vulkan

Vulkaner finnes særlig langs plategrenser. Utbredelsen av vulkanene ligner derfor utbredelsen av jordskjelv (se kart under jordskjelv). For divergerende plategrenser, for eksempel Atlanterhavsryggen, er det generelt undersjøisk vulkanisme. Langs konvergerende plategrenser, typiske for kystområdene langs Stillehavsregionen (se platetektonikk), er det rekker av vulkaner over subduksjonssoner. Disse kalles gjerne magmatiske eller vulkanske øybuer. Øybuevulkanisme er relatert til oppsmelting over den nedsynkende platen. Langs transforme plategrenser er det også noe vulkanisme der magma finner veien til overflaten langs forkastninger, men ikke i samme grad som langs spredningsrygger.

Vulkaner finnes også forbundet med kontinentale rifter, som Rift Valley i Afrika og i karbon-perm-tiden i den nå inaktive Osloriften. Videre forekommer de over varmeflekker eller 'hotspots' der søyler av varm mantel stiger opp mot jordskorpen og danner smelter. Eksempler på det siste er Hawaii, Kanariøyene, Azorene og Galapagos. Hotspot-relatert vulkanisme gir ofte rekker av utdødde vulkaner med en eller noen få aktive vulkaner i den ene enden. Årsaken er at en hotspot er relativt stabil, mens platen over, hvor vulkanene sitter, beveger seg over tid. Hotspot-vulkanisme er ikke forbundet med stor jordskjelvaktivitet.

De forskjellige områdene og plategrensene har sine karakteristiske typer av lavaer, og disse kan dateres til tilsvarende områder langt tilbake i Jordens geologiske historie. Vulkaner langs divergente plategrenser og hotspots er for eksempel basaltiske, lavaene i Andesfjellkjeden (subduksjonsrelatert) er gjerne andesittiske, mens øybuevulkanisme generelt varierer fra basaltisk til granittisk (ryolitt). Lavatypen avhenger av både smelteprosessen og hva som smelter (om smelten dannes i eller under jordskorpen), og av hva som skjer med smelten (magmaet) fra den dannes til den strømmer ut på overflaten og blir til lava.

Ved vulkanutbrudd er ofte glødende lava det mest iøynefallende produktet, men også store mengder gass og pyroklastisk materiale (faste partikler) kan støtes ut.

Også i tiden mellom utbruddene kan det komme ut betydelige gassmengder fra vulkaner. Når den vulkanske virksomheten avtar, er gassutstrømningen gjerne det siste stadium, og vulkaner som har lange pauser mellom utbruddene, har gjerne en kontinuerlig utstrømning av gass.

Fra vulkanen Etna siver det for eksempel årlig ut rundt 25 millioner tonn CO₂ i de rolige periodene mellom utbruddene. Gass kan også komme ut av sprekker, ofte langt fra selve vulkanen, i fumaroler (dampkilder), sulfater (fumaroler som avgir særlig mye svovelholdige gasser) og mofetter (vesentlig av karbondioksid). Utstrømningene kan fortsette kontinuerlig i titusener av år.

På grunn av de voldsomme og ofte katastrofale utbruddene har vulkaner vært gjenstand for mye overtro (gudenes smie, nedgangen til helvete og lignende). Den første egentlige beskrivelse av et vulkanutbrudd ble gitt av Plinius den yngre, som beskrev Vesuvs utbrudd i 79 evt., da blant annet byene Pompeii og Herculaneum ble ødelagt.

Vulkanutbrudd har ført til mange store katastrofer. Mennesker blir som regel ikke drept av selve lavaen, for den renner så langsomt at befolkningen i de truede områdene vanligvis kan rømme, og skadene blir derfor hovedsakelig av materiell art. Den største faren er knyttet til pyroklastiske strømmer og sekundærvirkninger som jordskjelv (som nesten alltid følger vulkanske utbrudd), flom, skred og slamstrømmer, som oppstår på grunn av oppdemte elver, voldsomme regnskyll eller smelting av is og snø. I Pompeii skyldtes katastrofen aske- og lapilliregn, til dels også giftige gasser, mens Herculaneum først ble begravd av en tynn, glødende pyroklastisk strøm, og senere av slamstrømmer i til sammen opptil 20 meters tykkelse.

På Island er det store ødeleggelser forårsaket av askefall som ødelegger beitet, slik at dyrene dør; i tidligere tider førte dette ofte til hungersnød. En femtedel av Islands befolkning omkom som følge av Laki-utbruddet i 1783 og hungersnøden etterpå. En spesiell islandsk type utbruddskatastrofe er jøkulhlaup, en voldsom flom som skyldes vulkanske utbrudd under isbreer. Tamboras (Indonesia) utbrudd i 1815 er det største kjente vulkanutbrudd i historisk tid. Omkring 10 000 mennesker omkom som direkte følge av utbruddet, mens om lag 80 000 døde av sult og sykdommer senere. Av andre katastrofer i vår tid kan nevnes Krakataus (Indonesia) utbrudd i 1883, da en 20 meter høy flodbølge tok livet av minst 36 000 mennesker på de omliggende øyene, og utbruddet på Montagne Pelée på Martinique i 1902, hvor rundt 30 000 mennesker ble drept i løpet av noen få minutter av en pyroklastisk strøm.

Tykke avleiringer av vulkansk aske og pyroklastiske strømmer i relativt unge geologiske avleiringer forteller om vulkanske katastrofer av langt større omfang enn man kjenner fra menneskenes historie. Slike supervulkanske utbrudd kan inntreffe igjen. Man frykter for eksempel at det kan komme slike utbrudd i Yellowstone-området i USA, ved Napoli i Italia og flere andre steder der man i den geologiske lagrekken har tegn på tidligere meget store vulkankatastrofer.

Selv om varsling av vulkanutbrudd medfører stor usikkerhet er det en rekke tegn som indikerer et mulig utbrudd i nær fremtid. Økt seismisk aktivitet med hyppige små jordskjelv går som regel forut for et utbrudd. Denne seismiske aktiviteten henger sammen med bevegelse av magma (steinsmelte) i undergrunnen, noe som igjen gjerne fører til både forkastningsaktivitet og små endringer i overflaten. Som oftest løftes overflaten av trykket fra magma som presser seg oppover. Selv endringer på centimeter- eller millimeterskala kan detekteres fra satellittobservasjoner og varsle om nært forestående utbrudd.

Videre øker som regel temperaturen i undergrunnen ved at magma stiger opp til grunne nivå. Det kan føre til endringer i grunnvannsnivået, grunnvannstemperatur målt i brønner og endring i eventuelle varme kilders temperatur og oppførsel. Som nevnt over er vulkanisme forbundet med gasser som kan unslippe til overflaten langs sprekker. En økning i gassutslipp er vanlig forut for vulkanutbrudd. Det kan også oppstå endringer i massebevegelse i området, med hyppige ras og skred som indikasjoner på forestående vulkansk aktivitet. Det henger først og fremst sammen med den økte seismiske aktiviteten.

Historiske data fra vulkanske områder viser også gjerne en regelmessighet i utbrudd, og slik regelmessighet, om den er til stede, vil kunne hjelpe med å beregne sannsynligheten for utbrudd. Alle disse kriteriene brukes sammen for å forutsi vulkanutbrudd, og det er mange eksempler på at dette er til hjelp. Et eksempel er vulkanismen på Grindavik på Island som startet i november 2023. Den forutgående aktiviteten ble nøye monitorert og utbruddet ble varslet flere uker i forveien. Det var en markert økning i jordskjelv, grunnen løftet seg og sprekker åpnet seg før magmaet nådde overflaten som lava.

Den energi som utløses i vulkaner, kommer til dels fra mekanisk bevegelse og oppsamlet gass, men hovedsakelig fra radioaktiviteten i jordskorpens øvre del. De radioaktive grunnstoffene som gir denne energien, er kalium, uran og thorium. Det er gjort en rekke forsøk på å utnytte den vulkanske energien, særlig i de perifere deler av vulkanske områder, hvor man kan tappe ut gasser og varmt vann (se geotermisk energi). Dette blir gjort på Island og New Zealand, som har en betydelig elektrisitets- og varmtvannsproduksjon fra varme kilder i vulkanske strøk.

I Fastlands-Norge er det ingen aktive vulkaner, men Beerenberg (Europas tredje største vulkan) på Jan Mayen hadde et stort utbrudd i 1970 og et mindre i 1985. Bouvetøya og Peter I Øy i Antarktis har utdødde vulkaner som har vært aktive i ganske ny tid, og nylig utdødde vulkaner finner man også på Spitsbergen.

I tidligere geologiske perioder har man imidlertid mange spor av vulkaner i Norge. Fra prekambrium (eldre enn 542 millioner år) kjenner vi lavaer fra Telemark, Trysil og Finnmark. Under den kaledonske fjellkjedefolding var det mange vulkaner, særlig i det området som ga bergartene i Trondheimsfeltet og også ellers i fjellkjeden. Man kjenner også vulkanske askelag fra ordovicium utbredt over hele Skandinavia og Østersjøområdet.

I sen karbon og perm var Oslofeltet et innsynkningsområde; her er lavaer av samme type som de som karakteriserer de moderne riftene for eksempel i Øst-Afrika. Lavastrømmer på til sammen flere kilometers tykkelse dekket landskapet den gang, og vi finner rester av dypereliggende intrusjoner og kanskje også tilførselskanalene til en rekke skjoldvulkaner (Tofteholmen, Ullernåsen, Brandbukampen). Det var også flere store kalderaer (Bærumskalderaen, nord for Kolsås, ved Glitrevatnet nord for Drammen og i Vestfold). Disse kan ha blitt dannet under enorme vulkanske utbrudd (se supervulkan). Man har også spor av rene eksplosjonskratere og ignimbritter.

Etter perm har det vært svært lite vulkansk virksomhet i Norge. I forbindelse med sprekkesoner var det imidlertid vulkansk virksomhet i den norske delen av Nordsjøen i tidlig tertiær (eocen). Aske fra disse vulkanene finner man i tertiære lag i Danmark og Nordsjøen. En 40–50 kilometer vid, nå undersjøisk kaldera på Vøringplatået, 300 kilometer vest for Bodø, antas å ha vært knyttet til en supervulkan under dannelsen av Thuleprovinsens flombasalter i det nordatlantiske området for omkring 50–55 millioner år siden.

På Månen er de store «havområdene» (marene) oppbygd av basaltisk lava som ble dannet for 3,5–3 milliarder år siden, men den vulkanske aktiviteten døde deretter ut. På Mars har marelignende flate områder med antatt basalt trolig samme alder som marene på Månen. Men i tillegg er det på Mars nær 20 navngitte vulkaner hvorav den største er skjoldvulkanen Olympus Mons som reiser seg hele 25 kilometer over omgivelsene og er den største i hele solsystemet. Den og noen andre store skjoldvulkaner synes hovedsakelig å ha blitt dannet for mellom én og to milliarder år siden. De aller yngste lavastrømmene ved Olympus Mons kan ha blitt til så sent som for 20–200 millioner år tilbake, men siden da har det ikke vært noen vulkansk virksomhet på Mars. Venus viser spor etter flere vulkaner enn noe annet himmellegemene i solsystemet. Her er 1600 større vulkaner og en mengde mindre topografiske trekk som viser til tidligere vulkansk virksomhet. Men man har ikke hittil sett noe som tyder på aktiv vulkanisme i dag. Jupiters måne Io er det vulkansk mest aktive himmellegemet i solsystemet, og fra satellitter er det tatt glimrende bilder av vulkanske utbrudd. Overflaten fornyes stadig med lavastrømmer som dels består av silikatsmelter og dels av flytende svovel.

Utbrudd med vulkansk eksplosivitetsindeks (VEI) større enn, eller lik 5 og/eller utbrudd med lava- eller tefravolumer større enn, eller lik 1 km³ (merket *).

• Jorden
• geologi