Magmatismus, vulkanické procesy a formy reliéfu

Vulkaismus, typy sopek, vulkanické formy reliéfu

Pohyby magmatu ze zemského pláště do zemské kůry mají za následek celou řadu forem reliéfu. V případě, že se magma dostává na povrch, jedná se o extruzivní magmatismus. Intruzivní magmatismus dává za vznik formám reliéfu, které jsou patrné až po jejich obnažení.

Formy reliéfu spojené s intruzemi magmatu

Velká intruzivní tělesa

Mezi rozsáhlá intruzivní tělesa patří batolity, neboli také plutony. Tvoří je granitoidní horniny. Batolity jsou často v podloží nejvyšších částí kontinentálních orogénů. Intruze magmatu a vznik batolitu může způsobit vyklenutí nadložních sedimentárních hornin. Po exhumaci batolitu erozí nadložních hornin dochází k jeho zvětrávání podél puklin, které jsou organizované zpravidla do třech na sebe kolmých systémů. Obnažením intruzivních těles vede k uvolňování napětí v hornině a vzniku sekundárních (tzv. exfoliačních) puklinových systémů. Lopolit je dalším typem rozsáhlého intruzivního tělesa. Má tvar pánve a je tvořeno bazickými horninami typu gabro. Těleso menšího rozsahu než batolit je peň.

Intruzivní tělesa menšího rozměru

Menší intruzivní tělesa doprovázejí větší intruzivní či extruzivní tělesa. Můžeme je rozdělit na konkordantní pokud probíhají podél původních vrstevních ploch a na diskordantní v případě jejich protnutí. Mezi diskordantní tělesa patří pravé žíly (Obr. 1). Jedná se o 1 m až 10 m široká tělesa. Vyskytují se nejčastěji ve větších skupinách.

Pravá žíla tvořená lamprofyrem. Stará 27-32 miliónu let. (Navajo Volcanic Field, New Mexico, USA). (Zdroj: James St. John https://www.flickr.com/people/jsjgeology/, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)

Ložní žíla je konkordantní tabulové těleso o typické mocnosti 10 m–30 m. Lakolit je forma ložní žíly u které narostla její mocnost a vznikla tak klenba, což způsobilo i vyklenutí nadložních vrstev.

Základní typy intruzí: 1. lakolit, 2. malá žíla, 3. batolit, 1. pravá žíla, 5. ložní žíla, 6. sopouch, 7. lopolit (Zdroj: Motilla, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

Sopky

Rozložení sopečné činnosti

Sopečná činnost není rozložená rovnoměrně po zemském povrchu, ale je soustředěna hlavně na okraje litosférických desek a v místech horkých skvrn. V těchto oblastech je tak dominantním reliéfotvorným činitelem. V současné době ční nad hladinu světového oceánu okolo 600 sopek a to jak na kontinentech, tak v podobě sopečných ostrovů. Aktivních podmořských vulkánů je ale daleko víc. Udává se, že alespoň 50 000 se jich nachází na dně Tichého oceánu.

Typy erupcí

Podoba sopečné erupce je závislá na chemickém složení magmatu (zejména množství ), obsahu plynné složky a vody, jelikož ovlivňují jeho viskozitu. Kyselé (felsické) magma (s velkým obsahem ) je viskózní, teče tedy pomalu. Neumožňuje snadný únik sopečných plynů, čímž se v sopce stupňuje tlak a často pak dochází k explozivním erupcím. Kyselá láva má malý prostorový dosah.

Málo viskózní bazické (mafické) magma (bazaltové), obsahuje cca jen 5 % . Materiál magmatu pochází z větších hloubek, zejména ze svrchního pláště. Toto magma je vázáno hlavně na riftové oblasti a horké skvrny. Erupce jsou mnohem klidnější. Dochází k výlevům magmatu na povrch. Díky malé viskozitě se láva roztéká do velkých ploch.

Vulkanické erupce se dělí do tří typů a to na exhalační, kdy do vzduchu unikají sopečné plyny. V případě, že dochází k výlevům lávy, tak je označována za efuzivní. V případě výbuchu hovoříme o explozivním typu vulkanické erupce. Do vzduchu je vyvrhován pevný materiál označovaný jako tefra.

Typ erupce Typ magmatu Podoba výlevné aktivity Podoba explozivní aktivity Struktury a formy vytvořené okolo kráteru
Islandská Bazické, nízká viskozita Rozsáhlé a silné výlevy z trhlin Velice slabá Velice rozsáhlé lávové kužely; lávové plošiny s tvorbou kuželů okolo trhlin v terminální fázi
Havajská Bazické, nízká viskozita Běžně tenké a rozsáhlé výlevy z centrálních sopouchů Velice slabá Velice rozsáhlé lávové dómy a štíty
Strombolská Střední viskozita; částečně kyselá, částečně bazická Výlev chybí nebo jsou silné a středně rozsáhlé Slabá až silná Struskové kužely a lávové proudy
Vulkánská Kyselé, viskózní Lávové proudy často chybí; případně o velké mocnosti Střední Sypaný kužel; explozivní krátery
Vesuviánská (silná Vulkánská) Kyselé, viskózní Lávové proudy často chybí; silné Střední až silné Sypaný kužel; explozivní krátery
Plinijská (extrémně silná Vulkánská) Kyselé, viskózní Proudy chybí; pokud jsou, tak různých mocností Velice silné Rozsáhlé sopečné pumy a lapilli; bežně žádná tvorba kuželun
Pélejský Kyselé, viskózní Dómy a/nebo krátké, mocné proudy; mohou chybět Podobně jako Vulkánský typ ale s nuees ardentes Dómy; kužely popela a prachu

Sopečné produkty

Lávové proudy

Magma, které se dostává na zemský povrch se označuje jako láva. Podoba lávy a formy, které tvoří jsou závislé na charakteru původního. Kyselé lávy jsou velice viskózní, což zmenšuje vzdálenost na kterou mohou dotéct. Málo viskózní, bazaltové lávy snadno tečou a dostávají se tak do značných vzdáleností od místa erupce. Dalším důležitým faktorem, který ovlivňuje rychlost tuhnutí lávy, když se dostane na povrch je také mocnost lávového proudu. Pahoehoe je láva s hladkým provazovitým povrchem, který vzniká vychladnutím tenké vrstvy na povrchu a její následnou deformací tekoucí lávou pod povrchem. Pahoehoe vzniká z lávy o nízké viskozitě. Jejím chladnutím lávy a úbytkem plynů se viskozita zvyšuje a vzniká láva typu aa, jejíž povrch je rozeklaný a ostrohranný.

V popředí lávy typu aa, kterou překrývá láva pahoehoe. (Autor: USGS, veřejné dílo)

Tefra

Pyroklastický materiál, který sopky chrlí do okolí dělíme dle velikosti jednotlivých klastů. Nejjemnější je sopečný popel, kdy průměr částic je [\(<\)] 2 mm. Po zpevnění je nazýván tufem. Větší částice o průměru 2 mm–64 mm nazýváme lapilli. Největší pyroklastika jsou sopečné pumy (průměr 64 mm (obr. 4{reference=”fig:puma” reference-type=”ref”}).

Ještě žhavá sopečná puma vymrštěná ze sopky Kīlauea, Havaj (autor: J. D. Griggs, USGS, volné dílo)

Zvláštním typem sopečného materiálu jsou hyaloklastika, která jsou spojená s erupcemi pod ledovcem.

Pyroklastický proud

Pyroklastický proud (pyroclastic flow) je velice nebezpečný fenomén. Jedná se značně pohyblivou směs žhavých sopečných plynů a popela (obr. 5{reference=”fig:pyroclastic” reference-type=”ref”}). Pohybuje se po sopečném svahu dolů rychlostmi, které se pohybují v rozmezí 150 km h^−1^–700 km h^−1^. Teplota tekoucího materiálu je od 100°C až 1100°C.

Pyroklastické mračna tekoucá po úbočí sopky Mayon, Filipíny, 1984 (Autor: C.G. Newhall, USGS)

Typy sopek

Sypaný kužel (tufová sopka) má podobu kužele s kráterem uprostřed. Sypaný kužel je tvořen sopečným popelem, struskou a jeho výška je zpravidla do 300 m. Sypané kužely se často vyskytují ve skupinách případně v podobě parazitických sopouchů. Sypané kužely vznikají rychle (během jedné erupce – monogenetické).

Extruzivní sopky neboli výtlačné kupy vznikají intruzí lávy. Kupy vzniklé vytlačením na povrch z kráteru se označují jako hornitos. Složité výtlačné kupy, které vnzikají jako intruzivní klenby a následně roztaví nadloží se nazývají tholoidy.

Maary (Obr. 6) jsou malé a mělké krátery. Vznikají silnými explozemi při nadměrné produkci plynů. Mají většinou konkávní formu s nízkým obvodovým lemem ze sopečného popela. Často bývají vyplněné jezery.

Maar v oblasti Debre Zeit, Etiopie, Východoafrická riftová zóna (Autor: Giacomo Corti (distributed via imaggeo.egu.eu).

Stratovulkány jsou nejběžnějším typem sopky. Je to smíšená sopka. Kužel stratovulkánu je tvořen ze střídajících se vrstev lávy a tefry (obr. 7). Stratovulkány jsou tedy polygenetické. Na svazích se často nachází parazitické krátery. Pak hovoříme o tzv. složených stratovulkánech.

Schematický řez stratovulkánem. A: magma stoupá z magmatického krbu centrálním sopečným komínem (B); C: parazitický kráter a pyroklastický kužel na svahu stratovulkánu; D: lávový proud; E: ložní (nepravá) žíla; F: akumulace pyroklastik; G: kráter a jeho výplnň; H: starý komín (Autor: Woudloper, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)
Výbuch sopky Mount St. Helens (Autor: Austin Post, volné dílo)

Vůbec nejrozsáhlejší vulkanickou formou jsou štítové sopky. Mohou nabývat dvou forem: centrální sopka s jedním kráterem kruhového charakteru. Druhá podoba je lineární sopka (tzv. eldgjá). Štítové sopky mají širokou základnu, sklon svahů je velice mírný (většinou [\(<\)]10 °). Dosahují ale velkých nadmořských výšek. Největší štítové sopky na Zemi lze nalézt na Havaji. Mauna Loa (obr. a Mauna Kea dosahují výšky 4000 m nad mořem. Avšak jejich základna o šířce přes 200 km se nachází v hloubce více jak 5000 m. Největší štítová sopka ve Sluneční soustavě se nachází ale na Marsu. Olympus Mons ční do výšky 26 km

Štítová sopka Mauna Loa, největší aktivní sopka na Zemi. Fotografie z roku 1985the largest active volcano on Earth. (Credit: J.D. Griggs, USGS, volné dílo)
Štítová sopka Mauna Loa, největší aktivní sopka na Zemi. Fotografie z roku 1985the largest active volcano on Earth. (Credit: J.D. Griggs, USGS, volné dílo)

Kaldery jsou rozsáhlé krátery, které jsou geneticky spojené s vulkanismem. Dělíme je na explozivní – vzniklé výbuchem již existujícího vulkánu a subsidenční, které vznikly poklesem povrchu nad vyprázdněným magmatickým krbem.

Sopečná kaldera, ostrov Santorini, Řecko (Google Earth)
Sopečná kaldera, ostrov Santorini, Řecko (Google Earth)

Trappy jsou lávové pokryvy, které pokrývají rozsáhlé oblasti v plochém terénu. Známé jsou tzv. Dekkánské trapy v západní Indii (Obr. , které jsou jedním z nejrozsáhlejších vulkanických těles na světě. V současné době je jejich plocha přibližně 500000 km^2^.

Dekkánské trapy (zdroj: Planet Labs, Inc - https://medium.com/planet-stories/earths-wonders-like-you-ve-never-seen-them-before-ac9e2f39aa56, CC BY-SA 4.0)
Dekkánské trapy (zdroj: By Planet Labs, Inc – https://medium.com/planet-stories/earths-wonders-like-you-ve-never-seen-them-before-ac9e2f39aa56, CC BY-SA 4.0)

Kontrolní a klíčové otázky, na které bychom měli znát odpověď

  • Jak se může projevit intruzivní magmatismus v georeliéfu?
  • Kde se nacházejí hlavní vulkanické oblasti?
  • Jakým způsobem ovlivňuje složení lávy erupce?
  • Čím je charakteristická tzv. smíšená sopka (stratovulkán)?

Další klíčové pojmy k zapamatování

  • batolit
  • peň
  • suk
  • tefra
  • sypaný kužel
  • maar
  • pyroklastický proud
  • štítová sopka
  • kaldera
  • trappy

Zdroje