Sopka (z lat. Vulcanus ) - výlevný geologický útvar, který má vyústění (průduch, kráter , kaldera ) nebo trhliny, z nichž se z útrob planety nebo již dříve dostaly na povrch žhavá láva a sopečné plyny . Vrchovina složená z výlevných hornin [1] .
Sopky se vyskytují na zemské kůře a na jiných planetách , kde se magma dostává na povrch a uvolňuje různé sopečné produkty, které tvoří kopce a hory .
Slovo „vulkán“ pochází ze jména starořímského boha ohně – Vulkána ( lat. Vulcanus nebo lat. Volcanus [2] ). Jeho dílna byla na ostrově Vulcano (Itálie).
Vulkanologie je věda, která studuje sopky. Vulkanolog je vědec, který studuje sopky.
Odvozené pojmy:
Nejintenzivnější vulkanismus se projevuje v následujících geologických prostředích:
Sopky na Zemi jsou rozděleny do dvou typů:
Na souši je asi 900 aktivních sopek (viz seznam největších sopek níže), v mořích a oceánech se jejich počet upřesňuje.
Období sopečné erupce může trvat několik dní až několik milionů let.
Astrofyzici z historického hlediska věří, že vulkanická činnost, způsobená naopak slapovým vlivem jiných nebeských těles, může přispět ke vzniku života . Zejména to byly sopky, které přispěly k vytvoření zemské atmosféry a hydrosféry , přičemž se uvolnilo značné množství oxidu uhličitého a vodní páry . Tak například v roce 1963 se v důsledku erupce podvodní sopky objevil na jihu Islandu ostrov Surtsey , který je v současnosti místem pro vědecký výzkum ke sledování původu života.
Vědci také poznamenávají, že příliš aktivní vulkanismus, jako například na Jupiterově měsíci Io , může způsobit, že povrch planety nebude obyvatelný. Příliš malá tektonická aktivita zároveň vede k mizení oxidu uhličitého a sterilizaci planety. "Tyto dva případy představují potenciální hranice obyvatelnosti pro planety a existují vedle tradičních parametrů životních zón pro hvězdné systémy hlavní posloupnosti s nízkou hmotností " [3] .
Obecně se sopky dělí na lineární a centrální , toto rozdělení je však podmíněné, protože většina sopek je omezena na lineární tektonické poruchy ( chyby ) v zemské kůře .
Formy sopek centrálního typu závisí na složení a viskozitě magmatu. Horká a snadno pohyblivá čedičová magmata vytvářejí rozsáhlé a ploché štítové sopky ( Mauna Loa , Mauna Kea , Kilauea ). Pokud sopka periodicky vybuchuje buď lávu nebo pyroklastický materiál , vzniká kuželovitá vrstvená struktura, stratovulkán. Svahy takové sopky jsou obvykle pokryty hlubokými radiálními roklemi - barrancos. Sopky centrálního typu mohou být čistě lávové, nebo tvořené pouze vulkanickými produkty - sopečná struska, tufy apod. útvary, nebo smíšené - stratovulkány.
Existují také monogenní a polygenní sopky. První vznikla v důsledku jediné erupce, druhá - více erupcí. Viskózní, kyselé složení, nízkoteplotní magma, vytlačované z průduchů, tvoří extruzivní kupole ( jehla Montagne-Pele , 1902 ).
Negativní tvary terénu spojené se sopkami centrálního typu představují kaldery - velké zaoblené zlomy o průměru několika kilometrů. Kromě kalder jsou zde i velké negativní terénní útvary spojené s vychýlením pod vlivem váhy vybuchnutého sopečného materiálu a tlakovým deficitem v hloubce, který vznikl při vykládání magmatické komory. Takové struktury se nazývají vulkanotektonické deprese . Vulkanotektonické deprese jsou velmi rozšířené a často doprovázejí vznik mocných vrstev ignimbritů - vulkanických hornin kyselého složení s různou genezí . Jsou lávové nebo tvořené pečenými či svařovanými tufy. Jsou charakterizovány čočkovitými segregacemi vulkanického skla, pemzy, lávy, nazývané fiamme , a tufovou nebo tofovou strukturou základní hmoty . Velké objemy ignimbritů jsou zpravidla spojeny s mělkými magmatickými komorami vzniklými v důsledku tání a nahrazování hostitelských hornin.
Tvar sopky závisí na složení lávy, která vybuchne; obvykle se uvažuje o pěti typech sopek [4] :
Sopky Chirip (vlevo) a Bogdan Khmelnitsky (vpravo). Ostrov Iturup .
Sopka Baransky. Ostrov Iturup.
Vesuv a ruiny Pompejí (Mořská brána).
Sopka Tyatya. Ostrov Kunashir .
Vesuv z Ercolana .
Sopečné erupce jsou geologické mimořádné události , které často vedou k přírodním katastrofám . Proces erupce může trvat několik hodin až mnoho let.
Erupcí se rozumí proces, kdy se z hlubin dostane na povrch značné množství žhavých a horkých sopečných produktů v plynném, kapalném a pevném stavu. Během erupcí se vytvářejí vulkanické struktury - charakteristická forma vyvýšení, omezená na kanály a trhliny, kterými se produkty erupce dostávají na povrch z magmatických komor. Obvykle mají tvar kužele s vybráním - kráterem nahoře. V případě jejího poklesu a kolapsu vzniká kaldera - rozlehlá kotlina ve tvaru cirku se strmými stěnami a relativně plochým dnem [6] .
Obecně přijímané hodnocení síly erupce nebo její výbušnosti bez zohlednění individuálních charakteristik sopky se provádí na stupnici indexu vulkanické výbušnosti (VEI) . To bylo navrženo v roce 1982 americkými vědci K. Newhall (CA Newhall) a S. Self (S. Self), což umožňuje poskytnout obecné hodnocení erupce z hlediska dopadu na zemskou atmosféru. Ukazatelem síly sopečné erupce, bez ohledu na její objem a umístění, je ve stupnici VEI objem vyvržených produktů - tefra a výška sloupce popela - eruptivního sloupce [6] .
Mezi různými klasifikacemi vynikají obecné typy erupcí:
Podle vulkanologů se ročně na zemský povrch dostane asi gramů magmatu, sopečného popela, plynů a různých par. Za předpokladu, že vulkanismus Země měl v celé její geologické historii stejnou intenzitu, pak bylo za 5 miliard let vyneseno na její povrch asi gramů sopečných materiálů o hustotě asi 34 kilometrů. Novodobá zemská kůra je tedy výsledkem dlouhodobého zpracování hmoty svrchního pláště zvětráváním, přesrážením a oxidací hornin atmosférou a hydrosférou Země, jakož i přeměnou hornin vitální činnost organismů [7] .
Po erupcích, kdy činnost sopky buď navždy ustane, nebo na tisíce let „zdřímne“, přetrvávají na sopce samotné a jejím okolí procesy spojené s ochlazováním magmatické komory a nazývané post- vulkanické procesy . Tyto zahrnují:
Při erupcích někdy dochází ke zhroucení vulkanické struktury s vytvořením kaldery - velké deprese o průměru až 16 km a hloubce až 1000 m . Když magma stoupá , vnější tlak slábne, plyny a kapalné produkty s ním spojené proniknou na povrch a vybuchne sopka. Pokud se na povrch nedostane magma, ale prastaré horniny a mezi plyny převažuje vodní pára vzniklá při zahřívání podzemní vody, pak se taková erupce nazývá freatická .
Láva, která vystoupila na zemský povrch, nevychází vždy na tento povrch. Pouze zvedá vrstvy sedimentárních hornin a tuhne ve formě kompaktního tělesa ( laccolith ), tvořící zvláštní systém nízkých hor. V Německu mezi takové systémy patří regiony Rhön a Eifel . Na posledně jmenovaném je pozorován další post-vulkanický jev v podobě jezer, která vyplňují krátery bývalých sopek, kterým se nepodařilo vytvořit charakteristický sopečný kužel (tzv. maary ).
Gejzíry se nacházejí v oblastech se sopečnou činností, kde se žhavé horniny nacházejí blízko povrchu země. V takových místech se podzemní voda zahřeje na bod varu a do vzduchu se periodicky vrhá fontána horké vody a páry. Na Novém Zélandu a Islandu se k výrobě elektřiny využívá energie gejzírů a horkých pramenů. Jedním z nejznámějších gejzírů na světě je Old Faithful Geyser v Yellowstonském národním parku (USA), který každých 70 minut vystřelí proud vody a páry do výšky 45 m .
Bahenní sopky jsou malé sopky, kterými se na povrch nedostane magma, ale tekuté bahno a plyny ze zemské kůry. Bahenní sopky jsou mnohem menší než běžné sopky. Bahno obvykle přichází na povrch studené, ale plyny vybuchované bahenními sopkami často obsahují metan a mohou se během erupce vznítit a vytvořit tak obraz podobný miniaturní erupci obyčejné sopky.
V Rusku jsou bahenní sopky běžné na Tamanském poloostrově ; vyskytují se také na Krymském poloostrově , na Sibiři , poblíž Kaspického moře , na Bajkalu a na Kamčatce . Na území Eurasie se bahenní sopky často vyskytují v Ázerbájdžánu , Gruzii , Islandu , Turkmenistánu a Indonésii .
Jedním z neřešených problémů projevu vulkanické činnosti je stanovení zdroje tepla nutného pro lokální natavení čedičové vrstvy či pláště. Takové tání musí být vysoce lokalizované, protože průchod seismických vln ukazuje, že kůra a svrchní plášť jsou obvykle v pevném stavu. Kromě toho musí být tepelná energie dostatečná k roztavení velkých objemů pevného materiálu. Například v USA v povodí řeky Columbia ( státy Washington a Oregon ) je objem bazaltů více než 820 tisíc km³; stejné velké vrstvy čediče se nacházejí v Argentině ( Patagonie ), Indii ( Děkanská plošina ) a Jižní Africe (Velká vrchovina Karoo ). V současnosti existují tři hypotézy . Někteří geologové se domnívají, že tání je způsobeno místními vysokými koncentracemi radioaktivních prvků, ale takové koncentrace v přírodě se zdají nepravděpodobné; jiní naznačují, že tektonické poruchy ve formě posunů a zlomů jsou doprovázeny uvolňováním tepelné energie. Existuje další hledisko, podle kterého je svrchní plášť za podmínek vysokých tlaků v pevném stavu a při poklesu tlaku v důsledku praskání dochází k tzv. fázovému přechodu - pevné horniny horninového pláště se roztaví a tekutá láva vytéká z trhlin na zemský povrch.
Sopky existují nejen na Zemi , ale i na jiných planetách a jejich satelitech. První nejvyšší horou sluneční soustavy je marťanský vulkán Olymp vysoký 21,2 km .
Jupiterův měsíc Io má největší vulkanickou aktivitu ve sluneční soustavě . Délka chocholů hmoty vybuchovaných sopkami Io dosahuje výšky 330 km a poloměru 700 km ( Tvashtar Patera ), lávové proudy - 330 km dlouhé ( sopky Amirani a Masubi ).
Na některých satelitech planet ( Enceladus a Triton ) se při nízkých teplotách vybuchlé „magma“ neskládá z roztavených hornin, ale z vody a lehkých látek. Tento typ erupcí nelze připsat běžnému vulkanismu, proto se tento jev nazývá kryovulkanismus .
Vědci pozorovali erupce na 560 sopkách [8] . Poslední největší z nich jsou uvedeny v seznamu:
Největší oblasti sopečné činnosti jsou Jižní Amerika , Střední Amerika , Jáva , Melanésie , Japonské ostrovy , Kurilské ostrovy , Kamčatka , severozápadní část USA , Aljaška , Havajské ostrovy , Aleutské ostrovy , Island atd.
Název sopky | Umístění | Výška, m | Kraj |
---|---|---|---|
Ojos del Salado | Chilské Andy | 6887 | Jižní Amerika |
Llullaillaco | Chilské Andy | 6723 | Jižní Amerika |
San Pedro | Střední Andy | 6159 | Jižní Amerika |
Cotopaxi | Rovníkové Andy | 5911 | Jižní Amerika |
kilimandžáro | Masajská náhorní plošina | 5895 | Afrika |
mlhavý | Střední Andy (jižní Peru ) | 5821 | Jižní Amerika |
Orizaba | Mexické vysočiny | 5700 | Severní a Střední Amerika |
Elbrus | Velký Kavkaz | 5642 | Evropa [12] |
popocatepetl | Mexické vysočiny | 5455 | Severní a Střední Amerika |
Sangay | Rovníkové Andy | 5230 | Jižní Amerika |
Tolima | Severozápadní Andy | 5215 | Jižní Amerika |
Ključevskaja Sopka | poloostrov Kamčatka | 4850 | Asie |
Rainier | Kordillery | 4392 | Severní a Střední Amerika |
Tahumulco | Střední Amerika | 4217 | Severní a Střední Amerika |
mauna loa | o. Havaj | 4169 | Oceánie |
Kamerun | Masiv Kamerun | 4100 | Afrika |
Erciyes | Anatolská náhorní plošina | 3916 | Asie |
Kerinci | o. Sumatra | 3805 | Asie |
Erebus | o. Ross | 3794 | Antarktida |
Fujiyama | o. Honšú | 3776 | Asie |
Teide | Kanárské ostrovy | 3718 | Afrika |
Sedm | o. Jáva | 3676 | Asie |
Ichinskaya Sopka | poloostrov Kamčatka | 3621 | Asie |
Kronotskaja Sopka | poloostrov Kamčatka | 3528 | Asie |
Korjakskaja Sopka | poloostrov Kamčatka | 3456 | Asie |
Etna | o. Sicílie | 3340 | Evropa |
Shiveluch | poloostrov Kamčatka | 3283 | Asie |
Vrch Lassen | Kordillery | 3187 | Severní a Střední Amerika |
Liaima | Jižní Andy | 3060 | Jižní Amerika |
apo | o. Mindanao | 2954 | Asie |
Ruapehu | Nový Zéland | 2796 | Austrálie Oceánie |
paektusan | Korejský poloostrov | 2750 | Asie |
Avachinskaya Sopka | poloostrov Kamčatka | 2741 | Asie |
Alaid | Kurilské ostrovy | 2339 | Asie |
Katmai | Aljašský poloostrov | 2047 | Severní a Střední Amerika |
tyatya | Kurilské ostrovy | 1819 | Asie |
Haleakala | o. Maui | 1750 | Oceánie |
Hekla | o. Island | 1491 | Evropa |
Montagne Pele | o. Martinik | 1397 | Severní a Střední Amerika |
Vesuv | Apeninský poloostrov | 1277 | Evropa |
Kilauea | o. Havaj | 1247 | Oceánie |
Stromboli | Liparské ostrovy | 926 | Evropa |
Krakatoa | Sundský průliv | 813 | Asie |
Taal | Filipíny | 311 | Jihovýchodní Asie |
Seznam největších erupcí v historii Země je neustále aktualizován tak, jak je problematika studována [13] .
Fumarolické plyny a vulkanické magma obsahují velké množství rhenia , india , vizmutu a dalších vzácných prvků. Existují projekty na využití fumarolických plynů a vulkanického magmatu k extrakci vzácných prvků z nich [14] [15] [16] [17] .
Takzvaný římský beton (opus caementicium) se vyrábí z vulkanických produktů, proslulých svou odolností [18] [19] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Sopky | |
---|---|
Sopečné struktury a útvary |
|
Sopečné erupce | |
Sopečné horniny a produkty erupce |
|
Projevy geotermální aktivity |