Vulkanen zijn er in vele soorten en maten, variërend van gewone sintelkegelvulkanen die zich opbouwen van herhaalde uitbarstingen en lavakoepels die zich opstapelen over vulkanische ventilatieopeningen tot brede schildvulkanen en samengestelde vulkanen. Hoewel ze verschillen qua structuur en uiterlijk, delen ze allemaal twee dingen. Aan de ene kant zijn het allemaal geweldige natuurkrachten die zowel angst aanjagen als inspireren.
Aan de andere kant komt alle vulkanische activiteit neer op hetzelfde basisprincipe. In wezen zijn alle uitbarstingen het resultaat van magma van onder de aarde dat naar de oppervlakte wordt geduwd, waar het uitbarst als lava, as en gesteente. Maar welke mechanismen sturen dit proces? Wat zorgt er precies voor dat gesmolten gesteente uit het binnenste van de aarde opstijgt en in het landschap explodeert?
Om te begrijpen hoe vulkanen uitbarsten, moet je eerst de structuur van de aarde beschouwen. Helemaal bovenaan bevindt zich de lithosfeer, de buitenste lagen van de aarde die bestaat uit de bovenste mantel en korst. De korst vormt een klein volume van de aarde, variërend van 10 km dik op de oceaanbodem tot maximaal 100 km in bergachtige streken. Het is koud en stijf en bestaat voornamelijk uit silicaatgesteente.
Onder de korst is de mantel van de aarde verdeeld in secties van verschillende dikte op basis van hun seismologie. Deze bestaan uit de bovenmantel, die zich uitstrekt van een diepte van 7-35 km (4,3-21,7 mi)) tot 410 km (250 mi); de overgangszone, die varieert van 410-660 km (250-410 mi); de onderste mantel, die varieert van 660-2.891 km (410-1.796 mi); en de kern-mantelgrens, die gemiddeld ~ 200 km (120 mijl) dik is.
In het mantelgebied veranderen de omstandigheden drastisch van de korst. De druk neemt aanzienlijk toe en de temperaturen kunnen oplopen tot 1000 ° C, waardoor de steen stroperig genoeg is om zich als een vloeistof te gedragen. Kortom, het ervaart elastisch op tijdschalen van duizenden jaren of langer. Dit stroperige, gesmolten gesteente verzamelt zich in enorme kamers onder de aardkorst.
Omdat dit magma minder dicht is dan de omringende rots, "zweeft" het naar de oppervlakte, op zoek naar scheuren en zwakke punten in de mantel. Wanneer het uiteindelijk de oppervlakte bereikt, explodeert het vanaf de top van een vulkaan. Wanneer het zich onder het oppervlak bevindt, wordt het gesmolten gesteente magma genoemd. Wanneer het de oppervlakte bereikt, barst het uit als lava, as en vulkanische rotsen.
Bij elke uitbarsting hopen zich rotsen, lava en as op rond de vulkanische opening. De aard van de uitbarsting hangt af van de viscositeit van het magma. Wanneer de lava gemakkelijk stroomt, kan deze ver reizen en brede schildvulkanen creëren. Wanneer de lava erg dik is, creëert het een meer bekende kegelvulkaanvorm (ook bekend als een sintelkegelvulkaan). Wanneer de lava extreem dik is, kan deze zich ophopen in de vulkaan en exploderen (lavakoepels).
Een ander mechanisme dat vulkanisme aandrijft, is de beweging die de korst ondergaat. Om het af te breken, is de lithosfeer verdeeld in verschillende platen, die constant in beweging zijn bovenop de mantel. Soms botsen de platen, trekken ze uit elkaar of schuiven ze langs elkaar; resulterend in convergente grenzen, divergente grenzen, en transformeren grenzen. Deze activiteit is de drijvende kracht achter geologische activiteit, waaronder aardbevingen en vulkanen.
In het geval van de eerste zijn vaak subductiezones het gevolg, waarbij de zwaardere plaat onder de lichtere plaat glijdt - een diepe greppel vormt. Deze subductie verandert de dichte mantel in drijvend magma, dat door de korst naar het aardoppervlak stijgt. Gedurende miljoenen jaren creëert dit stijgende magma een reeks actieve vulkanen die bekend staat als een vulkanische boog.
Kortom, vulkanen worden aangedreven door druk en hitte in de mantel, maar ook door tektonische activiteit die leidt tot vulkaanuitbarstingen en geologische vernieuwing. De prevalentie van vulkaanuitbarstingen in bepaalde delen van de wereld - zoals de Pacific Ring of Fire - heeft ook een diepgaande invloed op het lokale klimaat en de geografie. Dergelijke regio's zijn bijvoorbeeld over het algemeen bergachtig, hebben een rijke bodem en ervaren periodiek de vorming van nieuwe landmassa's.
We hebben veel artikelen over vulkanen geschreven hier bij Space Magazine. Hier zijn wat zijn de verschillende soorten vulkanen ?, Wat zijn de verschillende delen van een vulkaan ?, 10 interessante feiten over vulkanen?, Wat is de Pacific Ring of Fire?, Olympus Mons: de grootste vulkaan in het zonnestelsel.
Wilt u meer bronnen op aarde? Hier is een link naar NASA's Human Spaceflight-pagina en hier is NASA's Visible Earth.
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast about Earth opgenomen, als onderdeel van onze tour door het zonnestelsel - Aflevering 51: Earth.
