Supervulkāns: definīcija, izvirdumu mehānisms un ietekme uz klimatu

Supervulkāns ir vulkāns, kas var izraisīt vulkāna izvirdumu, kad no vulkāna izmesto lietu apjoms ir lielāks par 1000 km³. Tas ir tūkstošiem reižu lielāks nekā vairums vulkānu izvirdumu, kas notikuši ilgu laiku. Supervulkāni var rasties, kad magma Zemē no karstās vietas paceļas Zemes garozā, bet nespēj izlauzties cauri garozai. Lielā un augošā magmas baseinā veidojas arvien lielāks spiediens, līdz garoza vairs nespēj izturēt spiedienu.

Lai gan kvartāra supervulkānu nav daudz, supervulkānu izvirdumi parasti pārklāj ļoti lielas teritorijas ar lavu un vulkāniskajiem pelniem. Tie var izraisīt arī ilgstošas laikapstākļu izmaiņas (piemēram, neliela ledus laikmeta izraisīšanu), kas ir pietiekami, lai, iespējams, izraisītu sugu izmiršanu.

Kas ir VEI un kā to mēra

Supervulkāna izvirdumu bieži klasificē ar Vulcāna Eksplozivitātes Indeksu (VEI). Izvirdums ar VEI 8 atbilst tam, ka izmesto materiālu apjoms pārsniedz 1000 km³. Šādas eksplozijas ir reti notikumi un to sekas var būt globālas.

Izvirduma mehānisms sīkāk

Magma uzkrāšanās: magma, parasti bagāta ar silīciju un gāzēm, uzkrājas lielā magmas kamerā zem zemes garozas. Augsta viskozitāte neļauj magmai viegli izplūst, gāzes paliek iekļautas un palielina spiedienu.
Spiediena pieaugums: kad spiediens kļūst pietiekami liels, garoza var sākt plaisāt. Dažreiz tas tiek pavadīts ar ilgstošu seismisko aktivitāti un garozas pacelšanos (deflāciju/ufläciju).
Eksplozīva atbrīvošanās: kad notiek kritiska plaisa, liela daļa kameras saturu pārvēršas par karstām gāzēm un pelniem, kas tiek izsviesti ar milzīgu spēku. Bieži seko kalderas sabrukums — virsējās garozas iegruve, kas var radīt lielu krāteri vai ieplaku.
Ignimbriti un pelnu mākoņi: izvirduma plūsmas var izveidot plašus ignimbritu (karstu pyroklastisko plūsmu) laukus, bet pelnu mākonis var izplatīties tūkstošiem kilometru.

Ietekme uz klimatu un biosfēru

Stratosfēras aerosoli: liela daudzuma sēra dioksīda (SO2) iekļūšana stratosfērā veido sulfāta aerosolus, kas atstaro saules gaismu, samazinot piezemes temperatūru.
Globāla dzesēšana: temperatūras kritums var ilgt vairākus gadus vai pat gadu desmitus, atkarībā no izmešu apjoma. Tā dēļ var samazināties lauksaimniecības raža un mainīties nokrišņu paterni.
Pelnu kritums: bieza pelnu sega var bojāt infrastruktūru, aizsprostot upes, traucēt transportu un elpošanas sistēmas, izraisīt ilgstošas ekonomiskas problēmas reģionos, kas atrodas kilometrus no izvirduma centra.
Bioloģiskās sekas: ja klimata un ekoloģiskās izmaiņas ir pietiekami spēcīgas, tās var izraisīt lokalizētu vai plašāku sugu izmiršanu un ilgstošas ekosistēmu izmaiņas.

Vēsturiski piemēri

Lielāki superizvirdumi pasaules vēsturē ir bijuši reti, bet atstājuši skaidrus ģeoloģiskus pēdas — piemēram, Toba (apmēram pirms ~74 tūkstošiem gadu), kas, pēc dažām hipotezēm, ietekmējusi cilvēku populāciju un klimatu. Plaši zināmi ir arī citu lielu supervulkānu izteikumi un to pēdas: lielas kalderas un plaši ignimbritu laukumi, kas atrodami dažādās pasaules daļās (piem., Yellowstone, Taupo un citi). Šie piemēri ilustrē, cik lielas var būt sekas gan reģionāli, gan globāli.

Marķieri un uzraudzība

Šobrīd zinātnieki seko supervulkānu aktivitātei, izmantojot vairākas metodes:

seismiskā monitoringa tīkli (zemestrīču aktivitāte),
GPS un InSAR mērījumi, kas fiksē zemes virsmas deformācijas (upliftu vai subsīdēšanu),
gāzu emisiju analīze (piem., CO2, SO2),
ģeoloģiskā un stratigrāfiskā izpēte, kas palīdz noteikt iepriekšējo izvirdumu raksturu un biežumu.

Tomēr precīzi paredzēt supervulkāna izvirdumu ir grūti, jo procesu laika skalas var būt ļoti garas (gadi līdz tūkstošiem gadu). Pazīmes, piemēram, pastāvīga spēcīga deformācija, pastiprināta seismiskā aktivitāte un gāzu plūsmas kombinācijā ar citiem faktoriem var norādīt paaugstinātu risku.

Riski un sagatavotība

Riska novērtējums: ģeoloģiskās kartes un dziļākas stratigrāfiskas izpētes palīdz noteikt potenciāli apdraudētos reģionus un izplūdes virzienus.
Civilā aizsardzība: tiek izstrādātas katastrofu pārvaldības plānas, evakuācijas maršruti un informācijas kampaņas, lai mazinātu cilvēku un infrastruktūras zaudējumus.
Starptautiska sadarbība: globāla mēroga klimata un atmosfēras modeli uzlabo prognozes par to, kā izvirdums var ietekmēt temperatūru, lauksaimniecību un pārtikas pieejamību visā pasaulē.

Kopsavilkums

Supervulkāni ir reti, bet potenciāli ļoti postoši dabas notikumi. Viņu izvirdumi var mainīt klimatu, izraisīt plašus destruozus vulkāniskos laukus un radīt ilgstošas sekas cilvēcei un dabai. Labi izstrādāta uzraudzība, zinātniska izpēte un sagatavotības plāni samazina riskus, taču iespēja pilnībā novērst šādu notikumu joprojām ir ierobežota. Tāpēc uzsvars ir uz informācijas vākšanu, agrīnas brīdināšanas sistēmām un starptautisku sadarbību.

Pazīstamo supervulkānu karte visā pasaulē: Vulkānu eksplozivitātes indekss (VEI) 8 Vulkānu eksplozivitātes indekss (VEI) 7

Terminoloģija

Termins "supervulkāns" pirmo reizi tika lietots BBC populārzinātniskajā televīzijas raidījumā Horizon 2000. gadā, lai apzīmētu šāda veida izvirdumus.

Vulkanologi (kas pēta vulkānus) un ģeologi savā zinātniskajā darbā nesaka "supervulkāni". Tas ir tāpēc, ka šis vārds var nozīmēt daudzus dažādus ģeotermālos apstākļus. Tomēr kopš 2003. gada šo terminu lieto profesionāļi, parādot lietas sabiedrībai. Terminu megakaldera dažkārt lieto attiecībā uz kalderām, kas ir diezgan līdzīgas supervulkāniem, piemēram, Blake River megakalderas komplekss Abitibi zaļo akmeņu joslā Ontario un Kvebekā, Kanādā.

Saistītās lapas

Toba katastrofas teorija

Vairāk lasīšanas

Mason, Ben G. (2004). "Lielāko sprādzienbīstamo izvirdumu lielums un biežums uz Zemes". Bulletin of Volcanology. 66 (8): 735-748. Bibcode:2004BVol...66..735M. doi:10.1007/s00445-004-0355-9. Unknown parameter |coauthors= ignorēts (|author= suggested) (help)

Timmreck, C. (2006). "Ziemeļu puslodes vidējo platumu supervulkāna sākotnējā izkliedēšanās un radiatīvā ietekme: modeļa pētījums". Atmospheric Chemistry and Physics. 6: 35-49. doi:10.5194/acp-6-35-2006. Unknown parameter |coauthors= ignorēts (|author= ierosināts) (help)

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir supervulkāns?

A: Supervulkāns ir vulkāns, kas var izraisīt vulkāna izvirdumu, kad no vulkāna izmesto lietu tilpums ir lielāks par 1000 km3 (240 kubikmetriem).

J: Kāds ir supervulkāna izvirduma vulkāniskās eksplozivitātes indekss (VEI)?

A: Supervulkāna izvirduma vulkāniskās eksplozivitātes indekss (VEI) ir 8.

J: Kāda ir supervulkānu definīcija?

A: Supervulkāni ir vulkāni, kuru vulkānu izvirdumu tilpums ir lielāks par 100 km3 (24 kubikmetriem), un to vulkāniskās eksplozivitātes indekss (VEI) ir 7.

J: Kā rodas supervulkāns?

A: Supervulkāni var rasties, kad magma no karstās vietas Zemē paceļas garozā, bet nespēj izlauzties cauri garozai. Lielā un augošā magmas baseinā veidojas arvien lielāks spiediens, līdz garoza vairs nespēj izturēt spiedienu.

J: Kā supervulkānu izvirdumi parasti ietekmē apkārtējās teritorijas?

A: Supervulkānu izvirdumi parasti pārklāj ļoti lielas teritorijas ar lavu un vulkāniskajiem pelniem.

J: Vai supervulkānu izvirdumi var izraisīt ilgstošas laikapstākļu izmaiņas?

A: Jā, supervulkānu izvirdumi var izraisīt ilgstošas laikapstākļu izmaiņas (piemēram, izraisīt nelielu ledus laikmetu).

J: Vai supervulkānu izvirdumi var izraisīt sugu izmiršanu?

A: Jā, supervulkānu izvirdumi var izraisīt pietiekami lielas laikapstākļu izmaiņas, lai, iespējams, sugas iznīktu.