Učební text pro 1. ročník soutěže „Kámen mudrců“ 2013/2014 Téma: vulkanismus část 1 Obsah: 1. O horninách obecně ........................................................................................................... 2 Magmatické horniny, magma a láva ................................................................................. 2 Hlubinné magmatity (plutonity) ...................................................................................... 3 Žilné horniny ..................................................................................................................... 4 Výlevné magmatity (vulkanity) ....................................................................................... 4 Pyroklastické horniny ...................................................................................................... 4 2. Vulkanismus ......................................................................................................................... 5 Rozlámaná Země ................................................................................................................ 5 Sopky světa (Ohnivý pás Země) ....................................................................................... 6 Typy sopek ........................................................................................................................... 7 Efuzivní sopky .................................................................................................................. 7 Explozivní sopky .............................................................................................................. 8 Smíšené sopky (stratovulkány) ..................................................................................... 9 Typy lávy ............................................................................................................................. 11 Doprovodné vulkanické jevy ............................................................................................ 11 Smrtící arzenál sopek ....................................................................................................... 13 Lávové proudy ................................................................................................................ 13 Sopečné výbuchy .......................................................................................................... 13 Bahenní proudy .............................................................................................................. 13 Sopečné povodně .......................................................................................................... 14 Sopečná mračna ............................................................................................................ 14 Sopečné plyny ................................................................................................................ 14 Typy vulkanických erupcí ................................................................................................. 15 3. Kataklyzmatické erupce ................................................................................................... 17 1500 př. n. l. Théra (Santorini), Řecko ........................................................................... 17 24. 8. 79. n. l. Vesuv, Itálie ............................................................................................... 18 10. – 15. 4. 1815 Tambora, ostrov Sumbawa, Indonésie ........................................... 20 26. – 27. 8. 1883 Krakatoa, Indonésie ........................................................................... 20 8. 5. 1902 Mt. Pelée, St. Pierre, Martinique .................................................................. 21 20. 2. 1943 Paricutín, Mexiko .......................................................................................... 21 18. 5. 1980 Mt. St. Helens (Hora Sv. Heleny), USA .................................................... 22 15. 6. 1991 Mt. Pinatubo, Filipíny ................................................................................... 23 20. 3. 2010 Eyjafjallajökull, Island ................................................................................... 24 Otázky a úkoly k zamyšlení ................................................................................................. 25 Přílohy – model sopky a badatelské úkoly ........................................................................ 26
1
1. O horninách obecně Horniny jsou nesourodá seskupení nerostů. Pokud bychom chtěli vypadat nesmírně odborně, řekli bychom, že horniny jsou nehomogenní minerální asociace, což je v podstatě totéž, jen to zní líp. Chemické složení hornin nelze, na rozdíl od minerálů, vyjádřit chemickým vzorcem. Horniny se účastní na skladbě zemské kůry a části zemského pláště. Jejich nerostné složení, stavba a pozice v přírodě se odvíjí od geologických procesů, jimiž byly vytvořeny. Podle způsobu vzniku je dělíme, jak obecně známo, na tři základní skupiny: magmatity = horniny magmatické (= vyvřelé), sedimenty = horniny sedimentární (= usazené), metamorfity = horniny metamorfované (= přeměněné). Zařazení horniny a její bližší klasifikace se provádí na základě stavby horniny (tj. struktury a textury) a nerostného složení, v některých případech však může být jedním z hlavních klasifikačních kritérií chemické složení horniny. Jako struktura se označuje vzájemný vztah součástí horniny, podmíněný jejich velikostí a tvarem. Textura je dána prostorovým uspořádáním součástí horniny. Strukturu pozorujeme nejčastěji pod mikroskopem a jen někdy je vidět pouhým okem. Naopak textura horniny se posuzuje především makroskopicky, a to na co možná největších kusech horniny. Studiem hornin se zabývá věda zvaná petrografie (petrologie). Zákonitosti a procesy vzniku vyvřelých hornin studuje magmatická petrologie. Výlevné horniny a procesy sopečné činnosti jsou předmětem vulkanologie. Zapálení geologové (pouze obrazně) pobíhající po sopkách se potom zvou vulkanologové.
Magmatické horniny, magma a láva Magmatické horniny jsou nejrozšířenější skupinou hornin na Zemi. Vznikají obvykle krystalizací magmatu nebo lávy. Magma je přírodní, žhavotekutá, zpravidla křemičitanová (neboli silikátová) tavenina o teplotě okolo 1000 °C, složená z minerálů, určitého množství vody, vodních par a těkavých plynů. Jedná se v podstatě o horniny v tekutém stavu. Magma se tvoří a hromadí v rezervoárech označovaných jako magmatické krby. Podle chemického složení (obsahu SiO2, tj. oxidu křemičitého) lze v zásadě rozlišit dva základní typy magmat: bazické magma (často označované jako bazaltové magma) a kyselé magma (granitové magma). Bazická magmata obsahují málo oxidu křemičitého a jsou nízce viskózní (viskozita = vazkost), proto tečou rychleji a prodírají se zemskou kůrou po nejrůznějších skulinách a zejména zlomech. Naopak kyselá magmata jsou více viskózní a vytvářejí pod povrchem objemem větší tělesa. V průběhu geologických pochodů proniká magma litosférou k zemskému povrchu, ochlazuje se a tuhne. V případě, že se dostane na samý povrch, hovoříme o lávě. Při klesající teplotě a tlaku taveniny postupně krystalizují jednotlivé horninotvorné minerály. Na minerálním složení magmatitů se podílejí především křemičitany (silikáty). Základní minerály se dělí na světlé (křemen, živce a foidy) a tmavé (slídy, amfiboly, pyroxeny, olivín aj.). Pořadí krystalizace hlavních minerálů vyjadřuje tzv. Bowenovo reakční schéma. Dříve vylučované minerály jsou bohaté na hořčík (Mg), železo (Fe), vápník (Ca), zatímco ve zbytku magmatu se koncentrují lehké prvky jako křemík (Si), hliník (Al), sodík (Na) a draslík (K).
2
Bowenovo reakční schéma – posloupnost krystalizace minerálů z taveniny (vlevo); autor schématu, kanadský experimentální petrolog Norman Levi Bowen (vpravo).
Podle toho, kam až se magma ze zemského nitra dostalo, rozlišujeme horniny: hlubinné, které utuhly pod zemským povrchem; výlevné, které se dostaly až na zemský povrch a žilné, jenž vznikly utuhnutím magmatu v puklinách hornin. Přechod mezi vulkanity a sedimenty představují horniny pyroklastické (vulkanosedimentární).
Hlubinné magmatity (plutonity) Plutonity tuhly velmi pomalu (i několik milionů let) hluboko pod zemským povrchem. Proto jsou všechny minerály v nich pěkně vykrystalované a hornina neobsahuje sklo. Plutonity mají obvykle všesměrně zrnitou texturu. Většina z nich je středně zrnitá. Struktury jsou většinou stejnoměrně zrnité, ale např. u granitů se poměrně často setkáváme i s porfyrickou strukturou (mohou obsahovat velké vyrostlice draselných živců). Barva plutonitů závisí na jejich nerostném složení. Kyselé horniny jsou většinou světlé (bílé, šedé, narůžovělé); bazičtější horniny jsou tmavší (šedé, šedočerné, černozelené až černé). Mezi typické plutonity řadíme například granity (žuly), granodiority, tonality, syenity, diority a gabra. Stejnoměrně zrnitá struktura hlubinné horniny (amfibol-biotitické žuly) pod polarizačním mikroskopem. V zorném poli jsou zrna křemene, draselných živců (řídce tečkované s náznaky štěpnosti), plagioklasů (s hustě tečkovanými zónami), biotitu (s hustými, paralelními štěpnými trhlinami) a amfibolu (výrazné zrno uprostřed).
3
Žilné horniny Žilné horniny tvoří pravé nebo ložní žíly pronikající staršími horninami podél puklin nebo vrstevních spár. Obvykle mají tvar deskovitých těles. Krystalizace magmatu u nich probíhala rychleji než je tomu u plutonitů. Horniny jsou relativně jemnozrnnější než plutonity, často mohou obsahovat sklo. Některé žilné horniny mají porfyrickou strukturu. Typickými žilnými horninami jsou aplity a hrubozrnné pegmatity.
Výlevné magmatity (vulkanity) Vulkanity mají obvykle porfyrickou (nestejnoměrně zrnitou) strukturu. To znamená, že se v jemnozrnné až celistvé základní hmotě vyskytují mnohem větší porfyrické vyrostlice (tzv. fenokrysty). Na složení základní hmoty vulkanitů se velmi často podílí sklo, někdy může sklo tvořit skoro celý objem horniny, pak hovoříme o tzv. vulkanických sklech. Vulkanická skla (obsidián, smolek, perlit a pemza) jsou poměrně málo rozšířené horniny, které vznikají při velmi rychlém tuhnutí lávy na okrajích některých výlevů lávy nebo vzácněji i rychlým utuhnutím celých vulkanických těles menších rozměrů. Vulkanické horniny mají často proudovou (fluidální) texturu. Po plynech unikajících z tuhnoucí lávy zůstávají dutinky nebo jemné póry, pak má vulkanit pórovitou nebo mandlovcovou texturu. Zbarvení vulkanitů závisí na jejich složení i na charakteru jejich přeměn. Ty často závisí na stáří vulkanitů – proto se v minulosti vulkanické horniny rozdělovaly na dvě skupiny: neovulkanity (mladé vulkanity kenozoického stáří) a paleovulkanity (vulkanity druhohorního, prvohorního nebo předprvohorního stáří). Mezi typické vulkanické horniny patří například ryolity, trachyty, andezity, fonolity a bazalty (čediče). Porfyrická struktura trachytu pod polarizačním mikroskopem. Velké porfyrické vyrostlice (neboli fenokrysty) draselného živce jsou „obtékány“ drobnými lištami živců v jemnozrnné základní hmotě.
Pyroklastické horniny Vulkanoklastické neboli pyroklastické horniny se rozdělují podle velikosti úlomků. Mezi nezpevněné vulkanoklastické sedimenty patří vulkanické bloky a balvany (o rozměrech nad 25 cm), vulkanické bomby (63–250 mm), lapilly (2–63 mm), vulkanický písek (0,063–2 mm) a vulkanický popel (o velikosti částic pod 0,063 mm). Nezpevněná pyroklastika se obecně nazývají tefra. Zpevněné vulkanoklastické sedimenty se označují jako tufy. Tufy členíme podle příslušnosti k mateřským vulkanitům: andezitové, ryolitové, dacitové, bazaltové, fonolitové, trachytové. Jestliže dojde ke zpevnění pyroklastického materiálu společně se sedimenty ve vodním prostředí, vznikají tufity.
4
2. Vulkanismus Vulkanismus neboli sopečná činnost je soubor projevů vnitřní dynamiky Země na jejím povrchu. Vulkanismus v podstatě představuje odplyňování pláště naší planety, která se vytvořila před asi 4,5–4,6 miliardami let stmelením původně chladných pevných a plynných součástek při procesu tzv. akrece. V důsledku srážek s většími tělesy a rozpadu radioaktivních prvků se celé těleso prohřálo a rozdělilo na zemské jádro, plášť a kůru. V té době došlo také k největšímu odplynění a vzniku atmosféry. Tento proces pokračuje až do současné doby díky tomu, že v důsledku ponořování oceánské kůry (subdukce) pod kontinenty do hloubek kolem 600 km se opět do zemského pláště vracejí plynné prvky a voda jako součást některých minerálů vzniklých na povrchu. Vulkanismus tak dokazuje, že naše planeta je stále živé vesmírné těleso na rozdíl od Měsíce nebo Marsu, na jehož povrchu jsou již pouze vyhaslé sopky. S aktivním vulkanismem v různé podobě se ve Sluneční soustavě můžeme prokazatelně setkat na některých měsících Jupiteru a Saturnu (např. Io a Enceladus).
Rozlámaná Země Na první pohled celistvá zemská kůra je rozdělena na 13 litosférických desek. Tyto desky, na nichž jsou umístěny pevniny i oceány, doslova plavou jako kry na natavených vrstvách zemského pláště. Na některých místech se desky od sebe vzdalují, jinde se k sobě přibližují, srážejí se a podsouvají se pod sebe. Pohyb litosférických desek je zdánlivě pomalý, někdy je ovšem tento stálý pohyb Země doprovázen dramatickými a ničivými ději, kterými se vyrovnává tlak v zemské kůře. Kromě zemětřesení mezi ně patří také sopečná činnost. Okraje litosférických desek se tak stávají dějištěm hlavních geologických procesů.
Základní desky na zemském povrchu.
5
Subdukční zóna představuje místo zániku zemské kůry. Dochází v ní k podsouvání oceánské kůry pod pevninskou a jejímu pohlcení pláštěm. Probíhá podél podmořských příkopů a přilehlých ostrovních oblouků. V těchto místech se litosférické desky při rozpínání oceánského dna k sobě přibližují. Při podsouvání dochází k deformaci sedimentů na okrajích desek a vzniku pohoří. Zánik kůry v subdukčních zónách kompenzuje její vznik v riftových zónách. Riftové zóny jsou tahové, stovky až desetitisíce kilometrů dlouhé a několik kilometrů až několik stovek kilometrů široké příkopové struktury. Může na ně být vázán výstup vulkanitů i zemětřesení, vyskytují se na pevnině i ve dně oceánů. Oceánské riftové zóny jsou hranice, na kterých dochází k oddalování litosférických desek. Na dnech oceánů vytvářejí riftové zóny morfologicky výrazné oceánské hřbety. Riftové zóny mohou porušovat i kontinenty jako tzv. pevninské rifty např. Východoafrický rift.
Sopky světa (Ohnivý pás Země) Většina významných světových sopek je umístěna v pásmech kopírujících průběh hranic litosférických desek, které jsou slabinami Zemské kůry. Na subdukční zóny jsou vázány sopky na Kamčatce, v Japonsku, Indonésii, ve střední a Jižní Americe a sopky v okolí Středozemního moře. K sopkám na riftových zónách patří islandské sopky, část Azor a východoafrický prolom. Zajímavostí je, že ke kontinentálnímu riftu řadíme i naše vyhaslé sopky v Podkrušnohoří. Světové sopky mohou být vázány i na velké zlomové struktury. Do této skupiny patří některé sopky Střední Ameriky, Karibiku, větší část Azor a Kanárské a Kapverdské ostrovy. Mezi sopky, které se vyskytují na tzv. horkých skvrnách uvnitř litosférických desek, patří především Havajské ostrovy. Procesy doprovázející deskovou tektoniku (nahoře) a horninový cyklus a schéma vzniku a zániku zemské kůry (dole).
6
Typy sopek Výstup magmatu na zemský povrch se může dít dvěma odlišnými způsoby. Efuzívně – klidným výlevem lávy v podobě lávových proudů nebo příkrovů. Explozívně – vyvrhováním polotekuté lávy do atmosféry. Podle typu výlevů se i sopky dělí na tři základní kategorie: efuzívní (výlevné), explozivní (výbušné) a stratovulkány, které jsou nejčastější a představují kombinaci obou předešlých typů.
Efuzivní sopky Jedná se o sopky tvořené výhradně lávovými výlevy bazických magmat s vysokou teplotou lávy a její nízkou viskozitou. Na zemském povrchu se projevují jako velké útvary, tzv. štítové sopky. Tvoří nízké a ploché kužely s širokou základnou a kotlovitým kráterem, který může být vyplněn lávovým jezerem. Opakovanými výlevy se tvoří v okolí sopky lávová pole. Láva těchto sopek vystupuje k povrchu podél zlomových linií. Často je jejich výskyt vázán na ztenčenou zemskou kůru – tzv. horké skvrny. Typické efuzívní sopky známe z Havajských ostrovů (Mauna Loa, Mauna Kea a Kilauea), z Islandu (vyhaslá Kollóta Dyngja). Naprosto mimořádné jsou rozměry těchto sopek – např. Mauna Loa má v úrovni mořské hladiny základnu 119x85km. Při mírném sklonu 2°–10° stoupá do nadmořské výšky 4169 m. Vrchol Mauna Kea dosahuje dokonce 4205 m n. m., ale pokud uvažujeme celkovou výšku od mořského dna, měří odhadem více než 10 km. Jedná se tak o největší horu na Zemi!
Astronomická observatoř na vrcholu nejvyšší hory světa – štítové sopky Mauna Kea (vlevo) a výlev lávy do moře ze sopky Kilauea v r. 1989 (vpravo).
7
Explozivní sopky Méně časté jsou explozivní vulkány, ke kterým řadíme maary a nasypané kužele. Maary představují nejjednodušší typ explozivních sopek. Jejich nálevkovité ústí s nízkým nasypaným valem leží pod úrovní okolního terénu. Po skončení jejich krátké sopečné aktivity bývají vyplněny jezery. Jedná se o projev nerozvinutého vulkanismu, a protože není vyvinut sopečný kužel, jsou tyto sopky považovány za „sopečná embrya“. Nejznámější oblastí výskytu maarů je pohoří Eifel v Porýní, dále se vyskytují v Massif Central ve Francii. Specifickým typem explozivních sopek jsou krátery s kruhovým nasypaným valem. Tyto útvary mají kráter nad úrovní terénu. Známým příkladem je hora Monte Nuovo u Neapole, která vznikla náhlou erupcí v roce 1534. Nasypané sopečné kužele mají dokonalý tvar se širokou základnou. Jsou tvořeny sopečnými struskami a popelem.
Vznik Monte Nuova u Neapole (nahoře), dobová rytina z r. 1538 a maar v pohoří Eifel (dole).
8
Smíšené sopky (stratovulkány) Stratovulkány představují nejrozšířenější formu vulkanické aktivity na zemském povrchu, při které se střídají exploze plynů s výlevy lávy. Výrazný sopečný kužel vzniká střídavým usazováním vrstev pyroklastik a lávovými proudy. Na vrcholu je vyvinut sopečný kráter. Vulkanická aktivita těchto sopek může být nepřetržitá, většinou však probíhá s různě dlouhými přestávkami. Činnost sopky bývá po delší době obnovena většinou mohutnou explozí. Zvláště nebezpečné jsou exploze spojené s produkcí jemného popela. Žhavá plyno-prachová mračna svou vysokou teplotou a rychlým spadem výrazně zasahují zemský povrch a mají katastrofální následky. Někdy se stane, že při silné explozi sopky dojde k destrukci jejího vrcholu za vzniku rozsáhlé sníženiny, kterou geologové označují jako kaldera. Ta je nejčastěji okrouhlá s příkrými stěnami a plochým rovným dnem. Vznik kaldery propadnutím nastává nejčastěji po ukončení vulkanické aktivity, kdy se vrcholová část sopky propadne do vyprázdněného magmatického krbu. Kaldery bývají často zaplněny vodou a vytvářejí kráterová jezera. Řez stratovulkánem.
Začíná erupce, magma se tlačí k povrchu...
...erupce probíhá...
...pod kuželem zůstal volný prostor...
...část kužele klesá podél zlomů...
...vzniklá deprese bývá vyplněna vodou.
Schéma vzniku kaldery (vlevo) a vznik kaldery na místě ostrova Krakatoa při ohromném výbuchu v r. 1883 (vpravo). Po propadnutí kráterů Danan a Perbuwatan se podmořskou sopečnou činností vynořil nad hladinu sopečný dóm zvaný Anak Krakatoa.
9
Geologická mapa stratovulkánu Etna. Satelitní snímek a současný pohled na sopku (dole).
10
Typy lávy Lávy se rozlišují na základě charakteru lávového proudu. Buď vytvářejí svazky a propletence v podobě provazců, a proto se nazývají provazovité lávy, někdy také pahoehoe. Tento název pocházející z havajštiny vyjadřuje, že se po tomto typu lávy dá po utuhnutí chodit bosýma nohama. Vyšší obsah SiO2 vede ke vzniku lávy blokové či troskové (aa-lávy), kdy je povrch tvořen chaotickým shlukem různě velkých ostrohranných bloků s ostrým povrchem. Proto havajština nabídla pro tento typ výkřik bolesti. Při výlevech podmořských sopek dochází na kontaktu lávy s mořskou vodou k jejímu prudkému ochlazování a vzniku bochníkovitých útvarů, které vulkanologové označují jako polštáře (anglicky pillows). Láva se pak nazývá polštářová (pillowlava).
Výlev aa-lávy (vlevo nahoře), provazovitá láva (vpravo nahoře) a typické oblé bloky polštářových láv (dole).
11
Doprovodné vulkanické jevy Sopečná činnost zahrnuje i ostatní doprovodné vulkanické projevy. Ty souvisejí s přítomností magmatu v blízkosti zemského povrchu a se zvýšeným tokem geotermální energie. Jedním z těchto projevů jsou exhalace plynných látek, jak u činných sopek, tak i jako doklad posopečné aktivity. Základem všech sopečných plynů je vodní pára, která je dále doplněna o oxidy síry, kyseliny fluorovodíkové a chlorovodíkové a oxidy uhlíku. V okolí výronů plynů mohou vznikat různé minerály např. síra, halit, sylvín, dále některé sulfidy realgar, auripigment, galenit, cinabarit, oxidy – např. hematit. Povlaky ryzí síry, Vulcano, Itálie.
Exhalace horkých plynů s hlavním podílem vody jsou označovány jako fumaroly (teplota 200-800°C). Ty vyvěrají na povrch ještě za aktivity vulkánu. Unikají s velkým přetlakem, někdy i za ostrého sykotu. K exhalacím postvulkanickým patří výrony s převažujícím obsahem síry, které nazýváme solfatary (100–250°C). Název pochází od Solfatary u Pozzuoli nedaleko Neapole. Mofetty (do 100°C) jsou charakteristické převládajícím obsahem oxidů uhlíku. Jedná se o chladné suché výrony plynů, které ale mohou být rozpuštěny i v chladných kyselkách. Plyny se někdy mohou hromadit i v depresích (CO2 je těžší než vzduch) a způsobovat úhyn živočichů. Známá je Psí jeskyně u Neapole, Údolí mrtvých na Jávě a rokle smrti v Yellowstonském národním parku v USA. Sopečnou činnost doprovázejí i prameny teplých vod tzv. vřídla. Tyto jevy trvají často i velmi dlouho po ukončení činnosti sopek. Zvláštním druhem vřídel jsou gejzíry, které pravidelně vystřikují horkou vodu s párou.
Sopečná krajina, Solfatara u Pozzuoli, 1. třetina 18. století (vlevo). Gejzír, Island (uprostřed). Karlovarské Vřídlo (vpravo).
12
Smrtící arzenál sopek Vulkanická aktivita vyvolává jevy s katastrofálními následky. Patří k nim vytékající láva, sopečné výbuchy sypkého materiálu, bahenní proudy, sopečné povodně, sopečná mračna a výrony plynů.
Lávové proudy Charakter lávy vytékající ze sopky při erupci závisí na jejím složení. Při větším obsahu křemíku je láva kyselá a viskózní, vytváří bochníkovité útvary. Bazické lávy jsou tekutější a rozlévají se na povrchu do plochých příkrovů. Rychlost tekoucí lávy je různorodá a závisí mimo složení také na také na morfologii okolního terénu. Havajské sopky uvolňují proudy o rychlostech pouze 300 m /h až 3 km/h. Naproti tomu u výlevů islandské sopky Surtsey byla naměřena rychlost 65 km/h. Největší nebezpečí představují bazické proudy, pohybující se po velmi strmých svazích, které mohou téci rychlostí až okolo 100 km/h. Lávová fontána a proudy, Kilauea, Havajské ostrovy, 1984.
Sopečné výbuchy Sypké sopečné vyvrženiny a úlomky hornin, které jsou vyvrhovány při sopečném výbuchu, se označují jako pyroklastika. Sopky mohou vyprodukovat obrovská kvanta těchto sopečných vyvrženin, např. při výbuchu sopky Krakatau v roce 1883 bylo vymrštěno 18 km3 pyroklastik. Bloky pyroklastik mohou mít někdy značné rozměry, při výbuchu sopky Cotopaxi v Ekvádoru byl vyvržen balvan o hmotnosti 200 tun do vzdálenosti 16 km. Výbuch vulkánu Mount St. Helens, 18.5.1980 (někdy též nesprávně nazývané Hora sv. Heleny).
Bahenní proudy Sopečné bahnotoky (lahary) jsou kupodivu daleko nebezpečnější než vlastní erupce a lávové proudy. Mohutné vrstvy popela dopadající do okolí sopek jsou velice nestabilní a kloužou z příkrých svahů. V kombinaci s dešťovou vodou se mění v hustou tekutou kaši, která se řítí z úbočí rychlostí až 100 km/h a ničí vše živé. Lahár Mount St. Helens při erupci r. 1982.
13
Sopečné povodně Z ledovců, které tají při sopečných výbuších, se může náhle uvolnit obrovské množství vody, které způsobí katastrofální povodně. Na Islandu došlo k takovému jevu několikrát.
Sopečná mračna Směsi horkých plynů a sypkého sopečného materiálu se označují jako žhavá sopečná mračna. Tento jev je považován za nejnebezpečnější sopečný proces, který má na svědomí nejvíc lidských životů. Nejznámější příklad v lidské historii, kdy zabíjely sopečná mračna, je výbuch Vesuvu v roce 79 n. l.
Obraz Josepha Wrighta (1734–1797), Erupce Vesuvu od Portici.
Sopečné plyny Některé sopky způsobily katastrofu pouze výrony sopečných plynů. Jejich podstatou je sice obyčejná a neškodná vodní pára, další příměsi, díky kterým plyny zapáchají, jsou ale ve větších koncentracích až smrtelně nebezpečné. Patří k nim oxid siřičitý, oxid sírový, sirovodík, kyselina chlorovodíková a kyselina fluorovodíková v plynné formě, dále oxid uhličitý a uhelnatý. Příkladem smrtícího výronu plynů je Jezero Nyos v Kamerunu. 21. srpna 1986 zde oxid uhličitý uniklý z jezera zaplavil dvě blízká údolí a pozabíjel kolem 1700 lidí, nespočet hospodářských i jiných zvířat, a to až do vzdálenosti 25 km. Toto neštěstí zanechalo bez domova až 4000 lidí. Uhynulá zvířata po smrtícím výronu plynů, Lake Nyos, Kamerun.
14
Typy vulkanických erupcí Sopky ohrožují svoje okolí především podle typu erupcí. Ty jsou označovány podle významných světových vulkánů. Obvykle se však setkáváme s kombinací několika typů erupcí. Naprosto zásadní při klasifikaci vulkanických erupcí je to, zda je do nich zapojen vnější vodní rezervoár (moře, jezero) nebo podzemní zvodnělý horizont. 1. Erupce související výhradně s množstvím plynů obsažených v magmatu havajský typ – nejklidnější typ vulkanické erupce. Téměř vždy se jedná o lineární erupci, při níž části lávy vyletují podél puklin v podobě tzv. lávových fontán. Žhavé součástky dopadají v nejbližším okolí a spékají se. Tento typ erupcí se objevuje na oceánských ostrovech. Příklady: Havajské ostrovy (Mauna Loa, Mauna Kea a Kilauea), sopky na Islandu, Réunion. strombolský typ – nejběžnější typ vulkanických erupcí na kontinentech. Při erupci vylétávají ještě žhavé součástky lávy, které již dopadají utuhlé a nespékají se. Kolem sopouchu vzniká struskový kužel, tvořený sopečnými pumami, lapilli, volnými krystaly, sopečným popelem a prachem. Název je podle sopky Stromboli na Liparských ostrovech. U nás sopky v Nízkém Jeseníku. pliniovský typ – nejnebezpečnější, v důsledku velkého množství plynů se magma rozpadá na drobné částice (písek, prach). Tyto součástky jsou při explozi vynášeny v erupčním sloupci do velké výšky, kde se rozšiřují do stran a vytvářejí typický oblak připomínající korunu pinie. Erupční sloupec může výjimečně dosáhnout výšky až 45 km. Název je podle římského filosofa Plinia st., který zahynul při explozi Vesuvu v roce 79 n. l.
Lávová fontána, Kilauea, Havaj, 1983 (vlevo). Strombolský typ erupce, Stromboli, Itálie, 1992 (uprostřed). Kresba výbuchu Vesuvu od Neapole z r. 1822 (vpravo).
15
2. Freatomagmatické erupce Podílí se na nich vnější voda, která nebyla součástí magmatu. Jsou bouřlivější a nebezpečnější, mají dramatický průběh. Freatomagmatismus = vulkanická aktivita, která souvisí s interakcí mezi magmatem (lávou) a podzemní nebo povrchovou vodou, včetně vody mořské, meteorické, hydrotermální nebo jezerní. Freatomagmatická erupce může vzniknout dvěma způsoby: láva vystupuje do kráterového jezera láva ještě než se dostane na povrch, narazí na zvodnělý horizont, voda se přemění na páru a roztrhne nadloží. Vznikne zahloubený kráter (maar), v němž se obvykle vytvoří jezero. Podle síly exploze se freatomagmatické erupce dělí na: surtseyský typ – slabší, název podle ostrova Surtsey, který se vynořil u Islandu nad hladinu Atlantského oceánu při erupcích v 60. letech 20. století.
vulkánský typ – podle ostrova Vulcano na Liparských ostrovech k explozi dochází vlivem plynů nahromaděných pod zátkou vzniklou z utuhnutého magmatu. Vzduchem létají utuhlé kousky zátky. Erupce trvají obvykle velmi krátce, v řádu vteřin až minut.
Surtseyský typ erupce, Surtsey, Island (vlevo). Vulkánský typ erupce, Sakurajima, Japonsko, 1990 (vpravo).
16
3. Kataklyzmatické erupce Sopky ovlivňovaly životy lidí už od úsvitu prvních civilizací. Naši předkové je uctívali jako sídla bohů, využívali úrodnou půdu v jejich okolí, ale také pociťovaly jejich zničující účinky.
Nejstarší zobrazení sopky na světě ve stěně domu vesnice Catalhöyök v Turecku (datováno 6200 let př. n. l.) a současný pohled na tuto dnes již neaktivní sopku (vpravo).
1500 př. n. l. Théra (Santorini), Řecko Jednalo se o sopečný ostrov na rozhraní Egejského a Krétského moře, který byl rozmetán obrovskou explozí. Po ní se vytvořila kaldera a kolem ní se zachoval věnec reliktních ostrůvků (Théra, Therasia, Aspronisi). Odhaduje se, že se jednalo o jednu z nejsilnějších sopečných katastrof ve známé historii. Erupce této sopky zničila větší část ostrova. Celé území ostrova bylo pokryto mocnou vrstvou tefry (až 60 metrů). Vědci se také domnívají, že erupce této sopky vyvolala gigantickou vlnu tsunami, která vážně poničila všechny pobřežní oblasti v celém Středomoří. Tato velká sopečná katastrofa s největší pravděpodobností stojí na počátku legendy o potopení Atlantidy.
)
Théra (Santorini).
17
24. 8. 79. n. l. Vesuv, Itálie Asi nejznámější erupce světa. Erupce zničila dvě starořímská města Pompeje, Herculaneum a vesničku Stabiae. Přesný popis katastrofy se do dnešních dnů zachoval díky dopisům Plinia Mladšího adresovaných historiku Tacitovi. Aktivita Vesuvu započala již několik dní před samotnou erupcí, a to sérií zemětřesných rojů v okolí sopky. Tehdejší obyvatelé vůbec netušili o souvislostech mezi zemětřesením a sopečnou činností. Netušili ani, že Vesuv je vulkán, který představuje smrtelné nebezpečí. Při mohutné explozi vyvrhl Vesuv pyroklastický oblak, který obsahoval až 4 km3 materiálu a byl vynesen do výše 32 km. Právě žhavá tefra zapříčinila zánik římských Pompejí. Většina obětí zemřela v důsledku otravy jedovatými plyny, na následky inhalace popele a závalů uvnitř staveb. Pyroklastický materiál pokryl Pompeje vrstvou o mocnosti 3 m. Jiná situace panovala v Herculaneu, které sice leželo blíže kráteru, ale díky směru větru bylo uchráněno od spadu tefry. Jeho obyvatelé ale zahynuli, když město dostihlo žhavé mračno. Celkový počet obětí neznáme. V Pompejích tehdy žilo 10–20 tis. obyvatel, v Herculaneu to bylo asi 5000. Po zahájení vykopávek v Pompejích v 18. století, bylo objeveno přibližně 1100 těl zakonzervovaných pod nánosy tefry. Vlastní výbuch změnil i tvář Vesuvu. Jeho vrchol byl rozmetán a ve vzniklé kaldeře, která se dnes označuje jako Monte Somma, se vytvořil nový sopečný kužel s kráterem.
Vesuv na dobové kresbě (nahoře) a na rytině z roku 1813 (uprostřed). Současný pohled sopku (dole).
Sádrové odlitky těl psa a obyvatel Pompejí.
18
Plinius mladší, dopisy Tacitovi Žádáš mě, abych Ti vylíčil skon mého strýce, abys těm, kdož přijdou po nás, mohl o něm vyprávět co nejpřesněji. Děkuji Ti: vím, že jeho smrt, jestliže ji oslavíš Ty, očekává sláva nesmrtelná. Můj strýc dlel právě v Misenu, kde osobně velel loďstvu. Bylo 24. srpna asi o jedné hodině s poledne když mu zvěstuje má matka, že na obloze vyvstává mrak neobyčejné velikosti a podoby. Strýc právě studoval: zvedne se od stolu a vystoupí na návrší, odkud mohl podivuhodný úkaz lépe sledovat. Vystupoval mrak (z které hory, nedalo se na tu dálku zjistit; teprve později se poznalo, že to byl Vesuv): jeho podobu a tvárnost by nemohl vyjádřit žádný strom lépe než pinie. Jako převysoký kmen se zvedal do oblak, až se pak rozprostíral v jakési větve, nejspíše proto, že výbuch plynu, který jej hnal tak vysoko, později ochaboval a nemohl jej unésti, anebo se snad rozptyloval i proto, že byl stlačován svou vlastní tíhou. A už padal do lodí popel, tím žhavější a hustší, čím více se blížili, už padala i pemza a černé, ohořelé a žárem rozpukané kamení, a už se tvořila mělčina, která, zrovna jako spousty sopkou chrlené, činila pobřeží nepřístupným. Na chvíli zaváhal, nemá-li se vrátit, ale potom prohlásí: "Odvážným přeje štěstí: zaměř k Pomponianovi!" Pomponianus meškal ve Stabiích, mezi nimiž a Misenem jest záliv, neboť moře se tu zalévá do pobřeží zakřiveným obloukem. V Stabiích sice ještě nebylo nebezpečí tak blízké, ale bylo už patrné, a protože stále rostlo, blízké už dost; proto dal Pomponianus nanosit do lodí vojenská zavazadla a rozhodl se odplout, jen co se utiší nepříznivý vítr. A právě tímto větrem můj strýc k němu šťastně dojel. Zatím z různých míst Vesuvu šlehaly široké plameny a vysoké ohnivé sloupy a jejich oslňující jas se ještě přiostřoval noční tmou. Aby obecnou hrůzu zmírnil, strýc ujišťoval, že to asi hoří osamělé dvorce, které poděšení venkované opustili, aniž je napadlo uhasit oheň v krbech. Potom si šel lehnout, usnul a opravdově spal. Zatím však dvůr vězel už tak hluboko v závěji popela a sopečného kamení, že, kdyby byl ještě chvíli v ložnici setrval, nebyl by se odsud dostal. Probudili ho, vyjde z pokoje a odebéře se opět k Pomponianovi a k ostatním, kteří celou noc probděli. Potom se ve spolek radí, mají-li zůstat v domě. Budovy se totiž ohromnými otřesy ustavičně kývaly a, jako by je vyvrátil ze základu, brzy se nakláněly dopředu, brzy dozadu. Pod širým nebem zase hrozilo padající sopečné kamení, třebaže lehké a pórovité; srovnávajíce obojí nebezpečí, rozhodli se na konec pro druhé. Vloží si na hlavu polštáře a přiváží si je šátky, což je mělo chránit před deštěm kamení. Všude jinde už byl den, a tady pořád noc ze všech nocí nejčernější. I rozhodli se, že půjdou na břeh zblízka se podívat, zda-li už more dovoluje nasedat do lodí: bohužel však bylo stále ještě strašně rozbouřené. Tam pak se strýc položil na prostěradlo, které pod ním rozložili. Ale brzy potom plameny a jejich předzvěst, sirný zápach, zaženou všechny na útek a také strýce povzbudí. Pomocí svých druhu sice povstal, ale hned se zhroutil: nejspíše mu příliš hustý dým zamezil dýchání a uzavřel mu průdušku, kterou odjakživa churavěl... Když pak se konečně přece rozednilo (bylo to až třetího dne po jeho skonu), naleznou jeho tělo pod prostěradlem, ale docela neporušené a v těch šatech, které si vzal naposled: vypadal spíše, jakoby spal, než jako mrtvý... Zatím jsem já se svou matkou dlel v Misenu - to však do historie už nenáleží, a Ty sis přál poznat právě jenom poslední chvíle strýcovy. Proto končím. Bud zdráv!
19
10. – 15. 4. 1815 Tambora, ostrov Sumbawa, Indonésie Erupce této indonéské sopky bývá považována za největší sopečnou katastrofu v historické době. Při gigantické explozi byla vyvržena pyroklastika o objemu asi 100 km3, které ovlivnily i globální klimatickou situaci v následujícím roce. Energie výbuchu byla 10krát větší než u Krakatoa. Výbuch vytvořil kalderu o průměru 7 km a nadmořská výška sopky byla snížena o 1300 m. Přímými následky katastrofy zemřelo 10 000 lidí, zcela zničeno bylo i několik sousedních ostrovů. V celé oblasti na nepřímé důsledky (hladomor, nemoci) zahynulo dalších 82 000 obyvatel. Kráter Tambory.
26. – 27. 8. 1883 Krakatoa, Indonésie Na sopečném ostrově mezi Jávou a Sumatrou došlo k jedné z největších erupcí v dějinách. Po dvou stoletích spánku se dvě třetiny ostrova propadly do moře. Výbuch měl takovou sílu, která odpovídala 200 megatunám TNT, tedy 13 000krát více než byla síla atomové bomby v Hirošimě. Zvuk exploze byl tak silný, že ho bylo slyšet až v Austrálii (2000 kilometrů daleko)! Jedná se tedy o nejhlasitější zvuk, který byl na naší planetě v historické době zaznamenán. Po erupci sopky Krakatoa se ve vzniklé kaldeře začal formovat nový ostrov, který dostal jméno Anak Krakatau (indonéský výraz pro „Dítě Krakatoa“). Během erupce bylo uvolněno asi 21 km3 hornin. Tlaková vlna výbuchu oběhla 7x celou planetu. Výbuch zničil asi 165 sídel, a další vážně poškodil. Podle oficiálních zdrojů zemřelo 36 417 lidí i na následné vlny tsunami. Sopečný popel a prach byl vyvržen do atmosféry až do výšky 80 km. Výbuch sopky výrazně ovlivnil i klima – po erupci došlo k poklesu průměrné globální teploty až o 1,2°C a následoval tzv. rok bez léta. Výbuch indonéské sopky inspiroval českého spisovatele Karla Čapka pro název svého románu Krakatit. Litografie z roku 1888, zachycující erupci Krakatau.
20
8. 5. 1902 Mt. Pelée, St. Pierre, Martinique Největší neštěstí způsobené žhavým mračnem. Známky sopečné aktivity před osudným dnem nebyly považovány za důležité (bylo těsně před volbami) a město St. Pierre ležící na pobřeží ve vzdálenosti 6 km od Mt. Pelée nebylo z tohoto důvodu evakuováno. I zvláštní vulkanologická komise se usnesla, že se bude jednat o podobný výbuch jako v roce 1851, který škody nenadělá. V ranních hodinách vypustil vulkán žhavé mračno, které mělo u kráteru teplotu 1000°C. Za několik minut se rychlostí kolem 160 km v hodině přihnalo do města a díky teplotě 700°C zničilo téměř vše. Zahynulo 30 tis. lidí a celá oblast byla pokryta 30 cm vrstvou popela. Na pevnině přežili pouze 4 lidé. Jedním z nich byl vězeň, který byl zavřený v kobce uprostřed města. Ostatní obyvatelé zemřeli upálením a udušením. Následné požáry živené rumem ze skladišť již dokonaly dílo zkázy. Strašlivá erupce Mt. Pelée patří mezi nejhorší výbuchy 20. století. Město St. Pierre nebylo nikdy obnoveno, na jeho místě vzniklo jen několik vesnic.
St. Pierre před zničením erupcí Mt. Pelée (vlevo); hlavní ulice Morne Rouge, Martinique po erupci Mt. Pelée (vpravo).
20. 2. 1943 Paricutín, Mexiko Paricutín se zrodil poblíž stejnojmenné vesnice. Jeden sobotní den v únoru se Dionisio Pulido, jako obvykle, vydal pracovat na své pole. Už několik dnů byli zdejší obyvatelé zneklidněni zemětřesením, které bylo mnohem silnější, než jindy. Najednou se země začala otřásat a objevila se v ní dlouhá puklina. V tom Dionisia ohromil ohlušující výbuch. Z pukliny začala vylétávat rozžhavená tefra a pole se začalo plnit prachem a dýmem. Z obyčejného kukuřičného pole vyrostla hora, která už za týden měřila 165 metrů! Novopečený majitel sopky se i s rodinou uchýlil do nedaleké obce San Juan Parangaricútiro. Zvonice ve vesnici poblíž sopky Paricutín, Mexiko.
21
Paricutín tak poskytl všem vulkanologům možnost studia vzniku nové sopky. Během jedno roku dosáhl Paricutín výšky 336 metrů. Během dalších osmi let erupce pokračovaly. Celkově sopka dosáhla výšky 424 metrů (měřeno od nadmořské výšky kukuřičného pole). Celková výška sopky je 2800 m n. m. Erupce skončily v roce 1952. Nově vzniklá sopka, Paricutín.
18. 5. 1980 Mt. St. Helens (Hora Sv. Heleny), USA Při obrovské erupci došlo ke zřícení nejznámější sopky Spojených států amerických, která byla před výbuchem vysoká 2 950 m. Erupce odstřelila z jejího vrcholu neuvěřitelných 400 m. Mezi varovné signály před vlastní erupcí patřilo více než 1 500 malých zemětřesení. V dubnu si vědci všimli nápadné zvláštnosti: na severní straně hory vyrostla kilometr a půl dlouhá „boule“, která rostla do výšky rychlostí až metr za den. 18. května nastalo peklo. Krátce po půl deváté ráno bylo pod horou zaznamenáno další silné zemětřesení. Z kráteru vylétl mrak prachu a po úbočí sopky se valila žhavá lavina. Probuzená sopka vyvrhovala lávu celých devět hodin a její aktivita pak pokračovala ještě několik dní. Detonace byly slyšet až do vzdálenosti 200 km. Žhavý mrak plný plynů, popela a balvanů úplně zpustošil krásnou okolní přírodu, která byla národním parkem. Tlaková vlna byla tak silná, že vyvrátila stromy v okruhu osmi kilometrů. Žár výbuchu rozpustil ledovce na vrcholu hory a gigantické bahnotoky dokonce ochromily lodní dopravu na řece Kolumbii. Řeka Toutle River se stala kouřící kaší s teplotou kolem bodu varu. Jeden proud laviny kamení a ledu směřoval až do jezera Spirit, na kterém se zvedly vlny vyšší než 200 m.
Erupce Mt. St. Helens v roce 1980 (vlevo) a Hora Sv. Heleny dnes (vpravo).
22
Mrak popela, prachu a plynů se dostal v atmosféře až do výšky 19 km a popel padal na města vzdálená až 500 km od sopky. Díky této erupci měli ale vědci unikátní příležitost pozorovat, jak probíhá obnova krajiny zničené vulkánem. Šlo o proces mnohem rychlejší, než vědci předpokládali; nyní už okolí Hory Sv. Heleny kypí životem.
Okolní krajina před a po erupci Mt. St. Helens v roce 1980.
15. 6. 1991 Mt. Pinatubo, Filipíny Výbuch Mt. Pinatubo byl jednou z největších sopečných událostí 20. století. Jednalo se o pliniovskou erupci, během které bylo vyvrženo do atmosféry 10 – 16 km3 materiálu. Sopečný oblak dosahoval až do výšky 40 km. Během erupce bylo také zničeno několik tisíc domů a dalších budov a byla značně poškozena velká část ostrova. Erupci se podařilo předpovědět a obyvatelstvo bylo včas evakuováno. Při výbuchu zahynulo na přímé následky výbuchu jenom 6 lidí. Sopečný lahar, který při erupci vzniknul, však zahubil 1500 lidí. Pozůstatkem výbuchu je kaldera ve vrcholové části sopky s průměrem 2,5 kilometru. V současné době je vyplněna jezerem. Po výbuchu byla tefrou pokryta a zničena oblast ve vzdálenosti až 30 km od sopky a podle odhadů tak bylo ovlivněno až 2 mil. obyvatel závislých na zemědělské produkci.
Erupce Mt. Pinatubo (vlevo) a americká vojenská základna zničená popelem ze sopky (vpravo)
23
20. 3. 2010 Eyjafjallajökull, Island První známky vulkanické činnosti byly zaznamenány kolem Vánoc roku 2009 sérií drobných zemětřesení. 26. února 2010 byla pozorována neobvyklá seismická aktivita spojená s rychlým popraskáním zemské kůry. To poskytlo geofyzikům důkaz, že magma prýští do magmatického krbu sopky. K výbuchům došlo 20. března 2010 přibližně 8 km východně od vrcholu sopečného kráteru. Za necelý měsíc sopka své erupce obnovila. Na vrcholu kráteru roztál ledovec, čímž došlo ke zvednutí hladin přilehlých řek. Následné záplavy si vyžádaly evakuaci celkem 800 lidí z postižené oblasti. Druhá erupce vyvrhla sopečný popel do atmosféry do výše několika kilometrů, což zapříčinilo výpadky letecké dopravy především v severozápadní Evropě ve dnech 15. – 17. dubna 2010 včetně uzavření vzdušného prostoru v téměř celé Evropě. Erupce vulkánu Eyjafjallajökull (nahoře) a dnešní podoba sopky (dole).
Objemy vyvrženého sopečného materiálu u známých erupcí v historické a prehistorické době. Žebříčku vévodí supervulkány Toba na Sumatře v Indonésii a kaldera Yellowstone, které však explodovaly již ve starších čtvrtohorách (v pleistocénu) před 75 tis. a 640 tis. lety. Autoři textu: Dr. Tomáš Lehotský Dr. Vladimíra Jašková Dr. Kamil Kropáč
Autoři fotografií: Prof. Antonín Přichystal Jan Špás www.wikipedia.cz
© Tomáš Lehotský, Vladimíra Jašková, Kamil Kropáč
24
Otázky a úkoly k zamyšlení 1. Promyslete, jak je možné, že dnes těžíme na povrchu hlubinné horniny (např. žulu), které utuhly v hloubkách několik km? 2. Ve školním atlase vyhledejte pozici a nadmořské výšky známých evropských a světových sopek uvedených v tomto učebním textu. 3. Pokus se s pomocí školního atlasu určit, která aktivní sopka je k tvému domovu vzdušnou čarou nejblíže. 4. Sopka Eyjafjallajökull se kromě způsobených potíží v letecké dopravě proslavila také jako jazykolam, který potrápil nejednoho moderátora večerních zpráv. Přesto, že je dnes slavná, na Islandu se nacházejí mnohem významnější, smrtelně nebezpečné sopky. Znáš názvy alespoň tří z nich? 5. Vzhledem k převažujícímu západnímu proudění vzduchu ve Střední Evropě představují pro ČR větší hrozbu právě islandské sopky než sopky ve Středomoří. Zmiňována bývá zejména jedna lineární sopka (trhlina), která po erupci v r. 1783 způsobila úmrtí mnoha set lidí po celé Evropě a vymření 1/5 populace Islandu na hladomor. Ještě napovíme, že vyprodukovala patrně největší lávový proud historické doby. Víš, o kterou sopku na obrázku se jedná?
6. Erupce sopek mají bezesporu extrémní ničivý potenciál. Paradoxně však jsou zároveň užitečné. Pokus se popřemýšlet, jaký pozitivní efekt může mít vulkanismus pro člověka a jiné organismy. 7. Nejvyšší horou ve sluneční soustavě je sopka o průměru kužele téměř 630 km a výšce přibližně 25 km. Znáš její název a víš, kde se nachází? 8. V tomto učebním textu je uvedeno hned několik autentických fotografií sopečných katastrof, ale pouze na jedné z nich je zachycena skutečná lidská oběť (sádrové odlitky v Pompejích nemyslíme). Nalezl si ji?
25
Přílohy – model sopky a badatelské úkoly
26
Badatelský úkol 1 Název úkolu
Simulujeme sopečné erupce Nejdříve si budeme muset vyrobit naše modelové sopečné kužely. U štítové sopky budeme postupovat tak, že na pevnou podložku (např. z lepenky) umístíme nízkou plastovou nádobku – nejlépe od kinofilmu a kolem ní několik nízkých koulí ze zmuchlaných novin. Vše upevníme pomocí izolepy. Po vytvarování plochého kužele překryjeme alobalem, který proděravíme v místě našeho kráteru (tedy filmovky). Alobal můžeme mírně zkrabatit. Aby náš vulkán vypadal více přirozeně, můžeme alobalový kužel natřít lepidlem, jemně posypat pískem a přestříkat černou barvou ve spreji.
Dílčí úkoly
Obdobně budeme postupovat i u modelu stratovulkánu. Jen střední nádoba bude vyšší (alespoň 3x než filmovka, ovšem při stejném průměru – např. sklenice od kečupu). Nejjednodušší a nejbezpečnější způsob, jak modelovat sopečné erupce je smíchání octa, jedlá sody a několika kapek tekutého mýdla nebo přípravku na mytí nádobí. Nejdříve do octa přidáme červené potravinářské barvivo, aby se výsledná tekutina přiblížila vzhledu lávy. Do filmovky štítové sopky nasypeme jedlou sodu, přidáme trochu tekutého mýdla nebo přípravku na mytí nádobí a směs zalejeme červeně obarveným octem. Pozorujeme, jak „láva“ vytéká z kráteru.
Doba trvání
Výroba modelů sopek 60-70 minut, vlastní pokus 15-20minut
Obtížnost
3
Prostředí
Úkoly na doma – úkoly do přírody – úkoly do laboratoře – úkoly s dospělými Lepenka, staré noviny, alobal, filmovka nebo jiná podobná nádobka, nůžky, ocet, jedlá soda, červené potravinářské barvivo, tekuté mýdlo nebo přípravek na umývání nádobí. Fakultativně lepidlo, štěteček, písek a černá barva ve spreji.
Pomůcky
27
Badatelský úkol 2 Název úkolu Sestavte si papírový vrstevnicový model Hory Sv. Heleny Sestavte si vrstevnicový model Hory Sv. Heleny podle přiloženého nákresu. Postupovat budeme tak, že si vystřihneme z papíru (nebo kartonu) jednotlivé vrstvy hory. Ty potom překreslíme na lepenku a jednotlivé části z lepenky vyřežeme. Podle nákresu je nalepíme na sebe a celek umístíme na pevnější podložku. Výsledný model porovnejte s fotografiemi sopky. Zjistíte, kterým směrem vytékala láva?
Dílčí úkoly
Doba trvání
70 minut
Obtížnost
5
Prostředí
Úkoly na doma – úkoly do přírody – úkoly do laboratoře – úkoly s dospělými
Pomůcky
Karton, lepenka, tužka, nůžky, ostrý nožík, lepidlo, vrstevnicová mapa Hory Sv. Heleny
28
Badatelský úkol 3 Název úkolu
Jak vzniká kaldera?
Dílčí úkoly
Pokusíme se o modelovou situaci výbuchu sopky za vzniku kaldery. Jak budeme postupovat? Na dno lepenkové krabice položíme noviny a na ně doprostřed bedýnky umístíme malý nejlépe červený nafouknutý balónek, který bude představovat magmatický krb. Na balónek nasypeme z hladké mouky kužel, až balonek dokonale zakryjeme. Pak jehlou balonek propíchneme a pozorujeme, co se bude dít. Pokud se vše bude dít tak, jak má – pak se nejdříve nad naši sopkou vznese oblak prachu (explozivní typ erupce) a hned na to se do uvolněného prostoru po balonku sesune část kužele. Demonstrovali jsme tak vznik kaldery. Popis modelové situace: Tlak vzduchu v balonku drží i tvar vulkánu, po uvolnění plynu dojde ke gravitačnímu kolapsu sopečného kužele, struktura vzniklá po kolapsu má přibližně kruhový tvar. Naše pozorování si zapíšeme a zakreslíme do badatelského deníku.
Doba trvání
30 minut
Obtížnost
4
Prostředí
Úkoly na doma – úkoly do přírody – úkoly do laboratoře – úkoly s dospělými Lepenková krabice (větší), červený nafukovací balonek, hladká mouka, jehla, zápisník.
Pomůcky
29
