Henning Andersen: Vulkanernes mystik…

 

”Der er ikke noget så livsbekræftende som et godt vulkanudbrud…

 Vulkaner er skabende såvel som udslettende…
Vulkaner er ikke til at spøge med, men de er heller ikke til at undvære. De har nemlig skabt den luft vi til daglig indånder og det ligeså uundværlige vand i verdenshavene, som intet liv kan undvære. Vulkaner er lige så meget vores venner som vores fjender. Så vulkanerne repræsenterer som i de store verdensreligioner det gode såvel som det onde”.

Citat slut…

Hvad er en vulkan?

En vulkan er en åbning i jordskorpen, hvor igennem smeltede bjergartsmasser og gasser fra Jordens Indre slipper ud. Vanddampen (H2O) er en af de vigtigste af de vulkanske gasser, der tvinger de rødglødende stenmasser – magmaet – eller smelten – op igennem en vulkan.

Magma er betegnelsen for de smeltede bjergarter, når de befinder sig inde i jorden og indeholder gas. Magma dannes i forbindelse med opstrømmende varme fra Jordens indre kerne, og disse opstrømninger – eller konvektionsstrømme – som vi kalder dem – er med til at drive jordens kontinenter rundt som enorme isflager på havet. Herved dannes bjergkæder, og både de mange jordskælv, der sker rundt omkring i verden og vulkanerne er faktisk et resultat af disse strømbevægelser i jordens kappe.

Varmen i vor jordklodes indre dannes bl.a. ved sønderdeling af grundstoffer som uran, thorium og kalium, og herved opstår der energi i form af varme. Denne varme vil stige til vejrs som vand i en gryde, der langsomt varmes op nedefra, og det er disse opadstigende strømbevægelser, der til sidst på grund af trykfaldet vil smelte og danne magmaet – og få kontinenterne til at bevæge sig enten ved at trække sig fra hinanden, støde ind under hinanden eller som “Hot-spotter”, d.v.s. hvor der er mere konstante og større opstrømninger i et bestemt område. Gasserne, der automatisk dannes ved smeltningen af den varme opstrøm vil tvinge magmaet til vejrs, og det udstrømmende materiale flyder ud som lava, som vi kalder det, når det strømmer ud igennem en vulkans krater i et udbrud. Det betyder igen, at optrængningen af lavaen skyldes afgivelse af vulkanske gasser. Processen kan bedst sammenlignes med en gryde mælk, der koger over. Hvor voldsomt udbruddet bliver, afhænger af lavaens sejhed og indhold af gasser og ikke at forglemme mængden af magma.

Det er ret så vigtigt at huske, at jordens skal af med sin overskudsvarme. Ellers ville den eksplodere. Så det betyder igen, at vulkaner lige såvel som jordskælv er en form for sikkerhedsventiler for jordens hede indre.

I det store hele er al form for vulkanvirksomhed intet andet end en afgasningsproces fra jordens indre. Temperaturen i sådanne glødende bjergarter kan være helt op til 1500 graders celsius, men normalt ligger den på omkring 1100 grader. I virkeligheden er der ikke ild i en vulkan, men da lavaen lyser op i sig selv, og ser rødglødende ud, har man fra gammel tid brugt benævnelsen “Ildsprudende bjerge” om vulkanerne.

Vulkanerne hænger altså sammen med jordens store “tektoniske stenplader”, der bærer kontinenterne – verdensdelene – ligesom brikkerne i et stort puslespil, som bevæger sig med nogle få cm om året fra 2 – 11 cm ovenpå jordens kappe, hvis øverste del er at betragte som et blødt transportbånd – asthenosfæren (et gammelt græsk ord for blødt dejagtigt materiale.

 

Langt de fleste vulkaner opstår, hvor hvor jordskorpen er tynd og skrøbelig, bl.a. i oceanerne på havbunden, hvor der rejser sig flere tusinde meter høje bjergkæder, der er dannet ved, at selve oceanbunden rives fra hinanden på grund af de tektoniske pladebevægelser. I midten strømmer ny magma op og danner undersøiske vulkaner, der til sidst når havets overflade som øer ude i midten af oceanet. I modssat retning skubbes den gamle oceanbund væk for til sidst at synke ned og ind under et kontinents pladerand, underskydning eller subduktion, som vi kalder det. Denne neddykkende havbundsplade er tungere end den oven over liggende kontinentale plade, der skubbes i vejret og danner bjergkæder som folden på en dug. Da den neddykkende havbundsplade er meget vandholdig samtidig med, at den opvarmes. Dette underliggende materiale er afhængigt af vandindholdet og trykforholdene og i ca. 100 kilometers dybde frigives vandet på grund af tryk og temperaturforholdene omkring pladen. Herved nedsættes smeltepunktet, og det varme materiale begynder at smelte, og da det er lettere end sine omgivelser, vil det begynde at stige opad i den koldere jordskorpe for til sidst at bryde ud som lava i et vulkanudbrud på jordens overflade.

Når en vandholdig magmamasse når frem til jordens overflade og flyder ud som kava i et vulkanudbrud og trykket falder, frigives vand og dampindholdet på samme måde som en sodavand bruser, når kapslen fjernes og trykket lettes. Denne form for afkogning kan være så voldsom, så selve den smeltede bjergartsmasse eksploderer is så fine partikler og udslynges som vulkansk aske.

Andre gange sker afgasningsprocessen i et vulkanudbrud mindre voldsomt, så lavaen flyder ud ad vulkanen som nærmest rødgrød.

Vulkaner dannet over en underskydningszone ses mange steder i verden, bl.a. rundt om hele Stillehavet , Ildringen eller også kaldet ”The Ring of Fire”, hvor to tredjedel af jordens virksomme vulkaner ligger og som omkranser Stillehavets kyster langs de Asiatiske og Amerikanske Stillehavskyster. Forkastningerne i onrådet er dannet ved underskydninger af havbundsplader – subduktion – under kontintalpladerne rundt om, og bæltet er arnested for hovedparten af alverdens vulkaner. Omtrent fire femtedele af alle jordskælv og vulkanudbrud finder sted i dette område.

Endelig er der de såkaldte hotspotvulkaner.

En hotspot er et varmeområde i Jordens kappe, hvor en varm opstrømning bringer magma (lava) mere konstant til vejrs. Eksempelvis ligger Island, Hawaii-øgruppen og De Kanariske Øer på sådanne hotspots. Man må endvidere sige, at i mange tilfælde bringer en hotspot magma (lava) op fra dybere dele af jordens kappe, og det ser ud til, at hotspotten forbliver på samme sted, mens havbundspladen eller kontinentalplader oven over flytter sig. Det er Hawaii-øerne det bedst kendte eksempel på, men også Island – Galapagosøerne i Ecuador og Yellowstone i U.S.A. ligger på en hotspot, og her er der tale om større varmeområde.

Andre hotspot er: Tristan da Cunha i Sydatlanten – Reunion i det Indiske Ocean – de Canariske Øer – Eifel i Tyskland – Kap Verdeøerne – Ascension.

De højeste lavatemperaturgrader er målt i hotspotvulkanen Kilauea på Hawaii med 1500 graders Celsius.

Man kan sige, at en hotspot ikke tilhører grænserne af de store tektoniske plader – udover Island – men ligger oftest inde på midten af en plade.

Geologer har konkluderet, at der befinder sig mellem 40 og 50 hotspots rundt om på kloden med Hawaii, Island, Galapagos, Reunion og Yellowstone som nogle af de mest aktive for tiden.

Vulkaner er forskellige

Vulkaner har man inddelt i typer fra år tilbage. Det er dog nu mere og mere anerkendt, at der faktisk kun er tale om to typer, nemlig den eksplosive (den gråhvide type) og den ikke eksplosive (den røde type). Vulkanologerne er stadig uenige. Man har bemærket, at fra den ene vulkan kan omdannes andre lavatyper og former for voldsomhed i selve udbrudsrytmen. Det har at gøre med smeltens karakterændring i magmakammeret under vulkanen i hvileperioderne, hvor der dannes krystaller – eller der kan være tale om tilførsel af nye smeltemasser nederfra. Generelt må siges, at vulkanernes form er bestemt af hvilken type lava, der strømmer ud af dem, samt indhold af gasser og siliciumindhold.

Tyndtflydende lavaer som basalter danner gerne brede og flade skjoldvulkaner men ikke nødvendigvis. I Island ser vi spaltevulkanerne, hvor to kontinentalplader trækker sig fra hinanden her i en såkaldt spredningszone.

De vulkantyper, der udspyr de mere tyktflydende lavatyper, danner tit højere vulkaner – såkaldte strato – eller keglevulkaner. Hvis vulkanen er meget høj, bryder lavaen ofte ud på flanken, hvis gastrykket er aftaget i den indvendige smeltemasse og danner såkaldte bikratere – parasitkratere – f.eks. som på Etna kaldet Etnas unger.

De vulkanske gasser dannes ved opsmeltningen af magmaet ved opstrømning af varme nedefra, hvoraf vanddampen er den vigtigste og mest udbredte af de vulkanske gasser (H2O). Vi hælder nu mere og mere til den anskuelse, at det er den vulkanske vanddamp, der har været med til at danne havet i oceanerne og luftens ilt gennem millioner af år. Derefter må nævnes svovldioxid, carbondioxid (kuldioxid), hydrogen (brint), chlor, fluor, hydrogenklorid (svovlbrinte, fluorbrinte). Det ser ud til, at man efterhånden får beviser på, at vulkanske gasser har været med til at danne jordens atmosfære og verdenshavene og dermed dannet grundlaget for livets opståen på Jorden.

Stratovulkaner eller keglevulkaner dannes ved pliniske udbrud af mere sure lavatyper, dvs. større kiselsyreindhold.

Skjoldvulkaner eller kuppelvulkaner dannes ved tyndtflydende lavaer såsom bl.a. basalt.

Spaltevulkaner eller sprækkevulkaner dannes ved tyndtflydende lavaer såsom basalt.

Askevulkaner eller eksplosionsvulkaner dannes ved kiselsyrerige lavatyper.

Som vi kan se, opdeles vulkaner i typer fra årtier tilbage. Det er dog nu mere og mere anerkendt, at der faktisk kun er tale om to typer, nemlig den eksplosive (den gråhvide type) og den ikke eksplosive (den røde type). Vulkanologerne er stadig uenige. Man har bemærket, at fra den ene vulkan kan omdannes andre lavatyper og former for voldsomhed i udbrudsrytmen, men generelt må siges, at vulkanernes form er bestemt af hvilken type lava, der strømmer ud af dem, samt indhold af gasser og siliciumindhold.

Tyndtflydende lavaer som basalter danner gerne brede og flade skjoldvulkaner men ikke nødvendigvis. I Island ser vi spaltevulkanerne, da to kontinentalplader trækker sig fra hinanden her i en såkaldt spredningszone.

De vulkantyper, der udspyr de mere tyktflydende lavatyper, danner tit højere vulkaner – såkaldte strato – eller keglevulkaner. Hvis vulkanen er meget høj, bryder lavaen ofte ud på flanken, hvis gastrykket er aftaget i den indvendige smeltemasse og danner såkaldte bikratere – parasitkratere – f.eks. som på Etna kaldet Etnas unger.

Navnet vulkan stammer fra de gamle romeres ildgud – smedegud – “Vulcanus”, der havde sit faste bosted under øen “Vulcano” nord for Sicilien. De sagde, at når han arbejdede dernede i sin smedje under vulkanen, så gnistrede og røg det op igennem vulkanerne. Han kunne gå på besøg under de andre vulkaner, og så gik de i udbrud. Hvor længe en vulkan er i udbrud afhænger af hvor meget lava, der presses opad, gasindhold – trykforhold o.s.v. I dag regner vi med, at vi på jorden har ca. 2.500 vulkaner, der kan betegnes som virksomme. Man skal huske, at en aktiv vulkan ikke behøver at være en vulkan, der har været virksom i historisk tid alene, men en vulkan, som man ved undersøgelse har registreret liv i på en eller anden måde.

”Magmakammeret” – ”Hvad sker der i krudtkammeret?

Når en smeltet magmamasse er dannet – enten ved pladeforskydning i den ene eller anden retning og opstigende varme – vil den begynde at stige til vejrs gennem sprækker og revner gennem den overliggende faste kappe eller jordskorpe, fordi smelten er lettere end sine omgivelser.

Den tilbagelægger sin vej i to etaper, da den ikke kan stige højere op – end den forbliver lettere end sine omgivelser. Når de ovenover liggende dæklag består af materiale med mindre massefylde end smelten, går denne i stå og danner et magmakammer i selve den faste jordskorpe. Smelten eller magmaet befinder sig nu i omgivelser, der er mere kølige end dem, den kom fra, og der sker en langsom form for fastfrysning eller krystallisering langs med randen af magmakammeret. Herved indskrænkes efterhånden pladsen for det endnu flydende magma eller restsmelte – og det indre damptryk forøges. Årsagen hertil er, at de opløste gasser i restsmelten ikke kan indbygges eller indgå i de nydannede krystalmineraler – eller magmakammerets omgivelser er gennemtrængt af grundvand, og ved denne fordampning stiger gasmængden i form af vanddamp.

Efterhånden som de forskellige mineraler udkrystalliseres ændres den tilbageværende restsmeltes kemiske sammensætning. Man forestiller sig, at en tyngdemæssig adskillelse af mineraler finder sted med det resultat, at de tungeste, bl.a. olivin, synker til bunds, mens de lettere som leucit, stiger opad i kammeret. Herved øges gastrykket, fordi de gasarter, der ikke indgår i de nydannede krystaller, forøges i restsmelten i den øverste del af magmakammeret, hvor der nu dannes gasbobler, som igen nedsætter magmaets vægt og et udbrud kan begynde ved trykaflastning og spaltedannelse til jordens overflade. Udløsningen af selve vulkanudbruddet fra magmakammeret skyldes magmaets indhold af gasser….

Al form for vulkanvirksomhed er en afgasningsproces fra jordens indre…

Udbrudsmekanismen i et vulkanudbrud.

Udbrudsmekanismen i et vulkanudbrud har man længe vidst en del om, men hvordan magmaet dannes har man længe diskuteret. Først nu er vi ved at løfte sløret.

”Hovedmassen af det, der udstødes fra jordens indre gennem vulkanerne, er ikke ild, ikke glødende stenmasser, men vanddamp”, skriver professor N.V.Ussing i sin bog om vulkaner i 1904.

”Selve udbruddet skyldes luftudvikling i magmaet, der ved den nederste ende af kraterkanalen fremkalder dampbobler, som efterhånden udøver et så stort tryk, at den overliggende, størknede lava sprænges. I det trykket herved indskrænkes betydeligt, foregår der pludselig en yderst livlig udvikling af luftbobler, der med eksplosionsagtig voldsomhed slynger størknede blokke af lava i vejret og får den flydende lava til at stige op igennem krateret. Virksomheden kan bedst sammenlignes med den langsomme og spruttende kogning af grød, harpiks eller lim, der til sidst koger over. Derimod foregår der ingen virkelig forbrænding i vulkanerne, og det er egentlig galt at kalde det fine støv af lava  for aske. Det lysende ildskær, man om natten ser over krateret, skyldes ikke flammer, men er kun den glødende lavas genskin på dampskyerne. Da de øverste dele af de kegleformede vulkanbjerge kun består af løse sammenhobede slagger, der ikke kan modstå trykket af lavaen, hæves denne næsten aldrig op til selve kraterranden, men bryder frem på bjergets sider. ”

Disse linjer om selve processen i et vulkanudbrud har man sandfærdigt tolket allerede for mere end 100 år siden og står omtalt i leksika fra begyndelsen af 1900 – tallet.
Derimod dannelsen af magma inde i jorden har længe været mere mystisk, og det er først indenfor de seneste 30 år man er begyndt at løfte sløret…

Opsmeltning af bjergarter inde i jorden har hovedsagelig tre årsager: stigende temperatur – aftagende tryk – eller tilsætning af bestanddele, der sænker smeltepunktet. Dette er hovedfaktoren for at danne magma i Astenosfæren(det bløde lag) – altså i ca. 100 til 300 kilometers dybde under jordens overflade – men kun i 10 – 20 kilometers dybde i de midtoceaniske højderygge – kontinentalspalter og underskydningsgrave(hvor en plade presses ned under en anden). Sedimenter i en vandholdig havbundsplade(altså underskydning) har som regel et noget lavere smeltepunkt, da der er mere vand i den og nedsænker det ovenfra liggende pres igen. Konvektionsbevægelser i jordens kappe opvarmer bjergarterne, der langsomt hæves opad gennem jordens kappe mod jordskorpen indtil de på et tidspunkt smelter og danner magma.

Et vulkanudbruds voldsomhed afhænger af to ting. Nemlig kisel og vandindhold. Kiselindholdet bestemmer flydetrægheden af smelten, det opløste vand i smelten bestemmer dets eksplosivitetsniveau. Ligger et magmakammer tæt ved jordens overflade kan den smeltede magma yderligere beriges af vand og kisel fra de omliggende klipper og fra gyndvandet.

Generelt kan man sammenligne et vulkanudbrud med åbningen af en sodavandsflaske, hvor den overophedede damp bobler i stedet for kulsyrebobler. I en tæt tillukket flaske holdes gassen usynlig i opløsningen af det oven overliggende tryk. I det øjeblik flasken åbnes, flyder boblerne i den ekspanderende gas som regel stille og roligt op til overfladen som netop tilfældet i et roligt vulkansk udbrud.

Hvis derimod væsken eller smelten er under et stort tryk, bliver den overmættet med gas, i det øjeblik kapslen tages af flasken, og væsken strømmer voldsomt skummende ud. I et eksplosivt vulkanudbrud er trykket på det sejtflydende og vandholdige magma så enormt, at boblerne ekspanderer eksplosivt.

Lavt vand og kiselindhold giver et roligt udbrud med tyndtflydende lava.

Lidt kisel og meget vand strømmer dampboblerne ud gennem den tynde lava og danner høje lavafontæner.

Er der lidt vand og meget kisel skydes en dejagtig træg kuppel eller prop af lava op og danner en såkaldt ”dome” d.v.s. en prop af sej lava i vulkanens flaskehals.

Er der meget kisel og meget vand i smelten forhindrer den sejt flydende lava dampen i at slippe roligt ud, og når trykket ovenover pludselig forsvinder, eksploderer den opløste gas og danner askelaviner.

Mængden af udbrudsmateriale gør, at man kan inddele vulkanens styrke i grader ved højden af udbrudssøjlen – og længde af lavastrømme – kraterrørets størrelse og dybde. I store udbrud udslynges der millioner af tons lava – materiale pr. sekund. Magmaets kemiske sammensætning – kraterrørets størrelse og dybde – magmakammerets størrelse og mængde af magma er alt sammen afgørende for et vulkanudbruds forløb med det udslyngede materiale og hvor længe udbruddet varer.

 

Herunder Hennings citater om vulkaner:

”Det som er sket før – vil ske igen” = citat slut.

”Vi har lært af fortiden og kan studere nutiden og også forberede os til fremtiden, men vi ved ikke nok” = citat slut.

”Geologi er ingen sikker videnskab” = citat slut.

”Naturen har tid nok at tage af – vi mennesker skal nå alt det vil på de 100 år vi er her, men naturen har millioner af år at tage af” = citat slut.

”Vi må tilbage i fortiden for at kunne se ind i fremtiden. Geologi handler også om fremtiden”.

 

Henning Andersen. www.vulkaneksperten.dk

Jorden består af tre forskellige dele. Yderst har vi jordskorpen, som vi går ovenpå og kender. Jordens skorpe er opbygget af bjergarter med et stort indhold af silicium – kisel – hvilket gør den forholdsvis let. Den er ca. 10 – 60 kilometer tyk.

Derunder har vi kappen, der udgør 75 – 80% af hele jordens masse. Den består af bjergarter med mindre indhold af silicium og har en større massefylde end skorpen. Det er processer i jordens kappe, der styrer de fleste geologiske processer, bl.a. dannelse af bjergkæder – oceaner og vulkaner ved kontinentalforskydningerne. Jordens kappe er 2900 kilometer tyk og opdeles i en øvre og nedre kappe.

Den ydre jordkerne befinder sig i mellem 2900 og 5140 kilometers dybde og består af det samme materiale – jern og nikkel – som den indre – men er flydende grundet et mindre tryk. Både den indre og ydre jordkerne udgør tilsammen 1/3 del af jordens vægt.

Kernen består af metallerne jern og nikkel, i den ydre i flydende form og den indre fast.
Grunden til, at den indre jordkerne er fast skyldes det enorme tryk udenom, hvor vi jo har først kappen og øverst skorpen med kontinenterne, som vi bor på. Kernens centrum ligger 6370 kilometer under jordens overflade.

Lithosfæren(stive) er den yderste stabile del af jorden, skorpen, som består af de tektoniske plader, som forskydes i forhold til hinanden. Lithosfæren består af selve skorpen og den yderste faste del af kappen ned til dybder af ca. 100 kilometer under oceanerne og 50 – 400 kilometer under kontinenterne. Derunder har i astenosfæren(uden styrke), som er lidt plastisk i det, nærmest som en slags sirup.

Undersøgelser viser, at jordens magnetfelt befinder sig i den ydre delvis flydende jordkappe. Det dannes og opretholdes af kraftige elektriske strømme. Hvis ikke der var modstand i den indre faste del af kernen, ville systemet uddø, men konvektionen i den ydre kerne holdes igang ved, at varmt materiale stiger opad og det koldere synker ned, altså en slags dynamo.

Hvad er da årsagen til, at temperaturen i Jorden er så høj, og nøjagtig hvor varmt er der helt inde i centrum?

Man regner med, at Jordens temperatur det første lange stykke stiger med omkring 24 grader for hver kilometer, man bevæger sig ind mod centrum. På overgangen mellem Jordens flydende ydre kerne og faste indre kerne 5170 kilometer under vores fødder er temperaturen cirka 4300 grader, mens den i centrum ligger på op til 5000 grader.

Årsagen til varmen skal findes lige efter Jordens dannelse for ca. 4,6 milliarder år siden. Solsystemet blev dannet i en enorm sky af støv og gas. Først dannedes solen af dette støv og gasmateriale, som lejrede sig i en ring rundt omkring den – fortættede sig til planeterne udenom. Den unge planet jorden blev bombarderet med millioner af meteorer. Tæppebombardementet fik temperaturen til at stige og overfladen til at smelte. Gradvist sank de tunge grundstoffer som jern ind mod centrum. Bevægelsen ind mod midten afgav energi og fik yderligere temperaturen til at stige, samtidig med at overfladen kølede af og virkede som et isolerende lag, der kunne holde på varmen. Nogle af de grundstoffer, der sank ind mod centrum, var radioaktive. Deres henfald og omdannelse til andre grundstoffer er hovedårsagen til, at Jordens indre i dag er så varmt, fordi der ved henfaldet dannes energi. Samlet set bliver Jorden dog kølet af. Man har stadig til gode at lave konkrete målinger. Den hidtil dybeste boring nåede blot lidt over 12 kilometer ned og blev foretaget i 1994 af russiske forskere på Kolahalvøen. I hullet målte de en temperatur på omkring 200 grader.

Til sidst og ret så vigtigt er, at det er jordens indre varme, der får kontinenterne til at bevæge sig og herved er hovedårsag til jordskælv og vulkanisme.

Jorden er en kugle med en radius på 6370 km. Jorden bliver opdelt i: den indre kerne, den ydre kerne og kappen. Den indre kerne består hovedsageligt af jern og nikkel. Den er fast pga. det strore tryk der kommer pga. tyngdekraften.
Den ydre kerne, som også består af en del svovl, er flydende pga. trykket er lavere. Man antager at jern-, og nikkel-atomerne er ioniserede, hvilket betyder at der går elekstriske strømme i den ydre kerne. Det er de elektriske strømme, der skaber Jordens magnetfelt.
Jordens kappe består af klippe opbygget af jern, magnesium, aluminium, silicium og oxygen.