Den vanligaste typen av vulkanutbrott inträffar när magma (beteckningen för lava när den är under jordens yta) frigörs från en vulkanisk öppning.
Utbrott kan vara översvallande, där lava rinner som en tjock, klibbig vätska, eller explosiv, där fragmenterad lava exploderar ut ur en ventil. Vid explosiva utbrott kan det splittrade berget åtföljas av aska och gaser; vid utsvävande utbrott är avgasning vanligt, men aska är det vanligtvis inte.
Vulkanologer klassificerar utbrott i flera olika typer. Vissa är uppkallade efter särskilda vulkaner där typen av utbrott är vanlig; andra gäller den resulterande formen på eruptivprodukterna eller platsen där utbrotten sker. Här är några av de vanligaste typerna av utbrott:
Hawaiutbrott
I ett Hawaiiutbrott kastas flytande basaltisk lava upp i luften i jetstrålar från en ventil eller linje av ventiler (en spricka) vid toppen eller på flanken av en vulkan. Strålarna kan hålla i timmar eller till och med dagar, ett fenomen som kallas brandfontän.
Stänk som skapas av bitar av het lava som faller ut ur vulkanen kan smälta samman och bilda lavaflöden, eller bygga kullar. Lavaflöden kan också komma från ventiler samtidigt som fontänningen inträffar, eller under perioder då fontäneringen har pausat. Eftersom dessa flöden är mycket flytande kan de resa mil från källan innan de svalnar och stelnar.
Hawaiiutbrott får sina namn från vulkanen Kilauea på Big Island of Hawaii, som är känd för att producera spektakulära lavafontäner. Två utmärkta exempel på dessa är Mauna Ulu-utbrottet 1969-1974 på vulkanens flank, och 1959 års utbrott av Kilauea Iki-kratern vid toppen av Kilauea. I båda dessa utbrott nådde lavafontäner höjder på långt över tusen fot.
Strombolian utbrott
Stromboliska utbrott är distinkta utbrott av flytande lava (vanligtvis basalt eller basalt andesit) från mynningen av en magmafylld toppledning. Explosionerna inträffar vanligtvis med några minuters mellanrum med jämna eller oregelbundna intervall.
Explosionerna av lava, som kan nå höjder på hundratals meter, orsakas av sprängning av stora gasbubblor, som färdas uppåt i den magmafyllda ledningen tills de når den fria luften.
Den här typen av utbrott kan skapa en mängd olika former av eruptiva produkter: stänk eller härdade kulor av glasartad lava; Scoria, som är härdade bitar av bubblig lava; lavabomber, eller lavabitar som är några cm till några m stora; aska; och små lavaflöden (som bildas när heta stänk smälter ihop och rinner nedför). Produkter från ett explosivt utbrott kallas ofta gemensamt för tefra.
Stromboliska utbrott är ofta förknippade med små lavasjöar, som kan byggas upp i vulkanernas ledningar. De är ett av de minst våldsamma av de explosiva utbrotten, även om de fortfarande kan vara mycket farliga om bomber eller lavaströmmar når bebodda områden. Stromboliska utbrott är uppkallade efter vulkanen som utgör den italienska ön Stromboli, som har flera utbrott av toppöppningar. Dessa utbrott är särskilt spektakulära på natten, när lavan lyser starkt.
Vulkanutbrott
Ett vulkanutbrott är en kort, våldsam, relativt liten explosion av trögflytande magma (vanligtvis andesit, dacit eller rhyolit).
Denna typ av utbrott är resultatet av fragmentering och explosion av en plugg av lava i en vulkanisk ledning, eller från bristning av en lavakupol (viskös lava som staplas upp över en ventil). Vulkanutbrott skapar kraftfulla explosioner där material kan färdas snabbare än 350 meter per sekund (800 mph) och stiga flera kilometer upp i luften. De producerar tefra, askmoln och pyroklastiska täthetsströmmar (moln av het aska, gas och sten som flyter nästan som vätskor).
Vulkaniska utbrott kan vara repetitiva och pågå i dagar, månader eller år, eller så kan de föregå ännu större explosiva utbrott. De är uppkallade efter den italienska ön Vulcano, där en liten vulkan som upplevde denna typ av explosiva utbrott troddes vara öppningen ovanför den romerska smedguden Vulcans smedja.
Plinius utbrott
Den största och mest våldsamma av alla typer av vulkanutbrott är pliniska utbrott. De orsakas av fragmentering av gasmagma och är vanligtvis förknippade med mycket trögflytande magma (dacit och ryolit).
De frigör enorma mängder energi och skapar utbrottskolonner av gas och aska som kan stiga upp till 50 km högt med hastigheter på hundratals meter per sekund. Aska från en utbrottskolonn kan driva eller blåses hundratals eller tusentals mil bort från vulkanen. Utbrottskolonnerna är vanligtvis formade som en svamp (liknande en kärnvapenexplosion) eller en italiensk tall; Plinius den yngre, en romersk historiker, gjorde jämförelsen när han såg utbrottet av Vesuvius 79 e.Kr., och Plinius utbrott är uppkallade efter honom.
Pliniska utbrott är extremt destruktiva och kan till och med utplåna hela toppen av ett berg, som inträffade vid Mount St. Helens 1980. De kan producera fall av aska, skoria och lavabomber mil från vulkanen och pyroklastiska täthetsströmmar som raserar skogarna , ta bort jord från berggrunden och utplåna allt i deras vägar. Dessa utbrott är ofta klimatiska, och en vulkan med en magmakammare som tömts av ett stort Plinian-utbrott kan därefter gå in i en period av inaktivitet.
Magma
På specifika platser inuti jorden kan stenar börja smälta och bilda magma. Detta är smält sten i kombination med kristaller och ibland gasbubblor.
Detta sker oftast på samma plats som jordbävningar inträffar, plattgränser.
Magma kan sippra uppåt mot ytan, stanna och samlas på olika djup. Dessa zoner av magma-ackumulering kallas magma-reservoarer och de kan trycksättas under vissa omständigheter, vilket får magman att bryta ut vid ytan.
Platserna där magma bryter ut kallas vulkaner. Vulkaner finns i en mängd olika former och storlekar.
Den kanske mest kända typen av vulkan är stratovulkanen på grund av deras igenkännliga koniska form. Ett exempel är Vesuvius som ligger nära Neapel, Italien.
Lavakupoler
Lavakupoler bildas när mycket trögflytande, klippig lava (vanligtvis andesit, dacit eller rhyolit) pressas ut ur en öppning utan att explodera. Lavan hopar sig i en kupol, som kan växa genom att blåsas upp från insidan eller genom att pressa ut lober av lava (något som tandkräm som kommer ut ur en tub).
Dessa lavalober kan vara korta och klumpiga, långa och tunna, eller till och med bilda spikar som stiger tiotals meter upp i luften innan de faller omkull. Lavakupoler kan vara rundade, pannkaksformade eller oregelbundna stenhögar, beroende på vilken typ av lava de bildas av.
Lavakupoler är inte bara passiva stenhögar; de kan ibland kollapsa och bilda pyroklastiska täthetsströmmar, pressa ut lavaströmmar eller uppleva små och stora explosiva utbrott (som till och med kan förstöra kupolerna!) Ett kupolbyggande utbrott kan pågå i månader eller år, men de är vanligtvis repetitiva (vilket betyder att en vulkan kommer att bygga och förstöra flera kupoler innan utbrottet upphör).
Redoubt-vulkanen i Alaska och Chaiten i Chile är för närvarande aktiva exempel på den här typen av utbrott, och Mount St. Helens i delstaten Washington ägnade flera år åt att bygga flera lavakupoler.
Surtseyska utbrott
Surtseyska utbrott är ett slags hydromagmatiskt utbrott, där magma eller lava interagerar explosivt med vatten. I de flesta fall uppstår Surtseyska utbrott när en undervattensvulkan äntligen har vuxit sig tillräckligt stor för att bryta vattenytan; eftersom vatten expanderar när det blir till ånga exploderar vatten som kommer i kontakt med het lava och skapar plymer av aska, ånga och scoria. Lavor skapade av ett Surtseyan-utbrott tenderar att vara basalt, eftersom de flesta oceaniska vulkaner är basaltiska.
Det klassiska exemplet på ett utbrott i Surtsey var den vulkaniska ön Surtsey, som bröt ut utanför Islands sydkust mellan 1963 och 1965. Hydromagmatisk aktivitet byggde upp flera kvadratkilometer av tephra under de första månaderna av utbrottet; så småningom kunde havsvatten inte längre nå ventilen, och utbrottet övergick till hawaiiansk och strombolisk stil.
Mer nyligen, i mars 2009, började flera öppningar på vulkanön Hunga Ha’apai nära Tonga att få ett utbrott. Explosionerna på land och till havs skapade plymer av aska och ånga som steg till mer än 8 km (5 miles) höjd och kastade plymer av tefra hundratals meter från ventilerna.
Vulkaner spyr ut heta, farliga gaser, aska, lava och sten som är kraftfullt destruktiva. Människor har dött av vulkaniska explosioner.
Vulkanutbrott kan resultera i ytterligare hot mot hälsan, såsom översvämningar, lerskred, strömavbrott, förorening av dricksvatten och skogsbränder. Hälsoproblem efter ett vulkanutbrott inkluderar infektionssjukdomar, luftvägssjukdomar, brännskador, fallskador och fordonsolyckor relaterade till hala, disiga förhållanden som orsakas av aska. När varningar beaktas är risken för negativa hälsoeffekter från ett vulkanutbrott mycket låga.
Vulkanisk aska
Exponering för aska kan vara skadligt. Spädbarn, äldre människor och personer med andningssjukdomar som astma, emfysem och andra kroniska lungsjukdomar kan få problem om de andas in vulkanaska. Aska är grynig, nötande, ibland frätande och alltid obehaglig. Små askpartiklar kan slita (skrapa) framsidan av ögat. Askpartiklar kan innehålla kristallin kiseldioxid, ett material som orsakar en luftvägssjukdom som kallas silikos.
Gaser
De flesta gaser från en vulkan blåser snabbt bort. Däremot kan tunga gaser som koldioxid och vätesulfid samlas i låglänta områden. Den vanligaste vulkaniska gasen är vattenånga, följt av koldioxid och svaveldioxid. Svaveldioxid kan orsaka andningsproblem hos både friska personer och personer med astma och andra andningsbesvär. Andra vulkaniska gaser inkluderar väteklorid, kolmonoxid och vätefluorid. Mängden av dessa gaser varierar kraftigt från ett vulkanutbrott till nästa.
Även om gaser vanligtvis blåser bort snabbt är det möjligt att människor som befinner sig nära vulkanen eller som befinner sig i de låglänta områdena medvind kan utsättas för nivåer som kan påverka hälsan. Vid låga nivåer kan gaser irritera ögon, näsa och svalg. Vid högre nivåer kan gaser orsaka snabb andning, huvudvärk, yrsel, svullnad och spasmer i halsen och kvävning.
När en del av jordens övre mantel eller nedre skorpa smälter bildas magma. En vulkan är i huvudsak en öppning eller en ventil genom vilken denna magma och de lösta gaserna den innehåller släpps ut. Även om det finns flera faktorer som utlöser ett vulkanutbrott, dominerar tre: magmans flytkraft, trycket från de lösta gaserna i magman och injiceringen av en ny sats magma i en redan fylld magmakammare. Nedan följer en kort beskrivning av dessa processer.
När berget inuti jorden smälter förblir dess massa densamma medan dess volym ökar – vilket ger en smälta som är mindre tät än den omgivande stenen. Denna lättare magma stiger sedan mot ytan på grund av sin flytkraft. Om densiteten av magman mellan zonen för dess generering och ytan är mindre än den för de omgivande och överliggande stenarna, når magman ytan och bryter ut.
Magma av så kallade andesitiska och rhyolitiska sammansättningar innehåller också lösta flyktiga ämnen som vatten, svaveldioxid och koldioxid. Experiment har visat att mängden av en löst gas i magma (dess löslighet) vid atmosfärstryck är noll, men stiger med ökande tryck.
Till exempel, i en andesitisk magma mättad med vatten och sex kilometer under ytan, är cirka 5 procent av dess vikt löst vatten. När denna magma rör sig mot ytan, minskar lösligheten av vattnet i magman, och så separerar överskottsvattnet från magman i form av bubblor. När magman rör sig närmare ytan löser sig mer och mer vatten från magman, vilket ökar gas/magma-förhållandet i ledningen. När volymen av bubblor når cirka 75 procent sönderdelas magman till pyroklaster (delvis smälta och fasta fragment) och bryter ut explosivt.
Den tredje processen som orsakar vulkanutbrott är en injektion av ny magma i en kammare som redan är fylld med magma av liknande eller annan sammansättning. Denna injektion tvingar en del av magman i kammaren att röra sig upp i ledningen och bryta ut vid ytan.
Även om vulkanologer är väl medvetna om dessa tre processer, kan de ännu inte förutsäga ett vulkanutbrott. Men de har gjort betydande framsteg när det gäller att förutse vulkanutbrott. Prognoser involverar trolig karaktär och tidpunkt för ett utbrott i en övervakad vulkan. Karaktären av ett utbrott är baserad på den förhistoriska och historiska historien om vulkanen i fråga och dess vulkaniska produkter. Till exempel kommer en vulkan med våldsamt utbrott som har producerat askfall, askflöde och vulkaniska lerflöden att göra detsamma i framtiden.
Att bestämma tidpunkten för ett utbrott i en övervakad vulkan beror på mätning av ett antal parametrar, inklusive, men inte begränsat till, seismisk aktivitet vid vulkanen (särskilt djup och frekvens av vulkaniska jordbävningar), markdeformationer (bestäms med hjälp av en tiltmeter och/eller GPS och satellitinterferometri) och gasutsläpp (provtagning av mängden svaveldioxidgas som emitteras av korrelationsspektrometer eller COSPEC).
Magma
På specifika platser inuti jorden kan stenar börja smälta och bilda magma. Detta är smält sten i kombination med kristaller och ibland gasbubblor.
Detta sker oftast på samma plats som jordbävningar inträffar, plattgränser.
Magma kan sippra uppåt mot ytan, stanna och samlas på olika djup. Dessa zoner av magma-ackumulering kallas magma-reservoarer och de kan trycksättas under vissa omständigheter, vilket får magman att bryta ut vid ytan.
Platserna där magma bryter ut kallas vulkaner. Vulkaner finns i en mängd olika former och storlekar.
Den kanske mest kända typen av vulkan är stratovulkanen på grund av deras igenkännliga koniska form. Ett exempel är Vesuvius som ligger nära Neapel, Italien.