Zjawiska wulkaniczne i trzęsienia ziemi na kuli ziemskiej.

Ogólną budowę skorupy ziemskiej oraz jej ruchy wyjaśnia teoria płyt litosfery. Całą litosferę budują warstwy skał o grubości od 10 do 100 km. Podzielone są one głębokimi, sięgającymi płaszcza rozłamami na bloki zwane płytami. Płyty litosfery wykonują ruchy poziome, zderzają się, zachodzą na siebie. Z ruchami płyt związane są również zjawiska wulkaniczne i trzęsienia ziemi.

Trzęsieniem ziemi nazywamy drgania skorupy ziemskiej, których przyczyną jest rozchodzenie się fal sprężystych z głębszych sfer Ziemi. Uwalniana wówczas energia rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych, których siła rozrywa ziemię, a także powoduje piętrzenie wody w oceanach. Miejsce, gdzie tworzą się fale sejsmiczne nazywamy ogniskiem lub hipocentrum. Natomiast miejsce na powierzchni ziemi, gdzie fale dotrą najszybciej nazywamy epicentrum.

Wyróżniamy następujące rodzaje trzęsień ziemi:

*zapadowe trzęsienia ziemi - wiążą się z zapadaniem stropów nad pustkami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się stropów jaskiń. Trzęsienia ziemi tego typu są związane najczęściej z obszarami krasowymi. Wstrząsy wywołane takimi przyczynami są na ogół słabe, a spowodowane przez nie szkody są na ogół niewielkie. Do zapadowych trzęsień ziemi zalicza się również tąpnięcia – wstrząsy wywołane zapadaniem się wyrobisk górniczych.

* wulkaniczne trzęsienia ziemi - związane są z gwałtowną erupcją wulkanów, lub też z przemieszczaniem się magmy w skorupie ziemskiej. Czasem wstrząsy mogą być związane z zapadaniem się stropów opróżnionych komór magmowych. Wulkaniczne trzęsienia ziemi są na ogół słabe.

* tektoniczne trzęsienia ziemi - są najczęstsze i najgroźniejsze w skutkach. Stanowią one około 90% wszystkich trzęsień zachodzących na kuli ziemskiej. Przyczyną tego rodzaju trzęsień jest gwałtowne przemieszczanie się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub górnym płaszczu ziemi, wywołane rozładowaniem nagromadzonych naprężeń. Występują przede wszystkim między granicami płyt litosfery.

Ze względu na częstotliwość występowania trzęsień ziemi wyróżniamy obszary:

* Sejsmiczne - wysoka częstotliwość trzęsień ziemi o znacznej sile (obszar wokół wybrzeży Oceanu Spokojnego, pasmo grzbietów śródoceanicznych, terytorium Morza Karaibskiego)

* Pensejsmiczne - sporadyczne występowanie wstrząsów (teren Morza Północnego, góry Ural, Wielkie Góry Wododziałowe)

* Asejsmiczne - tereny bez wstrząsów ziemi (obszar starych platform kontynentalnych)

Do pomiaru trzęsień ziemi stosujemy dwie skale: Mercallego i Richtera.

Skala Mercallego służy do określania intensywności drgań gruntu w danym miejscu.

Jest to tzw. odczuwalna intensywność:
1. Nieodczuwalne dla ludzi
2. Odczuwalne dla ludzi zamieszkujących wyższe piętra
3. Zawieszone na ścianach przedmioty mogą się poruszać
4. Zawieszone na ścianach przedmioty poruszają się, pojawia się drżenie okien i drzwi
5. Odczuwalne na dworze, małe przedmioty poruszają się
6. Odczuwalne przez każdego, poruszają się meble, chwieją się drzewa i krzewy
7. Ludzie z trudem utrzymują się na nogach, budynki pękają
8. Powstają duże szkody w budynkach, łamią się gałęzie drzew
9. W gruncie tworzą się duże pęknięcia, niektóre domy rozpadają się
10. Obsuwa się powierzchnia ziemi, liczne budynki leżą w gruzach
11. Duże przekształcenia powierzchni ziemi, wyginają się szyny kolejowe
12. Zniszczenia są niemal całkowite

Skala Richtera służy do określania efektów energetycznych trzęsienia ziemi w jego epicentrum. Jest to skala logarytmiczna, co oznacza, że ilekroć intensywność trzęsienia ziemi wzrasta o jedną jednostkę, grunt trzęsie się dziesięciokrotnie silnej.

Podana niżej skala wskazuje na prawdopodobne skutki trzęsienia ziemi:
1 Wykrywalne tylko za pomocą sejsmografów
2-3 Ledwie odczuwalne przez ludzi
4-5 Może spowodować niewielkie szkody
6 Dość niszczycielskie
7 Duże trzęsienie ziemi
8-9 Bardzo niszczycielskie trzęsienie ziemi.

Skutkiem gwałtownego skoku płyt litosfery pod dnem ocean są tsunami. Nagłe poniesienie lub obniżenie się fragmentu dna powoduje automatycznie ruch słupa wody morskiej do góry lub w dół. Wskutek tego tworzą się fale powierzchniowe, które rozchodzą się po oceanie w postaci kręgów. Ogromna energia niesie je na odległość kilkunastu tysięcy kilometrów. Przy wybrzeżach fala się zwiększa i może dochodzić do wysokości 50 i więcej metrów.

Wulkany – termin wprowadzony przez sławnego geografa Bernhardusa Valeriusa - zaczerpnęły swą nazwę od rzymskiego boga ognia Vulcanusa. Są następstwem gwałtownych przemian dokonywanych w obrębie skorupy ziemskiej. Magma zgromadzona wewnątrz ziemi, wykorzystując szczeliny w litosferze, lub kominy sięgające do ogniska magmowego, wydostaje się na powierzchnię ziemi tworząc wzniesienia zbudowane ze skał będących produktami erupcji: lawy i utworów piroklastycznych.

Wybuchy wulkanów charakteryzują się zróżnicowanym przebiegiem erupcji.

Zależy on od składu law:
* kwaśne - duża lepkość, mała płynność, trudno topliwa, duża zawartość krzemionki Si02;
* zasadowe - ciężka, niska lepkość, płynna, łatwo topliwa, duża zawartość Mg i Fe;
* obojętne czyli pośrednie

Wulkan składa się z:
- stożka wulkanicznego, którego wysokość i kształt zależą od rodzaju i ilości materiału wydobywającego się w trakcie erupcji
- komina wulkanicznego, czyli kanału, którym na powierzchnię ziemi są dostarczane produkty erupcji
- krateru, będącego zakończeniem komina wulkanicznego
- ogniska lub komory magmowej, łączącej się kominem wulkanicznym z kraterem

Głównemu stożkowi wulkanicznemu towarzyszą często znajdujące się na stokach wulkanu, tzw. stożki pasożytnicze, przez które również mogą następować erupcje.

Podział wulkanów można przeprowadzić ze względu na:

1. Rodzaj wydostających się na powierzchnię materiałów

* Lawowe
- wulkany tarczowe – tworzą się, gdy lawa jest płynna i wypływając z krateru rozlewa się szeroko, tworząc wzniesienie o łagodnych stokach.
- kopuły lawowe – jeśli lawa ma duża lepkość nie może odpłynąć daleko od krateru i gromadzi się w sąsiedztwie.

*Gazowe – wyrzucają tylko materiał piroklastyczny
- maary – lejkowate zagłębienia otoczone wałem z popiołów wulkanicznych
- Mieszane, inaczej stratowulkany

2. Rodzaj erupcji
* centralne - erupcja w jednym punkcie (centrum wybuchu)
* szczelinowe (linearne) - produkty wulkaniczne wydobywają się podłużnymi szczelinami. Lawa wypełniająca szczelinę przelewa się w jedną lub dwie strony. Tą drogą powstają pokrywy obejmujące czasem duże obszary

Erupcje linearne są rzadsze od centralnych. Duże pokrywy bazaltowe, pochodzące z dawnych okresów geologicznych świadczą o tym, że przed dziesiątkami milionów lat ten typ erupcji był dosyć pospolity. Najczęściej są to otwarte szczeliny, którymi lawa wydobywa się spokojnie.

Szczeliny czy rowy obfitują nieraz w drobne kratery ułożone wzdłuż linii wyznaczających przebieg szczeliny.

* arealne - powstać one mogą wtedy, gdy magma dojdzie do powierzchni Ziemi całą powierzchnią(nie kanałem ani szczeliną). Nastąpić to może przez przetopienie skał lub przez przedarcie się magmy na znacznej przestrzeni. Do tego typu erupcji zalicza się wulkaniczną płytę utworzoną pod Parkiem Yellowstone(USA).

Produkty erupcji wulkanów dzielimy na:

* ciekłe czyli lawę, którą tworzą stopione tlenki krzemu i metali oraz gazy

* stałe
- popioły wulkaniczne - składają się z bardzo drobnych okruchów law i skał wyrwanych z wnętrza i ścian komina wulkanu
- lapille - są drobnymi kawałkami lawy o wielkościach grochu lub orzecha włoskiego
- bomby wulkaniczne - są dużymi bryłami skalnymi lub zastygłymi w powietrzu fragmentami lawy

* Produkty gazowe – ekshalacje
- fumarole - są bardzo gorącymi gazami wulkanicznymi, osiągającymi od 200 do 1000 stopni C, złożonymi głównie z pary wodnej oraz domieszek tlenku węgla
- solfatary - to gazy o temperaturze około 100-200 stopni C a składa się głównie z pary wodnej oraz dwutlenku węgla i siarkowodoru
- mofety - są stosunkowo chłodnymi gazami, bo o temperaturze poniżej 100 stopni C, wyziewy składają się głównie z dwutlenku węgla.

Występowanie wulkanów jest związane z ruchem płyt litosfery. Najwięcej wulkanów występuje w miejscach rozstępowania się płyt, czyli w grzbietach śródoceanicznych, oraz dolinach ryfowych na lądach(Afryka, Islandia).

W miejscach gdzie płyta oceaniczna podchodzi pod kontynentalną zjawiska wulkaniczne (zarówno erupcje i trzęsienia ziemi) występują na kontynencie np. wzdłuż wybrzeża Pacyfiku.

Tam, gdzie jedna płyta oceaniczna podsuwa się pod inną wulkany budują łańcuchy wysp, np. Wyspy Japońskie, Filipińskie. Rozstępowanie się płyt litosfery powoduje także powstanie szeregowo ułożonych stożków wulkanów podmorskich, niekiedy tworzących wyspy wulkaniczne np. Hawaje.