Sopka

thumb|Výbuch sopky Saint Helens (USA), 1980

Sopka alebo vulkán je geomorfologický útvar vytvorený magmou vystupujúcou na zemský povrch (kde sa nazýva láva), prípadne pod vodou alebo ľadom. Na Zemi sa sopky vyskytujú pozdĺž hraníc tektonických platní a v takzvaných horúcich škvrnách. Názov vulkán je odvodený od názvu sopky Vulcano v Tyrrhenskom mori, prenesene od rímskeho boha Vulkána. Veda, skúmajúca sopečnú činnosť, sa nazýva vulkanológia.

Iné formy sú bahnové sopky (tieto, až na pár výnimiek nesúvisia so sopečnou činnosťou) a ľadové sopky (vyskytujú sa na niektorých mesiacoch slnečnej sústavy – Europa, Enceladus, Triton, Titan).

Príčiny a výskyt sopečnej činnosti thumb|right|Schéma stratovulkánu: 1. magmatický kozub, 2. pôvodná geologická stavba, 3. prívodný komín, 4. základňa sopky, 5. sill, 6. žila, 7. popolové vrstvy, 8. úbočie sopky, 9. lávové vrstvy, 10. hrdlo, 11. parazitický kráter, 12. lávový prúd, 13. ústie, 14. sopečný kráter, 15. popolový mrak Roztavená hornina sa nazýva magma. Tvoria ju spravidla viaceré zložky, ktoré majú plynné, kvapalné aj pevné skupenstvo.Reichwalder, P., Jablonský, J., 2003, Všeobecná geológia 1. Bratislava, Univerzita Komenského, 240 s. Magma, ktorá vystúpi na povrch, sa označuje láva. Tak ako väčšina procesov vnútri Zeme, aj dynamika magmy je zle preskúmateľná priamymi pozorovaniami. Napriek tomu je však známe, že erupcia môže nasledovať po prechode magmy cez kôru pod sopku, kde vypĺňa miesto, zvané magmatický kozub.

Vznik magmy súvisí so stavbou Zeme, hlavne s plášťom a zemskou kôrou, ktorá leží nad ním. Zemský plášť by mal mať zloženie zodpovedajúce z 3/4 hornine, ktorá sa volá peridotit, a z 1/4 bazaltu. Plášť je väčšinou v tuhom skupenstve a magma sa v ňom tvorí len zriedka, ak dôjde k jeho nahriatiu, ktoré presiahne teplotu tavenia minerálov v jeho horninách. Termálne prúdy poháňajúce tektonické platne môžu spôsobiť takéto nahriatie plášťa, ktoré potom spôsobí preteplenie oblasti v nadložnej zemskej kôre. Miesto preteplenia plášťa sa nazýva plášťová anomáliaCannón-Tapia, E., Walker, G.P.L., 2004, Global aspects of volcanism: the perspectives of plate tectonics and volcanic systems. Earth-Science Reviews, 66, s. 163 – 182. Magma (tavenina), ktorá pri takomto preteplení vzniká, je ľahšia ako okolité horniny a má preto tendenciu prenikať smerom nahor. Nezriedka sa pri prechode kôrou výrazne pozmení v dôsledku vzájomného pôsobenia s horninami, cez ktoré prenikáMcCall, G.J.H., 2005, Volcanoes. in Selley, R.C., Cocks, L.R.M., Plimer, I.R. (Editori), Encyclopedia of Geology. Volume 5. Elsevier, Amsterdam, s. 260 – 267. Magmatický kozub, ktorý je zásobníkom magmy, môže mať rôznu pozíciu v závislosti od toho, či sa nachádza v kôre kontinentov alebo oceánov. V kontinentálnej litosfére, ktorá je hrubšia, ale ľahšia, zvyknú vznikať magmatické kozuby v hĺbke okolo 20 V oceánskej litosfére, ktorá je ťažšia, ale tenšia, sa umiestňujú v hĺbke 60. Keď sa magma prenikajúca z plášťa zastaví v magmatickom kozube, dochádza v oblasti spodnej kôry k takzvanému podstlaniu (angl. underplating). Horúca magma bazaltového zloženia, pochádzajúca z plášťa, natavuje nadložné kôrové horniny, dochádza k frakčnej kryštalizácii za vzniku redšej taveniny, ktorá sa zastaví asi 7- hlboko. Aj v tejto oblasti sa magma ďalej diferencuje.

Výstup magmy z kozuba na povrch môže byť pokojný – efuzívny, alebo môže mať explozívny charakter (ak dôjde k rýchlemu poklesu teploty, z magmy sa rýchlo uvoľnia rozpustené plyny, čo vyvolá obrovský tlak, prípadne je tento tlak spôsobený premenou vody z okolia výstupu na vodnú paru). Produktmi efuzívnej erupcie sú hlavne lávové prúdy, pri explozívnej sa pridávajú rôzne vulkanoklasty (sopečný popol, pemza, sopečne bomby).

Pravdepodobne najznámejším sopečným útvarom je kráter. Je to približne kruhový útvar, v strede ktorého ústi sopečný komín. Môže nadobúdať veľké rozmery, ak sa dôsledkom silnej erupcie prepadnú jeho steny, tak sa nazýva kaldera. Z krátera je magma vyvrhovaná do okolia. Kráter je obvykle umiestnený na vrchole sopky, sopka má často tvar kužeľovej hory.

Ak je sopka príliš vysoká, niekedy sa tvoria parazitické (bočné) krátery na úbočiach. Ďalšie sopečné útvary sa dajú objaviť po erodovaní vrchných vrstiev sopky – rôzne lávové žily (nazývané dajky, alebo neky), dómy, jaskyne vytvorené sopečnými kanálmi, a mnoho iných.

Tektonické prostredia

Sopky sa môžu vyskytovať vo všetkých bežných tektonických prostrediach. Podstatná časť vulkanizmu je však viazaná na stredooceánske chrbty a ostrovné oblúky. thumb|right|upright=2|Typy sopečnej činnosti na povrchu Zeme Divergentné okraje platní

Na hraniciach dvoch rozchádzajúcich sa platní sa vulkanizmus vyskytuje najčastejšie (asi 75% objemu všetkých vulkanitovGrove, T.L., 2000, Origin of Magmas. in Sigurdsson, H. (Editor), Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, San Diego, s. 133 – 147). Horniny, ktoré vznikli týmto spôsobom, tvoria asi 2/3 zemského povrchu. Ak sa vzďaľujú dve oceánske platne, väčšinou sa to odohráva pod hladinou oceánov na stredooceánskych chrbtoch. Na hranici rozchádzajúcich sa platní magma ľahko preniká cez oslabenú kôru a na povrch sa dostáva systémom zlomov v stredooceánskom chrbte. Výstup magmy tu prebieha z veľkých hĺbok (až z hranice plášťa), magmy, ktoré tu vznikajú, však majú pomerne jednotvárne bazaltové zloženie. (Nazývajú sa primitívne a označujú sa skratkou MORB – Mid-Ocean Ridge Basalt). Keďže vulkanizmus na divergentných okrajoch oceánskych platní je väčšinou podmorský, na povrchu ho možno pozorovať iba veľmi zriedkavo, napr. na ostrove Tristan da Cunha alebo Islande. Bežným sprievodným prejavom sopečnej aktivity v tomto prostredí je vysoká hydrotermálna aktivita, ktorej typickým predstaviteľom sú čierni fajčiari.

Konvergentné okraje platní

Pri strete dvoch platní je sopečná činnosť tiež veľmi častá. Pri poklese (subdukcii) oceánskej platne pod inú platňu (s oceánskou, alebo kontinentálnou kôrou) dochádza približne v hĺbke k jej zahrievaniu a následnej dehydratácii. Uniknutá voda v podobe pary prestupuje okolitým plášťom, ktorý má iné zloženie ako oceánska kôra. Vysoký tlak a teplota vodnej pary zapríčiňuje parciálne tavenie okolitých hornín. Magmy tohto typu sa nazývajú vápenato-alkalické (podľa ich zloženia), majú vysokú viskozitu, obsahujú veľa rozpustených plynov a ich erupcie sú často veľmi explozívne. Môžu mať rôzne zloženie, od bazaltov cez andezity, dacity až po ryolity. Pre konvergenciu dvoch platní sú typické vulkanické ostrovné oblúky. Napriek tomu, že sopky ostrovných oblúkov sú na Zemi najbežnejšie, vytvárajú len okolo 10 – 20 % celkovej sopečnej aktivitySigurdsson, H., 2000, Introduction. in Sigurdsson, H. (Editor), Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, San Diego, s. 1 – 13. Medzi známe sopky konvergentných okrajov patrí Farallon de Pajaros v Severných Mariánach. Dnes už nečinnými sopkami tohto typu boli aj sopky slovenského Vihorlatu a Slanských vrchovKonečný, V., Lexa, J., Šimon, L., Dublan, L., 2001, Neogénny vulkanizmus stredného Slovenska. Mineralia Slovaca, 33, 159 – 178 s..

Vnútroplatňový vulkanizmus

Vnútroplatňový vulkanizmus zahŕňa rôzne typy vulkanizmu, ktorý sa nevzťahuje k pohybom na okrajoch platní popísaných vyššie. Patrí sem vulkanizmus horúcich škvŕn a riftových zón. náhľad|vpravo|upright=2|Svetové rozšírenie najväčších horúcich škvŕn. Princípom a príčinou vulkanizmu horúcich škvŕn je vo výstup horúcich magmových diapírov priamo z plášťa cez zemskú kôru. Plášťové diapíry sú zdrojom taveniny, ktorá podstieľa litosféru, nemožno si ich však predstavovať ako jednoduché bodové zdroje teplaSleep, N.H., 2006, Mantle plumes from top to bottom. Earth-Science Reviews, 77, s. 231 – 271. Parciálne tavenie v diapíroch vo vrchnom plášti má za následok vznik veľkých objemov magmy obyčajne bazaltového zloženia. Horúce škvrny sú tiež zrejme dôležitým činiteľom pri rozpadoch superkontinentovCondie, K.C., 1989, Plate Tectonics and Crustal Evolution. Pergamon Press, Oxford, 476 s.. Klasickým príkladom sú Havajské ostrovy, ktoré boli vytvorené horúcou škvrnou pod Tichým oceánom podobne ako Galapágy. Ďalší dobrý príklad je Yellowstone. Island ako produkt takéhoto vulkanizmu je trochu zložitejší príklad, pretože tu sa nachádza kombinácia horúcej škvrny a divergentného okraja, tým pádom je chemické a minerálne zloženie magiem odlišné. Medzi vnútroplatňové vulkanity možno radiť i rozsiahle erupcie platóbazltov, ktorých spôsob vzniku je zrejme príbuzný vulkanitom viazaným na horúce škvrny. Známe sú z Jávy alebo Dekanskej plošinyKearey, P., Klepeis, K.A., Vine, J.F., 2009, Global Tectonics. 3rd Edition, Wiley-Blackwell, Chichester, 496 s..

Počiatočné štádium rozpadu kontinentov je tiež sprevádzané vulkanizmom, ktorý je viazaný na riftové zóny. Magma z plášťa tu musí prechádzať hrubou kontinentálnou kôrou pri čom sa mení jej primitívne zloženie. Vulkanity riftových zón majú väčšinou alkalický charakter. Nachádzajú sa tu nielen primitívne bazaltové lávy (bazalty, bazaltické andezity), trachyty ale aj prechodné a kyslé magmy (ryolity). Niektoré majú veľmi netradičné zloženie napr. karbonatity. Veľké odlišnosti v zložení láv sú zapríčinené prítomnosťou kontinentálnej kôry, čo spôsobuje modifikáciu primitívnych magiem. Typickým príkladom vulkanizmu riftových zón sú sopky v okolí Východoafrickej priekopovej prepadliny.

Klasifikácia a formy sopiek Sopky (alebo sopečná činnosť) sa rozdeľujú podľa viacerých faktorov: podľa eruptovaného materiálu podľa priebehu erupcií podľa tvaru podľa aktivity

Eruptovaný materiál Rozdelenie erupcií na základe typu materiálu je jedno z najčastejších rozdelení. Ak magma obsahuje veľa (>65 %) oxidu kremičitého, nazýva sa felzická. Felzické lávy sú veľmi viskózne a eruptujú v podobe dómov, alebo krátkych lávových prúdov, najčastejším tvarom sopky je stratovulkán. Tento typ vulkanizmu je veľmi explozívny, nakoľko viskózna magma v sebe zadržiava veľký obsah fluíd (plynov). Častý je aj výskyt pyroklastických prúdov, obsahujúcich rozžeravené častice (až 800 °C) a plyny. Tieto prúdy sa pohybujú veľkou rýchlosťou po svahu sopky a ničia všetko, čo im stojí v ceste. Dobrým príkladom je sopka Pelée v Karibiku, alebo Pinatubo na Filipínach.

Na druhej strane, opačný prípad sú erupcie magiem, obsahujúcich malé množstvá SiO2 (<45 %), nazývané aj mafické. Magma tohto typu obsahuje málo rozpustených plynov a jej viskozita je oveľa menšia. Lávy tvorené z mafickej magmy majú tendenciu tiecť dosť rýchlo a sú vyvrhované bez extrémnych výbuchov. Sopky s takýmto typom magmy sa nazývajú štítové, klasický vzor sú havajské sopky Mauna Loa a Kilauea.

Morfologické typy sopečných erupcií

Podľa objemu, správania eruptujúcej lávy a vonkajších prejavov erupcie rozlišujeme nasledujúce typy: havajská (pokojná erupcia tekutej lávy) vulkánska (vyvrhovanie kusov pevnej lávy – lávových balvanov a tvorba popolového mraku tvaru karfiolu) strombolská (pravidelné chrlenie žeravej hmoty z krátera) pélejská (prúdy rozžeravených častíc, pohybujúcich sa dolu svahom sopky) plínijská (explozívna erupcia s obrovským pracho-popolovým mrakom)

Sopka

Źródło i licencja