Địa chất môi trường - Tìm hiểu về núi lửa ppt

 Hiểu được các phương pháp nghiên cứu hoat đông của núi lửa để có thể đưa ra nhữngkết quả tốt hơn về việc dự đoán sự phun núi lửa gồm có hoạt động địa chấn, sự thayđổi cách vẽ địa hình,

cư với nhiều núi lửa hoạt động như Nhật Bản, Philippin và Indonesia thì sẽ đặc biệt nguyhiểm Phía Tây của nước Mỹ, một phần Alaska, Hawaii và Tây Bắc Thái Bình Dươngđều có những núi lửa hoạt động và tiềm tàng, một vài trong số đó nằm ở gần thành phốvới dân cư lớn hơn 350.000 người.

Những ngọn núi lửa trong lịch sử và ảnh hưởng của nó

Tên núi lửa hoặc thành

Skaptar Jokull, Iceland,

1783

Làm chết 10000 người (nhiều người chết vì đói) và nhiềuvật nuôi trên đảo Nó còn làm mất 1 số vụ mùa ởScotland

Sự nổ toàn cầu, 36000 người chết

Núi lửa Lamington,

Papua New Guinea, 1951

Làm chết 6000 người

Villarica, Chile,

1963-1964

Làm 30000 người phải sơ tán khỏi nhà

Núi lửa Helgafell, đảo

Heimaey, Iceland, 1973

Làm 5200 người phải sơ tán khỏi nhà

Núi lửa St.Helens,

Phillipines, 1991 bão nhiệt đới làm chết hơn 300, vài ngàn người phải sơ

tánNúi lửa Unzen, Nhật

Bản, 1991

Dòng tro và những hoạt động khác của núi lửa làm chết

41 người, đốt cháy 125 ngôi nhà và hơn 10 ngàn ngườiphải sơ tán

Nguồn: C Ollier, Volcano (Cambridge, MA: MIT Press, 1969)

Mục tiêu học tập của chương này:

 Làm quen với các loại núi lửa chính, các loại đá chúng sinh ra và sự sắp đặt kiến tạomảng của chúng

 Biết được ảnh hưởng chính của hoạt động núi lửa bao gồm: dòng lava, nham thạch,dòng vụn/ dòng bùn

 Hiểu được các phương pháp nghiên cứu hoat đông của núi lửa để có thể đưa ra nhữngkết quả tốt hơn về việc dự đoán sự phun núi lửa gồm có hoạt động địa chấn, sự thayđổi cách vẽ địa hình, sự thoát khí và lịch sử địa chất

I/ NÚI LỬA ( VOLCANO ) :

1/ Định nghĩa:

Núi lửa là hoạt động giải phóng các dung nham trong lòng đất lên trên bề mặt vỏ đấtdưới áp lực của năng lượng tích lũy, thông qua kênh dẫn là đường nối buồng magmavới bề mặt vỏ đất Như vậy đe một núi lửa hoạt động cần có các điều kiện sau đây: + Một tích tụ magma có năng lượng tích lũy lớn

+ Một đường dẫn từ buồng magma đến bề mặt vỏ đất

+ Vật liệu do núi lửa phóng thích có nhiệt độ rất lớn từ > 9000C- 12000C, do vậy cósức tàn phá rất lớn, thiêu hủy hầu như toàn bộ các công trình và vật liệu trong vùng

nó đi qua

2/ Các sản phẩm phun trào của núi lửa:

 Các chất khí: lúc đầu, khi mới phun ra khí chủ yếu là gồm các chất halogen (Cl,F).Lúc núi lửa nguội, thành phần khí chủ yếu có chứa lưu huỳnh, sunfua hydro,ammoniac và khí cacbonic Có thể phân biệt được 5 loại khí phun sau đây:

• Khí khô phun ra đầu tiên, gần như không chứa hơi nước và chủ yếu gồmnhững hợp chất của Cl như clorua natri, clorua kali, clorua sắt…nhiệt độgần 5000C

• Khí phun acid chứa acid clohydric, anhydric sunfuaro và hơi nước Nhiệt

• Khí phun cacbonic hay mopheta gồm có khí cacbonic Nhiệt độ dưới

1000C Khí phun cacbonic phun sau cùng, có khi cách sau hoạt động núilửa hang chục đến hàng trăm năm

 Các chất lỏng: Các sản phẩm chất lỏng của núi lửa là lava (dung nham) Lava làmagma trào ra khỏi miệng núi lửa nhưng đã thoát mất nhiều chất khí hòa tantrong khi phun ra ngoài mặt đất Đối với núi lửa người ta phân ra làm hai loạilava: acid và bazo (trung gian giữa hai loại này là lava trung tính) Lava acidnguội chậm, quánh, khó chảy, nhiệt độ từ 7000 đến 10000C Lava bazo lỏng, dễchảy, nguội nhanh, nhiệt độ từ 11000 đến 12000C.

 Các sản phẩm đặc: gồm các bom núi lửa, cuội núi lửa, cát và tro núi lửa Đó làcác sản phẩm lava bị phun vào không khí rồi đặc lại và rơi xuống sườn núi lửa

3/ Các loại núi lửa:

Mỗi loại núi lửa đều có những đặc điểm hoạt động riêng mà phần lớn là do độ nhớt

của magma Độ nhớt magma (Magma viscosity) được xác định chủ yếu bởi thành

phần SiO2 biến đổi từ 50 đến 70% và nhiệt độ của nó

Về hình dạng: các núi lửa được chia thành 3 loại:

a. Núi lửa hình khiên (Shield volcanoes):

Độ dốc của cồn núi lửa dạng khiên rất thoải ở gần đỉnh (khoảng từ 3 đến 50) nhưnglại tăng dần (đến khoảng 100) ở sườn Sự thay đổi này có liên quan đến độ nhớt của

dòng lava Khi magma đi ra khỏi miệng miệng phun ở đỉnh của núi lửa thì nó khánóng và dòng chảy dễ dàng nhưng khi nó chảy xuống phía bên của núi lửa thì nguội

và trở nên dẻo hơn vì vậy nó cần độ dốc lớn hơn để có thể chảy xuống xa hơn Tuynhiên, chảy xuống sườn không phải là quá trình duy nhất mà dòng lava di chuyển rakhỏi miệng núi lửa Magma có thể di chuyển nhiều kilomet lớp dưới các vòi lava.Những vòi này thường rất gần với bề mặt, nhưng chúng bảo vệ magma, giữ chomagma nóng và dễ cháy Sau khi lava nguội và kết tinh, tạo thành đá,các vòi lava cóthể được để lại như là những hệ thống hang động dài và uốn khúc ngoằn ngoèoChúng tạo thành những ống dẫn nước ngầm tự nhiên và có thể gây ra những vấn đềkiến trúc khi gặp phải chúng trong quá trình xây dựng

b. Núi lửa kết tầng (Composite volcanoes):

magma này có độ dẻo

cao hơn magma của

những núi lửa hình khiên Loại đá thông dụng là andesite, được cấu tạo chủ yếu bởicác feldspar giàu natricacbonat và vôi, những khoáng vật có tính sắt từ chứa mộtlượng nhỏ thạch anh Núi lửa kết tầng được đặc trưng bởi sự pha trộn của các hoạtđộng gây nổ và các dòng chảy lava Kết quả là, các núi lửa được tạo bởi sự sắp xếpqua lại của các địa tầng trầm tích nham thạch núi lửa và dòng chảy lava được gọi lànúi lửa tầng Những ngọn núi này có sườn đứng bởi vì góc nghỉ (góc dốc lớn nhấtcho vật liệu lỏng chảy xuống) cho nhiều trầm tích nham tầng khoảng từ 30-350

Do các hoạt động gây nổ và sự xảy ra khá thường xuyên, dạng núi lửa này là nguyênnhân của hầu hết các tai biến núi lửa gây chết chóc và hủy diệt trong lịch sử Vụ nổcủa núi lửa vào những năm 80 đã chứng minh rằng những núi lửa kết tầng này có thểtạo ra những vụ nổ khổng lồ theo phương ngang

c. Núi lửa mái vòm (Volcanic domes):

Được đặt trưng bởi độ nhớt của magma với thành phần silica tương đố cao (khoảng70%) Loại đá phổ biến là rhyolite bao gồm phần lớn là kali và khoáng feldspar giàusoda (soda-rich feldspar), thạch anh và một lượng nhỏ khoáng chất có tính sắt từ.Hoạt động chủ yếu của núi lửa dạng mái vòm gây nổ nên làm cho nó trở nên rất nguyhiểm Mt.Lassen nằm ở Đông Bắc California là 1 ví dụ điển hình cho núi lửa dạnghình này Hàng loạt vụ nổ ở Mt.Lassen từ 1914 đến 1917, gồm một vụ nổ kinh hoàngtheo phương ngang đã phá hủy cả một khu vực rộng lớn.

Về cơ chế hoạt động: các núi lửa được chia thành bốn kiểu:

a Núi lửa phun trào:

Núi lửa hoạt động theo kiểu chảy tràn

dung nham nóng lỏng lên trên bề mặt

kiểu hoạt động này đặc trưng cho dung

nham có thành phần mafic (dung nham

bazan), bán kính lan truyền và vận tốc

lan truyền phụ thuộc vào độ nhớt của

dung nham và độ dốc của địa hình

Nhìn chung, dung nham núi lửa có độ

nhớt thấp, vận tốc lan truyền lớn khi

độ dốc địa hình cao Kiểu hoạt động

này tạo thành các núi lửa hình khiên, phân bố rất rộng

Núi lửa có tích lũy năng lượng lớn, do

vậy hoạt động bùn phát mạnh liệt, phóng

thích vào môi trường các vật liệu ở trạng

thái rắn (tro, vật liệu vụn), dạng lỏng

(dung nham) và các khí Đây là kiểu

phóng thích dung nham acid- có độ nhớt

thấp, trong thành phần có nhiều hơi nước

và chất bốc Bán kính ảnh hưởng quy mô

bùng nổ - phu thuộc vào năng lượng tích

lũy, độ cao phóng thích vật liệu, thành phần vật liệu và điều kiện khí tượng

c Núi lửa hoạt động hỗn hợp:

Quá trình hoạt động có xen kẽ hoạt động phun nổ và phun trào liên quan đến việc tíchlũy năng lượng và sự biến động trong thành phần dung nham

Thành phần dung nham rất acid, do vậy rất quánh đặc, dung nham được đùn lên lấpkín miệng núi lửa và các khí đồng hành được giải phóng tạo thành các đám mây nóngđỏ

Về vị trí phát sinh núi lửa: núi lửa xuất hiện gắn liền với các đơn vị xung yếu kiến

tạo từ cơ chế hình thành và phát triển các đơn vị kiến tạo, người ta phân biệt hainhóm núi lửa kiến tạo:

a Núi lửa của trường suất căng dãn:

Những núi lửa của trường suất căng dãn liên quan đến nơi đi lên của hai dòng đối lưu,hay nói cách khác đây là các núi lửa nằm ở đới tách giãn của hai mảng kiến tạo ví dụđai núi lửa Thái Bình Dương hoặc các các đai núi lửa ở các đới rift lục địa Vật liệucủa núi lửa thuộc trường suất căng dãn thường có thành phần mafic do xuất phát từlớp manti, nhiệt độ dung nham rất lớn (>10000C), do vậy hoạt động theo kiểu chảytràn Thí dụ về kiểu kiến tạo này là các núi lửa ở quần đảo Hawaii Các lớp phủ bazanrộng lớn (các cao nguyên bazan) liên quan đến các đợt phun trào khe nứt trong giaiđoạn Kainozoi cũng được xếp trong nhóm này

b Núi lửa của trường suất nén ép :

Những núi lửa thuộc trường suất nén ép phân bố` ở nơi hội tụ của hai mảng kiến tạo,thường ở giữa mảng đại dương và mảng lục địa Sự hội tụ của các mảng là thường là

hệ quả của sự hội tụ hai dòng đối lưu trong lớp manti Vật liệu núi lửa thường cóthành phần hỗn hợp (pha trộn vật liệu có nguồn gốc manti với sản phẩm tái nóngchảy vỏ trầm tích) hoặc chỉ đơn thuần là sản phẩm tái nóng chảy lớp vỏ cứng do masát và do địa nhiệt Do vậy, dung nham núi lửa có chứa nhiều chất bốc như hơi nước,năng lượng tích lũy lớn vì thế núi lửa hoạt động chủ yếu theo kiểu phun nổ Núi lửacủa trường suất nén ép cũng thường hoạt động theo kiểu hỗn hợp

Núi lửa hoạt động theo kiểu hỗn hợp là núi lửa vừa hoạt động theo kiểu phun nổ vàtheo kiểu phun trào Các kiểu hoạt động này thường đan xen nhau trong một đợt hoạtđộng (thường thì phun nổ trước rồi đến phun trào) hoặc các kiểu hoạt động phun nổ

và phun trào nối tiếp nhau trong các đợt hoạt động khác nhau Di chỉ của kiểu hoạtđộng hỗn hợp là cấu tạo phân lớp của cồi núi lửa, các vật liệu dung nham chen nhịpvới các vật liệu vụn núi lửa

Thí dụ điển hình là núi lửa Paracutin nằm ở phía Tây thành phố Mexico thuộc đai TháiBình Dương, bắt đầu hoạt động vào ngày 20/2/1943, xuất phát từ một khe nứt trêncánh đồng ngô Bắt đầu bằng một loạt các trận nổ, tro, bụi, khí và đá vụn bắn tungtrên bầu trời; sau hai ngày phun nổ, dung nham bắt đầu xuất hiện, sau 5 ngày phuntrào một cồi núi lửa cao 100m được hình thành, từ cồi núi lửa dung nham tiếp tục trào

ra Sau 15 tuần hoạt động núi lửa hoàn toàn chuyển sang hoạt động phun trào Mộtnăm sau cồi núi lửa đạt độ cao 425m Sau 9 năm hoạt động núi lửa mới giải phónghết năng lượng và trở về trạng thái yên nghỉ

4/ Nguồn gốc núi lửa (Volcano origin):

Nguyên nhân của hoạt động núi lửa là liên quan trực tiếp đến kiến tạo mảng Việchiểu nguồn gốc kiến tạo của các loại núi lửa khác nhau giúp giải thích được sự khácbiệt về mặt hóa học của các loại đá

 Ở đó có nhiệt độ cao, quyển mềm được đốt đến quá nóng.

 Đá quyển mềm có một lượng nhỏ SiO2

 Các mảng đại dương phân kì và magma dâng lên lấp đầy các khe nứt Đây làmagma basalt có nhiệt độ cao, ít dẻo, dễ dàng thoát ra khỏi khí Tâm kéo dài kết hợptất cả các nhân tố thúc đẩy magma phun nổ hoà bình

Các đới hút chìm giải thích sự phun của 7-13% magma Các mảng đi xuống mang vỏbasalt với trầm tích đã bão hoà vào trong các đới nóng hơn Nước tồn tại dưới điểmnóng chảy của đá Một phần magma basalt dâng lên làm tan chảy vỏ lục địa mà nó điqua Chúng thêm vào một ít chất lỏng mới có cấu tạo khác nhau làm nâng các chùmmagma Mỗi chùm magma dâng lên có cấu tạo riêng biệt nhưng chiều hướng cơ bản

là tăng tỉ lệ SiO2, độ nhớt và khả năng gây nổ của magma bởi việc giữ ngày càng chặtchẽ trong các khí Áp suất khí đẩy dung nham lên bề mặt trái đất và khi gặp bất kì kẽnứt nào đó nó sẽ trào ra tạo ra phun núi lửa Trong khi phun vật chất đá vụn đắp nốidọc theo sườn núi và tạo thành một địa hình mới Khi magma được giải phóng hết thì

sự phún suất của núi lửa dừng Lớp magma che phủ trên bề mặt hóa rắn tích tụ trêncác khe nứt và giữ cho hình dáng cố định cho đến khi có sức ép khác đủ mạnh để tạonên một đợt phun suất mới

Đứt gãy chuyển dạng ít hoặc không liên quan đến núi lửa Điều đó có thể hiểu đượckhi xem xét trên không gian ba chiều Tại đứt gãy chuyển dạng, hai mảng trượt theochiều ngang và lộ ra quyển mềm nóng bên dưới

Từ các thảm hoạ của núi lửa, sự khác nhau là dễ hiểu Núi lửa đại dương basalt tươngđối hoà bình, trong khi magma andesit-ryolit trong núi lửa đới hút chìm thì dễ nổ vànguy hiểm Không may thay con người lại thích tập hợp sinh sống tại các ranh giớigiữa biển và lục địa, nơi mà hầu hết các núi lửa nguy hiểm hoạt động

Sự di chuyển của các mảng kiến tạo

là nguyên nhân chính gây ra núi lửa

Thông thường con người nghiên cứu núi lửa dựa trên các đặc tính riêng biệt là hoạtđộng, ngủ hay tắt hẳn Bởi vì hi vọng lớn rằng núi lửa sẽ tắt và đất đai gần đó sẽ cóích cho sử dụng mà nhiều núi lửa ngủ không được công bố Mà lại không xem xétđiều này: thường thường đới hút chìm kéo dài cả 10 triệu năm và núi lửa hoạt độngtrong cả thời gian ấy Một núi lửa riêng rẽ có thể hoạt động hàng trăm, hàng ngàn,thậm chí hàng triệu năm,mặc dù nó “ngủ” đến hàng thế kỉ giữa những trận phúnxuất Để nhận biết trạng thái hoạt động của núi lửa ta dựa vào hình dạng của nó.Hoạt động núi lửa ở những dãy giữa đại dương sinh ra đá basalt Nơi mà có sự mởrộng của hệ thống dãy này trên đất liền, như ở Iceland, núi lửa dạng khiên được hìnhthành Đá basalt, với hàm lượng silica tương đối thấp, tuôn ra trực tiếp từ quyển mềmnhư magma, trộn lẫn rất ít với những khoáng vật khác trừ vỏ đại dương, được cấuthành bởi basalt.

Sự hoạt động của núi lửa dạng khiên phía bên trên điểm nóng (hot spot) nằm ở dưới

tầng thạch quyển Ví dụ, núi lửa Hawaii ở vị trí rất tốt nằm trong mảng Thái BìnhDương hơn là gần ranh giới của một mảng Hiện nay, mọi người tin rằng có một điểmnóng ở dưới mảng Thái Bình Dương nơi mà magma được phát ra Magma di chuyển

đi lên qua các mảng và sinh ra các núi lửa ở đáy biển và cuối cùng có thể trở thànhmột hòn đảo Bởi vì tại đảo Hawaii các mảng di chuyển dữ dội từ hướng Tây Bắc quacác điểm nóng ổn định, một chuỗi các núi lửa chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Namđược hình thành Bây giờ, Hawaii gần điểm nóng và đã trải qua sự hoạt động và pháttriển của núi lửa Các đảo ở Tây Bắc như Molokai và Oachu rõ ràng đã di chuyển ra

xa điểm nóng như các núi lửa ở những đảo này không còn hoạt động nữa

Sự hoạt động của núi lửa hỗn hợp liên quan tới đá núi lửa andesitic và các đới suygiảm Đây là những núi lửa phổ biến được tìm thấy xung quanh vành đai Thái BìnhDương Ví dụ núi lửa ở vùng Cascade của Washington, Oregon và California có mốiliên hệ với đới suy giảm Cascadia (hình bên) Đá núi lửa andesitic được hình thànhtại đới suy giảm, nơi mà đưa magma lên trộn lẫn với cả vỏ đại dương và vỏ lục địa.Bởi vì vỏ đại dương có chứa thành phần silicate cao hơn magma, hình thành nên đá

có hàm lượng silicate trung bình

Sự hình thành nên những vụ vổ ở địa hình hõm chảo từ hoạt động phun trào, đây làmột vụ nổ cực kì lớn Những sự phun trào cùng với sự có mặt của đá rhyolitic , đánày được sản sinh khi magma di chuyển xuống và trộn lẫn với vỏ lục địa Đá rhyoliticchứa nhiều silicate hơn những loại đá núi lửa khác vì nó chứa một lượng lớn silicatecủa lớp vỏ lục địa Những núi lửa có hình dạng vòm dù không phải luôn luôn tạo ranhững trận phun trào hình thành nên địa hình hõm chảo, thì thường được tìm thấy ở

những khu vực của các đới suy giảm (subduction zones) và những vùng phun trào

magma rhyolitic chứa nhiều silicate

Cuộc thảo luận ngắn của chúng tôi này không thể giải thích được hết sự khác nhau

về thành phần cấu tạo và hoạt động của các loại đá Basaltic, Andesitic và Rhyolitic.Tuy nhiên, nó đưa ra được mối quan hệ cơ bản nhất của kiến tạo mảng với hoạt độngnúi lửa và đá núi lửa

5/ Đặc điểm của núi lửa (Volcanic feature):

Những đặc điểm này gồm có: miệng núi lửa (crater), hõm chảo (caldera), miệng phun núi lửa (volcanic vent), mạch phun (geyser), suối nước nóng (hot spring).

a Miệng núi lửa, hõm chảo, miệng phun núi lửa:

 Miệng núi lửa:

Miệng núi lửa là nơi giải phóng năng lượng tích lũy và phóng thích vật liệu, là chỗlõm thường thấy ở đỉnh của núi lửa Chúng được tạo ra bởi sự nổ hoặc sự sụp đổ và

có thể có dạng đáy phẳng hoặc dạng hình phễu Miệng núi lửa (thường có đường kínhvài km) nhỏ hơn nhiều so với hõm chảo - rất lớn, thường là những chỗ lõm tròn là kếtquả của sự nổ magma và sự sụp đổ xảy ra sau đó

Miệng các núi lửa đã tắt hoặc

không hoạt động thường chứa đầy

nước, tạo thành các hồ núi lửa như

ở Nam Tây Nguyên Theo nguồn

gốc có thể chia ra 3 kiểu miệng

núi lửa:

 Miệng núi lửa tích tụ, được

tạo thành tích tụ vật liệu bị

đẩy ra khỏi ống núi lửa

 Miệng núi lửa do nổ, trong

đó có các đá thành tạo trước

đã bị hất tung đi do lực nén

ép của khí bị giam hãm bên

trong núi lửa

 Miệng núi lửa bị hạ thấp do sự sụp đổ của cấu trúc núi lửa, hoặc do sự mất chỗdựa bên trong, hoặc do khoảng trống tạo thành vì magma thoát ra ngoài, hoặc domagma hạ xuống vì mất khí, kết quả là tạo ra một khoảng trống ở bên trên Kiểunày quyết định sự thành tạo của các sụt trũng lớn – caldera

 Hõm chảo:

Vật liệu được đưa ra ngoài núi lửa dưới dạng dunh nham, hoặc dưới dạng tuf, nhiềukhi đạt tới nhiều kilomet khối Sự thải khí ra ngoài một khối lượng vật chất lớn nhưvậy dẫn dến sự thiếu hụt khối lượng bên trong gây sụp đổ của các phần phần bênngoài Vì vậy, xung quanh núi lửa và lò magma của nó hình thành các đới nứt vỡ vàlún chìm có dạng gần hình tròn Kết quả là hình thành gờ núi hình tròn bao quanhmột trung tâm hạ thấp có tên là hõm chảo (caldera)

 Miệng phun núi lửa:

Miệng phun núi lửa được mở để các khoáng vật núi lửa (lava và vụn núi lửa) đượcphun trên bề mặt trái đất Miệng phun là những ống dẫn tròn ghồ ghề hoặc các vếtnứt kéo dài xuyên suốt chỗ magma được phun ra

b Suối nước nóng và mạch phun:

Suối nóng và mạch phun là những đặc trưng thủy học được tìm thấy ở một số khuvực núi lửa Nước ngầm hình thành và tiếp xúc với đá nóng trở nên nóng, và trongmột số trường hợp nước nóng chảy ra trên bề mặt như là suối nước nóng hoặc suối

nhiệt (thermal spring) Hiếm hơn, hệ thống nước ngầm dưới bề mặt liên quan tới

những kiểu hình lưu thông và đốt nóng tạo ra sự giải phóng có chu kì của hơi nước vànước nóng trên bề mặt, một hiện tượng được gọi là mạch phun nước Những lưu vực

và cánh đồng có mạch phun nổi tiếng thế giới được tìm thấy ở Iceland, New Zealand

và công viên quốc gia Yellowstone ở Wyoming

c. Sự phun của hỏm chão (Caldera eruption):

Miệng núi lửa khổng lồ hay hõm chảo rất hiếm khi hình thành nhưng lại hoạt độngrất mãnh liệt Không có bất kì hoạt động nào xảy ra trên trái đất này cách đây vàingàn năm nhưng ít nhất 10 vụ phun đã xảy ra trong hàng triệu năm trước, 3 trong số

đó là ở Bắc Mỹ Một vụ phun ở hõm chảo lớn có thể đẩy ra tới 1000km3 vụn núi lửa

mà phần lớn là tro (gấp khoảng 1000 lần khối lượng tro củ a Mount St.Helens phun ravào năm 1980), tạo ra một cái miệng núi lửa có đường kính khoảng 10km và bao phủmột khu vực có diện tích vài chục ngàn km2 Lớp trầm tích dòng tro và mưa tro có thểdày 100m gần với vành của miệng núi lửa và 1m hoặc hơn 100km cách xa nguồn Vụhoạt động hõm chảo xảy ra gần đây nhất ở Bắc Mỹ là khoảng 600.000 năm trước tạivườn quốc gia Yellowstone ở Wyoming và 700.000 năm trước tại Long Valley,California

Hoạt động chủ yếu của sự phun hình thành hõm chảo có thể rất nhanh chỉ trong vàingày đến vài tuần nhưng không liên tục sự hoạt động với cường độ thấp hơn có thểvẫn tồn tại trong 1 triệu trăm Do vậy, sự kiện Yellowstone đã để lại suối nước nóng

và mạch phun bao gồm Old Faithful trong khi đó sự kiện Long Valley để lại tai biếnnúi lửa tiềm ẩn Trên thực tế, cả hai mặt vẫn còn có khả năng sinh ra núi lửa hoạtđộng bởi vì magma vẫn còn hiện diện ở những độ sâu khác nhau bên dưới đáy hõmchảo Các hõm chảo đều là hõm chảo hồi sinh vì đáy của chúng tạo hình vòm lên phíatrên một cách chậm chạp từ khi sự phun nổ đã hình thành nên chúng

6/ Sự phân bố của núi lửa:

Trên bề mặt Trái Đất núi lửa phân bố tập trung thành bốn khu vực rõ nét:

 Vành đai núi lửa Thái Bình Dương, bao gồm Thái Bình Dương, các đảo và bờbiển nhìn ra Thái Bình Dương của lục địa Châu Mỹ và Châu Á.

 Dải Địa Trung Hải chạy theo vĩ tuyến

 Dải Đại Tây Dương chạy thao phương kinh tuyến, dọc theo giữa đại dươngnày chệch nhiều về phía đông hơn

 Dải Đông Phi chạy theo phương kinh tuyến từ Hồng Hải đến gần Mozambic.Trong lịch sử người ta đã biết được 440 núi lửa hoạt động, trong đó trên 340 núi ởThái Bình Dương và khoảng 100 núi lửa ở Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương Phầnlớn núi lửa tập trung trên các đới dọc theo rìa đại dương, ví dụ các núi lửa ven TháiBình Dương tạo thành “vòng lửa Thái Bình Dương” Trên lục địa rất hiếm núi lửahoạt động, chỉ có ở Đông Phi có một dải hoạt động kiến tạo tích cực chạy theo hướngBắc – Nam, kéo dài từ Hồng Hải đến Mozambic, nhiều hệ thống đứt gãy và núi lửađang hoạt động trong phạm vi dải kiến tạo tích cực này

Vành đai Thái Bình Dương là nơi có nhiều núi lửa nhất trên thế giới Tại Viễn Đôngcủa Nga, trên các đảo Aleuti có chừng 40 núi lửa, trên bán đảo Kamshatka có khoảng

40 núi lửa, trong đó có 13 núi lửa đang hoạt động Núi Kliusevski cao 4850 m là mộttrong những núi lửa cao nhất thế giới, cứ khoảng 7 -8 năm lại phun một lần, từ núinày thoát ra nhiều fumarol, nhiều suối nước nóng và nhiều vòi nước phun Các ngọnnúi Kronot và Zhupanov là những núi lửa đã tắt Trên quần đảo Kutil có trên 20 núilửa, trong đó có chừng một nửa đang hoạt động

Trên các đảo Nhật Bản có trên 200 núi lửa, trong đó 40 núi lửa đang hoạt động, cónhững núi lửa được nhiều người biết đến như Phú Sĩ, Bandaisan…Tại nam và tâynam Thái Bình Dương có nhiều núi lửa trên quần đảo Philipin, quần đảo Indonesia(Borneo, Clebe, Java) Trên đảo Java có hơn 100 núi lửa, trong đó có 20 núi lửa cònđang hoạt động, 10 núi lửa ở vào giai đoạn phun khí lưu huỳnh, các núi lửa này cao

từ 2000 đến 3000m Núi lửa Krakatau nằm giữa Sumtra và Java nổi tiếng với đợtphun ngày 20/4/1883

Trên đảo Tân Ghine có 5 núi lửa, trên địa phận Austrlia chỉ gặp núi lửa đã tắt ở miềnVictoria, ở Newzeland và Châu Nam Cực cũng có một số núi lửa Vòng núi lửa TháiBình Dương kéo dài tiếp theo bờ phía tây của nam và bắc Châu Mỹ, tại đây có cácnúi lửa đang hoạt động trong miền đất lửa (ở cực nam của Nam Mỹ), trong dãy núi cótrên 200 núi lửa.Có nhiều núi lửa ở cách xa đại dương 150 đến 300 km, ngọn núi lửaCotopatxi là núi lửa cao nhất thế giới (5960 m) Đặc trưng của dạng núi lửa này là khiphun có thể tung những khối đá nặng tới 200kg đi xa đến 14km

Ngay chính giữa Thái Bình Dương, các núi lửa hoạt động trên các quần đảo Hawai,Tân Bretagne, Bismarck, trên các đảo Solomon, Fidji, Samoa, Tahiti và Mạkize Tạiđây có tới 40 núi lửa đang hoạt động trong đó hai ngọn núi lửa Mauna Loa vàKilauea (quần đảo Hawai ) là nổi tiếng nhất

Núi lửa Pele trên đảo Martinic thuộc quần đảo Antille đã hoạt động mạnh mẽ vàonăm 1902 Ở Mexico, phần phía tây của Bắc Mỹ, trong phạm vi dãy Siera Nevada và

ở Alasca, đều có núi lửa đang hoạt động

Trong dải Đại Trung Hải, núi lửa thường phân bố dọc theo bờ biển, trên các đảo củaĐịa Trung Hải, một số nằm trong các vịnh Trong số đó những núi được biết đếnnhiều nhất là Vesuve ở trên bờ vịnh Napoli, Stromboli và Vuncano ở quần đảoLipari, Etna ở đảo Sicile, Panteleriaj ở giữa Sicile và Châu Phi, Santorin trên đảoPhira thuộc quần đảo Hy Lạp Kéo dài về phía đông, dải này gồm các núi lửa đã tắt

để Tiểu Á, ở Kazbeck, Elbruse và các núi lửa ở giai đoạn phun solfata như Ararat vàKavkaz Núi lửa Elbruse cao 5633 m, cả hai núi lửa này đều hoạt động ở đầu Đệ Tứ.Trong địa phận miền núi Vitimski có các nui lửa tắt Mushketov nằm ở bờ trái và núiObrushev ở bờ phải sông Vitim Tiếp đến là những núi lửa vừa mới tắt cách đâykhông lâu ở Mông Cổ, Mãn Châu và đông Siberia

Dải Đại Tây Dương gồm những núi lửa phân bố trên các đảo Ian – Maien, Băng Đảo,đảo Axo, Canari, đảo Saint Helen và đảo Tristan da Cunha…Trong số các núi lửathuộc dải này thì núi Hekla cao 1520 m ở Băng Đảo được biết đến nhiều nhất

Dải Đông Phi có các núi lửa trong địa phận Ethiopi nhất là ở miền phía Nam nướcnày Các núi lửa Kenia và Kilimandzaro rất nổi tiếng, chúng đều nằm ở phía Đông hồVictoria Ngọn thứ nhất cao 5600m, ngọn thứ hai cao 6110m

Qua những điều trình bày trên về sự phân bố các núi lửa hiên nay trên thế giới chúng

ta thấy rõ, hơn 90% núi lửa đang hoạt động phân bố dọc theo rìa của các mảng thạchquyển Phần lớn các núi lửa tập trung vào các miền ven rìa đại dương, các miền đạidương và biển

Ở Việt Nam hoạt động núi lửa đã xảy ra rất mãnh liệt vào cuối Mesozoi với kiểu hoạtđộng phun nổ, thành phần vật liệu trung tính đến acid Trong Kainozoi núi lửa phuntrào đã phát triển rộng rãi ở Tây Nguyên và Nam Trung Bộ tạo thành lớp phủ bazan

dày, nay phong hóa thành đất đỏ bazan rất màu mỡ Đầu thế kỉ 20 hoạt động núi lửachỉ còn thấy rải rác ở vùng ven biển Nam Trung Bộ

Núi lửa ở Nam Trung Bộ có thể xuất hiện, đặc biệt là vùng Hòn Tro.Trở lại lịch sử,ngày 15/2/1923, nhiều vùng thuộc cù lao Hòn (Phan Thiết) bị chấn động mạnh, nhàcửa nghiêng ngả, người đứng không vững Những chấn động này kéo dài một tuầnliền Sau đó, khi đi ngang qua cù lao này, thủy thủ trên tàu Vacasamaru của Nhật pháthiện một đám khói đen dựng đứng, kèm theo một cột hơi dày đặc bốc cao hơn 2.000

m cùng với những tiếng nổ mạnh phát ra từng đợt Ngày 8/3 năm đó, cù lao Hònphun ra những chất màu xám đen, xám nhạt gồm hơi nước, bùn và đất Trước mỗi đợtphun, nhiều tiếng nổ phát ra như bom và hỗn hợp bùn đá bật lên sáng lóa Ngày15/3/1923, núi lửa đã ngừng phun nhưng hòn đảo còn nóng âm ỉ và đến ngày20/3/1923, động đất xảy ra, núi lửa phun trở lại

Trước đợt hoạt động của núi lửa Hòn Tro, ngày 8/2/1923, tàu của hải quân Hoàng giaAnh khi đi qua vùng này còn phát hiện thêm một hòn đảo khác với chiều dài 30,5 m,cao 0,3 m, cách Hòn Tro 3,7 km cũng đã phun lửa cao 12 m, xung quanh nước xoáyrất mạnh Ngoài đợt hoạt động vào năm 1923, tại khu vực Hòn Tro và một số vùngxung quanh, hoạt động động đất và núi lửa đã xảy ra hai lần vào cuối thế kỷ thứ 19 vàsớm hơn nữa nên có nhiều khả năng núi lửa Hòn Tro có thể hoạt động trở lại

II/ NHỮNG TAI BIẾN NÚI LỬA ( VOLCANIC HAZARDS ):

Những tai biến núi lửa bao gồm những ảnh hưởng sơ cấp (primary effects) của hoạt

động núi lửa là kết quả trực tiếp của sự phun trào và nhứng ảnh hưởng thứ cấp

(secondary effects) có thể do những ảnh hưởng sơ cấp gây nên Những ảnh hưởng sơ

cấp gồm dòng lava (lava flow); hoạt động trầm tích vụn núi lửa (pyroclastic activity)

gồm có: tro rơi xuống (ash fall), dòng tro (ash flow)và luồng hơi bên trong (lateral blast) ; sự thoát khí- hầu hết dạng hơi nước, nhưng đôi khi là những khí ăn mòn và

độc hại Những ảnh hưởng thứ cấp gồm dòng những mảnh vụn vỡ, dòng bùn, trượt lởđất và lửa

A/ Các tai biến sơ cấp (Primary effects):

1/ Dòng lava (Lava flow):

Dòng lava là một trong những sản phẩm thường thấy nhất của hoạt động núilửa.Chúng có được khi magma lên đến bề mặt và chảy tràn lên miệng núi lửa hoặcmiệng phun dọc bên sườn của núi lửa Có 3 nhóm lava chính có tên từ những loại đánúi lửa: balsatic (chiếm hầu hết), andesitic và rhyolitic

Dòng lava có thể khá lỏng và di chuyển nhanh hoặc tương đối sánh và di chuyểnchậm Lava balsatic với hàm lượng silic khoảng 50%, quy định phạm vi của tốc độchảy Những dòng với hàm lượng khí và nhiệt độ bùn lên cao nhất di chuyển nhanhnhất với tốc lực bình thường là khoảng 1m/h; những lava này có kết cấu bề mặt nhẵnkhi chúng hóa rắn Những dòng lava balsatic mát hơn ít khí hơn chuyển động với tỷ

lệ một vài mét trong 1 ngày và có kết cấu “thô kệch” sau khi hóa rắn Ngoại lệ đối

một vài dòng ở các dốc đứng, hầu hết dòng lava chảy đủ chậm để con người có thể dễdàng chuyển đi khỏi nơi mà nó ập tới.

Dòng lava từ núi lửa Kilauea, Hawaii, đã hoạt động được vài năm 5/1990 hơn 50ngôi nhà ở ngôi làng Kalapana đã bị phá hủy bởi dòng lava và 8/1990 lava chảy quaphần của bãi biển nổi tiếng Kaimu Black Sand Beach và đi vào trong đại dương Ngôilàng Kalapana kể từ năm 1995 gần như biến mất và phải mất nhiều thập kỷ để nhiềuvùng đất tái sản xuất trở lại Mặt khác,sự phun trào,phối hợp với các quá trình củabiển, đã sản sinh những bãi cát biển đen mới Cát được sinh ra khi lava nấu chảy xâmnhập đại dương và những mảnh vở vào trong cấu trúc cát

Những phương pháp điều khiển:

Có một vài phương thức như đặt bom, làm lạnh nước và xây dựng vách được dùng đểlàm chệch hướng của dòng lava ra khỏi khu dân cư cũng như những khu được ưutiên Những phương thức này đã có những thành công lẫn thất bại Chúng không thểđược mong đợi để ngăn chặn những dòng lớn và cần có những định giá xa hơn nữa.Đặt bom dòng lava được thử nghiệm để ngừng sự phát triển của chúng Nó chứng tỏhiệu quả cao nhất với những dòng lava khi lava lỏng bị giữ bởi một con kênh bằngcách làm lava đông lại trên rìa của dòng chảy Mục tiêu là làm ngăn chặn phần nàocon kênh bằng cách đó làm lava chất đống, lava thoát ra với lộ trình ít phá hủy hơn.Thủ tục đã được thiết lập là đặt bom thành công ở những điểm càng lúc càng cao khicần thiết để khống chế hiểm họa.Việc đặt bom có một vài đóng góp cho nhữngnghiên cứu tương lai nhưng trong chừng mực kinh nghiệm của chúng ta dường như

nó cung cấp sự bảo vệ nhỏ trong phần lớn các trường hợp

Những kết quả của việc đặt bom không thể dự đoán được và trong bất kì sự kiện nàophương pháp này không thể được mong đợi để tác động đến những dòng lớn Điềukiện thời tiết xấu và sự dư thừa khói và sự rơi của tàn tro cũng có thể làm giảm hiệu

quả của việc đặt bom Làm lạnh nước của dòng lava (làm mát dòng chảy bởi nước)đôi khi đem lại thành công Điển hình kiểm soát dòng lava ở Iceland.

2/ Tai biến do trầm tích vụn núi lửa (Pyroclastic hazard):

Hoạt động trầm tích vụn núi lửa mô tả hiện tượng núi lửa nổ trong đó bụi núi lửađược phun ra một cách tự nhiên từ miệng núi lửa vào trong khí quyển Có một vàiloại hoạt động do nham tầng núi lửa Trong sự phun tro núi lửa hoặc mưa tro mộtlượng khổng lồ của những mảnh vỡ đá, những mảnh vỡ thủy tinh tự nhiên và khíthoát ra mạnh vào không khí bởi sự nổ từ núi lửa Sự nổ bên là sự nổ của khí và tro từmặt bên của núi lửa Những vật liệu được tống ra di chuyển xa khỏi núi lửa với tốc độkhổng lồ, đôi khi đạt đến vận tốc âm thanh Những dòng vụn núi lửa hay dòng tro làmột trong những phần gây chết người nhiều nhất của sự phun trào núi lửa Chúng lànhững dòng thác của dăm tích rất nóng-tro, đá, mảnh vụn thủy tinh núi lửa và khí-được phun ra từ miệng và di chuyển nhanh chóng xuống mặt bên của núi lửa Dòngdăm tích cũng được biết đến như những dòng thác nóng,…

a/ Mưa tro (Ash fall):

Sự phun trào tro núi lửa có thể bao phủ cả hàng trăm đến cả hàng ngàn km2 bằng tấmthảm tro núi lửa.Phun trào tro sinh ra một vài tai biến:

Thảm thực vật,bao gồm vụ mùa và cây cối có thể bị phá hủy

Bề mặt nước bị ô nhiễm bởi cặn,làm tăng tạm thời tính acid của nước.Sự tăng tínhacid chỉ kéo dài vài giờ sau khi đợt phun trào dừng lại

Phá vỡ cấu trúc các tòa nhà,nguyên nhân bởi sự tăng gánh nặng trên nóc nhà.Bề dày1cm tro có thể nằm vào hơn 2.5 tấn cân nặng của mái nhà với diện tích bề mặtkhoảng 140m2

Tai biến về sức khỏe như kích thích hệ thống hô hấp và mắt do sự tiếp xúc với tro vàkết hợp khói cay

b/ Dòng tro (Ash flow):

Dòng tro có thể nóng đến hàng trăm độ C và di chuyển với tốc độ 100km/h xuốngphía bên của núi lửa, thiêu trụi mọi thứ trên đường đi Chúng hiếm khi xảy ra ở khuđông dân cư nhưng hậu quả có thể rất thảm khốc nếu khu dân cư nằm trên đường đicủa dòng chảy Một minh chứng bi thảm xảy ra năm 1902 ở đảo Tây Ấn củaMartinique Sáng 8/5 một dòng chảy nóng, tro, hơi nước sáng rực và những khí khác

ầm ầm đổ xuống Mount Pelée và qua thị trấn St.Pierre làm chết 30000 người Mộtngười tù trong nhà giam đã là 1 trong 2 người sống sót và anh ta bị cháy dữ dội và tạothành sẹo kinh khủng Theo như đưa tin, anh ta đã sống phần đời còn lại đi tua diễnxiếc với cái tên “Người tù St.Pierre” Những dòng chảy như vậy xảy ra ở núi lửathuộc Tây Bắc Thái Bình Dương trong quá khứ và có thể xảy ra trong tương lai.Một loại khác của dòng tro là sự trào từ đáy, được hình thành khi dòng magma đi lêntiếp xúc với nước ở trên hay gần bề mặt trái đất bằng sự nổ bùng nước và tro dữ dội.Như một vụ nổ xảy ra năm 1911 trên một hòn đảo ở Lake Taal, ở Philipines, làm chết

1300 cư dân trên đảo và bờ hồ bằng một sự nổ kinh hoàng quét qua dòng nước Một

sự kiện tương tự xảy ra cũng ở đó vào năm 1965, lần này là 200 sự sống Sự phuntrào từ đáy thường kiên quan đến những núi lửa nhỏ với miệnh chén như ở DiamondHead,Hawaii Nhiều núi lửa tắt thuộc loại này có thể được tìm thấy ở thung lũngChristmas Lake, nơi còn sót lại hồ cổ ở trung tâm phía Nam của Oregon và ở vùngTule Lake thuộc Bắc California

3/ Khí độc (Poisonous gas):

Các loại khí khác

nhau bao gồm cả hơi

nước, carbon dioxide,

carbon monoxide,

sufur dioxide và hidro

hoạt động núi lửa

Nước và Carbon

dioxide chiếm hơn

90% tổng lượng khí

nguy hiểm hiếm khi

đến khu dân cư với

nồng độ độc Tuy

nhiên, sufur dioxide có thể tác dụng trong khí quyển sinh ra mưa acid theo hướng gióthổi cùng với sự phun trào Cuối cùng, nồng độ độc của một số chất hóa học thoát radưới dạng khí có thể được hấp thụ bởi tro núi lửa và rơi xuống mặt đất Rốt cuộc làtro độc kết hợp chặt chẽ trong đất và trong cây cối-nguồn thức ăn của con người vàvật nuôi Flo là ví dụ được phun ra dưới dạng acid hydrofluoric có thể bị hấp thu bởitro núi lửa Nó cũng có thể được đi vào trong nguồn nước

Những núi lửa ngủ có thể phát ra các khí trong những chu kì dài cùng với sự phun.Một minh chứng đột ngột và bi thương vào tối 21/8/1986, khi hồ Nios ở Cameroon,Châu Phi, mở lỗ thông khí độc, hầu như gồm có phần lớn là carbon dioxide Khí nàynặng hơn không khí và lắng lại ở những ngôi làng gần đó, làm chết gần 2000 người

và số lượng lớn động vật bằng sự làm ngạt Suy xét rằng carbon dioxide và những khíkhác phân giải chậm trong vùng nước đáy của hồ,nơi chiếm giữ một phần miệng củanúi lửa ngủ Miễn là khí này hòa tan trong nước hồ và được giữ lại ở đó bằng áp suấtcủa nước bên trên thì sẽ không vấn đề gì Tuy nhiên, nếu nước hồ bỗng nhiên bị xáotrộn bởi sự lở đất dưới nước và những trận địa chấn nhỏ mang nước từ dưới đáy lênmặt (trường hợp hồ Nios), các khí có thể đi vào khí quyển Sự kiện Cameroon khôngphải là duy nhất, trong năm 1984 sự lở đất dưới mặt nước ở một hồ gần đó hiển nhiên

mở đầu cho sự phân giải carbon dioxide mà đã cướp đi sự sống của 37 người