Tengslin milli eldfjalla og jarðskorpuhreyfinga
Eldfjöll eru eitt af áhrifamestu náttúrufyrirbærum jarðar. Gos þeirra geta skapað nýjar landmassar, auðgað jarðveginn og jafnvel valdið hörmungum. En eldfjöll birtast ekki af handahófi. Ef við kortleggjum staðsetningu virkra eldfjalla í heiminum kemur skýrt mynstur í ljós: mörg þeirra liggja meðfram jarðskorpumörkum. Þetta samband er ekki tilviljunarkennt, heldur bein afleiðing af því hvernig jörðin losar innri hita sinn í gegnum hreyfingar fleka og myndun kviku.
Að skilja jarðfleka og uppbyggingu jarðar
Jörðin er samsett úr nokkrum lögum. Ysta lagið er tiltölulega þunn skorpa, undir henni liggur möttullinn, síðan ytri kjarni og innri kjarni. Skorpan og efsti hluti möttulsins mynda stífa jarðhvolfið. Þetta jarðhvolf er ekki fast heldur brotið niður í risavaxnar „plankar“ sem kallast jarðflekar. Þessar flekar hreyfast hægt yfir plastara lag (þindarhvolfið) á nokkrum sentímetra hraða á ári.
Flekahreyfingar eiga sér stað vegna þess að hiti innan frá jörðinni veldur varmastrauma í möttlinum. Heitt efni rís, kólnar efst og sekkur síðan aftur niður. Þessir straumar „ýta“ og „toga“ á flekana, sem veldur víxlverkun á flekamörkum: þeir færast í sundur (frábruggast), færast nær (samræmast) eða renna fram hjá hvor öðrum (umbreytast). Þessi víxlverkun skýrir hvers vegna margir jarðskjálftar og eldfjöll eru einbeitt á ákveðnum stöðum.
Hvernig myndast eldfjöll?
Eldfjöll myndast þegar kvika – heitt, bráðið berg undan yfirborðinu – rís upp og sleppur út um sprungur í jarðskorpunni. Kvika getur myndast með þremur meginferlum:
1. Bráðnun vegna minnkaðs þrýstings (þjöppunarbráðnun): á sér stað þegar möttulsefni rís nær yfirborðinu þannig að þrýstingurinn lækkar og hluti þess bráðnar.
2. Bráðnun vegna viðbót vatns/rokgjarnra efna (flæðisbræðsla): á sér stað þegar vatn og önnur rokgjörn efni komast inn í möttulinn, sem lækkar bræðslumark bergs svo það bráðnar auðveldlegar.
3. Bráðnun vegna aukins hitastigs (varmaflutningur): á sér stað þegar heit kvika hitar upp nærliggjandi berg þar til sumar þeirra bráðna.
Þessir þrír ferlar tengjast náið þeirri tegund jarðskorpufleka sem á sér stað.
Eldfjöll á sundurleitum mörkum: þegar flekar færast í sundur
Fráviksmörk eru svæði þar sem tveir flekar færast í sundur. Frægasta dæmið er miðhafshryggur, eins og Mið-Atlantshafshryggurinn. Þegar flekarnir aðskiljast rís möttullinn og fyllir tómarúmið. Þegar hann rís minnkar þrýstingurinn, sem leiðir til hlutabráðnunar (þjöppunarbráðnunar). Kvikan sem myndast er yfirleitt basalt, tiltölulega fljótandi og myndar nýja hafsbotnsskorpu.
Gos á sundurleitum mörkum eru almennt minna sprengifim en þau á niðurdráttarsvæðum. Laust basalthraun rennur auðveldlegar og springur sjaldan harkalega, þó það sé enn hættulegt, sérstaklega ef það á sér stað nálægt byggð (til dæmis á Íslandi, sem er efst á miðhafshrygg og er heitur staður).
Auk hafa geta sundurleit landamæri einnig myndast á landi í formi sprungna, til dæmis Austur-Afríku sprungukerfið. Ef sprungan heldur áfram að stækka getur landmassi klofnað og myndað nýtt haf yfir jarðfræðilegan tímaramma.
Eldfjöll á samleitnum mörkum: subduction sem kvikuverksmiðja
Samleitnimörk eru svæði þar sem tveir flekar færast hvor að öðrum. Ef annar flekinn er þéttari og kaldari, þá hefur hann tilhneigingu til að færast undir hinn. Þessi færingarsvæði eru þar sem virkustu og hættulegustu eldfjöll heims eru staðsett.
Þegar úthafsflekar síga niður í möttulinn bera þeir með sér vatnsrík steinefni og setlög. Á ákveðnu dýpi losna vatn og rokgjörn efni út í möttulinn sem liggur yfir. Nærvera vatns lækkar bræðslumark möttulbergs, sem leiðir til flæðisbráðnunar. Kvikan sem myndast er yfirleitt þykkari (andsítísk til ríólítísk) og gasríkari, sem leiðir til sprengigosa. Þetta skýrir hvers vegna mörg eldfjöll meðfram Eldhringnum í Kyrrahafinu gjósa oft af hörku.
Indónesía er gott dæmi um svæði sem hefur verið mótað af þessu ferli. Indó-ástralski flekinn sem sest undan Evrasíuflekanum myndar eldfjallabogann á Súmötru, Jövu, Balí og Nusa Tenggara. Í austri verða flekasamskiptin flóknari, þar sem Kyrrahafsflekinn og ýmsar örflekar koma við sögu, sem leiðir til mikillar jarðskjálfta- og eldvirkni.
Auk þess að meginlönd falla frá hvor öðrum á sér stað fall milli hafs, sem myndar eyjaboga eins og í Japan og á Filippseyjum. Á sama tíma valda árekstrar meginlanda (til dæmis þegar Indland og Evrasía mynda Himalajafjöllin) aðallega fjöllum og jarðskjálftum, en tiltölulega fáum eldfjöll, því engir úthafsflekar sem falla auðveldlega frá hvor öðrum og bera vatn sem veldur bráðnun.
Umbreytingarmörk: margir jarðskjálftar, fá eldfjöll
Umbreytingarmörk eru svæði þar sem tveir flekaskil renna fram hjá hvor öðrum. Dæmi sem oft er rætt um er San Andreas misgengið í Kaliforníu. Á þessum mörkum valda núningur og misgengi jarðskjálftar, en skapa almennt ekki kjörskilyrði fyrir kvikumyndun, þannig að eldfjöll eru tiltölulega sjaldgæf. Hins vegar geta umbreytingarmisgengi á sumum stöðum tengst eldvirkni ef þau eru nálægt öðrum flekaskilum eða mynda sprungur sem auðvelda uppstreymi kviku.
Heitur reitur: eldfjall sem fylgir ekki alltaf flekaskilum
Þó að mörg eldfjöll séu staðsett á flekamörkum eru mikilvægar undantekningar: heitir reitir. Heitir reitir eru svæði þar sem heitt efni úr möttlinum stígur upp sem gosstrókur og bræðir yfirliggjandi jarðhvolf. Þegar flekarnir færast yfir tiltölulega föstu heitu svæðin myndast löng, „slóðalík“ keðja eldfjalla.
Klassískt dæmi eru Hawaii-eyjar. Virk eldfjöll eru fyrir ofan heita reitinn, en eldri eyjar eru lengra í burtu vegna reks meðfram Kyrrahafsflekanum. Heitir reitir geta einnig komið fyrir undir meginlandsflekum, eins og Yellowstone (Bandaríkin), sem hefur möguleika á að valda stórum eldgosum jafnvel þótt hann sé ekki staðsettur á flekaskilum.
Heitir reitir hjálpa vísindamönnum að skilja stefnu og hraða flekahreyfinga. Aldursspor eldfjalla meðfram keðju heitra reita er hægt að nota sem „skrá“ yfir flekahreyfingar yfir milljónir ára.
Hvers vegna er mikilvægt að skilja þetta samband?
Tengslin milli eldfjalla og jarðskorpuhreyfinga eru ekki bara fræðilegt efni heldur hafa þau bein áhrif á öryggi og svæðisskipulag. Með því að skilja gerðir jarðskorpumörka geta sérfræðingar spáð fyrir um:
– Tegund goss sem gæti átt sér stað (sprengigos eða útblástur),
– Helstu hættur (hraunflæði, heit ský, lahar, öskurigning),
– Útbreiðslumynstur eldfjalla og möguleiki á tilkomu nýrra gosmiðstöðva,
– Tengslin við jarðskjálfta vegna hreyfinga á flekum.
Í svæðum eins og Indónesíu er þessi þekking mikilvæg til að draga úr hamförum. Kortlagning á jarðskjálftasvæðum, eftirlit með jarðskjálftavirkni, jarðaflögun og eldgosagasi eru allt hluti af viðvörunarkerfinu. Samfélög njóta einnig góðs af fræðslu um hamfarir, sem gerir þeim kleift að bregðast viðeigandi við aukinni eldvirkni.
Niðurstaða
Eldfjöll og flekahreyfingar eru nátengdar því flekahreyfingar skapa aðstæður sem stuðla að myndun kviku. Á sundurleitum flekamörkum myndast kvika vegna minnkaðs þrýstings þegar möttullinn rís. Á samleitnum flekamörkum, sérstaklega á suðusvæðum, myndast kvika vegna þess að vatn og rokgjörn efni lækka bræðslumark bergs, sem leiðir til sprengifimra eldfjalla sem oft mynda eldboga. Umbreytingarmörk, hins vegar, valda fleiri jarðskjálftum en eldfjöll. Ennfremur sýna heitir reitir að eldvirkni getur einnig átt sér stað langt frá flekamörkum.
Að skilja þetta samband hjálpar okkur að túlka „hættukort jarðar“, útskýra hvers vegna ákveðin svæði eru með svo mörg eldfjöll og styrkja viðleitni til að draga úr hamförum. Þannig útskýrir vísindin um jarðskorpuhreyfingar ekki aðeins hreyndarhreyfingar reikistjarnanna heldur veitir einnig mikilvægan grunn að því að vernda mannlíf á svæðum sem eru hætt við eldvirkni.
