Fiziksel jeoloji 4 Volkanizma 1 V olkanizma ve V olkanlar BÖLÜM 4 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları2 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VOLKANİZMA Volkanizma lav akmalarını, bu tür etkinliği kapsayan olayları ve piroklastik malzemelerin yanında lavın ve içerdiği gazların yüzeye ya da atmosfere çıktığı süreçleri kapsar. 550 kadar volkan günümüzde etkindir; bir başka deyişle tarihsel dönemlerde püskürme potansiyelindedir. Yaklaşık 12 ya da o civarda volkan her an püskürmektedir. Bütün yersel gezegenler ve Ay ilk dönemlerinde volkanik açıdan etkin olmakla birlikte bugün Güneş Sisteminde yalnızca Dünya’da ve başka bir ya da iki kütlede volkanların olduğu bilinmektedir. Neptün’ün aylarından Triton muhtemelen etkin volkanizmalı ve Jüpiter’in uydusu Io’nun Güneş Sisteminde en etkin volkanizmaya sahiptir. Io’nun 100 ya da o civardaki volkanı her an püskürme potansiyelindedir. Yer, etkin volkanların yanında, tarihsel dönemde püskürmemiş ancak gelecekte bunu yapabilecek çok sayıda uyuyan volkana sahiptir. Vezüv Dağı M.S. 79’da püskürmeden önce etkin değildi. Filipinler’deki Pinatubo Dağı, 600 yıllık sessizlikten sonra 1991’de püskürdüğünde son 50 yıldaki en büyük volkanik patlama gerçekleşmiştir. Binlerce sönmüş ya da etkin olmayan volkan tarihsel dönemde püskürmemiş olup yeniden püskürme belirtileri göstermezler.3 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Volkanik gazlar, lav akıntıları ve piroklastik malzeme volkanlardan çıkan malzemeyi oluşturur. Volkanik Gazlar Günümüz volkanlarından alınan örnekler tüm volkanik gazların %50 - 80’inin su buharı olduğunu gösterir. Düşük miktarlarda karbondioksit, azot, özellikle kükürt dioksit ve hidrojen sülfür olmak üzere kükürt gazları ve çok az miktarda karbon monoksit, hidrojen ve klor da vardır Magma yüzeye doğru çıkarken basınç azalır ve içerdiği gazlar genleşmeye başlar. Yüksek ağdalı felsik magmada genleşme durur ve gaz basıncı artar. Sonunda gaz basıncı büyüyerek patlamaya neden olur ve kül gibi piroklastik malzemeleri ortaya çıkarır. Aksine düşük ağdalı mafik magma gazların genleşerek kolayca kaçmasına izin verir. Bu nedenle mafik magmalar genelde oldukça sessizce püskürür. Volkanlardan çıkan malzemeler4 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Püskürmeler sırasında açığa çıkan birçok gaz atmosfere çabucak yayılır. 1783 yılında İzlanda’da Laki yarığından çıkan, olasılıkla kükürt dioksit olmak üzere püsküren, toksik gazların yıkıcı etkileri oldu. Ülkedeki büyükbaş hayvan varlığının yaklaşık % 75’i ölmüş ve gaz kökenli pus, sıcaklık düşüşlerine ve ekin zararlarına yol açmıştır; İzlanda nüfusunun yaklaşık % 24’ü çıkan kıtlık sonucunda öldü. Ülke 1783- 1784 yıllarında uzun dönem ortalamasının 4.8°C altındaki sıcaklıklarla son 225 yılın en soğuk kışını geçirdi. Endonezya’daki 1815 Tambora püskürmesi, bir önceki yıl Filipinler’deki Mayon volkanının püskürmesi de 1816’nın soğuk ilkbahar ve yazına katkıda bulunmuştur. 1883’teki Krakatau püskürmesi de yaygın iklimsel etkileri olan bir başka tarihsel püskürmedir. 1986’da Afrika ülkesi Kamerun’da bir karbon dioksit bulutu nedeniyle 1746 kişi kendilerini kaplayan karbondioksit bulutunda ölmüştür.5 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Lav Akıntıları Kızgın akkor haldeki kayaç ırmakları olarak betimlenen lav akıntıları insanlar için büyük bir tehlike yaratır. Ancak çoğu lav akıntısı çok hızlı hareket etmez ve akışkan olduklarından eğim aşağı akar. Lavlar püskürdüğü zaman izleyeceği yol kolaylıkla belirlenerek lavlardan etkilenme olasılığı olanlar bölgeden uzaklaştırılabilir. (U. S. Geological Survey)6 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları7 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kula/Manisa Düşük ağdalı lav akıntıları bile genelde çok hızlı hareket etmez. Ancak kenarları soğuyup kanal oluşturduğunda 50 km / saatten daha büyük bir hızla hareket edebilirler. Lav akıntısının içinde akıntının kenarları ve üst yüzeyi katılaştığında lav tüpü adı verilen bir kanal oluşur.8 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Her ikisi de Hawaii akıntıları için adlandırılan, Pahöhö ve Aa adlı iki lav tipi akıntısı tanımlanır. Pahöhö akıntısının çok yapışkan halat görünümlü pürüzlü bir yüzeyi vardır. Aa akıntısı yüzeyi ise çıkıntılı, köşeli bloklu ve parçalar halindedir.9 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Pahöhö akmaları aa akmalarından daha az ağdalıdır; aa akıntısı bloklara ayrılarak bir moloz yığını biçiminde hareket edecek ölçüde ağdalıdır. Hareketini sürdüren bir lav akıntısının kısmen katılaşmış kabuğu üzerindeki basınç, yüzeyi basınç sırtları halinde dökülmesine yol açar. Akıntıdan kaçan gazlar havaya lav damlacıkları fırlatır, bu damlalar yüzeye geri düşerek birbirine yapıştığında küçük dik kenarlı serpinti konileri ya da boyuna gelişirlerse serpinti setlerini oluştururlar.10 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları11 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Lav akıntısı suya girdiği anda çok tipik bir şekil alır. Yastığa (pillow) benzeyen bu lavlara pillow lava / yastık lav adı verilir Okyanus ortası sırtları boyunca yüzeye ula- şan magma, suyla temas eder etmez yastık lavlar oluştura- rak okyanus tabanına yayılır.12 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları13 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Magma içindeki gazlar ani soğuma nedeniyle lav içinde hapsolursa gözenekli bir doku kazanır bu dokuya vesiküler / gözenekli/ kabarcıklı doku adı verilir Sütun eklemleri başta mafik akıntılar olmak üzere birçok lav akıntısında bulunmakla birlikte diğer akıntı türlerinde ve bazı derinlik kayaçlarında da oluşur. Bir lav akıntısı durduğunda soğur, büzülür ve kırıkların açılmasına yol açan kuvvetler eklemleri oluşturur. Bu eklemler soğuyan lavın yüzeyin- de çokgen şekilli (sıklıkla altıgen kenarlı) çatlaklar oluşturur. Bu çatlaklar ana soğuma yüzeyine dik olan uzun eksenli paralel sütunlar oluşturarak aşağı doğru genişler.14 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları15 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Volkan bombaları burmalı elipsoid şekline sahip damla şekillidir. Bu şekiller lavın, havaya püskürmesi sırasında sıvı haldeki lavın hareket ederken soğuyup, katılaştığını işaret eder. Bloklar ise volkan bacasından kopartılmış köşeli kayaç parçaları veya magmanın katılaşmış kabuğunun parçalarıdır. Atmosfere bırakılan kül yüzeye kül yağmuru olarak düşer. 1947’de İzlanda’da HEKLA volkanından püsküren küller 3800 km uzaktaki Finlandiya, Helsinki’ye kadar yayılmıştır. 2010 yılında faaliyete geçen İzlandadaki EYJAFJALLAÖKLİ yanardağının külleri uzun süre Avrupadaki hava trafiğini felç etmiştir. Piroklastik Malzeme Volkandan atılan lav hariç tüm malzemeye tefra denir. Bu malzeme değişik boyut- lara sahiptir. 2.0 mm den ufak boyuttakilere kül, 2-64 mm arasındakilere lapilli ve daha büyük tane boyuna sahip olanlara da volkan bombası veya blok adı verilir. Piroklastik malzemeler. Soldaki büyük nesne yaklaşık 20 cm uzunluğunda bir volkan bombası, sağ üstteki taneli malzemeler lapilli, sağ alttaki gri – beyaz malzeme yığını ise küldür.16 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları17 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Nuee ardente (kül akıntıları): Volkan bacasından 10-12 km yükselen piroklastik sütun geriye göçer, büyük bir hızla yayılarak kül akıntılarını oluşturur. 18 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notlarıocağı Volkan bacası 19 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Volkan / Volkanlar nasıl oluşur? Lav ve/veya piroklastik malzemenin bir baca çevresinde yığılarak oluşturduğu konik yükseltilere volkan adı verilir. Volkanlar, şekil ve boyutlarına, çıkardıkları malzemenin türüne, püskürme şekillerine göre sınıflandırılır. Bir volkanın iç yapısı incelendiğinde, magmanın depolandığı yere magma ocağı veya haznesi, magmanın hazneden yükseldiği ve yeryüzüne ulaşmasını sağlayan bölüme volkan bacası adı verilir. Bir volkanda baca ya tek bir koldur, ya da na bacaya bağlı çok sayıda yan kollar / bacalar gelişmiş olabilir. Çoğu volkan, tepe kesimlerinde dairesel çöküntüye sahip olup bu çöküntü krater olarak adlandırılır. Kraterler, yüzey altında bulunan magma ocağından volkan bacası yoluyla çıkan lav ve gazların püskürmesi sonucunda oluşur. Genellikle çapları 1 km den ufaktır.20 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Volkanlar püskürttükleri malzemeye göre kompozit volkan, sinder koni, kalkan volkan, ve lav domları olarak sınıflandırılırlar. Kompozit /Karma/Katmanlı volkanlar (composite volcanoes) Strato volkan olarakta tanımlanan kompozit volkanlar hem piroklastik malzeme hem de lav akıntılarının ardalanmasından oluşur. Tipik olarak her iki malzemede ortaç (intermediate) bileşimdedir. Kompozit volkanların büyük miktardaki lav ve piroklastik malzeme akıntıları lahar adı verilen volkanik çamur akıntılarını oluşturur. Bazı laharlar, pekişmemiş piroklastik malzemenin oluşturduğu tabakaların üzerine aşırı yağışın düşmesiyle meydana gelen çamurlu bulamaçın yamaç aşağı hareketiyle de oluşmaktadır. Kompozit volkanların yamaçları zirve yakınında 30º ye ulaşırken tabanda eğim azalır ve genelikle 5º nin altına iner. Kompozit volkanlar kıtaların ve ada yaylarının tipik volkan türüdür. Fujiyama, Vezüv, St. Helen, Ağrı Dağı, Hasandağ, Erciyes Dağı tipik kompozit volkanlardır. Sinder koniler (Cinder cones) Volkanik faaliyetin piroklastik malzeme atılması şeklinde geliştiği cüruf, kül konileri sinder koni olarak tanımlanmıştır. Bu tip volkanlar piroklastik malzemenin atmosfere püskürmesi ve tekrar yeryüzüne düşerek baca yakın çevresinde birikmesiyle oluşmuş, küçük dik yamaçlı konilerdir. Koninin yamaç eğim açısı ençok 33º olabilir.21 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları22 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları23 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları St. HELEN YANARDAĞI 24 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları St. HELEN YANARDAĞI patlama öncesi/sonrası25 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kalkan (shield) volkanlar Konveks kenarları ile yeryüzünde yeralan kalkana benzer dış yüzeye sahiptirler. Volkanın profil kesitinde 2º-10º lik yayvan yamaç eğimine sahiptir.ler. Bu tip volkanların düşük eğimli yamaçları, bunların çoğunlukla düşük vizkositeye sahip mafik/bazaltik lav akıntıları ile oluştuğunu gösterir. Kalkan lavlarda gelişen püskürme bazen Hawai tip volkan olarak tanımlanır. Bu tip volkanlarda lavların küçük patlamalı aktiviteyle yüzeye yükselmesi karakteristiktir. Lav fıskiyeleri bazen 400 m yükselir. Kalkan volkanlar, Hawai adaları ve İzlanda gibi okyanusal bölgelerde daha yaygın görülmesine rağmen, Doğu Afrikada olduğu gibi kıtalar üzerinde de gelişmiştir.26 Bazı lavlar oldukça uzun çatlak ve yarıklar boyunca püskürür. Geniş alanlara yayılan ve bu tür çatlak/ yarık püskürmeleriyle oluşan lavlar bazalt platolarını oluşturur. Lav domları Eğer volkan haznesindeki ve bacadaki basınç yeteri kadar büyükse, magma yukarı duğru hareket eder ve dik yamaçlı lav domları oluşur Bazı lav domları ortaç bileşimde olmasına rağmen genelde felsik/ asidik lav bileşimindedir. Bu tür magma o kadar ağdalıdır ki yukarı doğru çok yavaş hareket eder. Yarık-çatlak püskürmeleri (Fissure eruption) Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları27 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kaldera Kalderalar volkanik faaliyet sonucunda magma haznesindeki magmanın boşalarak dayanımsız hale gelen hazne tavanının çökmesiyle oluşur . Bu çöküntü daha sonra suyla dolarak bir göl oluşabilir . Krater çapı genelde 1km den az iken kalderanın çapı daha fazla olup oldukça dik bir yamaca sahiptir.28 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Volkanların dağılımı Volkanlar yeryüzünde çok iyi bilinen zonlar ve kuşaklarda oluşur. Aktif volkanların % 60 dan daha fazlası Pasifik Okyanusu’nun çevresini kuşatan Pasifik kuşağında / Ateş Çemberi (Circum-Pacific belt / Ring of Fire) yer alır. Yaklaşık tüm volkanların % 20 si de Akdeniz kuşağında (Mediterranean belt) yer alır. Bu kuşak üzerinde Etna, Stromboli, Vezüv volkanları yer alır. Pasifik ve Akdeniz volkan kuşağındaki volkanların büyük çoğunluğu kompozit / strato volkan türündedir. Geri kalan aktif volkanların çoğunluğu okyanus ortası sırtlarda veya kenarlarında bulunmaktadır. Bunlardan en uzunu Atlantik Ortası sırtıdır (Mid- Atlantic ridge). Bu volkanların çoğu denizaltı volkanıdır. Bazı yerlerde, örneğin İzlandada deniz seviyesi üzerine çıkan bu volkanlar çoğunlukla kalkan volkanlar oluşturur. Mafik bileşimli lavların soğumasıyla oluşan volkanik kayaç ise bazalttır. Bunların dışında oluşan volkanların en önemlisi Hawaii adasındakilerdir. Adada genellikle aktif olan iki volkan bulunmakta olup mafik lav akıntılarının soğuması ile oluşmuş bazaltik bileşimdedirler.29 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları30 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları31 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları32 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları33 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VOLKANİK TEHLİKELER34 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VOLKANİK TEHLİKELER Lav akıntıları, nuee ardenteler (kül akıntıları), gazlar ve laharlar en önemli volkanik tehlikelerdir. Lav akıntıları ile nuee ardenteler yalnızca püskürme sırasında açık tehdit oluştururken laharlar ve heyelanlar uzun bir dönem püskürme olmadığında bile olabilir . Püskürme Ne Büyüklükte Olur ve Ne Kadar Sürer? Volkan püskürmesinin büyüklüğü birkaç şekilde açıklanır. Bunlardan yıkıcılık indeksi adı verilen yaklaşım püskürme sırasında lavlar ya da piroklastik malzemelerle kaplanan alana dayanır. Şiddet ve büyüklüğe göre de püskürmeler derecelen- dirilirken bunların ikisinden de yararlanılarak volkanik patlayıcılık indeksi (VEI) ortaya konmuştur. Depremler için kullanılan Richter Büyüklük Ölçeğinin aksine VEI kısmen sübjektif ölçütlere göre yapılan yarı nicel bir göstergedir. 0’dan (patlamasız) 8’e kadar değişen volkanik patlayıcılık indeksi (VEI), patlamalı olarak çıkan malzemenin hacmi ve püskürme sorgucunun yüksekliği gibi püskürmenin birkaç yönüne dayanır. Bununla birlikte lavın hacmi, can kayıpları ve mallara gelen hasarlar gözönüne alınmaz. Örneğin VEI’si yalnızca 3 olan Kolombiya’daki 1985 Nevado del Ruiz püskürmesi 23.000 kişiyi öldürdü. Tersine, Alaska’da 1912’de olan büyük Novarupta püskürmesi (VEI = 6) hiçbir can kaybına ya da yaralanmaya yol açmadı.).35 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları36 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları