Vulkanisch vuurwerk V W O

Vulkanen en wat ze achterlaten Soorten vulkanen Stratovulkaan Caldera Schildvulkaan Spleetvulkaan  Mid-oceanische rug Hot spotvulkaan Hoe explosief zijn ze? Welke gesteenten horen er bij? Wat is een pyroklastische stroom? En hoe werkt een geyser? Waar vind je zwarte rokers? Hoe ontstaan lahars? Animatie: http://www.pbs.org/wnet/savageearth/animations/volcanoes/index.html http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4972366.stm

Vulkanen en wat ze achterlaten

Stratovulkanen Kenmerkende vorm: Uitstoot van steil hoog kegelvormig gelaagd (= stratum) Uitstoot van gashoudend magma as pyroklastica of tefra: brokstukken in uitgestoten materiaal (‘vuurgesteente’) lapilli, vulkanische bommen, puimsteen, as Opgebouwd uit lagen van gestolde lava en tefra Siliciumhoudende lava koelt snel af . Stollingsgesteenten: Graniet bestaat voornamelijk uit kwarts en veldspaat, lichtgekleurd. Het is ontstaan uit magma dat veel silicium (kiezelzuur) bevatte. Andesiet bestaat uit veldspaat, hoornblende, kwarts en mica’s Smelt die veel silicium bevat (graniet en andesiet) onstaat vooral boven subductiezones. Silicium smelt van de onderkant van de continentale plaat af en stroomt door convectie naar de plaatrand. Zo worden silicium en kooldioxide toegevoegd aan het magma in de subductiezone. Dit gesteente is te licht om met de convectiestroming mee naar de diepte te zakken. Het hoopt zich op aan de plaatrand en breekt door de continentale plaat omhoog: andesiet, later vaak gevolgd door het tragere graniet. Basalt is siliciumarm en zwaarder dan graniet en andesiet.

Stratovulkanen: gevreesde vuurbergen Boven subductiezones kenmerkend: de Ring van Vuur rond de Pacific In rijen, evenwijdig aan een diepzeetrog Vaak samen met aardbevingen Andesietgesteente hoog siliciumgehalte = zuur (felsisch) dik en kleverig magma verstopt de vulkaanmond Tijdens de uitbarsting van de Vesivius in 79 na Chr. was er een pyroklastische stroom die Herculaneum voor de eerste maal in de as legde. De golf daar stopte net voor Pompeii. Op Martinique in 1902 doodde een pyroklastische stroom van de vulkaan Saint-Pierre omstreeks 30.000 mensen. De uitbarsting van de Mount Saint Helens in 1980 ging gepaard met veel pyroklastische stromen. In 1997 werden 20 mensen gedood door gloedwolken uit de Soufrière op het Caribische eiland Montserrat.

Stratovulkanen: haat-liefdeverhouding Vulkanische as bevat veel mineralen en is vruchtbaar is goed waterdoorlaatbaar is goed bewerkbaar Mount Toba, Sumatra (-20.000 j): eiland bedekt met 300 m as Pompei begraven onder conserverende aslaag Tambora (1815): zon wereldwijd verduisterd,twee slechte zomers

Stratovulkanen: echte gifkikkers Andesietvulkanen zijn zeer explosief en behoorlijk giftig opwellend magma breekt door de granitische continentale korst  neemt meer silicium op  magma wordt zuurder  verzamelt zich in magmakamer onder de vulkaan * samen met andere gassen en verbindingen: -oceaanwater(damp) -broeikasgas CO2 -zwavel en chloor Tefra wordt onderverdeeld naar grootte: brokstukken kleiner dan 2 mm worden “as" genoemd. brokstukken tussen 2-64 mm worden "lapilli" genoemd. brokstukken groter dan 64 mm worden “vulkanische bommen" genoemd. Vaak wordt de vulkaantop weggeblazen * bijvoorbeeld Santorini, 1628 vC

Stratovulkanen: niet overal en nergens Welke tektonische gebeurtenis laat de grafiek (onder) zien? Welke samenhang in beide figuren valt je op? De tektonische gebeurtenis is subductie. Er is een duidelijk verband tussen diepte en verschijnsel: vulkanisme vindt boven de ondiepe haard plaats: het vulkanisch front. Aardbevingen over de gehele zone.

Pyroklastische stroom Hete stroom of gloedwolk van as, verzengende gassen, gloeiende slakken en steentjes Snelheden tot 150 km/u Temperaturen tussen 100 en 800°C Voorbeeld: 1902 uitbarsting Mont Pelée, Martinique Gloedwolk doodt bijna de gehele bevolking van de hoofdstad St. Pierre en directe omgeving (30.000 inwoners) Bij de Merapi (Java) werd een prop gestolde lava in de kraterpijp omhoog geperst, totdat hij boven de kraterrand uitkwam en uiteenbarstte. Het hete materiaal kwam als gloedwolk razendsnel omlaag Bron kaart: De Geo, Indonesie Actueel, Havo, Casus W3 Bron foto: De Geo, systeem aarde, VWO, figuur 1.33 Een pyroclastische stroom of gloedwolk is één van de meest verwoestende effecten van een vulkaanuitbarsting. De golven bestaan uit vaste of halfvloeibare lava, gassen, stenen en as. Ze kunnen snelheden bereiken tot 150 km/u en hebben temperaturen die liggen tussen 100 en 800°C. Hun grootte kan variëren van enkele honderden kubieke meters tot enkele kubieke kilometers. De meeste golven zijn 10 km3 groot en kunnen enkele kilometers lang doorgaan. De Merapi (2968 m.) is een vulkaan op Midden-Java. Met zo’n 70 uitbarstingen sinds 1548 is het de meest actieve vulkaan van het land. De naam merapi betekent berg van vuur. Vanwege de grote dreiging die de vulkaan oplevert voor bevolkte gebieden, wordt de Merapi tot de 16 gevaarlijkste vulkanen ter wereld gerekend. Dankzij een waarschuwingssysteem werd de bevolking de laatste jaren steeds geevacueerd en konden veel slachtoffers worden voorkomen.

Voor en na de uitbarsting van de Mount Saint Helens Uitbarsting 18 mei 1980 Een stratovulkaan Aardbeving en pyroklastische stroom voorafgaand aan de eruptie Uitbarsting zijwaarts gericht: enorme verwoestingen 57 doden Ontstaan van een grote caldera Foto boven: de vulkaan tijdens de uitbarsting Foto onder: de vulkaan een half jaar later en 400 m lager

Wat gebeurde in mei ’80? A. Noordwand bolt op door ondiepe magmaprop B. Door een aardbeving trilt de noordflank los en schuift af C. Doordat de druk van de magmaprop is, explodeert deze D. Na de ontploffing duurt het ontsnappen van gashoudende lava voort De vulkaan is vooral bekend vanwege de grote uitbarsting in mei 1980, de eerste sinds 123 jaar. Dat was de meest dodelijke en verwoestende vulkaanuitbarsting in de geschiedenis van de Verenigde Staten. 57 personen kwamen om het leven en 200 huizen, 47 bruggen, 24 km spoorweg en 300 km weg werden vernield. De uitbarsting werd voorafgegaan door een beving van 5,1 op de schaal van Richter en blies de top van de berg op, waardoor deze 400 m lager werd.

Welke processen verklaren de tektonische verschijnselen in Italië? In een complex deel van de aardkorst Op de rand van twee botsende platen Afrikaanse plaat duikt onder Eurazië: subductievulkanisme ten noorden van de Etna in de Tyrrheense Zee Stromboli, Vulcano Geen rechte plaatrand veel hoeken en bochten langs microplaten Bij de Etna is er juist rek in de aardkorst daardoor langs scheuren basaltische magma omhoog vanuit de aardmantel

De Etna en de Liparische (Eolische) eilanden Bron info: Natuurwetenschappen en Techniek, januari 2003

Het breukensysteem rond de Etna: een hotspotvulkaan? Welke breuktypen herken je op de kaartjes? Welke tektonische vormen zie je in het zuiden van Sicilië? Breuktypen: transversaal / transform en subductief. Verder een ingewikkeld stelsel van horsten en slenken. De slenk zuidelijk van de Etna duidt op het uitrekken van die geologische regio. De Etna is geen hotspotvulkaan, maar de eruptieverschijnselen doen er wel sterk aan denken, omdat vanuit de slenkbreuken basaltisch magma opwelt.

Schildvulkanen Brede, ondiepe vulkaankegel meer breed dan hoog vaak grote omvang  want: dun vloeibare basaltische lava (mafisch) Rustige uitstroom van lava vormt een (omgekeerd) schildvormig oppervlak Effusief: weinig rook,as en tefra Welke vulkaantypen? hotspotvulkanen en spleetvulkanen

Hotspotvulkaan: een echte brandhaard Kan midden op platen voorkomen Vrijwel nooit langs plaatgrenzen Reeks vulkanen op rij Stroperig vloeiende basalt: weinig silicium type schildvulkaan effusief Alleen de jongste hotspotvulkanen zijn actief

Sporen van hotspots In welke richting beweegt de Pacifische plaat? De plaat beweegt naar het noordwesten.

Hotspot vulkanen gestookt door mantelpluim Voorbeeld: Hawaii-Emperorketen Kilauea de meeste daarvan onder de zeespiegel Voedende magmastroom diep in de aardkorst: mantelpluim Niet beïnvloed door convectiestromingen: stationaire ligging Berekenen van snelheid en trekrichting van de oceanische plaat mogelijk als van elke vulkaan in de reeks de ouderdom van de gesteenten bekend is Mauna Loa heeft ongeveer elke 20 jaar een nieuwe uitbarsting, voor Mauna Kea wordt een uitbarsting elke 4000 jaar niet uitgesloten. Nog 30 km verder naar het oosten, ver onder de zeeoppervlakte, werkt een nieuwe vulkaan, Loihi, aan de opbouw van een nieuw eiland dat over 10.000 jaar boven het zeeniveau uit zal komen.

Yellowstone: slapende supervulkaan? In de geyserpoelen slaan bij verschillende temperaturen verschillende mineralen en verbindingen daarvan neer. Ze vormen een prachtig kleurenpalet. De kraterbodem van de supervulkaan Yellowstone in de Verenigde Staten laat een versnelde opzwelling zien. Dit is de snelste stijging ooit gemeten en bedroeg 7 centimeter per jaar van 2004 tot eind 2006. Wetenschappers hebben berekend dat deze supervulkaan gemiddeld iedere 600.000 jaar tot uitbarsting komt. De laatste uitbarsting dateert meer dan 640.000 jaar geleden. De vulkaan onder Yellowstone kan gelden als de grootste op aarde. In feite is het gehele nationale park één grote caldera met een doorsnede van bijna 65 km. Asregens van eerdere uitbarstingen strekten zich uit over het gehele middenwesten van de Verenigde Staten. Een nieuwe uitbarsting zou niet alleen catastrofaal zijn voor de wijde omtrek van het park, maar kan ook een vulkanische winter opleveren die de samenleving jarenlang kan ontwrichten.

Geothermisch werk Het geiserveld in Yellowstone National Park is verreweg het grootste en meest actieve ter wereld In de negen bassins komen evenveel geisers voor (bijna 400) als in de rest van de wereld Old Faithful (fotoserie) is van de vele geisers de meest actieve de ‘ouwe getrouwe’ blaast om de 60 tot 80 minuten stoom in de lucht een uitbarsting kan 32.000 liter kokend water zo'n 56 m hoog spuiten spuitduur is 1 tot 6 minuten Geisers zijn van drie factoren afhankelijk: waterverzorging in de vorm van een waterhoudende grondlaag een warmtebron in de vorm van een mantelpluim minstens één waterreservoir met bijbehorend aan- en afvoersysteem

Geyser: een hogedrukpan met veiligheidsventiel Oppervlaktewater sijpelt langzaam in de grond Wordt opgewarmd door heet gesteente dat wordt verhit door onderliggend magma Terwijl de geiser zich vult met water, koelt het bovenop liggende water af Het koudere water bovenop drukt op het hetere water onderop De waterinhoud raakt verhit tot ver boven het kookpunt De temperatuur onderin de geiser loopt zo hoog op dat het water begint te koken De stoomdruk duwt steeds grotere hoeveelheden water uit de pijp De druk loopt terug Het water koelt af tot onder het kookpunt Langzaam begint het grondwater weer binnen te dringen en de cyclus begint opnieuw.

Spleetvulkanen: grootste vulkanen ter wereld Extreem lang, lintvormig Dun vloeibare basalt: weinig silicium Bij een Midoceanische rug vrijwel altijd onder zeespiegel Uitzondering IJsland: boven de zeespiegel Langs oceanische spreidingszones en andere divergentiezones Soms zwarte rokers in de buurt…

Zwarte rokers… Een vulkanische schoorsteen Verzadigd met mineralen onderzeese hydrothermale bron water tot ruim 400°C komt uit de bodem zeer hoge druk Verzadigd met mineralen o.a. goud, zink, koper en ijzer Neerslag vaak in vorm van schoorsteenachtige pijpen enige meters tot tientallen meters hoogte Langs Midoceanische ruggen Chemosynthese in uniek ecosysteem Er is nu een zwarte roker aangetroffen waar het water een recordtemperatuur had: 407 °C. De zwarte roker bevindt zich op een dieptevan zo'n 3000 m, op de Midatlantische Rug, op ca. 5° Z.B. Dit gedeelte van de Midatlantische Rug vertoont een sterke vulkanische activiteit, waarbij uitstromend magma zorgt voor aangroei van de oceaanbodem naar weerszijden van de rug. Ter plaatse drijven Afrika en Zuid-Amerika daardoor jaarlijks zo’n 4 cm verder uiteen. De zwarte roker werd aangetroffen toen, vanaf het onderzoekschip Meteor, de onbemande duikboot Quest op onderzoek werd uitgestuurd. Tot nu toe was de hoogst bekende temperatuur van zeewater (ook van een zwarte roker, maar uit de Stille Oceaan) 402 °C. Bij dergelijk hoge temperaturen lijkt een record van 5° meer niet zo interessant, maar dat is het, in dit geval, zeker wel. Bij 407 °C wordt op 3000 m diepte namelijk een kritieke temperatuur overschreden: het water gaat over in een fase die het midden houdt tussen vloeibaar en gasvormig. Volgens onderzoeksleidster Andrea Koschinsky heeft dit zogeheten superkritieke water een aantal bijzonder chemische en fysische eigenschappen. Bestanddelen zoals metalen uit de omliggende gesteenten worden bijvoorbeeld op een geheel andere wijze opgelost dan 'normaal' het geval is. Als gevolg daarvan ontstaan er buitengewoon hete oplossingen met uitzonderlijke chemische samenstellingen. http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsart.php?artikelnr=709

…en tuf(steen) Tufsteen, tuf of tuffiet Sedimentair gesteente van vulkanisch materiaal: vulkanoklastisch gesteente Bestaat voor merendeel uit vulkanische as Afgezet rond stratovulkanen Zachte steensoort: gemakkelijk te bewerken vroeger veel gebruikt als bouwmateriaal Foto: Etruskische graven, uitgehakt in de tufsteenrotsen waarop Orvieto (Umbria) is gebouwd Foto: J.H. Bulthuis De Martinitoren in de stad Groningen is opgetrokken uit tufsteen uit het Duitse Eifelgebergte. In de Eifel liggen bij de plaats Daun vele zgn. Maaren. Ze zijn ontstaan door het exploderen van grondwaterreservoirs onder invloed van opstijgend magma.

Caldera’s Grote komvormige kraters, gevormd door vulkanische activiteit Ontstaan: afblazen van de vulkaantop voorbeeld Mount Saint Helens door uitstoot van grote hoeveelheden pyroklastisch materiaal dak van magmakamer wordt niet meer ondersteund  zakt in en stort in magma kamer Als de vulkaantop in de krater stort wordt de kraterpijp geblokkeerd vorming van een kratermeer omvang: van 2 km tot wel 50 km breed grootste caldera: Yellowstone, 65 km doorsnede

Lahar Modderstroom van vulkanoklastisch materiaal en brokken gesmolten of gestolde lava Meestal ontstaan bij een vulkaanuitbarsting As en puimsteen op de vulkaanhelling worden vermengd met regenwater van tijdens erupties ontstane wolkbreuken smeltende sneeuw Bekend zijn de beelden van Mount Saint Helens van vlak na de uitbarsting op 18 mei 1980 waarop hele gebieden met omgeknapte bomen te zien zijn. De snelheid van de lahar (tot meer dan 100 km/u) en de kracht waarmee de stroom vulkanoklastisch materiaal naar beneden komt, is voldoende om complete bossen, wijken en dorpen in een turbulente stroom mee te sleuren. Bij de uitbarsting van de Nevado del Ruiz vulkaan in Colombia in 1985 vielen meer dan 23.000 doden door lahars, het op twee na hoogste dodental als gevolg van vulkanische activiteit van de twintigste eeuw. De tot acht meter hoge modderstroom bereikte de 74 km verder gelegen stad Armero tweeënhalf uur na de uitbarsting. Bij de uitbarsting van de Pinatubo in 1991 ontstonden eveneens enorme lahars die de omliggende dorpen wegvaagden. Aanvankelijk leek het aantal slachtoffers van deze totaal onverwachte uitbarsting nog mee te vallen. Door de grootschalige evacuaties waren de meeste dorpelingen al ver verwijderd. De hete modderstromen verrasten dorpen op tientallen kilometers afstand echter volkomen