I vulcani sono come alcune delle più potenti caratteristiche geologiche della Terra, capaci di creare paesaggi completamente nuovi e di rimodellare in modo drammatico quelli esistenti. Queste magnifiche strutture naturali nascono dal movimento e dall'eruzione del magma, roccia che si origina sotto la superficie terrestre.

Da cosa proviene Magma e da dove viene?

Magma è un misto di roccia fusa e semi-molto presente sotto la superficie della Terra, e raggiunge temperature estremamente elevate tra i 700° e i 1.300° Celsius (1,292° e 2,372° Fahrenheit). Questo intenso calore rende la magma altamente fluida e dinamica, permettendo di muoversi attraverso la nuova geografia terrestre.

Magma ha origine nella parte inferiore della crosta terrestre e nella parte superiore del mantello. In profondità all'interno della Terra è così caldo che alcune rocce si sciolgono lentamente e diventano una sostanza fluente densa chiamata magma, e poiché è più leggera della roccia solida intorno ad essa, magma sale e raccoglie in camere di magma. Magma è costituito da roccia liquida che di solito contiene cristalli solidi sospesi, e come magma si avvicina alla superficie e la pressione liquida si scioglie il gas sovraccato.

I tre meccanismi primari della formazione di Magma

Il Magma è generato da materiale mantologico in diverse situazioni tettoniche a piastre da tre tipi di fusione: fusione di decompressione, fusione del flusso o fusione termoindotto.

Decompressione Meling

La fusione della decompressione avviene quando il materiale del manto si verifica una riduzione della pressione senza un cambiamento significativo della temperatura. Questo processo è particolarmente comune ai confini della piastra divergente, come le creste di metà oceo, dove le piastre tettoniche si allontanano l'una dall'altra. Magma si sposta continuamente dal mantello in questo limite, costruendo nuovi materiali di placca su entrambi i lati del bordo della piastra.

Flux Melazione

Come la piastra oceanica subdola affonda e si riscalda, l'acqua viene gradualmente liberata dai sedimenti e dai minerali all'interno della lastra 'slab', e l'acqua ha l'effetto di ridurre la temperatura di fusione del mantello di circa 60-100°C, che consente la generazione di magma a profondità che alimenta i vulcani che si formano al fluido di fusione dell'arco.

Melazione indotta dal calore

Il calore indotto si scioglie quando il calore supplementare viene trasferito a rocce crostali o mantole, aumentando la temperatura sopra il punto di fusione. I vulcani possono formare sopra una colonna di magma soprari chiamato un mantello, che può accadere in aree che sono distanti dai confini della piastra, ed è anche indicato come punto caldo o volcanesimo intraplate. Le isole hawaian forniscono un classico esempio di hotspot catena volcanismo, dove una catena vulcanica

Il viaggio da Magma Chamber a Eruzione di superficie

Dopo la sua formazione, il magma si alza con forza verso la superficie terrestre, a causa della sua densità inferiore rispetto alla roccia sorgente. Come migra attraverso la crosta, il magma può raccogliere e risiedere in camere di magma, e il magma può rimanere in una camera finché non si raffredda e cristallizza per formare roccia intrusiva, si muove come una camera di magma.

Tutti i vulcani sono collegati a un serbatoio di roccia fusa, chiamato una camera di magma, sotto la superficie della Terra, e quando la pressione all'interno della camera si accumula, il magma buoyant viaggia fuori una sfiato di superficie o una serie di sfiati, attraverso un tubo interno centrale o una serie di tubi, creando eruzioni che variano in dimensioni, materiale ed esplosivo.

Come Piastra Tettonica Controlla l'attività vulcanica

La maggior parte dei vulcani si formano ai confini delle placche tettoniche della Terra, che sono enormi lastre di crosta terrestre e mantello superiore che si adattano insieme come pezzi di un puzzle e si muovono costantemente ad un ritmo molto lento. I due tipi di confini della piastra che sono più probabile che producono attività vulcanica sono confini divergenti della piastra e confini della piastra convergenti.

Boundary piatto divergente

All'interno di confini divergenti, le piastre tettoniche si allontanano l'una dall'altra, creando spazio per il magma a salire dal mantello. L'Oceano Atlantico ospita un confine di piastra divergente, un luogo chiamato Ridge Mid-Atlantic. Questi sistemi vulcanici subacquei creano una nuova crosta oceanica attraverso una continua attività vulcanica, diffondendo gradualmente il fondale e spingendo i continenti a parte di milioni di anni.

Boundary di piatto convergente

I vulcani si formano qui in due ambienti dove una piastra oceanica scende sotto un'altra placca oceanica o una piastra oceanica scende sotto una piastra continentale, con subduzione oceanica che produce vulcani arcaici e subduzione oceanica che producono vulcani a forma di andina. Questi vulcani a zona di subduzione sono spesso i più pericolosi tipi di vulcani vulcani vulcani a terra.

Volcanesimo di hotspot

Un'idraulica mantola, o un punto caldo, produce attività vulcanica mentre il magma sovrariscaldato sale attraverso il mantello, fonde la crosta sopra, e scorre sulla superficie formando un vulcano. I vulcani a caldo sono formati con la lava "runny" e hanno una piastrina, meno cono-come, profilo e sono chiamati vulcani dello scudo.

Il processo completo della formazione del vulcano

La formazione del vulcano è un processo graduale che si verifica attraverso ripetute eruzioni nei periodi più lunghi. Il terreno vulcanico è costruito con il lento accumulo di lava eruttata. Attraverso una serie di fessure all'interno e sotto il vulcano, la bocca si collega ad una o più aree di stoccaggio collegate di roccia fusa o parzialmente fusa (magma), e questa connessione al magma fresco permette al vulcano di eruttare più a lungo nella stessa posizione, causando che il vulcano non cresca.

La Magma può essere erutta in vari modi, a volte la roccia fusa si riversa semplicemente dalla bocca come fluido flusso di lava, ma può anche sparare violentemente nell'aria come dense nuvole di frammenti di roccia (tephra) e gas. Lo stile di eruzione dipende in gran parte dalla composizione e dal contenuto di gas del magma, che determina la sua viscosità e esplosione.

Comprendere la composizione di Magma e la viscosità

La composizione di Magma è determinata dalle differenze nelle temperature di fusione dei componenti minerali (Bowen Reaction Series). La composizione del magma influenza significativamente il suo comportamento, lo stile di eruzione e il tipo di vulcano che crea. Magma può variare da mafioso (contenuto di silice basso) a felsic (contenuto di silice alto), con composizioni intermedie che cadono tra questi estremi.

L'esplosività di un'eruzione dipende dalla composizione del magma—se il magma è sottile e appiccicosa, i gas possono sfuggire facilmente da esso, e quando questo tipo di eruzioni di magma, scorre fuori dal vulcano.

I principali tipi di vulcani

I più noti tipi di vulcani sono coni di mirtilli, vulcani compositi (stratovolcanoes), e vulcani di scudo. Ogni tipo ha caratteristiche distintive determinate dalla composizione magma, dallo stile di eruzione e dall'impostazione tettonica.

Volcanos scudo

I vulcani dello scudo formano dei tumuli molto grandi e leggermente inclinati dalle eruzioni effusive, con la lava che è fluida e scorre facilmente, creando la forma dello scudo. I vulcani dello scudo hanno piste gentili che sono meno di 10° e eruttano lava più fluide chiamate basalto, e quando un vulcano di scudo erutta, il basalto può scorrere grandi distanze dalla bocca per produrre ampi e delicati pendii.

I vulcani dello scudo sono costruiti da molti strati nel tempo e gli strati sono di solito di composizione molto simile, e la bassa viscosità significa anche che le eruzioni dello scudo sono non esplosive. La Mauna Loa delle Hawaii è il più grande vulcano attivo del nostro pianeta, con i fianchi dei sottomarini che scendono al piano del mare un ulteriore 5 km (3 mi), e il pavimento del mare a sua volta è depresso dalla grande massa di Mauna Loa di altri 8 km di vulcano.

Stratovolcanoes (Volcano Compositi)

Uno stratovolcano, noto anche come un vulcano composito, è un vulcano tipicamente conico costruito da molti strati alternanti (strata) di lava e tephra indurita, e a differenza dei vulcani dello scudo, stratovolcanoes sono caratterizzati da un profilo ripido con un cratere di cima e e eruzioni esplosive.

La lava che scorre da stratovolcanoes si raffredda e si solidifica prima di diffondersi lontano, a causa di elevata viscosità, e il magma che forma questa lava è spesso felsic, avendo alti livelli intermedi di silice (come in reyolite, dacite o andesite).

Coni di cilindro

I coni di cinder sono il più semplice tipo di vulcano, fatto di piccoli pezzi di lava solida, chiamati cinder, che vengono erutta da una bocca. I coni di cinder sono costruiti da particelle e blobs di lava congealed espulsi da un'unica bocca, e come la lava carica a gas viene soffiata violentemente nell'aria, si rompe in piccoli frammenti che si solidificano e cadono come cinders intorno al cono per formare una circolare.

Il terreno si agita come magma si alza dall'interno della Terra, poi un potente colpo getta rocce fuse, cenere e gas nell'aria, e le rocce si raffreddano rapidamente nell'aria e cadono sulla terra per rompere in piccoli pezzi di cinder che si accumulano intorno alla bocca, accumulando come un piccolo cono di cinder che può essere alto come mille piedi sopra il terreno circostante.

Dormitori di lava

Poiché la lava viscosa non è molto fluida, non può scorrere lontano dalla bocca facilmente quando è estrusa, quindi invece si accumula sulla parte superiore della bocca formando una grande massa di materiale a forma di cupola. Queste strutture possono essere particolarmente pericolose perché la lava spessa e appiccicosa può intrappolare gas, portando a eruzioni esplosive quando la pressione costruisce sufficientemente.

Calderas e Supervolcanoes

Depressioni formate dal crollo dei vulcani sono conosciute come caldere, che sono di solito grandi, pareti ripide, depressioni a forma di bacino formate dal crollo di una grande area sopra, e intorno, una sfiato vulcanico o sfiati, e caldera variano in forma e dimensione da depressioni approssimativamente circolari 1 a 15 miglia di diametro a depressioni allungate enormi fino a 60 miglia di lunghezza.

Le eruzioni del Supervolcano sono estremamente rare nella storia della Terra, e un supervolcano deve eruttare più di 1.000 km cubi (240 miglia cubice) di materiale, rispetto a 1.2 km3 per il Monte S.Elena o 25 km3 per il Monte Pinatubo. I supervolcano sono il tipo più pericoloso di vulcano.

Volcanic Landforms Creato da Magma

Come eruzioni e raffredda magma, crea una variegata gamma di forme di terra che alterano drasticamente la superficie terrestre, che spaziano dalle imponenti montagne vulcaniche agli altipiani di lava estesi, raccontando ogni storia dei processi vulcanici che li hanno formati.

Flussi lavi e placche laviche

I flussi di lava rappresentano una delle forme più comuni di terra vulcanica. Quando la lava basaltica fluida erutta, può viaggiare grandi distanze dalla bocca, diffondendosi attraverso il paesaggio e solidificandosi in vaste lastre di roccia. Gli altipiani di lava si sviluppano da ripetute epovenienze di lava a bassa viscosità che si diffondono su vaste aree e solidificano in paesaggi pianeggianti.

Coni e Montagne vulcaniche

Un vulcano è un tipo di formazione di terra creata quando la lava si solidifica in roccia. L'accumulo di materiale eruttato nel tempo costruisce coni vulcanici e montagne. Se le eruzioni di cinder e flussi di lava avvengono ripetutamente dalla stessa bocca, gli strati sovrapposti possono formare un vulcano composito (volcano). Queste strutture a strati possono raggiungere altezze impressionanti, con alcuni stratovulcano che sale migliaia di metri sopra il loro ambiente.

Calders

La Calderas si forma quando una grande eruzione svuota una camera di magma, causando il terreno sopra a crollare. Il lago di Crater, Oregon, Stati Uniti, è in una caldera larga circa 10 chilometri (sei miglia) e la caldera del lago di Crater ha causato un'eruzione che si è verificata più di 7.000 anni fa quando la camera di magma del vulcano è crollata, poi riempita di acqua da pioggia e neve, creando il lago drammatico caratteristiche di acque che è spesso il cratere più profondo.

Isole vulcaniche

Le isole vulcaniche si formano quando le eruzioni vulcaniche si elevano dal pavimento dell'oceano fino a che non si innalzano al di sopra del livello del mare, creando nuove terre. Le isole hawaiane forniscono l'esempio più famoso di questo processo, dove il vulcanismo hotspot ha creato una catena di isole oltre milioni di anni. L'Islanda rappresenta un'altra isola vulcanica, formata dalla combinazione di vulcanismo hotspot e del confine di Ridge divergente medio-atlantico.

Intrusive forme ignee

Magma può nutrire un vulcano e essere estruso come lava, o può solidificarsi sotto forma di intrusione, come un dike, un sill, un laccolith, un pluton, o un bagnoolith. Magma può intrudere in una zona di bassa densità di un'altra formazione geologica, come una struttura di roccia sedimentaria, e quando si raffredda a roccia solida, questa caratteristica è spesso

Il ruolo dei gas vulcanici

Le volatili sono componenti gassosi, come il vapore acqueo, l'anidride carbonica, lo zolfo e il cloro, dissolti nel magma, che svolgono un ruolo cruciale nelle eruzioni vulcaniche e possono influenzare significativamente lo stile e l'esplosivo.

Il contenuto di gas del magma varia a seconda della sua composizione e origine. Magma generato in zone di subduzione contiene tipicamente più acqua e altri volatili rispetto al magma da punti caldi o creste di metà oceo. Questo contenuto di gas più elevato contribuisce alla natura esplosiva delle eruzioni stratovolcano a confini di placca convergenti.

Stile di eruzione vulcanica

Il vulcanismo è il processo in cui la lava viene erutta, e a seconda delle proprietà della lava che viene erutta, il vulcanismo può essere drasticamente diverso, da liscio e delicato a pericoloso ed esplosivo, portando a diversi tipi di vulcani e diversi rischi vulcanici.

Eruzioni effusive

Un buon esempio è le eruzioni ai vulcani delle Hawaii, dove i flussi di lava raramente uccidono le persone perché si muovono abbastanza lentamente per le persone a uscire dalla loro strada. Queste eruzioni costruiscono vulcani di scudo attraverso l'accumulo di flussi di lava successivi nel tempo. Mentre eruzioni effusive sono generalmente meno pericolosi di quelli esplosivi, possono ancora causare danni significativi.

Eruzioni esplosive

Gli stratovulcani della zona di sottoduzione eruttano tipicamente con forza esplosiva perché il magma è troppo viscoso per consentire una facile fuga di gas vulcanici, e di conseguenza, le enormi pressioni interne dei gas vulcanici intrappolati rimangono e si interpingono nel magma pastoso, e dopo la rottura della bocca e l'apertura del cratere, la magma degasse esplosivamente con il magma e i gas che si esplodono con la forza piena di velocità elevata.

La formazione Geotermale Gradiente e Magma

Sotto la superficie, la temperatura della Terra si alza a causa del calore residuo lasciato dalla formazione della Terra e del decadimento radioattivo in corso, e il tasso a cui la temperatura aumenta con profondità è chiamato gradiente geotermico. La pendenza geotermica media nella parte superiore 100 km (62 mi) della crosta è di circa 25°C per chilometro di profondità, quindi per ogni chilometro di profondità, la temperatura aumenta di circa 25°C.

Questa temperatura aumenta con profondità, è fondamentale per capire dove e come si forma il magma. Tuttavia, la temperatura da sola non determina se la roccia si scioglierà. La pressione aumenta anche con profondità, e la pressione maggiore aumenta il punto di fusione delle rocce. L'interazione tra temperatura, pressione e la presenza di volatili determina dove si verifica la fusione e quale tipo di magma viene prodotto.

Differenziazione di Magma ed Evoluzione

I processi che interessano la composizione magma includono fusione parziale, differenziazione magmatica, assimilazione e collisione. Come magma risiede in una camera, può subire cambiamenti significativi nella composizione attraverso vari processi.

Quando i cristalli si separano da un magma, il magma residuo differirà in composizione dal magma genitore, e per esempio, un magma di composizione gabbroica può produrre un residuo di fusione di composizione granitica se i cristalli formati presto sono separati dal magma. Questo processo, noto come cristallizzazione frazionaria, permette a un singolo magma genitore di produrre una varietà di tipi di roccia come si evolve nel tempo.

Volcanic Hazards e il loro impatto

Poiché il vulcanismo presenta gravi pericoli per la civiltà umana, i geologi monitorano attentamente l'attività vulcanica per mitigare o evitare i pericoli che presenta. Dal 1600 CE, quasi 300.000 persone sono state uccise da eruzioni vulcaniche, con la maggior parte dei decessi causati da flussi piroclastici e lahars, pericoli mortali che spesso accompagnano eruzioni esplosive di stratovulcanos subduzione-zona.

I rischi vulcanici includono flussi di lava, flussi piroclastici, caduta di ceneri, gas vulcanici, lahars (flussi vulcanici), e tsunami generati dall'attività vulcanica.

Vantaggi dell'attività vulcanica

Nonostante il loro potenziale distruttivo, i vulcani offrono anche benefici significativi alla civiltà umana. Nel corso del tempo geologico, le eruzioni vulcaniche e i processi correlati hanno direttamente e indirettamente beneficiato dell'umanità, come materiali vulcanici in definitiva si frantumano e il tempo per formare alcuni dei terreni più fertili sulla Terra, la cui coltivazione ha prodotto cibo abbondante e civiltà adottive, e il calore interno associato a giovani sistemi vulcanici è stato sfruttato per produrre energia geotermica.

Le regioni vulcaniche spesso sostengono ecosistemi ricchi e forniscono preziose risorse minerali. Il potenziale geotermico di energia delle aree vulcaniche offre una fonte di energia rinnovabile che molti paesi stanno utilizzando sempre più. Inoltre, i paesaggi vulcanici attirano il turismo, contribuendo alle economie locali, fornendo opportunità di ricerca scientifica e di educazione.

Famosi esempi vulcanici intorno al mondo

Comprendere i vulcani diventa più tangibile quando si esaminano esempi specifici. L'eruzione del Monte Vesuvio nel 79 d.C. è l'esempio più famoso di un'eruzione stratovulcano pericolosa, con piroclastici sovratensioni che soffocano completamente le vicine città antiche di Pompei ed Ercolano con spessi depositi di cenere e di miscuglio che vanno da 6 a 7 metri di profondità.

Il 15 giugno 1991, il Monte Pinatubo erusse e causò una nube di cenere per sparare 40 km (25 mi) in aria, e il Monte Pinatubo, situato nel centro di Luzon 90 km (56 mi) a ovest-nordovest di Manila, era stato dormiente per sei secoli prima di questa eruzione, che era il secondo più grande del 20 ° secolo e produsse una grande nuvola di cenere vulcanica che ha interessato le temperature globali, abbassando così tanto.

Le isole Hawaii mostrano la formazione di vulcano schermo in azione. vulcani hawaiani sono vulcani di scudo quintessenza, con Kilauea essere uno dei vulcani più attivi del mondo. Questi vulcani dimostrano come il vulcanismo caldo persistente può creare intere catene dell'isola in milioni di anni.

Monitoraggio e Predivisione dell'attività vulcanica

Gli scienziati misurano la deformazione del terreno utilizzando il radar GPS e basato su satellite, monitorano l'attività sismica per rilevare il movimento del magma, analizzare le emissioni di gas vulcanici e monitorare i cambiamenti termici utilizzando i sensori a infrarossi. Questi sforzi di monitoraggio aiutano a proteggere le comunità che vivono vicino ai vulcani attivi fornendo un avvertimento precoce delle potenziali eruzioni.

L'integrazione di tecniche di monitoraggio multiple fornisce un quadro completo dei sistemi vulcanici. Le variazioni di qualsiasi parametro monitorato, sia che si tratti di una maggiore sismicità, di un gonfiore del suolo, di emissioni elevate di gas o di temperature in aumento, possono indicare che il magma si sta muovendo sotto un vulcano e un'eruzione può essere imminente.

Il ciclo di roccia e i processi vulcanici

La lana si raffredda rapidamente sulla superficie della terra e forma piccoli cristalli microscopici, che sono noti come estrusi finemente granulati, o rocce vulcaniche, ignee. Al contrario, il magma che si raffredda lentamente sotto la superficie della terra forma cristalli più grandi che possono essere visti con l'occhio nudo, e questi sono noti come rocce intrusive grossolane o increspate.

Questo rapporto tra il tasso di raffreddamento e la dimensione del cristallo fornisce ai geologi indizi importanti su come si formano le rocce ignee. Le rocce vulcaniche con piccoli cristalli indicano un rapido raffreddamento a o vicino alla superficie, mentre le rocce plutoniche con grandi cristalli visibili rivelano un lento raffreddamento profondo sotterraneo.

Volcanic Landforms e Paesaggio Evoluzione

Nei tempi moderni, i fenomeni vulcanici hanno attirato un intenso interesse scientifico perché forniscono la chiave per comprendere i processi che hanno creato e plasmato più dell'80% della superficie terrestre. L'attività vulcanica è stata fondamentale per l'evoluzione geologica della Terra, creando nuove crosta, costruendo montagne e materiali di riciclaggio tra la superficie e il manto.

La caratteristica essenziale di un vulcano composito è un sistema di conduit attraverso il quale il magma da un serbatoio profondo nella crosta terrestre sale alla superficie, e il vulcano è costruito dall'accumulo di materiale eruttato attraverso il condotto e aumenta di dimensioni come lava, cinders, cenere, ecc, sono aggiunti alle sue pendici. Col tempo, l'erosione inizia a modificare le forme di terra vulcanica, creando valli, esponendo le strutture interne, riducendo gradualmente le vette e gradualmente le vette vulcaniche.

Il futuro della ricerca vulcanica

Gli scienziati stanno sviluppando modelli più sofisticati di dinamiche camera magma, migliorando le tecniche di previsione eruzione, e esplorando i collegamenti tra attività vulcanica e cambiamento climatico. Le tecnologie emergenti, tra cui il monitoraggio satellitare avanzato, le osservazioni basate sui droni e gli algoritmi di apprendimento automatico, stanno rivoluzionando come studiamo e prevediamo il comportamento vulcanico.

Comprendere i vulcani rimane cruciale per proteggere le popolazioni vulnerabili, gestire le risorse naturali e comprendere i sistemi dinamici della Terra. Come la nostra conoscenza cresce, diventiamo meglio attrezzati per coesistere con queste magnifiche ma potenzialmente pericolose caratteristiche del nostro pianeta. Per ulteriori informazioni sui processi vulcanici e il monitoraggio, visitare il Programma di esplorazione geologica del vulcano Hazards] o esplorare le risorse dal [FLT] [F[

Conclusioni

La nascita di un vulcano rappresenta uno dei processi più drammatici della natura, trasformando la roccia fusa da profondità all'interno della Terra in nuove forme terrestri che modellano la superficie del nostro pianeta. Dalle dolci pendici dei vulcani dello scudo hawaiano alla potenza esplosiva dei stratovulcanoes come il Monte Pinatubo, l'attività vulcanica dimostra la natura dinamica del nostro pianeta.

I vulcani creano una straordinaria varietà di forme di terra, dalle torrissime vette vulcaniche e dai vasti altipiani di lava alle caldere e alle isole vulcaniche. Mentre le eruzioni vulcaniche rappresentano un notevole pericolo per le popolazioni umane, offrono anche benefici tra cui terreni fertili, energia geotermica e preziose risorse minerali.