Turister ser på aske som spys ut av Turrialba i Cartago, 35 kilometer øst for San Jose, 6. januar 2017. Costa Ricas myndigheter erklærte et grønt varsel i hele hovedstadsområdet. (AFP PHOTO / Ezequiel Becerra/ NTB scanpix)
Turister ser på aske som spys ut av Turrialba i Cartago, 35 kilometer øst for San Jose, 6. januar 2017. Costa Ricas myndigheter erklærte et grønt varsel i hele hovedstadsområdet. (AFP PHOTO / Ezequiel Becerra/ NTB scanpix)

Bakgrunn: Hva er en vulkan?

En vulkan er en åpning i jordskorpen hvor smeltet stein og gass kommer til overflaten fra planetens indre. Vulkan er også navnet på det fjellet som dannes av utbruddet når lavaen smelter.

Publisert

Den smeltede steinmassen heter magma så lenge den er under jordoverflaten, og bytter navn til lava når den kommer til overflaten. Den kan endre litt av sin sammensetning på sin vei til overflaten, men i utgangspunktet er det samme substans på forskjellige steder.

Guden for ild

Vulkaner har fått sitt navn etter Vulcanus, den romerske guden for ild, arne og smiekunst. Han tilsvarer den greske Hefaistos.

Vulkanene blir bygget opp av det materialet de selv spyr opp under utbrudd, og får gjerne en skjoldlignende eller en kjeglelignende form. På toppen finnes åpningen hvor magmaen kommer ut.

Når lavaen er tyntflytende, får man slake skjoldvulkaner. Når lavaen er tyktflytende, får man høye kjeglevulkaner, som for eksempel den kjente vulkanen Vesuv. Skjoldvulkaner kan danne runde fjell med slake skråninger, som de har gjort blant annet på Hawaii.

Gasser og eksplosjoner

Når lavaen ikke kommer ut av en åpning, men av lange spalter, danner tyntflytende vulkaner bare et lavaplatå. De mest typiske eksemplene på det siste er forhistoriske, for eksempel eldre deler av Island, lavafeltene ved Bombay i India, Tunguska i Sibir og Colombia-området i Nordvest-USA.

En tyntflytende vulkan frigjør lettere gasser og lignende, og utbruddet foregår roligere. Når vulkanutbruddet består av tyktflytende magma, har gassene vanskeligere for å slippe løs, og det kan skje på en langt mer eksplosjonsartet måte. Vulkanutbrudd med tyktflytende magma blir mer dramatiske.

Når utbruddet beveger seg fort opp gjennom mantelen, får ikke mantelmassen tid til så mange omdanninger på veien. Da blir det et vulkanutbrudd med tyntflytende magma. Når utbruddet beveger seg saktere opp gjennom mantelen, får massen tid til å omdannes mer, og kommer opp som tyktflytende magma.

Hastigheten kan avgjøres av rene tilfeldigheter i sammensetningen av mantelen som utbruddet må passere.

Utbrudd over mange år

Utbruddene kan vare i alt fra under et døgn til over mange år. Hvileperioden mellom utbruddene kan være fra noen uker til flere tusen år. Er hvileperioden kortere enn noen uker, regner man det gjerne som deler av ett og samme utbrudd.

Virksomheten i en vulkan vil før eller siden stoppe opp. Noen vulkaner nøyer seg med ett utbrudd, mens andre har en periodisk virksomhet over millioner av år. Vi kjenner 480 vulkaner som har vært virksomme i historisk tid.

Vulkaner var lenge et mysterium for mennesker. Det er egentlig ikke så rart, fordi de er produkter av prosesser langt nede i jorden, som vi ikke kan se.

Utrydder byer

Vulkaner har stadig omformet og bearbeidet hvordan jorden vår ser ut. De kan være voldsomme og utrydde byer og samfunn. De har vært fryktet, og samtidig gjenstand for tilbedelse.

Vanligvis renner lavaen så sakte at det ikke er den som dreper. Langt farligere er nemlig de giftige gassene som kommer ut, aske, og såkalte pyroklastiske strømmer. Dette siste er en slags glovarme skyer av partikler, gass, lava og stein om hverandre.

Pyroklastiske skyer kommer som i en eksplosjon, og kan bevege seg i flere hundre kilometer i timen. De forekommer bare ved eksplosive utbrudd, det vil si når magmaen er tyktflytende.

Sekundærvirkninger

Den største farene ved vulkaner er sekundærvirkningene av utbruddene, og dette kan være jordskjelv (som nesten alltid ledsager et vulkanutbrudd), flom, skred og slamstrømmer. Jordskjelvene kan igjen skape flodbølger. Ved et vulkanutbrudd kommer det alltid store mengder varm vanndamp, samt gasser som svovel og klor.

Mer enn 1 400 år før Kristus var det et utbrudd på øya Thera i Middelhavet. Restene sees på Santorini i dag. Det skal være det kraftigste utbruddet i historisk tid, og var muligens opphavet til Platons Atlantis-myte. Utbruddet forårsaket trolig den minoiske kulturs undergang.

Den første skriftlige beskrivelse av et vulkanutbrudd skal visstnok være beretningen Plinius d.y. gir om Vesuvs berømte utbrudd i 79 e.Kr. Utbruddet utslettet byene Pompeii og Herculaenum.

Uår og revolusjon

Asken fra et vulkanutbrudd kan bre seg over hele jorden, og asken fra utbruddet på Laki på Island i 1783 ses som mulig årsak til uårene som ledet frem til revolusjonen i Frankrike i 1789. Laki er et eksempel på en stor spaltevulkan.

Ved Krakatau i Indonesia i 1883, hørtes den kraftigste eksplosjonen 5 000 km unna. Man regner den som den kraftigste eksplosjonen i nyere tid, atombomber inkludert. Eksplosjonen forårsaket røde solnedganger over hele jorden i et år, og man regner med at eksplosjonen tilsvarte 200 megatonn TNT. Den skapte også en 40 meter høy flodbølge som drepte 36 000 mennesker. Aske og støv ble blåst 80 km opp i atmosfæren.

I nyere tid

I 1902 eksploderte Mount Pelee på øya Martinique, og på to minutter utslettet den byen Saint Pierre og dens 28 000 innbyggere.

I nyere tid har vi også stadig vulkanutbrudd, og noen av de kjente er Vestmannaeyar i 1973, Mt St Helens i 1980, og stadige utbrudd på Etna, blant annet et kraftig i 1998.

På fastlands-Norge har vi ikke aktive vulkaner, men Beerenberg på Jan Mayen hadde utbrudd i 1970 og 1985.

Jordens oppbygning

For å se hva som skjer under et vulkanutbrudd, må vi gå inn på hvordan jorden er bygget opp under overflaten. Grovt sett kan jorden deles inn i tre deler: kjernen, mantelen og jordskorpen.

Kjernen har en indre fast del som trolig består mest av jern. Den ligger 6 370 km under jordoverflaten. Den har en større ytre, flytende del som består av silisium, jern, og en del andre metaller. Kjernen strekker seg ut til mantelen på ca 2 900 kilometers dyp. Grensen mellom disse kalles for øvrig Gutenbergs diskontinuitet.

Mantelen kan igjen deles i tre deler; øvre, midtre og nedre del. Mantelen består mest av tyktflytende stein, med et økende innslag av metaller jo dypere man kommer. Det er forsåvidt feil å kalle det flytende. Selv om temperaturen jo skulle være høy nok til å få steinartene til å smelte, gjør det høye trykket at de ikke smelter helt likevel.

Resultatet er noe som kan ligne gele, eller plastelina. Konsistensen gjør at bevegelser i mantelen går svært sakte. Øverste del av mantelen strekker seg helt opp til jordskorpen, som består av tynne, stive kontinentalplater. Disse flyter oppå mantelen.

Først når mantelens masse smelter helt kaller vi den magma. Når magma kommer opp til overflaten i et utbrudd kaller vi den lava.

Jordskorpen består av kontinentalplater og havbunnsplater. De siste er i gjennomsnitt bare åtte - ti km tykke, mens kontinentalplatene i snitt er 35 km. Jordskorpens grense mot mantelen kalles Mohorovicis diskontinuitet, eller helst bare Moho.

En annen inndeling av jordens indre

Man bruker forvirrende nok også en annen inndeling. Jordskorpen og den øverste del av mantelen ned til 100 km dyp kalles også litosfæren. Litosfæren er et relativt stivt skall. Delen fra Fra 100 til 250 km dyp kalles asthenosfæren, og denne er noe bløtere fordi dens temperatur er nær bergartenes smeltepunkt.

Neste del kalles mesosfære, og den strekker seg fra 250 kilometers dyp og ned til den ytre kjernen. Innerst har vi igjen kjernens to deler.

Til overmål har man et samlebegrep på alt under litosfæren, og dette kalles barysfæren.

Temperaturen øker jo dypere under jordoverflaten man kommer. Mantelen holder kanskje 400 graders varme i øverste del, og 2 500 grader i nederste del mot kjernen. Indre del av kjernen har en temperatur på 4 000 - 5 000 grader.

Vulkanutbrudd

Jorden er altså ikke “fast” i sin oppbygning. Vi lever oppå en tynn jordskorpe som flyter oppå delvis flytende stein og metaller. Denne jordskorpen er heller ikke hel, men delt i forskjellige kontinentalplater.

Rundt 95 prosent av alle vulkaner dannes langs kontinentalplatene. De siste fem prosent tror man skyldes såkalte “mantle plumes” og “hot spots”.

Vulkanen Tungurahua i Ecuador har utbrudd i november 2010. (Foto: Ecuadorpostales, Shutterstock, NTB scanpix)
Vulkanen Tungurahua i Ecuador har utbrudd i november 2010. (Foto: Ecuadorpostales, Shutterstock, NTB scanpix)

Vulkanutbrudd langs plategrensene skyldes at de kolliderer mot hverandre. Det som skaper disse bevegelsene i platene er bevegelser lenger nede, i mantelen. Dypere lag av mantelen er varmere, får dermed mindre tetthet, og stiger derfor opp mot overflaten. Bevegelsene går svært langsomt.

Bevegelsen går i en sirkel, og kalles mantelkonveksjon. Disse bevegelsene setter fart i platene på overflaten. Studiet av bevegelser i platene kalles platetektonikk. Langt det meste av både jordskjelv og vulkanutbrudd skyldes platetektonikk.

Havbunn kolliderer

Norge ligger inne på den eurasiske platen. Vi merker derfor lite til platebevegelsene. På steder som ligger nær plategrenser merker man bevegelsene både som jordskjelv og vulkanutbrudd. Det skjer langs vestkysten av både Nord- og Sør-Amerika, i Tyrkia, Japan og en rekke andre steder.

India ligger på en plate som i 200 millioner år har beveget seg mot den eurasiske platen. Det er denne bevegelsen som har skapt fjellkjeden Himalaya.

Mantle plumes og hot spots

Som nevnt finnes det en annen type vulkaner som dannes uavhengig av plategrenser. Ofte sees de som en rekke vulkaner, der det er en gammel vulkan i den ene enden og en langt yngre, kanskje aktiv vulkan i den andre enden.

Dette fenomenet kalles en “hot spot”, og man er ikke sikker på årsaken. Man tror at det skyldes at magma fra mantelens nedre del blir varmet opp av kjernen ytre del, og derfor stiger opp som i en 1970-tallslampe.

Det er foreslått at dette skjer i en fast posisjon, mens jordskorpeplatene beveger seg litt. Derfor vil magmaen fra en “mantle plume” komme til overflaten i litt forskjellige posisjoner, og danne en rekke vulkaner. Et eksempel er rekken som slutter med Hawaii i Stillehavet.