantel reikt van 40 tot 400 km diep, de overgangszone van de 400 tot 900 kilometer, de binnenmantel gaat tot 2900 km, de buitenkern tot 5100 km en de kern is van de 5100 tot 6371 kilometer diep. Deze mantel bestaat uit voornamelijk ijzer, magnesium en oxiden. Hoe dichter naar de kern, hoe groter de dichtheid van het materiaal. De kern is dan ook vrijwel in vaste vorm en bestaat voor het grootste deel uit ijzer en nikkel, ondanks de hoge temperatuur is de kern door de enorme druk vast. Door het verschil in warmte van de aardkern en respectievelijk de mantel, gaat het vloeibare (stroperige) materiaal in de aarde stromen; convectiestromen. Zo kan de aarde weer opgedeeld worden, in de lithosfeer (de buitenste laag, gemiddeld zo n 100 km dik) en de asthenosfeer (de vloeibare laag). Door de stromingen in de asthenosfeer wordt de lithosfeer in platen (tektonische platen ofwel schollen) opgebroken, die als het ware drijven op de vloeibare binnenkant, kortweg platentektoniek. Er zijn ruwweg 9 tektonische platen, die door de convectiestromen ten opzichte van elkaar bewegen, gemiddeld 0,5 tot 9 cm per jaar. Aangezien de platen niet allemaal één richting op drijven, zijn er punten waar de platen elkaar raken, bij een stijgende confectiestroom drijven de platen uit elkaar (divergent) en vormt zich een mid-oceanische rug (zie plaatje). Waar er een dalende confectiestroom optreedt, ontstaat er een subductiezone; de platen drijven naar elkaar toe (convergent), waarbij de zwaardere oceanische aardkorst zal duiken onder de continentale korst. Ook is het mogelijk dat twee continentale platen tegen Pagina 1 van 6
elkaar aan drijven, dan ontstaat er een kreukelzone, waarna de confectiestroming ophoudt. Een bekend voorbeeld hiervan is het Himalaya gebergte. Bij de verschillende situaties ontstaan verschillende vormen van vulkanisme, welke vormen dit zijn, hoe ze ontstaan en wat de gevolgen er van zijn, ga ik nader onderzoeken en hieruit een antwoord op de hoofdvraag formuleren; Wat is de invloed van vulkanisme op de omgeving?. Bronnen: http://www.vulkanen.nl/ http://www.kennislink.nl/web/show?id=199226 http://www.natuurinformatie.nl/asp/page.asp?alias=nnm.dossiers&id=i001271&view=natuurdatabase.nl http://nl.wikipedia.org/wiki/vulkanisme http://www.scribd.com/doc/6391887/932 Welke vormen van vulkanisme zijn er? Er zijn ruwweg drie vormen van vulkanisme te onderscheiden: hotspots schildvulkanen en stratovulkanen. Hotspots ontstaan boven een geïsoleerde stijgende magmastroom, ofwel mantelpluim, onder de aardkorst, zo n mantelpluim ontstaat door de verhitting van de ondermantel door de warmtestroom uit de kern van de aarde. Deze magmastroom bereikt op den duur de aardkorst, die zal smelten onder de hoge temperatuur. Het magma baant zich zo een weg naar het oppervlakte, waar vulkanisme plaats zal vinden. Een mantelpluim kan duizenden jaren actief blijven. Het bestaan van mantelpluimen is bewijsbaar, het geeft een verklaring voor de hotspots, waar vulkanisme optreedt zonder dat daar platentektoniek aanwezig is, dus vaak midden op een tektonische plaat. Bekende voorbeelden hiervan zijn Hawaï en de Azoren. Dit zijn basaltische eilanden; magma wat uit de zeebodem vloeit en afgekoeld is, is altijd basaltisch gesteente. Dit is dun vloeibaar en dus niet explosief. Hotspots kun je zowel op continentale platen als op oceanische platen vinden. Mantelpluimen bewegen niet, als er onder een oceanische plaat een hotspot ontstaat zal deze niet van plek veranderen. Wel schuift de plaat over de mantelpluim heen, steeds blijft hij door de aardkorst heen branden, zo ontstaat er een lint van eilanden midden op een oceanische plaat. Op deze manier is ook makkelijk te zien welke richting een plaat op drijft. Een hotspot op het continent is terug te vinden als een dome, een opgebold gebied tot zo n 2000 km in doorsnede. Als magma zich in een continentaal gebied naar boven werkt wordt er granitisch continentaal materiaal in opgenomen en wordt het taaier van structuur, hierdoor wordt het ook explosiever. Als er een mantelpluim onder een continentaal gebied ontstaat zal het zich geen weg naar boven branden, maar zal er een groot cirkelvormig gebied opgetild worden. Er zijn domes aanwezig die wel 2 kilometer hoog zijn, dit zorgt natuurlijk voor afwatering van regen vanaf het hoogste punt. Hierdoor is een dome lang nadat de mantelpluim is uitgewerkt nog steeds duidelijk zichtbaar in het landschap. Bij de opbolling van het landschap kunnen er breuken ontstaan, waarlangs magma een weg omhoog kan vinden, ook is het mogelijk dat een dome op een zeker moment instort, wat dezelfde effecten als een vulkaanuitbarsting kan hebben. Schildvulkanen zijn vulkanen zijn vulkanen die voornamelijk voorkomen bij een mid-oceanische rug. Wanneer er onder een continent een stijgende confectiestroom ontstaat, zal de plaat in tweeën worden gescheurd en ontstaat er uiteindelijk een oceaan. Op het punt waar vanuit de twee platen uit elkaar drijven, zal een mid-oceanische rug verschijnen. Hier stroomt dun vloeibaar magma (op een eceanische plaat wordt dit basalt) uit de grond en ontstaan er schildvulkanen; flauwe hellingen, niet explosief. Door Pagina 2 van 6
de beweging van de confectiestroming zullen de vulkanen steeds verder van de mid-oceanische af komen te liggen, waarna ze steeds minder actief zullen worden. Ook kan het voorkomen dat het magma simpelweg uitvloeit tot grote plateaubasalten. Aanvankelijk zal de stijgende confectiestroom zorgen voor het omhoog komen van het desbetreffende gebeid, voordat het uit elkaar drijft. Door het uit elkaar drijven van de aardkorst ontstaan er breuken in de aarde, waarlangs magma zich een weg naar boven kan zoeken. De stukken aarde met een brede voet komen omhoog, de smalle stukken zullen dalen. Als de confectiestroom niet lang genoeg actief blijft, om een oceaan te vormen, zullen de brede en smalle stukken terug te vinden zijn in het landschap als horsten (brede voet, hoog) en slenken (smalle voet, laag). Stratovulkanen zijn steile vulkanen op een continentaal gebied, het magma is dus taai en explosief. In plaats van het uitvloeien van het magma zal het een berg vormen. Explosies van stratovulkanen zijn erg vernietigend, omdat het magma taai is, moet er eerst veel druk in de magmakamer (een soort reservoir onder de vulkaan, gevuld met magma) opbouwen, voordat het magma een weg naar boven kan vinden. Hoe langer de druk opbouwt, hoe heviger de explosie. Deze vulkanische activiteit gaat vaak gepaard met aardbevingen. Lichte aardbevingen in de buurt van vulkanen wijzen vaak op een naderende eruptie. Als de explosie erg sterk is, kan er een deel van de vulkaan zelf weggeblazen worden, dit noemt men een caldera; een vaak reusachtige krater. De kraters kunnen van 2 tot 65 kilometer in doorsnede zijn (het Nationaal park Yellowstone in Amerika is ook zo n caldera) Hoe ontstaan vulkanen? Vulkanen ontstaan vrijwel altijd bij subductiezones; daar waar de een plaat onder een andere duikt. De zwaardere en koude oceanische korst, met de bovenliggende sedimenten, duikt onder de lichtere en warme continentale of een andere oceanische korst. Als een oceanische plaat onder een continentale plaat duikt, ontstaat er wrijving, subductiezones worden dan ook gekenmerkt door aardbevingen. Tevens veroorzaakt de subductie op de plek van het duiken een trog, daar waar de oceanische plaat de diepte in gaat, neemt hij de continentale plaat een beetje mee, een voorbeeld is de Marianentrog. Op de duikende plaat is water en sediment (waaronder granitisch afbraakmateriaal van de continenten) aanwezig, wat onder enorme hitte en druk om wordt gezet tot nieuw magma, waarbij veel gassen vrijkomen. Onder toenemende diepte en wrijving ontstaat een groot temperatuur verschil wat leidt tot een magmahaard. Er wordt continu materiaal aangevoerd, wat de druk steeds groter maakt, tot het moment dat de druk groter is dan het bovenliggende materiaal, dan vindt er een explosie plaats. Vergeleken met de onschuldige vulkanen langs de mid-oceanische ruggen, zijn stratovulkanen erg gevaarlijk. Het komt ook voor dat er twee oceanische platen tegen elkaar aandrijven, de lichtste plaat schuift boven de zwaardere, waarna het proces vrijwel hetzelfde verloopt als bij de botsing tussen een continentale- en een oceanische plaat. Dit heeft als resultaat een eilandboog ergens in de oceaan, denk aan Japan. Wat zijn de gevolgen van een vulkaanuitbarsting? Er zijn verschillende manieren waarop een vulkaan tot uitbarsting komt. Het verschil zit in de viscositeit ( stroperigheid of dikte) van het lava. Hoe stroperiger het lava, hoe explosiever de uitbarsting zal zijn. Een eruptie kan als gevolg hebben dat het hele klimaat, zelfs de zeespiegel veranderd (*zie artikel). Hieronder een aantal (mogelijke) gevolgen en verschijnselen van een vulkaanuitbarsting. Vulkanen met zeer krachtige uitbarstingen kunnen een wolk fijn stof en gassen tot zeer grote hoogte in de atmosfeer brengen, soms tot boven de 15 kilometer. Een dergelijke wolk, die voornamelijk bestaat uit zwavelzuur en zwavelverbindingen kan enkele jaren blijven bestaan; gedurende die periode van invloed Pagina 3 van 6
zijn op het weer en het klimaat in de hele wereld. Omdat er op die hoogtes in de atmosfeer geen regen valt en eigenlijk geen verticale luchtverplaatsing is, kan het stof lange een lange periode in de atmosfeer blijven. Wel verspreidt het zich door de horizontale luchtverplaatsing, zo kan de stofwolk duizenden kilometers afleggen. Het vulkaanstof speel een rol in de afbraak van ozon, dit zorgt op den duur voor afkoeling van de aarde; de zonnestralen worden vroegtijdig afgeketst door het stof in de atmosfeer. Pyroclastische stromingen kunnen voor veel vernieling zorgen, het zijn mengsels van hete gassen en as die in een razende snelheid langs de hellingen van een vulkaan naar benden komen. De temperaturen in de wolk zijn erg hoog, een mens zou het niet overleven als hij in het pad van zo n stroom komt. De wolken verplaatsen zich met een snelheid van 100-200 km per uur. Bij de uitbarsting van de Mount Pelée in 1902 werd een hele stad met alle 30.000 inwoners binnen enkele ogenblikken vernield door een pyroc lastische stroom. Bij een uitbarsting komt ook vulkanische as vrij. Vulkanische as is voormalig vulkanisch gesteente, met een doorsnede van zo n 2mm, bij een explosie worden er grote hoeveelheden as in de lucht afgezet. Het as is licht, het kan kilometers verderop terechtkomen. Maar tijdens hevige asregens kunnen gebouwen onder het gewicht van de as instorten, mensen en dieren kunnen stikken. Lahars, of modderstromen, ontstaan door de vermenging van vulkanische deeltjes met water. Vaak veroorzaken deze stromen grote schade aan de omgeving. Het gevaar van een modderstroom is dat het alles op zijn pad met zich mee voert; bijvoorbeeld keien en afgebroken bomen. Gebouwen en landbouwgronden kunnen overspoeld en vernield worden door deze cementachtige stromingen. Puinlawines zie je vaak bij grote en steile vulkanen. Wanneer de helling van een vulkaan onstabiel is kan deze makkelijk instorten, vooral als een uitbarsting gepaard gaat met aardbevingen. Hoe groter de lawine des te groter zijn snelheid en des te groter het gevaar voor de omgeving. Tsunami s worden meestal veroorzaakt door een zeebeving (aardbeving op zee) of door een onderzeese vulkaanuitbarsting. Maar tsunami s kunnen ook ontstaan bij een grote vulkaanexplosie; als er in een keer veel gesteente in zee komt,ontstaat er een vloedgolf. De voortstuwingssnelheid kan oplopen tot 800km/h. De afstand tussen de golftoppen is zo n 100 kilometer, deze golven zijn op zee niet veel hoger dan een meter. Op volle zee is een tsunami daarom nauwelijks waarneembaar. Maar als deze golven de kust bereiken, neemt de snelheid ervan af, doordat de zeebodem ondieper wordt. Hierdoor wordt het water omhoog gestuwd, tot wel 60 meter hoog. Ze kunnen tot ver landinwaarts enorme schade en vele slachtoffers veroorzaken. Een van de beroemdste gevolgen is de lavastroom, lavastromen kunnen alles waar ze langs komen verbranden of bedelven. De snelheid en kracht van de lavastroom hangt af van de hoeveelheid silicaat; hoe meer silicaat hoe dikker. Het enige wat overblijft van het land na een lavastroom is een woestenij met heet en dampend gesteente. Meestal maken de lavastromen zelf niet veel slachtoffers. Wel veroorzaken ze echter (bos)branden die een stuk gevaarlijker zijn. Het duurt vaak tientallen jaren voordat er weer planten kunnen groeien op de lava. Vulkanisch gas is ook een gevolg; vulkanisch gas zit opgesloten in magma. Wanneer het magma naar de oppervlakte stijgt, komt het gas vrij. Dit gas is giftig en kan veel schade aan mensen en dieren berokkenen. Eventueel water bovenop de vulkaan, in de krater kan hierdoor ook giftig worden, door een hele hoge zuurgraad. En natuurlijk kunnen aardbevingen ontstaan door de uitbarsting. Pagina 4 van 6
Verschijnselen die zich kunnen voordoen bij een eruptie: Gasringen zijn rookkringen die in de wetenschap aangeduid worden met vortex ring of torus. Deze ringen zijn soms te zien bij een uitbarsting. De ringen stijgen dan met een grote snelheid naar boven vlak voor de asregens. Bliksem wordt vaak in de directe omgeving van vulkanen waargenomen, op grond daarvan is vastgesteld dat een vulkaanuitbarsting (meestal) gepaard gaat met elektromagnetische verschijnselen. De elektrische ladingen bij een eruptie ontstaan direct uit de hitte van het magma en de kleine deeltjes as en steen die botsen en stoten. Niet alle stranden bestaan uit wit of geel zand. Veel toeristen bestemmingen hebben zwarte stranden deze bestemmingen liggen dan bij vulkanen. De lava die na een eruptie is vrijgekomen komt dan tot het water en stolt daar, waardoor het een zwart strand wordt. Het, vaak plotselinge en onverwachte, geweld van uitbarstingen veroorzaakt vaak dood en verderf. Maar vulkanisme is ook in zekere zin positief, het as zorgt voor een vruchtbare grond, wat boeren weer als landbouwgrond kunnen gebruiken. * Vulkaanuitbarsting remt opwarming en stijging van oceanen Gepubliceerd: 18 februari 2006 00:00 Gewijzigd: 22 februari 2006 12:00 Michiel van Nieuwstadt De opwarming van het oceaanwater en de stijging van de zeespiegel zijn de afgelopen eeuw afgeremd door de uitbarsting van de Krakatau in Indonesië in 1883. Een team van klimatologen onder leiding van P.J. Glecker van Livermore National Laboratory in Californië heeft dat aangetoond door twaalf verschillende klimaatmodellen met elkaar te vergelijken. (Nature, 9 februari). Een vulkaanuitbarsting gaat gepaard met de uitstoot van gassen en stofdeeltjes waaruit makkelijk hoge sluierbewolking ontstaat die zonnestralen tegenhoudt. Daardoor koelt het oceaanoppervlak af na een grote vulkaanuitbarsting. Glecker vergeleek twaalf moderne klimaatmodellen waarvan de ene helft wel en de andere helft geen rekening houdt met de gevolgen van vulkaanuitbarstingen. Alleen de modellen die rekening hielden met de gigantische uitbarsting van de Krakatau in 1883 (en kleine uitbarstingen daarna) konden verklaren dat de opwarmingen van de oceanen tussen 1955 en 1998 slechts bescheiden was. Modellen die geen rekening hielden met de uitbarsting berekenden een veel te grote opwarming. Ook voor de verklaring van trends in de zeespiegelrijzing van de afgelopen eeuwen zou het vulkaan-effect moeten worden meegerekend, concluderen de onderzoekers. Koud water neemt minder volume in beslag dan warm water. Volgens de modellen van Glecker zou, doordat de uitbarsting het oceaanwater aan het oppervlak deed afkoelen, de mondiale zeewaterspiegel circa één centimeter dalen. Het koude oppervlaktewater is daarna langzaam maar zeker naar grotere diepten gezakt, maar volgens Glecker duurde het vele decennia voordat de effecten van de uitbarsting (zeespiegelstijging en opwarming) geheel waren weggeëbd. In hoeverre vulkaanuitbarstingen het klimaat veranderen is al enige tijd onderwerp van debat. De onderzoekers geloven dat de vergelijkbare klimaateffecten van recente grote uitbarstingen (zoals die van de Filippijnse vulkaan Pinatubo in 1991) verloren zijn gegaan in een tegengestelde trend: de opwarming van de oceaan als gevolg van het door mensen versterkte broeikaseffect. Volgens Glecker heeft dat opwarmende effect de afkoeling van oceaanwater door de vulkaanuitbarsting uitgewist. (NRC) Wat is de invloed van vulkanisme op de omgeving? Pagina 5 van 6
Vulkanisme heeft, ongeacht in welke vorm een grote invloed op zijn (in)directe omgeving. Een vulkaanuitbarsting heeft zelfs effecten op het mondiale klimaat. Door een grote explosie koelt de aarde geleidelijk aan af, door de vulkanische stofdeeltjes in de atmosfeer. Een vulkaanexplosie, boven water, kan de hele omgeving totaal in puin leggen, al is het alleen maar door de grote aswolken, lavastromen en aardbevingen wat de vulkaan produceert. Onder water heeft vulkanisme weinig (voor mensen) merkbaar effect, het is simpelweg een gevolg van platentektoniek. Deze platentektoniek zorgt op zijn beurt weer voor direct merkbare bovengrondse vulkanische activiteit. Los van de platentektoniek staan hotspots, deze zorgen voor eilanden midden in de oceaan, los van plaatranden. In dit geval (net als bij vulkanen vlak bij zee) creëert vulkanisme zijn omgeving door vulkanische uitvloeiing. Pagina 6 van 6