Wydrukuj Zapisz jako PDF Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał

Jest takie miejsce na Ziemi, gdzie można kręcić filmy fantastyczno‑naukowe lub baśnie, gdzie ośnieżone szczyty sąsiadują z morzem, gdzie dymią stożki wulkaniczne otoczone lasami drzewiastych paproci, a gorące źródła biją wśród czarnych wydm wulkanicznego piasku. Ten piękny zakątek to wyspy Nowej Zelandii.

R79GvYz797ptF1
Nowa Zelandia
Już wiesz
  • jaka jest wewnętrzna budowa Ziemi;

  • jakie można wyróżnić podstawowe rodzaje skał i minerałów;

  • jakie są przyczyny i konsekwencje płytowej budowy skorupy ziemskiej.

Nauczysz się
  • wyjaśniać, co to są wulkany i jak powstają;

  • odczytywać z mapy, gdzie na Ziemi rozmieszczone są wulkany;

  • wyjaśniać przyczyny powstawania, rozmieszczenie geograficzne i konsekwencje trzęsień ziemi.

ipx7hOVfDa_d5e212

1. Co to jest wulkan i jak jest zbudowany?

Zjawiska wulkaniczne powstają w wyniku wysokiego ciśnienia materii znajdującej się głęboko pod powierzchnią Ziemi, w skorupie lub płaszczu Ziemi. Powstaje tam magmamagmamagma – gorąca, stopiona masa skał, z dużą ilością wody i gazów. Ciśnienie to powoduje wydobywanie się na powierzchnię stałych, ciekłych i gazowych produktów wulkanicznych. Przez szczeliny i otwory w skorupie ziemskiej wylewa się roztopiona masa skalna, czyli lawalawalawa, a do atmosfery wyrzucane są gazy i popioły wulkaniczne. Miejsce, w którym na powierzchnię kontynentów lub na dno morza punktowo wydobywa się lawa i inne produkty wulkaniczne, jest nazywane wulkanemwulkanwulkanem. Od ciśnienia gazów oraz temperatury i lepkości lawy zależy przebieg erupcji oraz kształt stożków wulkanicznych.
Wulkany, z których wydostaje się gęsta lawa, dużo gazów oraz popiołów, przybierają zwykle kształt wysokich stożków, dlatego nazywamy je wulkanami stożkowymi. Ich erupcje są gwałtowne i niebezpieczne dla ludzi. Łagodne, powolne erupcje rzadkiej lawy z małą ilością gazów wulkanicznych tworzą płaskie wulkany tarczowe. Wulkany powstają najczęściej w strefach subdukcji i wówczas magma formuje się ze stopionych skał pogrążających się płyt litosfery. Wiele wulkanów występuje również w strefach spreadingu (zarówno na lądzie, jak i na dnie oceanicznym), a wylewająca się z nich lawa pochodzi z płaszcza ziemskiego. Wulkany spotyka się także daleko od granic płyt litosfery, ale w ich obrębie. Kształtują się one nad tzw. plamami gorąca (ang. hot spot), czyli miejscami, gdzie prądy konwekcyjne w płaszczu ziemskim dostarczają tak wiele ciepła, że potrafi ono przetopić litosferę i umożliwić wędrówkę magmy ku powierzchni Ziemi. Jedna z największych plam gorąca mieści się pod terenem Parku Narodowego Yellowstone w USA.

Polecenie 1

Opisz budowę wulkanu stożkowego. Wymień kilka produktów erupcji wulkanicznej.

Ciekawostka

27 sierpnia 1883 roku miała miejsce jedna z największych erupcji w dziejach ludzkości. Wulkan Krakatau na małej wyspie w Indonezji (pomiędzy Jawą a Sumatrą) wyrzucił 20–40 kmIndeks górny 3 popiołów i skał na wysokość 55 km, niszcząc Indeks górny 2/Indeks dolny 3 wyspy. Wybuch było słychać i widać w odległości kilku tysięcy kilometrów. Zginęło kilkadziesiąt tysięcy ludzi.

R1RCMQo4qW21E1
Na skutek wybuchu wulkanu Krakatau w 1883 roku z powierzchni Ziemi zniknęło 2/3 wyspy
Ważne!

Gleby powstające na podłożu z popiołów wulkanicznych są bardzo żyzne i w ciepłym klimacie chętnie uprawiane przez rolników. W rezultacie okolice wulkanów w obszarach o dogodnym klimacie charakteryzują się gęstym zaludnieniem.

Uwaga!

Gwałtowne erupcje wulkanów, zwłaszcza wulkanów stożkowych, są bardzo niebezpieczne dla ludzi. Potoki lawy, popiół i bomby wulkaniczne, a najbardziej tzw. spływy piroklastyczne, czyli lawiny gorących gazów, popiołów i materiału skalnego schodzące z ogromną prędkością w dół stoków wulkanu, potrafią zabić setki, tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy ludzi.

ipx7hOVfDa_d5e267

2. Gdzie można natrafić na wulkany na kuli ziemskiej? Zjawiska powulkaniczne

Większość czynnych wulkanów kuli ziemskiej znajduje się w ogromnym pierścieniu obejmującym niemal cały Ocean Spokojny. Jest on związany ze strefami subdukcji i spreadingu. Do strefy tej zaliczamy wulkany zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej i Ameryki Północnej, wschodnie wybrzeża Azji, a szczególnie archipelagi Aleutów, Kurylów, Wysp Japońskich, Filipin i Indonezji aż po Nową Gwineę, archipelagi Oceanii i Nową Zelandię. Nazywamy go pacyficznym pierścieniem ognia. Występuje tam ok. 90% wszystkich czynnych wulkanów na Ziemi. Znacznie mniej wulkanów jest na terenach aktywnych wulkanicznie w Europie (głównie na Islandii i na Morzu Śródziemnym), Afryce (Ryft Wschodnioafrykański i Wyspy Kanaryjskie), na Hawajach i w górach Kaukazu. Pojedyncze występują także w innych miejscach kuli ziemskiej. Wygasłe wulkany, czyli niewykazujące już żadnej aktywności, spotkać można w wielu zakątkach świata, także w Polsce.

R1G68TjPGge111
Mapa z rozmieszczeniem na Ziemi większych czynnych wulkanów

W obszarach aktywnych wulkanicznie oraz tam, gdzie wulkany niedawno wygasły, można obserwować wiele zjawisk towarzyszących. Szczególnie efektowne są gejzerygejzergejzery, czyli rodzaj gorących źródeł, z których co pewien czas gwałtownie wydobywa się wrząca woda z parą wodną, osiągając wysokość nawet kilkudziesięciu metrów. Często występują również gorące wody podziemne (wody termalne) oraz gorące źródła, w których woda bez udziału wysokiego ciśnienia spokojnie wypływa na powierzchnię. W wielu miejscach z ciągle gorącego wnętrza Ziemi wydostają się gazy. W zależności od ich lokalizacji, temperatury i składu chemicznego noszą różne nazwy. Na przykład wyziewy gazów o wysokiej lub bardzo wysokiej temperaturze nazywane są fumarolamifumarolafumarolami.

RoIdI2bC2Pa9F1
Nierówna powierzchnia lądu, spod ziemi wybija silny strumień wody. Zachodzące słońce, woda mieni się kolorami pomarańczowymi. Kolejne ujęcie. Nierówna powierzchnia, dookoła ludzie z aparatami fotograficznymi. W tle góry. Spod ziemi wybija silny strumień wody.
Polecenie 2

Przeanalizuj mapy płyt litosfery oraz mapy występowania wulkanów i stwierdź, czy jest między nimi związek.

Polecenie 3

Wyszukaj w Internecie lub w czasopismach popularno‑naukowych informacje o niedawnych wybuchach wulkanów i ich konsekwencjach.

Ciekawostka

Zjawiska powulkaniczne, a zwłaszcza fumarole, są bardzo nietrwałe. Ubocznym skutkiem wybuchu wulkanu Navarupta w 1912 roku było powstanie na Alasce niezwykłego obszaru o powierzchni 100 kmIndeks górny 2 wypełnionego lawą i popiołami. Z powodu niezliczonej liczby fumaroli został on nazwany Doliną Dziesięciu Tysięcy Dymów. Dziś fumarole nie są już tak częste i sukcesywnie zanikają. Przyczyną tego zjawiska jest spadek aktywności wulkanicznej na tym obszarze.

Uwaga!

Woda i para wodna w gejzerach mają temperaturę znacznie wyższą niż 100°C, są więc potencjalnie niebezpieczne dla obserwatorów. Nie wolno zbliżać się do gejzeru na odległość mniejszą niż wyznaczona dla punktów widokowych.

ipx7hOVfDa_d5e416

3. Rozmieszczenie trzęsień ziemi

Trzęsienia ziemi to drgania skorupy ziemskiej. Te, które rozchodzą się wewnątrz Ziemi, nazywamy falami sejsmicznymi. Z reguły są następstwem rozładowywania naprężeń wynikających z ruchu płyt litosfery. Do częstych przyczyn trzęsień ziemi zalicza się także wybuchy wulkanów. Ponadto może do nich dochodzić na skutek zapadania się stropów jaskiń albo wyrobisk w kopalniach (tzw. tąpnięcia), a także (bardzo rzadko) upadku relatywnie dużych meteorytów. Największe i najsilniejsze trzęsienia ziemi powstają w strefach kontaktu płyt litosfery. Przede wszystkim występują one w strefach subdukcji i przesuwania się płyt litosfery wzdłuż uskoków, często w okolicach czynnych wulkanów oraz w strefach spreadingu. Źródło rozchodzenia się fal sejsmicznych zostało nazwane ogniskiem albo hipocentrumhipocentrumhipocentrum trzęsienia ziemi. Może ono znajdować się na różnej głębokości, nawet kilkuset kilometrów. Miejsce położone na powierzchni Ziemi, bezpośrednio ponad hipocentrum, to epicentrumepicentrumepicentrum. W nim właśnie wstrząsy odczuwane są najwcześniej i są najsilniejsze. Wielkość trzęsień ziemi określa się m.in. za pomocą skali Richteraskala Richteraskali Richtera. Na przykład trzęsienie ziemi o sile 2,0 to delikatne wstrząsy odczuwane tylko przez sejsmografy, występujące setki tysięcy razy na Ziemi w ciągu roku. Natomiast trzęsienie o mocy ok. 9,0 to katastrofalne w skutkach, niszczące całe miasta na wielkiej powierzchni (tysiące kmIndeks górny 2) wstrząsy, występujące dosyć rzadko – raz na kilka, kilkanaście lat.
Trzęsienia ziemi spotyka się na całej powierzchni kuli ziemskiej, ale ich oddziaływanie jest bardzo zróżnicowane geograficznie.

R1ZUgcd9N73Aj1
Epicentrum trzęsienia ziemi znajduje się na powierzchni Ziemi bezpośrednio nad hipocentrum

Na obszarach starych, sztywnych tarcz kontynentalnych i starych gór trzęsienia ziemi występują bardzo rzadko i są słabe. Nazywamy je obszarami asejsmicznymi. Ich przeciwieństwo stanowią obszary sejsmiczne, czyli takie, gdzie występuje 90% wszystkich trzęsień ziemi, w tym wszystkie najsilniejsze. Obszary sejsmiczne w bardzo dużym stopniu pokrywają się ze strefami kolizji płyt litosfery.

R1dqJqPbcLDS41
Źródło: Wydawnictwo Edukacyjne Wiking, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 4

Wyszukaj w Internecie lub w czasopismach popularno‑naukowych informacje o niedawnych trzęsieniach ziemi i ich skutkach.

Polecenie 5

Znajdź informacje na temat rozwiązań stosowanych przez ludzi w sytuacjach podanych poniżeń i spróbuj ocenić ich skuteczność:

  • Jakie działania można podjąć, gdy budynek grozi zawaleniem?

  • Jak zapobiegać niszczycielskim falom zalewającym wybrzeże?

  • Jak przygotować ludzi do przetrwania godzin lub dni po trzęsieniu ziemi bez wody, elektryczności, żywności, leków i Internetu?

Uwaga!

Katastrofalne trzęsienia ziemi pod dnem oceanów, a jednocześnie w pobliżu wysp lub kontynentów mogą powodować zniszczenia będące efektem zarówno wstrząsów, jak i wywołanych trzęsieniem potężnych fal tsunami. W 2011 roku u wybrzeży japońskiej wyspy Honsiu miało miejsce tragiczne w skutkach trzęsienie ziemi. Duże zniszczenia przyniosło samo trzęsienie. Większe jednak były te spowodowane przez falę tsunami, którą ono wywołało. Dodatkowo, w wyniku obu kataklizmów doszło do uszkodzenia elektrowni jądrowej Fukushima, eksplozji i skażenia promieniotwórczego powietrza, wody oraz terenu wokół elektrowni.

Rsj9Um18OaSCR1
Animacja przedstawiająca powstawanie fal tsunami. Następnie pokaz slajdów ze skutkami fal tsunami w Indonezji i Japonii.

Praktycznie wszystkie trzęsienia ziemi są odnotowywane przez stacje sejsmologiczne rozsiane po całym świecie. Do ich zapisu służą specjalistyczne urządzenia, tzw. sejsmografysejsmografsejsmografy.

ipx7hOVfDa_d5e519

Podsumowanie

  • Wulkan jest miejscem, gdzie magma z wnętrza Ziemi wydostaje się na powierzchnię w postaci lawy, popiołów i gazów wulkanicznych.

  • Wulkany powstają w strefach spreadingu, subdukcji i rzadziej we wnętrzach płyt litosfery.

  • W zależności od charakteru magmy zachodzą różne rodzaje erupcji wulkanicznych, a w ich efekcie powstają różne wulkany.

  • Najwięcej czynnych wulkanów funkcjonuje wokół Pacyfiku.

  • W sąsiedztwie wulkanów oraz w obszarach, gdzie wulkany już wygasły, występują gorące źródła, fumarole i gejzery.

  • Trzęsienia ziemi występują najczęściej w strefach kolizji płyt litosfery.

Praca domowa
Polecenie 6.1

Na mapach lub w Internecie znajdź nazwy najwyższych czynnych wulkanów każdego z kontynentów.

Zobacz także
ipx7hOVfDa_d5e617

Słowniczek

epicentrum
epicentrum

miejsce na powierzchni Ziemi leżące dokładnie nad ogniskiem trzęsienia ziemi

fumarola
fumarola

miejsce, gdzie gorące gazy wulkaniczne wydostają się na powierzchnię

gejzer
gejzer

szczególny rodzaj gorącego źródła związanego ze zjawiskami wulkanicznymi, które okresowo wyrzuca gorącą wodę i parę wodną

hipocentrum
hipocentrum

ognisko trzęsienia ziemi leżące na głębokości od kilku do kilkudziesięciu kilometrów od jej powierzchni

lawa
lawa

roztopione, ciekłe skały wypływające na powierzchnię Ziemi w miejscach aktywności wulkanicznej

magma
magma

stopione gorące masy skalne zmieszane z wodą i różnymi gazami

sejsmograf
sejsmograf

urządzenie służące do odczytu i rejestracji trzęsień ziemi

skala Richtera
skala Richtera

jedna ze skal używanych do określania siły trzęsień ziemi

wulkan
wulkan

miejsce na powierzchni Ziemi, w którym z jej głębi wydostają się: lawa, gazy i popioły wulkaniczne

ipx7hOVfDa_d5e783

Zadania

Ćwiczenie 1
RmQ5iEpJLMW2V1
Zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R1IZRzznapMFu1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
R1AH00z3Z6PWL1
Zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
R3DaWYpuRBdwH1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
RHsBw1S5c202V1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
RckifSqFW4VT01
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7
RVfMHXpwauAZQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 8
RQ3RcgAGmIMG71
Zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.