Naar de content

Vulkanen – Opbouw, vorm/type en locatie

Boaworm via CC BY 3.0

Een vulkaan komt pas in het nieuws bij een uitbarsting en dat terwijl hij zich toch vaak tientallen tot honderden jaren rustig heeft gehouden. Na het nieuws, met de nodige spectaculaire beelden, verdwijnt de vulkaan weer snel uit de belangstelling. Het verhaal van een vulkaan is daarmee echter niet af. Vragen die kunnen rijzen zijn bijvoorbeeld hoe zo’n vulkaan opgebouwd is, welke vormen en typen zijn er zijn en waar vulkanen voorkomen? Dit artikel geeft hiervan een informatief overzicht.

28 maart 2008

Opbouw van een vulkaan

Simpel gesteld is een vulkaan is een verhoging in het landschap, vaak opgebouwd uit meerdere lagen. Via de magmakamer onder de vulkaan loopt een pijp naar boven naar de krater naar toe.

Het magma stroomt naar plaatsen met een lagere druk (vaak naar boven) en heeft variërende temperaturen van 600-1600°C. Voor de vulkaan tot uitbarsting komt, vult de magmakamer zich en stijgt de druk. Wanneer de vulkaan tot uitbarsting komt en de magma het oppervlak bereikt, wordt de magma lava genoemd.

De hoofdonderdelen van een vulkaan: 1) magmakamer; 2) aardoppervlak/bodem; 3) pijp; 4) basis van de vulkaan; 5) sill; 6) dike; 7) aslagen; 8) vulkaanhelling of flank; 9) lavalagen; 10) ‘keel/strot’ van de vulkaan; 11) parasitaire kegel; 12) lavastroom; 13) hoofdmond; 14) krater; 15) aswolk

Algemene begrippen

Drie begrippen die van belang zijn voor het beschrijven van een vulkaanuitbarsting zijn de viscositeit, het pyroclastisch materiaal/ – stroom en de Vulkanische Explosie Index (VEI).

• Factoren die bepalend zijn voor het type vulkaanuitbarsting zijn de chemische samenstelling (voornamelijk het silicagehalte), de temperatuur en de hoeveelheid gassen in het magma. Deze drie factoren bepalen in hoge mate de viscositeit van de lava, de stroperigheid. Een lage viscositeit betekent dat de lava goed kan stromen terwijl bij een hoge viscositeit de lava juist moeilijk stroomt. De algemene stelregel is dat hoe hoger de viscositeit, des te explosiever de vulkaan.

• Pyroclastisch materiaal (letterlijk ‘vuurfragmenten’) omvat materiaal dat door het vrijkomen van gassen mee de lucht in is geslingerd. Dit zijn lavadeeltjes, as, puimsteen (een soort van licht gatenkaasgesteente), brokken steen, glasfragmenten en alles wat daartussenin zit. Een pyroclastische stroom is een stroom van gas en pyroclastisch materiaal langs het aardoppervlak.

• Om de grootte van vulkanische explosies te vergelijken werd in 1982 de Vulkanische Explosie Index geïntroduceerd. Basis voor de grootte is het volume van het uitgespuwde materiaal en de hoogte van de eruptiekolom, de wolk vanuit de vulkaan de atmosfeer in. 0 is niet explosief en 8 is de explosiefste categorie. Elke categorie is een vertienvoudiging in grootte ten opzichte van de vorige.

Slapende, dode en actieve vulkanen

Vulkanen worden ingedeeld in de mate van activiteit. Allereerst zijn er actieve vulkanen. Deze komen regelmatig tot uitbarsting. Wat precies met ‘regelmatig’ is niet vastgesteld. Als een vulkaan lange tijd niet actief is geweest, maar de verwachting is dat deze wel weer actief gaat worden in de toekomst, dan heet het een slapende vulkaan. Een dode vulkaan is al lang niet meer actief en barst niet meer uit. De vulkaan is bedekt met een dikke laag bodem en gesteente.

Vulkaanvormen en -typen

Een andere manier om vulkanen in te delen is naar de vorm of het type. Er zijn drie typen vulkanen die het meest voorkomen: de schildvulkaan, de stratovulkaan en de sintelkegel.

1. Schildvulkaan

Deze vulkaan lijkt op een schild van een krijger, vandaar de naam ‘schildvulkaan’. Dit is het grootste type vulkaan. Schildvulkanen hebben een lage helling: in het begin slechts enkele procenten, oplopend tot circa 10° in het midden en dan weer afvlakkend naar de top toe. De hoogte is ééntwintigste deel van de diameter. Uit deze vulkaan komt snelstromend, niet-explosieve basaltlava met een lage viscositeit. De lagen zijn meestal dunner dan 1 m en dus is de vulkaan opgebouwd uit lava van vele kleine uitbarstingen.

Een voorbeeld van een schildvulkaan is de Mauna Loa op Hawaï met een diameter van bijna 100 km. Op het Hawaï type van een schildvulkaan zijn enkele varianten zoals het Galapagos en IJsland type.

Mauna Loa op Hawaï, ‘s werelds grootste schildvulkaan, is zeer breed naast een hoogte van ‘slechts’ 4170 m boven zeeniveau. De basis van de vulkaan ligt onder water, vanwaar hij tenminste 700,000 jaar lava aan het uitspuwen is.

2. Stratovulkaan

De afwisseling van verschillende lagen (modder, lava en pyroclastisch materiaal) is de naamgever van dit vulkaantype. ‘Stratum’ is namelijk Latijn voor ‘laag’. Een stratovulkaan heeft onderaan een lage helling, maar deze neemt naar de top toe. Deze vulkanen (ook wel composietvulkanen genoemd) zijn het meest bekend vanwege hun explosievere karakter. Ze zijn kleiner dan schildvulkanen en op de top is vaak een krater te vinden.

Stratovulkanen komen voornamelijk voor rond de Stille Oceaan; dit gebied heet de ‘Ring van Vuur’. De lava heeft een hoger silicagehalte dan lava van schildvulkanen en dat geeft de lava een hogere viscositeit. Bij de stratovulkanen is een grote variatie aanwezig in vorm en explosiviteit.

Stratovulkanen barsten minder vaak en ook minder regelmatig uit in vergelijking met schildvulkanen. Er kunnen tientallen tot honderden jaren tussen zitten voordat de vulkaan weer tot leven komt na zijn ‘slaap’. De meeste hebben een ouderdom van minder dan 100,000 jaar. De Vesuvius is een bekend voorbeeld van een stratovulkaan.

De stratovulkaan de Augustine in Alaska was in 2006 nog actief.

3. Sintelkegel

Het derde hoofdtype is de sintelkegel. De naam van sintelkegels of scoria-kegels is afgeleid van de grote hoeveelheid bubbeltjes in het pyroclastisch gesteente. Scoria is namelijk zeer poreus vulkanisch gesteente. Ze hebben een steile helling van 30-40% en een krater. Kenmerkend voor deze vulkaan is dat de helling constant blijft van onder tot aan de top.

Deze vulkaan is het meest voorkomende type. Dit is nauwelijks bekend omdat ze niet zo groot zijn als de andere types: minder dan 300 m hoog. Ze komen voor op of bij andere vulkanen (parasitair); soms ook in groepjes. Qua silicagehalte en viscositeit van de lava is dit type te vergelijken met een schildvulkaan. De vulkaan bestaat bijna helemaal uit pyroclastisch materiaal met een grootte van 2-64 mm.

Sintelkegels groeien relatief snel en barsten vaak eenmaal uit. Hun ouderdom is daarom ook beperkt. De Paricutin in Mexico ontstond in 1943 en groeide in vijf dagen naar een hoogte van bijna 100 m! In 1944 barstte de vulkaan uit en stopte in 1949 met uitbarsten. Sindsdien is de vulkaan inactief.

De Sunset sintelvulkaan in Arizona (USA) is in een paar jaar gevormd.

Naast deze drie hoofdtypen vulkanen zijn er nog een aantal andere vormen/typen vulkanen. De één heeft zijn naam te danken aan de grootte van de uitbarstingen, de ander aan de vorm en weer een andere aan de locatie van uitbarsten. Overlap komt dan ook voor.

Koepelvulkaan

Een koepelvulkaan (lavakoepel) ontstaat vaak op de bodem van een vulkaankrater. De lava heeft een groot deel van het gas verloren waardoor de lava moeilijker uitstroomt: het heeft hoge viscositeit. Door het ophopen vormt zich een koepel. De koepel bestaat uit één of meerdere ‘uitbarstingen’. Koepelvulkanen waarbij nog gas in de lava aanwezig is, kunnen exploderen en pyroclastische stromen veroorzaken.

Een koepelvulkaan in de krater van Mount St. Helens (2006). Bron: USGS

Caldera

De cirkelvormige caldera (Spaans voor ‘kookketel’) vormt zich na een uitbarsting. De vulkaanhelling boven een ondiepe magmakamer stort hierbij in omdat de geleegde magmakamer niet genoeg steun meer biedt. De diameter varieert van 1-100 km. Caldera’s verschillen van kraters vanwege hun grotere diameter en vanwege hun verschillende ontstaansgeschiedenis. Een bekende caldera is die van de supervulkaan Yellowstone.

De Anaikchak caldera in Alaska vormde zich bijna 3.500 jaar geleden na een hevige uitbarsting. De diameter is 10 km en in de caldera zijn onder andere koepelvulkanen te zien. Bron: USGS

Lavaplateaus / vloedbasalten

De woorden plateau en vloed verwijzen naar een groot oppervlak waarop laag-visceuze basaltlava is afgestroomd. Verschillende lavastromen hebben zo in miljoenen jaren een dik plateau gevormd. Ze komen zowel op land als in zee voor. Soms komen lavaplateaus ook voort uit spleeterupties bij schildvulkanen.

Drie bekende lavaplateaus zijn de ‘Siberian Traps’ in Rusland, de ‘Deccan Traps’ in India en het ‘Columbia River Plateau’ in het noordwesten van de Verenigde Staten. De Siberian Traps (2 miljoen km2) worden vaak geassocieerd met de grootste uitstervingsepisode uit de aardse geschiedenis: de Perm-Trais grens rond 251 miljoen jaar geleden. De Deccan Traps (0,5 miljoen km2) zijn mogelijk een (mede)oorzaak voor de extinctie op de Krijt-Tertiair grens (65 miljoen jaar geleden) toen ook de dinosauriërs uitstierven. Het Columbia River Plateau (0,16 km2) ontstond van 17 tot 6 miljoen jaar geleden.

De gelaagdheid van de versteende lava aan rand van het Columbia River Plateau is hier goed te zien. De trapvorm komt hier duidelijk naar voren.

Onderwatervulkanen

Onderwatervulkanen zijn vooral rond mid-oceanische ruggen te vinden. De buitenste lava stolt over het algemeen snel waardoor uitvloei over grote oppervlakten nauwelijks voorkomt. Het doorbreken van de buitenlaag door de druk van nieuw lava veroorzaakt kussenlava’s. Een onderwatervulkaan is soms te herkennen aan het vrijkomende vulkaangas, dat het water kleurt.

Kussenlava’s bij Hawaï.

Supervulkanen

Een buitencategorie wat betreft uitbarstingsomvang zijn de supervulkanen. Deze vulkanen barsten slechts zeer zelden uit. Maar als ze uitbarsten heeft dat desastreuze, mondiale effecten. De hoeveelheid materiaal dat vrijkomt ligt in de orde van honderden km3. Yellowstone (V.S.), Taupo (Nieuw-Zeeland) en Toba (Indonesië) zijn bekende supervulkanen. De eerste kwam eind 2007 in het nieuws vanwege het opzwellen van de kraterbodem.

De supervulkaan Toba barstte ongeveer 75.000 jaar geleden uit, de zwaarste uitbarsting van de laatste miljoenen jaren (VEI=8!). De caldera, die deels onder water is gelopen, is 100 bij 30 km. Bron: NASA

Modder- en zandvulkanen

Minder bekende typen vulkanen zijn modder- en zandvulkanen. De moddervulkaan bestaat uit modder en gas (vooral methaan, koolstofdioxide of stikstof) en stroomt uit een spleet of gat in de aarde. Ze komen voor in tektonisch actieve gebieden zoals bij subductiezones en geisers. De temperatuur is veel lager dan die van lava en is meestal tientallen graden warm. De grootste moddervulkaan is 10 km in diameter en is 700 meter hoog. Meestal zijn ze echter slechts enkele meters in diameter.

Zandvulkanen ontstaan door liquefactie als gevolg van aardbevingen (water wordt toegevoegd aan een zandige bodem en ontstaat ‘drijfzand’). Zand kan zo onder druk komen dat het de lucht inspuit en een zandvulkaan vormt. Gas speelt hier geen rol.

Twee moddervulkanen in Zuid-Rusland. Bron: Creative Commons

Karakteristieken van drie magmatypen.

Locatie van vulkanen

Vulkanen zijn voornamelijk geconcentreerd rond de tektonisch actieve gebieden van de aarde. Deze gebieden liggen waar de aardeplaten uiteen of naar elkaar toe bewegen, oftewel bij de randen van de aardplaten.

Vulkanen vormen de ‘Ring van Vuur’ rond de Pacifische Oceaan. Bron: NASA

Een andere, minder voorkomende oorzaak van vulkanen zijn hotspots. Ze ontstaan door het omhoog komen van magma uit de diepe mantel (ca. 900-2900 km diep). Dit proces is onafhankelijk van de plaattektoniek.

Hawaï is bijvoorbeeld gevormd door een hotspot. De hotspot blijft op dezelfde plaats terwijl de aardplaat in een bepaalde richting beweegt. Zo ontstaat een spoor van bergen in de Stille Oceaan, waarvan Hawaï boven de zeespiegel komt. Hotspots in de oceaan zijn zelden explosief, maar bij hotspots op het continent kan dat heel anders zijn. Yellowstone is zo’n voorbeeld van een hotspot die zeer explosieve erupties tot gevolg heeft gehad.

De belangrijkste hotspots. Bron: USGS

De hotspot die onder Hawaï ligt, laat zijn sporen na (midden).

Nederland

Ook Nederland heeft een eigen vulkaan, de Zuidwalvulkaan. Deze dode vulkaan ligt onder de Waddenzee, ten westen van Harlingen. Deze, vroeger explosieve vulkaan was wél actief in het Jura tijdperk, zo’n 152 miljoen jaar geleden, toen zich gebergten in Europa vormden. De vulkaan was toen een kilometer hoog. Tegenwoordig ligt de vulkaan op 2 km diepte onder een dikke afdeklaag van zand en klei. Gelukkig maar!

Top 10 belangrijke, geologisch recente uitbarstingen

1) 79 n.Chr. De Vesuvius barstte uit op 24 augustus en kostte aan duizenden mensen het leven. Pompeï en Herculaneum zijn nu nog belangrijke plaatsen voor de bestudering van de Romeinse cultuur. VEI=6
2) 1783 De Laki op IJsland barstte uit. 15 km3 aan vulkanisch materiaal werd uitgespuwd naast de vele dodelijke gifgaswolken van fluor en zwavel. Naar schatting kwamen vele tienduizenden tot enkele honderdduizenden om. VEI=4
3) 1792 De vulkaan Unzen (Japan) stortte gedeeltelijk in na de uitbarsting. De daaropvolgende tsunami doodde meer dan 15.000 mensen. VEI=2
4) 1815 De Tambora in Indonesië barstte uit. Er stierven tienduizenden mensen als gevolg van de uitbarsting en door de asregen die de oogst vernietigde. VEI=7
5) 1883 Op 20 mei barstte de Krakatau uit letterlijk elkaar waarbij een groot deel van de vulkaan werd verwoest. Java en Sumatra werden vernietigd door een tientallen meters hoge tsunami. Meer dan 36.000 mensen stierven. VEI=6
6) 1902 Saint-Pierre werd verwoest door een pyroclastische stroom door een uitbarsting van Mount Pelée op het Caribische eiland Martinique. Ongeveer 28.000 mensen lieten het leven; er zijn slechts 2 overlevende bekend. VEI=4
7) 1919 Het opgewarmde kratermeer van de Kelud op Java stroomde over en kostte aan 5.000 mensen het leven. VEI=3-5
8) 1980 Mount St. Helens barstte meerdere keren uit, waarbij de zwaarste uitbarsting plaatsvond op 18 mei. Typisch was de zijwaartse uitbarsting na ineenstorting van de noordhelling. ‘Slechts’ 56 mensen kwamen om. VEI=5
9) 1985 De Nevado del Ruiz (Colombia) barstte op 13 november uit met als gevolg een dodelijke modderstroom (lahar). Meer dan 23.000 mensen stierven door niet tijdig ingrijpen. VEI=3
10) 1991 De eruptie van de Pinatubo op de Filippijnen eiste 300 doden. Grootschalige evacuaties hebben het leven van tienduizenden gered. VEI=6

Boekreferenties:

Tarbuck E. J. & Lutgens, F. K., 1999. Earth (6th edition): H4.
Zeilinga de Boer, J. & Sanders, D. T., 2002. Volcanoes in human history: H1.

Zie ook:

ReactiesReageer