W Polsce nie ma żadnych czynnych wulkanów. Na pewno nie zmieni się to w ciągu najbliższych tysięcy, a nawet milionów lat. W wielu miejscach na świecie widok góry z pióropuszem gazów lub chmurą pyłu stanowi jednak codzienność.

W przeszłości geologicznej na terytorium dzisiejszej Polski co najmniej kilkakrotnie pojawiały się wulkany. Do dziś możemy oglądać pamiątki po działalności wulkanicznej sprzed milionów lat:

450 mln lat temu
300-250 mln lat temu
30-20 mln lat temu

Dlaczego w Polsce nie ma dzisiaj wulkanów?

Granice kier litosfery na mapie świata.

Granice kier litosfery na mapie świata. Źródło: USGS, Wikimedia Commons.

Aby zrozumieć sposób tworzenia się wulkanów, trzeba spojrzeć na mapę świata. Na załączonej mapie zaznaczone są nie tylko kontynenty i oceany, ale także pająkowata sieć szwów, które stanowią granicę pomiędzy tak zwanymi krami (płytami) litosfery. Są to fragmenty skorupy ziemskiej, które cały czas przemieszczają się względem siebie, co prowadzi do nieuchronnych kolizji.

Grzbiety śródoceaniczne i wulkany na mapie świata.

Grzbiety śródoceaniczne i wulkany na mapie świata. Widoczny wyraźny związek między lokalizacją wulkanów a granicami kier litosfery. Najwięcej wulkanów zlokalizowanych jest w rejonie stref subdukcji (typ 2 w dalszej części artykułu). Rys. Eric Gaba.

Spójrzmy teraz na mapę, na której zaznaczono lokalizacje ziemskich wulkanów. Jak widać, wiele z punktów znajduje się na granicach kier lub w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Musi więc zatem istnieć ścisły związek pomiędzy krami litosfery i ich ruchem względem siebie, a działalnością wulkaniczną. Wyjaśnia to także brak wulkanów w środkowej i północnej Europie.

Związek wulkanów z budową skorupy ziemskiej

W jaki konkretnie sposób wulkany związane są z płytami litosfery? Spójrzmy na dwa możliwe scenariusze.

1. Wulkany w miejscach, gdzie kontynenty oddalają się od siebie

Grzbiet śródoceaniczny (po lewej) i ryft powstający w obrębie skorupy kontynentalnej (po prawej stronie). © Graphies.thèque - Fotolia.

Grzbiet śródoceaniczny (po lewej) i ryft powstający w obrębie skorupy kontynentalnej (po prawej stronie). © Graphies.thèque – Fotolia.

Na dnie oceanów znajdują się miejsca, w których na powierzchnię wylewa się lawa: tak jak na obszarze dzisiejszych Sudetów 450 milionów lat temu. W miejscach tych, nazywanych grzbietami śródoceanicznymi, tworzy się nowa skorupa oceaniczna. Z wylewami law w naturalny sposób wiąże się obecność licznych wulkanów. Kontynenty natomiast coraz bardziej oddalają się od grzbietów, co powoduje poszerzanie się oceanów.

Oddalanie się kontynentów jest bardzo powolnym procesem, mierzonym w milimetrach rocznie. Można go dostrzec tylko dzięki pomiarom wykonywanym z użyciem systemów nawigacji satelitarnej. Od momentu pojawienia się człowieka położenie kontynentów zmieniło się na tyle nieznacznie, że po naniesieniu tych zmian na mapy nie dostrzeglibyśmy żadnej różnicy.

Islandia i grzbiet śródoceaniczny.

Islandia i przecinający ją Grzbiet Śródatlantycki, oddzielający płyty Ameryki Północnej oraz Eurazji. Zaznaczona została lokalizacja wulkanów. Źródło: Służba Geologiczna USA.

W niektórych miejscach w grzbietach śródoceanicznych powstają tak olbrzymie ilości magmy i lawy, że grzbiet wynurza się na powierzchnię i tworzy wyspę. W ten sposób powstała Islandia. Na tej wyspie można więc zobaczyć na własne oczy grzbiet śródoceaniczny i przejść pieszo z z płyty kontynentu amerykańskiego na krę europejską. Tak jak w rejonie typowego grzbietu oceanicznego na Islandii utworzyły się wulkany – to właśnie one były odpowiedzialne za niedawny paraliż na lotniskach Europy, wywołany obecnością pyłu wulkanicznego w atmosferze.

Trójkąt Afaru i Morze Czerwone.

Tak rozpada się skorupa kontynentalna i tworzą nowe oceany: ryfty Morza Czerwonego i wschodniej Afryki, zbiegające się w rejonie tak zwanego trójzłącza Afaru. Źródło: Służba Geologiczna USA.

Kontynenty nie oddalają się od siebie tylko w rejonie grzbietów śródoceanicznych. W początkowym etapie powstawania nowego oceanu dochodzi do pękania kontynentów wzdłuż tak zwanych ryftów. Dopiero potem pojawia się tam wąskie morze, a później ocean. Dzisiaj takie wczesne etapy powstawania nowego oceanu można obserwować w północno-wschodniej Afryce, a powstałym w ten sposób zbiornikiem morskim jest Morze Czerwone. W takich rejonach wulkany również się pojawiają – tak samo, jak wzdłuż grzbietów śródoceanicznych.

2. Wulkany w miejscach, gdzie dochodzi do kolizji płyt litosfery

Wulkany w rejonie stref subdukcji (typ 2) oraz ponad plamami gorąca (typ 3). © Graphies.thèque - Fotolia.

Wulkany w rejonie stref subdukcji (typ 2) oraz ponad plamami gorąca (typ 3). © Graphies.thèque – Fotolia.

Nie wszystkie krawędzie kier litosferycznych są miejscami, gdzie powstaje nowa skorupa. W rejonie niektórych z nich dochodzi do kolizji dwóch kontynentów lub kontynentu i skorupy oceanicznej. W drugim przypadku skorupa oceaniczna zaczyna zanurzać się pod skorupę kontynentalną, tworząc tak zwaną strefę subdukcji.

Subdukcja jest efektem zróżnicowanej gęstości skał budujących kontynenty i dna oceanów. Skorupę kontynentalną tworzą głównie granitoidy (grupa skał zbliżonych wyglądem i składem do popularnego granitu), które są lżejsze od bazaltów den oceanicznych. W efekcie gęstsza skorupa oceaniczna zanurza się pod kontynenty.

Subdukowana skorupa ulega częściowemu przetopieniu we wnętrzu Ziemi, wracając następnie na powierzchnię kanałami wulkanicznymi. Z rejonie stref subdukcji wulkany stanowią zatem bardzo częste zjawisko. Najwięcej ziemskich wulkanów znajduje się właśnie w takich miejscach.

3. Wulkany w rejonie plam gorąca

Wulkany ponad plamą gorąca.

Wulkany nad plamą gorąca. W ten sposób powstał archipelag hawajski. © Graphies.thèque – Fotolia.

Na mapie wulkanów można zaobserwować, że niektóre z punktów wymykają się ogólnemu schematowi i znajdują się daleko od granic kier litosfery. Lawa może bowiem wydobywać się na powierzchnię ziemi w okolicznościach innych niż opisane powyżej. Dzieje się tak na przykład w miejscach, gdzie skorupa ziemska podgrzewana jest od spodu przez tak zwany pióropusz płaszcza. Powoduje on przetapianie skał, które wędrują ku górze w postaci lawy wylewającej się następnie na powierzchnię.

Typowym miejscem, gdzie wulkany tworzą się ponad pióropuszem płaszcza, czyli na plamie gorąca, są Hawaje. Jest to pas wysp pochodzenia wulkanicznego, z których najstarsze znajdują się na północnym zachodzie archipelagu. Wraz z przesuwaniem się płyty pacyficznej ponad pióropuszem płaszcza przez ostatnich kilka milionów lat powstawały kolejne wulkany, tworząc charakterystyczny „łańcuszek” wysp.

Niekiedy plamy gorąca mogą pojawić się w miejscach, gdzie dodatkowo dochodzi do pękania skorupy kontynentalnej. Powoduje to szczególnie silne zjawiska wulkaniczne. Mają one miejsce z reguły wtedy, gdy na Ziemi powstają, a następnie rozpadają się wielkie kontynenty. Jednym z takich ogromnych kontynentów, skupiających w sobie większość ziemskich lądów, była Pangea. Jej rozpad powiązany był z bardzo intensywnym wulkanizmem, między innymi na terenie Syberii. Naukowcy przypuszczają, że gigantyczne ilości trujących związków chemicznych wyrzucanych wówczas do atmosfery mogły być jedną z przyczyn wielkich wymierań – permskiego, na granicy kredy i paleogenu, a zwłaszcza wielkiego wymierania w schyłku triasu.