Vulkanen

Inleiding:

Vulkanen, we weten allemaal wat het zijn. De bekendste vulkanen zijn mooie kegelvormige bergen. Maar wat veel mensen niet weten, is dat elke opening waardoor lava naar de oppervlakte komt, een vulkaan is.
Sommige vulkanen zijn breed en plat, en de meeste vulkanen bevinden zich diep in de oceaan. Van deze vulkanen ondervindt de mens dan ook weinig problemen.
Maar omdat er ook vulkanen zijn waarvan de mens wel problemen ondervind, zoals de Etna bijvoorbeeld, misschien wel een van de bekendste actieve vulkanen in Europa, is het belangrijk dat we te weten komen wat vulkanen nu precies zijn en waar ze door veroorzaakt worden.
In dit werkstuk zullen dan ook de belangrijkste feiten over vulkanen, die de wetenschap in de laatste honderd jaar heeft kunnen onthullen, weergegeven worden.

Een stukje geschiedenis:

Lang geleden geloofden mensen dat vulkanen het werk waren van boze geesten. De vulkaan werd in deze visie gezien als een poort naar de hel.
In andere culturen werden mensen als offers in de kraters van vulkanen gegooid om de goden gunstig te stemmen.
Later probeerden enkele geleerden er achter te komen hoe vulkanen veroorzaakt werden, als het niet het werk was van boze geesten. Een van die geleerden was de Griekse filosoof Aristoteles. Hij beweerde dat het aardoppervlak bezaaid was met spelonken. Deze spelonken konden de winden opzuigen. In de spelonken werden de winden dan verhit door vuren en vervolgens werden zij weer uitgespuwd waarna er een vulkaan ontstond.
Een theorie die tijdenlang aanhangers heeft gehad…..maar het was natuurlijk allemaal onzin. Pas veel later zouden we beter inzicht krijgen in de werkelijke structuur van de vulkanen. Namelijk in de vorige eeuw. Toen kwam Alfred Wegener met een theorie die grotendeels overeenstemt met alles wat we tegenwoordig van vulkanen afweten.

De opbouw van de aarde:

Om wat meer over vulkanen te kunnen begrijpen is het allereerst belangrijk om wat meer te weten over de opbouw van de aarde.

Je zou de aardbol kunnen vergelijken met een appel. Het klokhuis is de gloeiend hete kern. Deze kern bestaat uit een buitenmantel van vloeibaar metaal, rond een kleineren vaste binnenkern. Het metaal staat daar onder zo’n gigantische druk dat het waarschijnlijk een dichtheid heeft die aan het aardoppervlak niet kan bestaan.
Het vruchtvlees van de appel is de dikke stenen mantel. Over het algemeen is deze mantel opgebouwd uit massief silicaatgesteente, maar hier en daar vormt de mantel magmahaarden (holten gevuld met vloeibaar gesteente)die via vulkanen aan de oppervlakte komen. Zodra dit magma aan de oppervlakte komt wordt het lava genoemd.
Tenslotte kunnen we de schil van de appel vergelijken met de korst waarop wij leven. In vergelijking met de mantel is de aardkorst ongelofelijk dun.

Vulkanen komen in sommige delen van de wereld vaker voor dan in andere. Dat was al in het begin van de 19e eeuw bekend, maar een verklaring hiervoor vonden de geleerden pas in de jaren ‘60 van de vorige eeuw toen men tot de geheimen van de diepe oceaanbodems begon door te dringen. Dit werd de theorie van de schollen- of platentektoniek genoemd. De platentektoniek stelt dat het aardoppervlak (De schil van de appel) in stukken gebroken is. De stukken passen in elkaar als vreemd gevormde vloerstenen. Deze brokken aardkorst, de zogenaamde tektonische platen, schuiven over het oppervlak onder invloed van krachten en bewegingen diep in het binnenste van de aarde. Aan de randen, waar de platen tegen elkaar botsen, tegen elkaar wrijven, onder elkaar schuiven of zich van elkaar weg bewegen, is de geologische activiteit extra hevig. In deze grensgebieden vinden we de meeste vulkanen. De aard van de begrenzing bepaald wat voor soort vulkaan er ontstaat.

Er zijn twee hoofdsoorten aardkorst. De oceanische korst en de continentale korst.
Hoewel het bestaan van de Midden Atlantische zeerug al langer dan tweehonderd jaar bekend was, is pas sinds 1954 bekend dat deze oceanische ruggen onderdeel zijn van een aaneengesloten systeem van 80.000 km dat in alle oceanen te vinden is. De ruggen zijn voornamelijk onderzees, slechts op enkele plaatsen komt ze boven de zeespiegel. Op deze plaatsen bemerk je altijd jong vulkanische activiteiten naast de bevingen die veroorzaakt worden door de rek in de ruggen. De ruggen worden gevormd doordat de oceanische platen bij de ruggen uit elkaar schuiven en de ruimte ertussen opgevuld word met magma. Op de oceaanruggen in de Atlantische en de Indische Oceaan bevind zich over een lengte van honderden kilometers een in het midden gelegen slenkdal met een diepte van 2 tot 3 km en een breedte van 20 of 30 km.
Ook al heeft de rug op een schaal van enkele honderden kilometers een doorlopend karakter, toch wordt het op heel veel plaatsen doorbroken door breukzones. Deze breukzones zijn voornamelijk seismisch actief op de plaatsen waar ze de kruin van de oceaanrug snijden.
Wat het meest opvalt is dat de oceanische korst 3 tot 4 kilometer lager ligt dan de continentale korst. Ook verschilt de samenstelling van de oceanische korst van de continentale korst. De korst onder de oceanen kun je in drieën opdelen. Het bovenste gedeelte bestaat uit een laag van maximaal 3 à 4 km dikte. In deze laag bevind zich marine afzetting, de daaropvolgende laag met een doorsnede van 1 tot 2,5 km bestaat uit basalt, de onderste laag van 5 km bestaat uit gesteenten dat grabbo wordt genoemd. Daaronder is waarschijnlijk een laag van 0,5 km met een dichtheid van 3000 kg per m3, die op vloeibaar gesteente drijft. Al met al is de oceanische plaat relatief dun en heeft een grote dichtheid.

In tegenstelling tot de eenvoudige structuur van de oceanische korst is de continentale korst opgebouwd uit regelmatige, opeenvolging van ouderdom met magmatisch en sedimentair gesteente.
De oudste gesteenten worden geschat op 4000 miljoen jaar oud in tegenstelling tot 250 miljoen jaar voor de oudste gesteenten in de oceanische bodem. We moeten hierbij natuurlijk niet vergeten dat deze wetenschappers de evolutietheorie aanhangen, maar het is toch op z'n minst frappant. Dat betekent dat de oceanische plaat is ontstaan na de continentale plaat en dat de oceanische plaat voortdurend vernieuwd wordt. Deze volgorde strookt ook met de scheppingsleer.
De oceaan is ontstaan doordat midden onder de continentale plaat magma omhoog welde en zo een scheiding begon te maken midden in de continentale plaat. Als een door een wig werden de platen uit elkaar gedreven en het overblijfsel van dit scheidingsproces zijn de ruggen in de oceanen, waarbij de grootste bergketens in het niet vallen.
De dikte van de continentale korst ligt tussen de 10 en 50 kilometer. Er schijn een verband te liggen tussen de dikte van de korst en de ouderdom. Hoe dikker de korst hoe ouder het gedeelte is. De korst onder de huidige bergketens kenmerkt zich doordat het erg dik is. De dikste korst komt voor onder het Andes en Himalaya gebergte. De dunste korsten bevinden zich daar waar de mantel actief is. Bijvoorbeeld de Oost Afrikaanse slenkdalen en onder de provincies Basin en Range in de Verenigde staten.
Hoewel de continentale korst vaak veel dikker is dan de continentale korst is de dichtheid toch kleiner. De gemiddelde dichtheid ligt rond de 2650 kg per m3

De botsing tussen de platen vindt doorgaans plaats aan de kust. Er zijn twee soorten continentranden; passieve en actieve randen

De actieve randen gaan samen met vulkanische activiteiten en daarbij vormen zich meestal diepzeetroggen daar waar de oceanische korst onder de continentale korst duikt. Hoewel de oceaanbekkens in het algemeen zo'n 3 tot 5 km diep zijn komen er diepzeetroggen voor met een diepte die de 10 km overschrijd. De oceanische korst smelt en het magma wat daarbij gevormd wordt is in hoeveelheid gelijk aan de hoeveelheid die bij andere processen vrij komt, want anders zou de aarde in omvang toe nemen en voor zover men kan overzien is dit niet het geval.

De passieve randen, waarbij weinig of een activiteit aanwezig is, komen vooral voor aan de continentale randen ronde de Atlantische en Indische oceaan.
De continentranden die evenwijdig liggen aan de oceaanruggen worden gekenmerkt door rek terwijl de randen die loodrecht op de oceaanruggen gekenmerkt worden door verschuivingen langs elkaar. Daarbij komt nog dat bij continenten die evenwijdig met de oceaanruggen liggen vaak breuklijnen evenwijdig met de ruggen ontstaan waarbij een deel van de continentale plaat afbreekt en de vulkanische activiteiten afstopt. In sommige gevallen ontstaan er koraalriffen op de continentranden, waardoor de doeltreffendheid van deze sedimentval wordt versterkt.

Soorten vulkanen:

In het kort zijn de belangrijkste feiten over de opbouw van de aarde aan bod geweest. Maar waar vinden we nu precies die vulkanen, welke soorten zijn er, en wat hebben die platen met vulkanisme te maken?

Waar platen uit elkaar gaan ontstaat een nieuwe oceaanbodem, doordat hier magma omhoog komt en stolt. De kloof tussen de platen wordt op deze manier gevuld. Doordat de platen steeds verder uit elkaar blijven gaan, breekt het nieuw gevormde plaatmateriaal weer, wat gepaard gaat met aardbevingen. Deze plaatbeweging heeft meestal dus niet zo gek veel met vulkanisme te maken.

Als platen enkel langs elkaar wrijven zijn de gevolgen meestal ook “slechts” aardbevingen.

De meest spectaculaire en verwoestende vulkanen treden op in subductiezones. Een subductiezone is een gebied waar 2 platen onder elkaar schuiven. De oceaanplaat zinkt krakend en schurend omlaag in de mantel. Als het gesteente van deze plaat door de hete mantel wordt opgeslokt, verandert het in magma. Samen met gesmolten gesteente perst het magma zich uiteindelijk onder invloed van zeer hoge druk omhoog in vulkanen op de randen van de continentale plaat.

Dan kennen we ook nog de hotspots. Hotspots zijn vulkanische verschijnselen aan het aardoppervlak die te danken zijn aan een geïsoleerde stijgende magmastroom, ook wel mantelpluim genoemd. Je vindt de hotspots dus niet bij plaatranden, maar op de zeebodem en op het continent. Deze mantelpluim is eigenlijk een actieve haard in de mantel, die enorme hoeveelheden magma produceert. Het magma stijgt naar de oppervlakte en brandt een gat in de plaat, zodat daar een vulkaan ontstaat. Omdat de hotspot in de mantel op zijn plaats blijft terwijl de plaat verschuift over deze hotspot, krijg je vaak een “spoor” van vulkanen.

Een ander belangrijk vulkanisch verschijnsel dat vooral voorkomt op Ijsland, zijn geisers. Ze ontstaan doordat er op sommige plaatsen niet zo diep onder het aardoppervlak magmapluimen te vinden zijn. (Een soort hotspots, maar minder explosief. Meestal wat rustiger.) Regenwater sijpelt na een bui de grond in en wordt vervolgens opgewarmd door het hete gesteente onder de oppervlakte. Door de verwarming van het water ontstaat er een druk, het water wordt omgezet in waterdamp en wil weer naar boven. Zodoende spuit het water door openingen naar boven.

Verder kan nog onderscheid gemaakt worden in de volgende typen vulkanen:
- dun vloeibare vulkanen
- vloeibare vulkanen
- dik vloeibare vulkanen
Het type waar de vulkaan onder valt ligt aan het materiaal dat bij een uitbarsting uit de vulkaan komt en aan de diepte van de magmahaard.

Onder de dun vloeibare vulkanen vallen:
- Hawaii-type
- Stromboli-type

Het Hawaii-type is anders dan alle andere typen. Het is geen berg, maar een meer van dun vloeibare lava. Dit type is altijd werkzaam.
Bij het Stromboli-type zijn de tijden tussen de uitbarstingen ongeveer gelijk. De dun vloeibare lava stijgt tot aan de kraterrand. Daarna worden bommen, slakken en as uitgespoten.

Onder vloeibare vulkanen vallen:
- Vulcano-type
- Vesuvius-type

Na een uitbarsting van het Vulcano-type komt er een korst op de lava. Deze korst komt heel erg onder druk te staan van gassen. Deze gassen zorgen er voor dat na een tijdje de druk zo groot wordt dat de korst breekt en dan wordt er as en lava hoog de lucht ingespoten.
Het Vesuvius-type is eigenlijk hetzelfde als het Vulcano-type, alleen is het Vesuvius-type krachtiger. Verder is er geen verschil tussen die twee.
Er is ook nog een type die valt onder dun vloeibare én vloeibare vulkanen. Dit type heet Pliniaans of Perret-type. Dit type begint net als het Vulcano-type, alleen komt er meer gas uit en kan de kraterpijp uitschuren, waardoor de aswolken hoger kunnen komen.

Onder de dik vloeibare vulkanen vallen:
- Merapi-type
- St-Vincent-type
- Pelée-type

Bij het Merapi-type wordt de lava door de kraterpijp omhoog geduwd en krijgt het gelijk een korst, daardoor ontstaat een soort prop. Door de lava die nog steeds omhoog geduwd, komen er barsten in de korst. De prop breekt en de dik vloeibare lava stroomt naar beneden en veroorzaakt grote lawines.
Bij een uitbarsting van het St-Vincent-type komt er een mengsel uit de vulkaan. Dat mengsel bestaat uit gassen en pyroklastica. Pyroklastica is een verzamelnaam voor allerlei soorten stoffen die uit een vulkaan kunnen komen. Bij het uitstromen vergruist de pyroklastica en ontstaat er een andere soort gas dat aërosol heet. Dit stroomt als een gloeiend hete wolk naar beneden.
Bij het Pelée-type ontstaat er net als bij het Merapi-type een soort prop boven in de kraterpijp. Daardoor raakt de kraterpijp verstopt en blijft daaronder gas zitten waar as in vermengd is. Het gas schiet samen met het as en de lava de vulkaan uit en stroomt van de berg af.

Tot slot zijn er 5 meest voorkomende groepen vulkanen:

- De Stratovulkanen
- De Schildvulkanen
- De actieve vulkanen
- De slapende vulkanen
- De dode vulkanen

De Stratovulkanen zijn meestal heel groot en hoog, met eeuwige sneeuw op hun toppen. Ze zijn ontstaan uit lagen lava en as. Zulke soorten vulkanen lijken vaak niet meer te werken. Jarenlang houden ze zich rustig maar ze konden plotseling uitbarsten. Dat komt door de magma. Die verstopt de kraterpijp maar het gas dat in de vulkaan zit komt steeds meer onderdruk te staan. Dan plotseling komt er een uitbarsting. Eén van de bekendste Stratovulkanen is de Vesuvius in Italie.

De Schildvulkanen komen voor op de bodem zee. Bij de hete plekken onder de aardkorst. Zulke vulkanen zijn groot en breed. Ze zijn opgebouwd uit lagen lava. Deze lava bevat veel basalt, een hard gesteente. Als dat harde gesteente afkoelt ontstaan er grote zeshoekige stenen. In Nederland gebruiken we die stenen soms bij de bouw van dijken.

Actieve vulkanen zijn vulkanen die maar af en toe werken. Op de hele wereld zijn er zo’n 500 actieve vulkanen. Ieder jaar barsten er zo’n 20 tot 30 van uit.

Slapende vulkanen zin vulkanen die niet werken. Soms kunnen ze honderden of zelfs duizenden jaren slapen en dan toch plotseling uitbarsten. In Japan is er zo één. De Fuji.

De laatste groep zijn de dode vulkanen. Die liggen bijvoorbeeld in Duitsland en Frankrijk. Zij werken al ruim 25.000 jaar niet meer.

We kennen ook nog een minder vaak voorkomende soort vulkaan. Dit is de zogenaamde calderavulkaan. Dit is een vulkaan met een gigantische kraterbodem. De Hokkaido in Japan is hier een voorbeeld van. De krater heeft een doorsnede van ongeveer 10 kilometer. De reden voor de grootte van de krater, is de kracht van de explosie geweest. De explosie heeft de hele kop van de vulkaan eraf geblazen.
In sommige kraters van calderavulkanen, zijn kleinere vulkaantjes ontstaan.
Weer andere krates zijn volgelopen met water, dit zijn nu meren.

Onderzoek naar de vulkanen

Vulkanologie is de wetenschappelijke studie van magma en vulkanen. Vulkanologen proberen er achter te komen hoe de aarde in elkaar zit. Hiermee proberen ze de vulkaanuitbarstingen in goede banen te leiden. De vulkanen kunnen namelijk veel schade aanrichten. Zoals de lava, de asregen, de gaswolken, de rotsblokken, de puinlawines, de modderstromen en de puinlawines. Maar ze natuurlijk ook mensen levens kunnen kosten. In de buurt van vulkanen wonen altijd veel mensen omdat de grond daar heel erg vruchtbaar is, als de vulkaan er dan uitbarst zijn er veel mensen dood. De vulkanologen moeten op tijd zien wanneer de vulkaan uitbarst zodat de mensen geëvacueerd kunnen worden. Dit doen ze door een stel voortekenen te meten. Ten eerste is er vaak een rookpluim te zien bij de top van de berg. Er komen steeds meer gassen uit de krater en uit zijspleten, fumorales en scheuren. Ze stinken vaak verschrikkelijk naar zwavel, vergelijkbaar met rotte eieren. Ook komt er gerommel voor terwijl het magma omhoog komt binnen in de berg. Wat nog wel boeiend is om te vertellen is dat uit veel delen van de wereld gerapporteerd wordt dat door de trillingen van de aarde en verhoging van de grondtemperatuur die voorafgaan aan een uitbarsting, slangen uit hun spleten en gangen tevoorschijn komen.

Maar er zijn ook voortekenen die niet zomaar met het blote oog zijn waar te nemen.
Vulkanologen houden vulkanen constant ook in de gaten met verschillende apparaten. Eén daarvan is de seismograaf. Daarmee kunnen ze de aardschokken meten. Vaak is er namelijk een toegenomen seismische activiteit in het gebied van de vulkaan.
Dat komt door de magma. Hoe dichter het magma bij het aardoppervlak is hoe meer en hoe hardere schokken er komen.

Ook zijn er satellieten. Daarmee kun je veranderingen in het aardbodem in de gaten houden. Veel vulkanen liggen er in arme landen. In zulke landen is er niet genoeg om goede apparatuur te kopen en mensen in dienst te nemen.

Hoe ver we ook zijn met de huidige technieken, De vulkanen blijven voor een groot deel onberekenbaar. We zijn nog lang niet in staat uitbarstingen tot op de minuut te voorspellen. Nog altijd moeten we op onze hoede blijven.

Bronvermelding:

Aardrijkskunde schoolboek
Vulkanen ISBN 9026913168
Internetpagina’s
Een continent drijft uiteen
Vulkanen
De planeet aarde - continenten in botsing – vulkanen.