Volkanoloji Volkanlar (Kadir Dirik) Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 34 V. VOLKAN İZMA VE VOLKAN İK KAYAÇLAR Magmanın yeryüzünde veya yeryüzüne yakın derinliklerdeki faaliyetine volkanizma denir. Volkanizma olayı sonucunda sıvı, katı ve gaz halinde yeryüzüne çıkan magma, de ği şik biçimdeki volkanları (yanarda ğları) meydana getirirler ( Şekil V.1). Şekil V.1. V.1. Volkanlardan çıkan malzemeler Volkanik gazlar, lav akıntıları ve piroklastik malzeme volkanlardan çıkan malzemeyi olu şturur. V.1.1. Volkanik gazlar Aktif olan volkanlardan alınan gaz örnekleri, bütün volkanik gazların %50-80 nin su buharı oldu ğunu göstermi ştir. Daha az oranda karbondioksit, azot, sülfür gazları, özellikle kükürt dioksit ve hidrojen sülfür ve çok az oranda karbonmonoksit, hidrojen ve klor volkandan atılan gazları olu şturmaktadır. Volkanik faaliyetin en önemli nedeni, bünyesindeki gazların magmadan ayrılmasıdır. Normal olarak, yüksek basınç altında magma içerisinde çözünmü ş halde bulunan çe şitli gazlar, magma yüzeye do ğru yükseldi ğinde, basıncın azalması ile magmadan ayrılıp genle şmeye ba şlar. Ancak felsik (asidik) magmalarda (ki bu magmaların viskozitesi yüksektir) genle şme engellenmekte ve gaz basıncı artmaktadır. Böylece gaz basıncının yeterli de ğere, büyüklü ğe eri şmesi patlamaya neden olur ve volkan külü gibi piroklastik malzeme türer. Buna kar şılık dü şük viskoziteye sahip mafik magmalar gazların genle şmesine ve kolayca uzakla şmasına uygundur. Bu nedenle mafik magmalar daha sakin püskürür. Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 35 Magmalardaki gaz içeri ğinin miktarı de ği şkendir. Ancak magmanın küçük bir kısmını olu şturan volkanik gazlar, çok tehlikeli olabilir ve bazı durumlarda iklim ko şullarını etkileyecek kadar büyük boyutta sonuçlara neden olabilir. V.1.2. Lav akıntıları Lav akıntılarının geometrisi, viskozitesine ve önceki topo ğrafyaya ba ğlı olarak önemli farklılıklar gösterir. Daha viskoz lav akıntısı keskin sınırlara sahip olup, lob şeklinde bir görünü şe sahipken daha akıcı olan lavlar, bir vadide akmadı ğında ince ve geni ş bir yayılım gösterir. Lav akıntılarının iki tipi vardır. Bunlar Pahoehoe ve aa lav akıntıları olup, bu isimler Hawaideki lav akıntıları so ğuduklarında kazandıkları görünü şe göre verilmi ştir. Pahoehoe lav akıntısı halat veya urgan şekilli bir yüzey görünü şüne sahiptir ( Şekil V.2). Bu yüzey, tümüyle sıvı durumdaki lavın, bir lav akıntısında veya lav gölünde dı şardan içeriye do ğru çabuk so ğuması ve katıla şmasıyla olu şur. ‘aa’ lav akıntılarının yüzeyleri pürüzlü, sivri kö şeli bloklu ve parçalı olmalarıyla karakteristiktir ( Şekil V.2). Bu yüzey kısmen katıla şmı ş, yeteri kadar so ğumu ş yava ş hareket eden lavın büyük bir kısmının katıla şması ve lavın yava ş hareketine ba ğlı olarak katıla şan kesimlerin parçalanması ile, lavın bir moloz yı ğını haline gelmesi ile olu şur. Bazı lavlar tümüyle pahoehoe veya aa lavı şeklinde katıla şır. Fakat bazı pahoehoe lav akıntıları akma do ğrultusunda aa lav şekline dönü şebilir. Aa lavı ise pahoehoe lav şekline dönü şemez. Pahoehoe lav akıntıları aa lav akıntılarından daha az viskoziteye sahip olup, daha fazla akıcılık özelli ğine sahiptir. Lav akıntısı suya girdi ği anda çok tipik bir şekil alır. Yastı ğa (pillow) benzeyen bu lavlara pillow lava / yastık lav adı verilir ( Şekil V.3). Ayrıca magma içindeki gazlar ani so ğuma nedeniyle lav içinde hapsolursa gözenekli bir doku kazanır bu dokuya vesiküler (gözenekli) doku adı verilir ( Şekil V.4). Şekil V.2. Aa lav kıntısı (üstte) ve Pahoehoe lav akıntısı (altta) Şekil V.3. Yastık lav Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 36 Şekil V.4. Vesiküler doku Şekil V.5. Yanarda ğdan püsküren piroklastik malzeme. Lav akıntılarında geli şen en önemli yapı sütunsal çatlaklardır (columnar joint). Mafik lav akıntılarında yaygın olan bu yapı çe şitli lav akıntılarında ve bazı plütonik magmatik kayaçlarda da olu şur. Lav akıntısının so ğurken büzü şmesine ba ğlı olarak geli şen çekme gerilmesine ba ğlı olarak olu şan sütunsal çatlaklar lav akıntısının yüzeyinde ço ğunlukla altıgen şekilli olup, sütunların uzun eksenleri esas so ğuma yüzeyine diktir. V.1.3. Piroklastik malzeme Volkandan atılan lav hariç tüm malzemeye tefra denir ( Şekil V.5, 6). Bu malzeme de ği şik boyutlara 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. Volkan bombaları burmalı elipsoid şekline sahip damla şekillidir. Bu şekiller lavın, havaya püskürmesi sırasında sıvı haldeki lavın hareket ederken so ğuyup, katıla ştı ğını i şaret eder. Bloklar ise volkan bacasından kopartılmı ş kö şeli kayaç parçaları veya magmanın katıla şmı ş kabu ğunun parçalarıdır. Şekil V.6. Volkandan püsküren piroklatiklerin genel görünümü Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 37 V.2. Volkanlar Lav ve/veya piroklastik malzemenin kraterin etrafına yı ğılarak olu şturdu ğu konik yükseltilere volkan adı verilir ( Şekil V.7). Volkanlar, şekil ve boyutlarına, çıkardıkları malzemenin türüne, püskürme şekillerine göre sınıflandırılır. Bir volkanın iç yapısı incelendi ğinde, magmanın depolandı ğı yere magma oca ğı veya haznesi, magmanın hazneden yükseldi ği ve yeryüzüne ula şmasını sa ğlayan bölüme volkan bacası adı verilir. Bir volkanda baca ya tek bir koldur, ya da na bacaya ba ğlı çok sayıda yan kollar / bacalar geli şmi ş olabilir. Ço ğu volkan, tepe kesimlerinde dairesel çöküntüye sahip olup bu çöküntü krater olarak adlandırılır. Kraterler, yüzey altında bulunan magma oca ğından volkan bacası yoluyla çıkan lav ve gazların püskürmesi sonucunda olu şur. Genellikle çapları 1 km den ufaktır. A B Şekil V. 7. St. Helen yanarda ğının püskürmeden önceki (A) ve sonraki (B) görünümü Volkanlar püskürttükleri malzemeye göre kalkan volkan, sinder koni, kompozit volkan ve lav domları olarak sınıflandırılırlar. V.2.1. Kalkan (shield) volkanlar Konveks kenarları ile yeryüzünde yeralan kalkana benzer dı ş yüzeye sahiptirler ( Şekil V.8). Volkanın profil kesitinde 2º-10º lik yayvan yamaç e ğimine sahiptir.ler. Bu tip volkanların dü şük e ğimli yamaçları, bunların ço ğunlukla dü şük vizkositeye sahip mafik/bazaltik lav akıntıları ile olu ştu ğunu gösterir. Kalkan lavlarda geli şen 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 yzygın görülmesine ra ğmen, Do ğu Afrikada oldu ğu gibi kıtalar üzerinde de geli şmi ştir. Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 38 Şekil V.8. Kalkan (shield) volkanın genel görünü şü V.2.2. Sinder koniler (Cinder cones) Volkanik faaliyetin piroklastik malzeme atılması şeklinde geli şti ği cüruf, kül konileri sinder koni olarak tanımlanmı ştır ( Şekil V.9, 10). Bu tip volkanlar piroklastik malzemenin atmosfere püskürmesi ve tekrar yeryüzüne dü şerek baca yakın çevresinde birikmesiyle olu şmu ş, küçük dik yamaçlı konilerdir. Koninin yamaç e ğim açısı ençok 33º olabilir. Şekil V.9. Tipik bir sinder koni kesiti Şekil V.10. Volkanik faaliyetin sürdü ğü bir sinder koni. Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 39 V.2.3. Kompozit volkanlar (composite volcanoes) Strato volkan olarakta tanımlanan kompozit volkanlar hem piroklastik malzeme hem de lav akıntılarının ardalanmasından olu şur ( Şekil V. 11). Tipik olarak her iki malzemede ortaç (intermediate) bile şimdedir. Kompozit volkanların büyük miktardaki lav ve piroklastik malzeme akıntıları lahar adı verilen volkanik çamur akıntılarını olu şturur. Bazı laharlar, peki şmemi ş piroklastik malzemenin olu şturdu ğu tabakaların üzerine a şırı ya ğı şın dü şmesiyle meydana gelen çamurlu bulamaçın yamaç a şa ğı hareketiyle de olu şmaktadır. Kompozit volkanların yamaçları zirve yakınında 30º ye ula şırken tabanda e ğim azalır ve genelikle 5º nin altına iner. Kompozit volkanlar kıtaların ve ada yaylarının tipik volkan türüdür. Fujiyama, Vezüv, St. Helen, Hasanda ğ, Erciyes Da ğı tipik kompozit volkanlardır. Şekil V.11. Tipik bir kompozit volkan kesiti Şekil V.12. Kalkan, Kompozit ve sinder konilerinin boyutlarını kar şıla ştıran diyagram Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 40 V.2.4. Lav domları E ğer volkan haznesindeki ve bacadaki basınç yeteri kadar büyükse, magma yukarı du ğru hareket eder ve dik yamaçlı lav domları olu şur ( Şekil V.13, 14). Bazı lav domları ortaç bile şimde olmasına ra ğmen genelde felsik/asidik lav bile şimindedir. Bu tür magma okadar viskozdurki yukarı do ğru çok yava ş hareket eder. Şekil V.13. Tipik bir lav domu Şekil V.14. St.helen yanarda ğının patlamasından sonra kraterde olu şan lav domu V.2.5. Yarık-çatlak püskürmeleri (Fissure eruption) Bazı lavlar oldukça uzun çatlak ve yarıklar boyunca püskürür. Geni ş alanlara yayılan ve bu tür çatlak/yarık püskürmeleriyle olu şan lavlar bazalt platolarını olu şturur ( Şekil V.16). Şekil V.16. Yarık püskürmesi ve bazalt platosu olı şumu Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 41 V.2.6. Kaldera Kalderalar volkanik faaliyet sonucunda magma haznesindeki magmanın bo şalarak ( Şekil 17a, b) dayanımsız hale gelen hazne tavanının çökmesiyle olu şur ( Şekil V.17 c). Bu çöküntü daha sonra suyla dolarak bir göl olu şabilir ( Şekil 17d). Krater çapı genelde 1km den az iken kalderanın çapı daha fazla olup oldukça dik bir yamaca sahiptir. Şekil 17. Kalderanın olu şumu V.3. Volkanların da ğılımı Volkanlar yeryüzünde çok iyi bilinen zonlar ve ku şaklarda olu şur. Aktif volkanların % 60 dan daha fazlası Pasifik Okyanusu’nun çevresini ku şatan Pasifik ku şa ğında (Circum-Pacific belt) yer alır (Şekil V.18). Yakla şık tüm volkanların % 20 si de Akdeniz volkan ku şa ğında (Mediterranean belt) yer alır. Bu ku şak üzerinde Etna, Stromboli, Vezüv volkanları yer alır. Pasifik ve Akdeniz volkan ku şa ğındaki volkanların büyük ço ğunlu ğu kompozit / strato vılkan türündedir. Geri kalan aktif volkanların ço ğunlu ğu okyanus ortası s ırtlarda veya kenarlarında bulunmaktadır. Bunlardan en uzunu Atlantik Ortası s ırtıdır (Mid-Atlantic ridge). Bu volkanların ço ğu denizaltı volkanıdır. Bazı yerlerde, örne ğin İzlandada deniz seviyesi üzerine çıkan bu volkanlar ço ğunlukla kalkan volkanlar olu şturur. Mafik bile şimli lavların so ğumasıyla olu şan volkaniç kayaç ise bazalttır. Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 42 Bunların dı şında olu şan volkanların en önemlisi Hawaii adasındakilerdir. Adada genellikle aktif olan iki volkan bulunmakta olup mafik lav akıntılarının so ğuması ile olu şmu ş bazaltik bile şimdedirler. Transform ve ayrılan levha sınırı Yakla şan levha sınırı Aktif volkanlar Şekil V.18. Dünyadaki aktif volkanların da ğılımı Şekil V.19. Plaka tektoni ği ve volkanizma Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 43 Fiziksel Jeoloji I Ders Notları, Volkanlar, Kadir Dirik 2006 44