Volkanların neden olduğu felaketler VOLKANOLOJİ Ders-1: GİRİŞ Hazırlayan: Mehmet KESKİN Volkanoloji Ders: 1 1 Tarihteki en büyük doğal felaketlerden önemli bir bölümü volkanlara bağlı olarak meydana gelmiştir. Bu felaketlerden bir bölümünde insanlık volkanlardan doğrudan etkilenmiştir. İtalya da Vezüv ün MS 79 püskürmesi eteğindeki Pompei kentini yok ederken 16.000 kişinin ölümüne yol açmıştır. Volkanoloji Ders: 1 2 Vezüv ün MS 79 yılında püskürmesi sonucunda Pompeii şehri ~3 m kalınlıkta bir piroklastik malzeme ile kaplanmıştı. Pompeii deki bu cadde kalın bir piroklastik akıntı nedeniyle iyi korunmuştur. http:www.britannica.com/ Volkanoloji Ders: 1 3 Volkanoloji Ders: 1 4 Yaklaşık MÖ 1620 yılında Yunan adalarından Santorini, büyük bir volkanik püskürmeye sahne olmuş ve püskürme adanın büyük bir bölümünü yok ederek Minoan uygarlığının yok olmasına neden olmuştur. Atlantis efsanesinin bu olayı anlattığı düşünülmektedir. 1815 yılında Tambora nın (Endonezya) püskürmesi, global bir iklim değişikliğine ve yazı olmayan bir yılın geçmesine neden olmuştur. 1902 yılında Guatamala da Santa Maria volkanının püskürmesi: 28-20 saatte 12 km 3 dasitik pomza püskürtmüş ve bu sırada püskürme sütunu 28 km ye tırmanmıştır. Döküntüler 1.2 milyon km 2 kaplamıştır. 1902 yılında Karayipler de Martinique de Mt. Pelee nin püskürmesi (dom çökmesi ile blok ve kül akıntısı) sonucunda St. Pierre kasabasını yok olmuş, 30.000 kişi ölmüştür. 1902 yılında Karayipler de La Soufriere, St. Vincent volkanının püskürmesi: 2000 ölü. 1952 Ocak ayı Papua yeni Gine de Mt. Lemington volkanının püskürmesi: 190 km 2 yok olurken 6.000 kişi ölmüştür. Volkanoloji Ders: 1 5 Volkanoloji Ders: 1 6
Volkanların neden olduğu felaketlerden bir bölümü ise insanlığı dolaylı olarak etkilemiştir: 1783 de İzlanda da Skaptar Jokull (buzul altı volkanizması) sırasında çıkan lavlar, çok geniş alanlar kaplayıp tarım alanlarını yok etmiş ve diğer kıtalardan çok uzakta yer alan adadaki halkın neredeyse yarısının (10.000 kişi) açlıktan ölmesine neden olmuştur. 1883 yılında Krakatou nun (Java ile Sumatra arasında) püskürmesi: deniz ile magma arasındaki etkileşimin neden olduğu güçlü patlama, dev tsunamilerin oluşarak yakındaki Java ve Sumatra adalarının sahillerinin yok olmasına ve 36.000 kişinin ölümüne neden olmuştur. Volkanoloji Ders: 1 7 1985 te Kolombiya da Nevada El Ruiz volkanından gelen lahar akıntıları, 22.000 kişinin ölmesine neden olmuştur. 1991 yılında Japonya daki Mt. Unzen volkanından püsküren piroklastik akıntılar nedeniyle, içlerinde volkanologların da bulunduğu 41 kişi ölmüş, 125 ev tahrip olmuştur. Yine 1991 de Filipinler de Mt. Pinotubo nun çok güçlü püskürmesi, -volkanologların zamanında uyarısı ile bölge boşaltıldığı halde- tayfunla birlikte 300 kişinin ölmesine neden olmuştur. Püskürmeden yıllar sonra bile yağmurlar nedeniyle sellenme ile aşınıp taşınan piroklastik malzeme, çamur akıntılarını (lahar) oluşturarak tarım alanlarının ve çiftliklerin kullanılmaz hale gelmesine neden olmuştur. Volkanoloji Ders: 1 8 Volkanlarla ilgili ilginç gerçekler Volkanizma için gerekli koşullar Bir volkanik etkinlik süresince en fazla ne kadar volkanik malzeme yüzeye çıkmıştır? N Sumatra 75000 years ago Bir gezegen veya uyduda volkanizmanın olabilmesi için: Isı kaynağının olması Ergiyecek materyalin olması gereklidir. Volkanoloji Ders: 1 9 Volkanoloji Ders: 1 10 Yer içindeki ısı kaynakları 1. Uzun yaşam süreli (long-lived) radyoaktivite 235 U, 238 U, 232 Th, 40 K 2. Kısa yaşam süreli (short-lived) radyoaktivite 26 Al 26 Mg (The case of the dog that died. SNC meteoritleri Mars tan mı geldi?) 3. Yığışım ile ısınma (accretional heating) Kinetik enerji sağlayan asteroid bombardımanı 4. Çekirdek oluşumu (core formation) Yoğun maddelerin çekirdeğe doğru hareketi gravitasyonel potansiyel enerjinin açığa çıkmasına neden olur. 5. Gel-git enerjisi (dissipation of tidal energy) Bu enerji ile açığa çıkan ısı, yeterince radyoaktif ısınma üretemeyen küçük uydular için önemli bir kaynaktır. Ayın dünyanın mantosu üzerinde oluşturabileceği en yüksek gelgit enerjisi etkisi ~11 cm olarak hesaplanmıştır. Volkanoloji Ders: 1 11 Yığışım ile ısınma Volkanoloji Ders: 1 12 Radyoaktivite
Jeolojik zaman boyunca ısı üretimi Yer in yüzey ısısının jeolojik zaman içindeki azalımı: radyoaktif ısı üretimindeki azalmanın bir sonucudur. Yüzeydeki ısı akısı (miliwat / m 2 ) Milyar yıl Günümüz Diyagram, güneş sisteminin başlangıç evresinde volkanizmanın neden en önemli işlem olduğunu göstermektedir. Ancak bu aşamada önemli bir soru gündeme gelmektedir: Isı üretimindeki önemli düşüşe karşın volkanizma dünya ve diğer bazı gezegenlerde neden halen devam etmektedir? Volkanoloji Ders: 1 13 Volkanoloji Ders: 1 14 Bunun üç nedeni vardır: 1. Kayaçların ısı iletkenlik katsayısı çok düşüktür; dolayısıyla ısı çok zor kaybedilir. 2. Büyük gezegenlerin çaplarına göre yüzey alanları küçük gezegenlere göre daha küçüktür. Bu nedenle büyük gezegenlerin içindeki ısının yüzeylerinden kaybolması daha yavaş gerçekleşir. 3. Bir gezegenin belirli bir kesimi bir kere ergidi mi, önemli bir enerji (latent heat of fusion) bünyede tutulur. Ergiyiğin kristallenmesi sırasında da önemli bir enerji açığa çıkar. Bu nedenlerden dolayı yer içinde ısı üretimi tamamen bitse bile, yer içinde büyük hacimlerde ergiyik maddenin (ör. Fe-Ni çekirdek) kristallenmesi, uzun ve yavaş bir işlem olmak zorundadır. Volkanoloji Ders: 1 15 Volkanoloji Ders: 1 16 Jüpiter in uydusu Io da volkanizma: Jupiter e en yakın uydusu, gel-git git enerjisinin oluşturduğu volkanizmaya en iyi örnektir. Gezegenlerin yüzeyini şekillendiren 3 temel işlem (process( process) Tektonik aktivite Meteorit çarpma kraterleri Volkanizma. Io daki volkanizmanın Voyager space craft görüntüleri. Güneş sisteminde gel-git ile ısınmaya en iyi örnektir. Son ikisi gezegenimiz için en az belirgin işlemlerdir. Neden? Volkanoloji Ders: 1 17 Volkanoloji Ders: 1 18
Çünkü dünyanın yüzeyinin büyük bölümü okyanuslarla kaplıdır Volkanizma nın tanımı Bir gezegen veya uydunun içindeki termal işlemlerin yüzeye katı, sıvı ve gaz ürünleri çıkarması olayına volkanizma, bu ürünlerin çıktığı yere ise volkan denir. Volkanoloji Ders: 1 19 Volkanoloji Ders: 1 20 Diğer gezegenlerde volkanizma: Jüpiter in uydusu Io da volkanizma Neptün ün uydusu Triton da azot püskürmeleri. Volkanoloji Ders: 1 21 Hubble Teleskobundan 1994 Mayıs ı ile 1995 Temmuz u arasında Rapatera da görülen büyük patlama. Volkanoloji Ders: 1 22 Ay da volkanizma ve meteor kraterleri Volkan teriminin tanımı Volkan adı eski Roma lıların Ateş Tanrı sı olan VULCANO dan gelir. Volkan, bir baca etrafında yığışan lav ve piroklastik malzemelerin birikiminden oluşan genel olarak bir tümsek, tepe veya dağ gibi morfolojilere verilen isimdir. Baca yerin derinliklerinden, gelen magma gerecinin yüzeye iletildiği süreksizliklerdir. Bacalardan çıkan gerecin birkısmı baca etrafında birikirken, bir kısmı da hızla atmosfere püskürtülür ve daha sonra yüzeyde birikirler. Volkanoloji Ders: 1 23 Volkanoloji Ders: 1 24
Aktif bir volkanın tanımı: Son 10.000 yıl içinde etkinlik gösteren volkanlara aktif volkan denir. Her yıl ortalama 50 volkan etkinlik göstermektedir. Tarihsel dönemler boyunca 500 volkanın püskürdüğü bilinmektedir. Son 10.000 yıl içinde aktivite gösterenlerin sayısı ise 2500 dür. Volkanlardan çıkan malzemeler Volkanoloji Ders: 1 25 Volkanoloji Ders: 1 26 Volkanlardan çıkan malzemeler I Volkanlardan çıkan malzemeler I Volkanik kül, toz Lapilli Pumis Bomba, balistik bomba Skorya Yığışım lapillisi, accretionary lapilli Blok Volkanoloji Ders: 1 27 Tek bir toz tanesinin elektron mikroskobu altındaki görünümü Volkanoloji Ders: 1 28 Volkanlardan çıkan malzemeler II Volkanlardan çıkan malzemeler II Pele nin saçları Pele nin göz yaşları Lavlar Volkanoloji Ders: 1 29 Volkanoloji Ders: 1 30
VOLKANLARIN MORFOLOJİK SINIFLAMASI Bir volkanın anatomisi Krater Lav akıntısı Parazit baca Lav ve piroklastik ardalanması Baca Volkanoloji Ders: 1 31 Volkanoloji Ders: 1 32 Krater Krater Volkanoloji Ders: 1 33 Volkanoloji Ders: 1 34 Krater içinde lav gölü Krater ve krater gölü Volkanların morfolojisi (şekli) volkandan çıkan magmanın kimyasal bileşimi, vizkozitesi, patlama türü, volkandan çıkan gerecin niteliği (lav veya piroklastik, otoklastik malzeme) ve magma su etkileşimi ile denetlenmektedir. Bu etkenler sonucunda volkanlar çok değişik şekillerde olabilmektedir. Başlıca volkan şekilleri şunlardır: Volkanoloji Ders: 1 35 Volkanoloji Ders: 1 36
1. Taşkın veya plato bazaltlar Volkanların boyut açısından karşılaştırması Lav (+/- piroklastik) konileri 2. Kalkan şeklinde volkan 4. Somma volkanı 3. Strato-volkan 5. Bileşik veya karmaşık volkan 6. Kaldera 7. Maar 8. Tüf çemberi 9. Tüf konisi 10. (a) Sindır konisi (b) Skorya konisi (c)pomza konisi 11. Krater dizisi Çatlak püskürmesi 12. Lav domu Piroklastik koniler Merkezi bir bacadan püsküren volkanların karşılaştırması. Karşılaştırma amacıyla volanların tümü aynı ölçekte gösterilmiştir. vent Shield Volcano: Mauna Loa, HI b c d a 0 10 km scale Cinder Cone: Composite Volcano: Dome: Sunset Crater, AZ Mt. Rainier, WA. Lassen Peak, CA sea level Volkanoloji Ders: 1 37 Volkanoloji Ders: 1 38 1. Taşkın bazaltlar (fload basalts) ) veya Plato bazaltlar Taşkın bazaltlar, çatlak püskürmeleri sonucunda yüzeye ulaşırlar. Çatlak erüpsiyonları çizgisel uzanımlı volkanik bacalardır. Bunların genişlikleri birkaç metre, uzunlukları da kilometrelerce olabilmektedir. Örneğin, İzlanda daki Laki çatlak erüpsiyonu 36km uzunluğundadır. Volkanoloji Ders: 1 39 Volkanoloji Ders: 1 40 Columbia River N Amerika da (USA) Cascade Range ve Rocky Dağları arasında kalan Columbia River Flood Basalt provensi hakkında her şey şaşırtıcı büyüklüklere sahiptir. Provensin kapladığı alan 164,000 Km 2 dir. Her biri yaklaşık 580 km 3 hacminde 300 den çok büyük lav akıntıları Idaho, Washington ve Oregon un bir bölümün kaplamaktadır. Volkanoloji Ders: 1 41 Volkanoloji Ders: 1 42
Columbia River lav yaygıları. 2. Kalkan şeklinde volkanlar (shield volcanoes) Volkanoloji Ders: 1 43 Volkanoloji Ders: 1 44 Mauna Loa, Hawaii. When lavas with very low viscosity (i.e. Basalts) are extruded, they may travel a great distance, much further compared to intermediate to acid lavas. So, the volcano they form gains a shape of broad shiled. This is the reason why they are called shield volcanoes. Bu nedenle kalkan şeklinde volkanlar tümüyle lavlardan oluşurlar ve çok az oranda piroklastik malzeme içerirler. Volkanoloji Ders: 1 45 Volkanoloji Ders: 1 46 Zirve alanı 5-10 Mauna Loa, Hawaii Kalkan şeklindeki volkanlar Bu tür volkanlar genişçe bir zirve (summit) ve düşük eğimli (~10 ) yamaçlara sahiptir. Düşük yamaç eğimi nedeniyle düz bir yüzey üzerine konmuş bir kalkanı andırırlar. Egemen olarak lav çıkarırlar. Bunlar genellikle düşük vizkoziteli bazaltik lavlardır. Kalkan şeklindeki volkanların en tipik örneği Hawaii deki MAUNA LOA volkanıdır. Mauna Loa volkanı hemen tümüyle bazalt lavlarından yapılmış olup, aldatıcı yayvan morfolojisine rağmen yeryüzündeki en yüksek dağı oluşturur. Deniz tabanından zirvesine kadar toplam yüksekliği 9.090 metredir. Volkanoloji Ders: 1 47 Volkanoloji Ders: 1 48
Galapagos da kalkan şeklinde Alcedo volkanı -- Isabela adasında bulunan Alcedo volkanında görülen geniş kaldera Galapagos adalarında görülen volkanların karakteristik özelliğidir. Mauna Loa volkanının çıkış merkezinin havadan görünüşü. Ortada ana bir krater, onun sağ tarafında da bir dizi küçük krater görünmektedir. Hawaii deki 4 büyük kalkan şeklindeki volkanın görünümü. Bunlar dünyanın en büyük volkanlarıdır. Mauna Kea (MK), Mauna Loa (ML), Hualalai (H), Kohala (K). Fotoğraf East Maui volkanının (EM) yamaçlarından çekilmiştir. Volkanoloji Ders: 1 49 Volkanoloji Ders: 1 50 MARS Olympos Mons, Mars. Volkanoloji Ders: 1 51 Volkanoloji Ders: 1 52 Olympus Mons Olympos Mons un dünyadaki dağlarla karşılaştırması. Kaldera çapı: ~100km Yükseklik 24.000 m. Yani (Everest in üç katı) Güneş sistemindeki en yüksek dağ. Volkanoloji Ders: 1 53 Volkanoloji Ders: 1 54
Stratovolkanlar 3. Strato volkan anlar Stratovolkanlar veya kompozit volkanlar, insanların volkan olarak algıladıkları, yer yüzünde en çok rastlanılan en tipik volkan şeklidir. Bunlar koni şekilli olup, sivri bir tepe noktasına sahiptir. Yamaç eğimleri yüksektir (35 veya daha yüksek). Yüksek yamaç eğimlerinden dolayı duraysız yamaçlara sahiptirler ve bu kesimlerden aşağıya doğru blok, kaya akıntısı şeklinde kütle kaybı gelişmektedir. Mayon, Philippines Volkanoloji Ders: 1 55 Volkanoloji Ders: 1 56 Stratovolkan; merkezi bir bacadan çıkan lav ve piroklastik katmanların ardalandığı büyük ve yaklaşık olarak simetrik yapıdır. Stratovolkanlar genellikle andezitik magmadan, çok evreli püskürmelerle ve uzun sürelerde gelişmektedir. Koni oluşumu genellikle yüzlerce, binlerce yıllık zaman dilimlerinde tamamlanır. Stratovolkanlar hem lav hem de piroklastik, volkanoklastik ürünlerden oluşur. Bunlar birbirleriyle girik ve ardalanmalıdır. Merkezi bir bacaları (vent) ve parazit konileri vardır. Volkanoloji Ders: 1 57 Volkanoloji Ders: 1 58 Etkinlik gösteren bir strato-volkanın enine kesiti. After Macdonald (1972), Volcanoes. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1-150. En tipik stratovolkan örnekleri; Mt Fuji (Japonya onya) Stromboli (Italya) Mt St Helens (USA) Mayon (Philippines) Merapi (Indonesia) Lopevi (Vanuatu) volkanlarıdır. Mounth Clevland, Alaska Volkanoloji Ders: 1 59 Volkanoloji Ders: 1 60
Stratovolkanlar, volkanik aktiviteler arasında en şiddetli olanları içerir. Bazen volkanlar sıcak gazlarla karışmış halde piroklastik malzeme (kül-lapilli) püskürtürler. Bu malzemenin volkanın yamacından aşağıya çığ gibi hareket etmesi ile piroklastik akıntılar (pyroclastic flow) oluşur. Volkanoloji Ders: 1 61 Volkanoloji Ders: 1 62 Stratovolkanlar sık olarak lahar adı verilen bir tür çamur akıntısı da üretirler. Bu fotoğraflarda St. Helens (KB USA) volkanının 1980 püskürmesi sonrasında meydana gelen lahar akıntılarının neden olduğu çevre felaketi görülmektedir. Volkanoloji Ders: 1 63 Volkanoloji Ders: 1 64 Agustine, Cascade, USA Mayon volkanı Volkanoloji Ders: 1 65 Volkanoloji Ders: 1 66
Guatemala daki bir dizi stratovolkanı ının görünümü. Acatenango (Ac), Fuego (F), Atitlan (At), Zunil (Z), San Pedro (Sp), Toliman (T). Santa Maria Strato Volkanı, Guatemala. Ağrı volkanı, D Anadolu Volkanoloji Ders: 1 67 Volkanoloji Ders: 1 68 Kliuchevskoi Volcano, Kamchatka Russia Taken from the space shuttle Endeavour on its 88th orbit on October 5. Area: 1994. 75 x 100 km. Pinotubo, Phillipins Equadorian stratovolcanoes Volkanoloji Ders: 1 69 Volkanoloji Ders: 1 70 Lascar volcano, Chile 4. Somma volkan anları Strato-volkanların geniş bir zirve kraterine sahip olan türüdür. Volkanoloji Ders: 1 71 Volkanoloji Ders: 1 72
Okmok volcanı ve calderası, Aleutian adayayı, K Pasifik. 5. Bileşik veya karmaşık volkanlar lar (compound or complex volcanoes) Volkanoloji Ders: 1 73 Volkanoloji Ders: 1 74 Etna volkanı (Italya), zirve kompleksi (summit complex) içeren volkanlara iyi bir örnek oluşturur. Etna volkanı Volkanoloji Ders: 1 75 Volkanoloji Ders: 1 76 Etna volkanı Volkanoloji Ders: 1 77