Tulivuori

St. Helens-tulivuori purkautumassa 22. heinäkuuta 1980. Tulivuoren räjähdyspurkaus 18. toukokuuta 1980 ei ollut maailmanlaajuisesti mitenkään tavattoman voimakas, mutta se sai paljon huomiota.

Tulivuori St. Helensin vuorilla

Tulivuori on muodoltaan hyvin usein kartiomainen vuori, joka rakentuu tulivuorenpurkauksissa muodostuvasta laavasta, ja heitteleistä jotka voivat olla pyroklastista tefraa (tuhkaa), laavapommeja tai lohkareita. Purkaustuotteet ovat peräisin maanalaisista sulan kiviaineksen säiliöistä, jotka ovat purkauskanavan kautta yhteydessä purkausaukkoon. Tulivuorenpurkaus voi vaihdella suhteellisen rauhallisesta laavavirtauksesta (magmapurkaus maanpinnalle) räjähdysmäisiin purkauksiin joissa pyroklastista ainesta lentää korkealle ilmaan kilometrien korkeuteen.

Maapallolla on noin 4 000 tulivuorta, joista noin 450 on purkautunut historiallisena aikana. Ne sijaitsevat pääasiassa mannerlaattojen saumakohdissa, joihin myös nuoret poimuvuoristot ovat sijoittuneet. Erityisen runsaasti niitä on Aasian itärannikon saarilla kuten Indonesiassa, Filippiineillä ja Japanissa sekä Keski-Amerikassa ja Andeilla. Useita tulivuoria on myös esimerkiksi Välimeren maissa, varsinkin Etelä-Italiassa, sekä Islannissa.

Tulivuoren synty

Tulivuoria tavataan usein mannerlaattojen saumakohdissa. Atlantin valtameren keskiselänteellä etelässä Afrikan ja Etelä-Amerikan laatat loittonevat toisistaan, samoin pohjoisessa Pohjois-Amerikan ja Euraasian laatat, ja Islannin tulivuoret liittyvät tähän mannerlaattojen liikkeeseen. Toisaalta laatat saattavat myös painua toisiaan vasten, kuten esimerkiksi Etelä-Amerikan länsirannikolla sekä myös Välimeren alueella, jossa tämä ilmiö on synnyttänyt Italian tulivuoret. Tällöin laattojen hankaus, kitka, aiheuttaa magmapesäkkeiden synnyn. Tulivuoria saattaa esiintyä myös niin sanottujen kuumien pisteiden kohdalla, joissa mannerlaatan keskellä maapallon vaipan ylöspäin nousevat konvektiovirtaukset, pluumit, synnyttävät tulivuoren. Esimerkiksi Havaijin saariketju on syntynyt tällä tavoin.

Tulivuoresta purkautuvat aineet

Tulivuorista purkautuu hehkuvansulaa magmaa, jota sen poistuttua kraatterista sanotaan myös laavaksi, kiinteitä kiviä, pölymäistä ainetta ja kaasuja.

Purkautunut laava virtaa tulivuoren rinnettä alas, kunnes se jähmettyy. Osa siitä voi myös viskautua ilmaan, jolloin se putoaa maahan jähmettyneenä lapilleina. Ilmassa lentäneet irralleet kappaleet iskostuvat vähitellen tuffeiksi. Purkautuneita pieniä hiukkasia nousee kaasujen mukana myös korkealle ilmakehään, josta ne laskeutuvat vähitellen maahan vulkaanisena tuhkana.

Tulivuoresta purkautuva kaasu koostuu suurimmaksi osaksi vesihöyrystä ja hiilidioksidista. Lisäksi se sisältää tavallisesti rikkidioksidia, typpeä, klooria, rikkivetyä ja booriyhdisteitä.

Rakenne

Tulivuori koostuu purkausjätteestä muodostuvasta vuoresta eli keilasta. Se on koostunut joko pelkästä laavasta, pelkästä tuhkasta tai molemmista vuorottelevina kerroksina. Tulivuoren purkauskanavan aukenemiskohtaa kutsutaan kraatteriksi. Kaldera puolestaan on aiemmassa räjähdyspurkauksessa syntynyt suuri kraatteri vuoressa. Uusi kraatteri saattaa aueta kalderan sisällä. Joskus purkaus hakee uuden kanavan esimerkiksi vuoren kylkeen, jolloin puhutaan sivukeilasta.

Tulivuoren keilan rakenne riippuu magman koostumuksesta. Emäksinen basalttilaava voi virrata kraatterista pitkällekin, ennen kuin se jähmettyy, ja siitä muodostuu laakeita kilpitulivuoria. Happamat lipariittiset ja puolihappamat andesiittiset laavat ovat sitkaampia, ja pääasiassa niistä koostuneet tulivuoret ovatkin jyrkkärinteisiä ja kartiomaisia.

Kilpitulivuori

Pääartikkeli: Kilpitulivuori

Islannin tulivuorten laavat ovat basalttisia, joille on tyypillistä laavan nopea juoksevuus ja suhteellisen vähäinen kaasusisältö. Tämän vuoksi tällaiset tulivuoret purkautuvat suhteellisen rauhallisesti laavan kulkiessa pitkiäkin matkoja. Tämän seurauksena tulivuorten keilat ovat suhteellisen matalia ja niiden rakenne on melko homogeeninen. Tämäntyyppisiä tulivuoria kutsutaan kilpitulivuoriksi.

Kerrostulivuori

Pääartikkeli: Kerrostulivuori

Laattojen törmäysvyöhykkeillä basalttisen merenpohjanlaatan työntyessä mannerlaatan alle sekoittuu magmaan myös mantereisen laatan kiviaineksia. Magma on tällöin sitkeää ja alle 1000 asteen lämpöistä, eikä valu pitkälle purkautuessaan. Purkaukset ovat kuitenkin räjähdysmäisiä, kun sitkeä magma pidättelee kaasuja ja paine kasaantuu. Kaasujen ohella tulivuori syytää ulos tuhkaa ja kivenkappaleita. Magma purkautuu jähmettyen roiskeiden päälle: syntyy kerroksellinen rakenne. Kerrostulivuoria ovat esimerkiksi Fuji, Etna, Vesuvius, Cotopaxi ja Teide.

Räjähdyspurkaus

Tuhoisimpia purkauksia ovat maan sisään patoutuneen kaasun aiheuttamat räjähdyspurkaukset, joissa tulivuoren huippu tai osa reunaa lentää ilmaan. Räjähdyksen aiheuttaa pääasiassa vulkaanisten kaasujen laajeneminen, kun ne pääsevät suuresta paineesta ilmakehään, tai magman joutuminen kosketuksiin veden kanssa.

Vuoren rakenteessa vuorottelevat purkausjätteiden ja laavan eri kerrokset. Hapan laava on usein kaasupitoista ja sitkasta, jolloin kaasujen paineen nopeat muutokset voivat aiheuttaa räjähdyspurkauksia. On mahdollista, että koko vuori yksinkertaisesti räjähtää kappaleiksi, esimerkkeinä Krakataun ja St. Helensin purkaukset. Jos laava on erityisen sitkeää, se saattaa kovettua kraatteriin niin sanotuksi laavatapiksi. Tällöin räjähdyspurkauksen riski kasvaa erityisesti, sillä se antaa mahdollisuuden paineen nousuun vuoren sisällä. Jotkut vuoret kuten Vesuvius saattavat purkautua vuoroin rauhallisesti, vuoroin räjähdyspurkauksin. Vesuviuksen tunnetuin purkaus lienee vuonna 79 Pompejin, Herculaneumin ja Stabiaen tuhoon johtanut purkaus. Räjähdyspurkauksiin liittyy usein myös pyroklastinen pilvi, jossa räjähdyksen synnyttämä hienojakoinen ja tulikuuma tuhka- ja laavapöly polttaa kaiken eteen osuvan.

Tulivuorenpurkauksen tuhot

Pieni tai keskikokoinen tulivuori voi tuhota jo ensimmäisen viidentoista minuutin aikana muutaman kilometrin säteisen alueen. Ajanlaskumme alusta lähtien on arviolta noin kaksisataatuhatta ihmistä kuollut tulivuorenpurkauksissa. Yli 10 000 ihmisen hengen vaatineita purkauksia tunnetaan seitsemän. Vuosittain tapahtuu 2–4 purkausta, jotka tappavat ihmisiä. Kaikkiaan purkauksia tapahtuu vuodessa noin 60 ja enemmänkin, jos hyvin pienet purkaukset lasketaan mukaan.

Tulivuorenpurkaus voi myös luoda tappavia pitkäaikaisvaikutuksia tuhoamalla viljelysmaat. Purkaus tappaa yleensä 2/3 uhreistaan ensimmäisen kuukauden sisällä. Tulivuoren laava voi virrata hyvinkin pitkiä matkoja, jopa kymmeniä kilometrejä. Yleensä laava virtaa muutaman metrin tai kilometrin tuntivauhtia, mutta voi jyrkillä rinteillä virrata 10 km/h. Laava, jonka lämpötila on 500–1 200 °C, polttaa, murskaa ja hautaa kaiken alleen. Ihmiset ja muut eläimet ehtivät kuitenkin yleensä pois sen alta. Vammoja on tullut, kun uteliaat menevät liian lähelle, tai kun ihmiset jäävät loukkuun eri suunnista lähestyvien laavavirtojen väliin.

Vaarallisimpia ovat kuuman tuhkan ja kaasun pilvet, ns. pyroklastiset pilvet, jotka polttavat ja hautaavat ihmisiä, eläimiä ja kasvillisuutta alleen. Lämpötila on 600-700°C. Pyroklastisen pilven nopeus voi olla jopa 100 km/h.

Viileä tuhkakin hautaa rakennuksia alleen ja on merkittävä kuoleman aiheuttaja. Vaikka ihmiset pääsisivätkin pakoon, tuhka hautaa viljelysmaat alleen ja aiheuttaa maataloudesta riippuvaisilla alueilla nälänhädän, jos alueelle ei saada elintarvikeavustuksia. Tuhka on myös vaarallista jos sitä joutuu hengitysilman mukana keuhkoihin. Keuhkoissa tuhka muodostaa eräänlaista sementtiä ja ihminen tukehtuu tämän johdosta. Myös rakennusten päälle satava tuhka voi romahduttaa kattorakenteet. Jos tuhkaan sekoittuu lisäksi sadevettä, massan paino lisääntyy huomattavasti ja lisää rakennusten sortumisvaaraa huomattavasti. Tulivuoren räjähdyspurkaus lennättää jopa kuutiokilometrejä rikkoutunutta kiveä ilmaan. Nämä kivet satavat lähialueilla alas ja tulevat rakennusten kattojenkin läpi sisälle.

Erittäin vaarallisia ovat myös ilmassa lentävät mutamaiset möykyt ja mutavirrat, jotka syntyvät sateen kastelemalla tulivuoren rinteellä. Lentävät mutamöykyt repivät paikoiltaan puita, taloja ja kiviä, jotka vierivät alas laaksoon. Mutamöykyt hautaavat kaiken mutaan.

Tulivuorenpurkausten yhteydessä ilmaan pääsee usein myös vulkaanisia kaasuja. Vaaralliisimpia niistä ovat rikkidioksidi, hiilidioksidi ja rikkivety.

Tuhkapilvessä esiintyy myös salamointia.

Vaikutukset lentoliikenteeseen

Tulivuorenpurkauksesta ilmaan noussut aines on vakava vaara lentoliikenteelle. Kivituhka naarmuttaa koneen etuosaa, jolloin siipien etureunan ja moottorien vahingoittuminen voi aiheuttaa vakavia vaaratilanteita, samoin ohjaamon ikkunoiden naarmuuntuminen niin, että niistä ei enää näe läpi. Mekaanisen naarmutuksen lisäksi purkauspilven happamat aineosat voivat aiheuttaa metallin syöpymistä, ja lasimaiset osat voivat sulaa ja takertua moottorin sisäosiin. Moottoreihin ajautuva tuhka voi myös tukkia niiden ilmanoton ja sammuttaa ne. Yhdeksän Kansainvälisen siviili-ilmailujärjestön (ICAO) perustamaa tiedotuskeskusta tiedottaa lentoliikenteelle vaarallisista purkauksista ja ennustaa tuhkapilvien leviämistä.

Tuhoisimmat tulivuorenpurkaukset

Pääartikkeli: Luettelo suurista tulivuorenpurkauksista

Tietokonekuva Vesuviuksen purkauksesta vuonna 79 jaa.

Tuhoisia varhaisia tulivuorenpurkauksia olivat muun muassa Vesuviuksen, Santorinin ja Toban purkaukset.

• noin 1650–1600 eaa. Santorini eli Thera, Kreikka: voimakkuudeltaan noin 6x Krakatau, ja 120x Saint Helens
• 79 jaa Vesuvius, Italia: noin 3 400 kuollutta
• 1586 Kelut, Indonesia: noin 10 000 kuollutta
• 1783 Lakagigar, Islanti: noin 9 000 kuollutta
• 1792 Unzen, Japani: noin 15 000 kuollutta
• 1815 Tambora, Indonesia: noin 92 000 kuollutta
• 1883 Krakatau, Indonesia: noin 36 000 kuollutta
• 1902 Mont Pelée, Martinique: noin 30 000 kuollutta
• 1912 Novarupta, Alaska: purki 20 km³ ainetta
• 1980 Mount Saint Helens, Washington: hävitti noin 600 km²
• 1983 Kilauea, Havaiji: laava peitti noin 80 km²
• 1984 Nevado del Ruiz, Kolumbia: yli 20 000 kuollutta
• 1991 Mt. Pinatubo, Filippiinit: 300–900 kuollutta

Tsunami

Pääartikkeli: Tsunami

Tulivuoren räjähdyspurkaus saarella aiheuttaa tsunamin eli valtavan hyökyaallon. Räjähdyksessä syntyneen kalderan, kattilalaakson, täyttyminen vedellä luo hyökyaallon. Hyökyaalto, joka voi olla ainakin viisi metriä korkea, syntyy purkauspilven romahtaessa veteen. Jos tulivuori on valtameren rannalla, se voi aiheuttaa megatsunamin, yhden ihmiskunnan suurimmista katastrofeista. Tämä vaatisi sen että tulivuoresta lohkeaisi pala joka romahtaisi mereen. Tällainen mahdollisuus saattaa tiedemiesten mukaan olla esimerkiksi La Palman saarella.

Purkausten vaikutus ilmastoon

Pääartikkeli: Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon

Korkealle ilmakehään joutuneet tulivuorten purkaustuotteet toimivat peilin tavoin ja heijastavat pois Auringon säteilyä. Maanpinnalle saapuvan Auringon säteilyn määrän pieneneminen viilentää maanpintaa.

Niin sanotut kaaritulivuoret, kuten Pinatubo ja Chicon, sinkoavat purkaustuotteensa korkealle. Räjähdysmäiset, korkealle stratosfääriin ulottuvat tulivuorenpurkaukset lisäävät muutamaksi vuodeksi Maan pintalämpötilaa viilentävien purkaustuotteiden pitoisuutta ilmakehässä. Nimenomaan stratosfäärissä viilentävä vaippa toimii tehokkaasti ja säilyy kauan.

Tärkeimmät Maan pintalämpötilaa viilentävät tulivuoren purkaustuotteet ovat tulivuoren tuhkapöly ja rikkidioksidi, josta syntyy rikkihappoa. Rikkihappo muodostuu ilmakehässä siten, että rikkidioksidi reagoi ilmakehässä olevien pienten vesipisaroiden kanssa. Syntyvät hyvin pienet rikkihappopisarat pysyvät ilmakehässä pitkään, kun ilmavirtaukset kannattelevat niitä saoin kuin pilvien pieniä vesipisaroita. Tulivuorenpurkauksen synnyttämän pölyn vaikutusta ilmastoon mitataan indeksillä, joka lyhennetään VEI.

Toisaalta tulivuoret vapauttavat ilmakehään hiilidioksidia ja muita kasvihuonekaasuja ja voivat joskus lämmittää ilmastoa.

Viime vuosikymmeninä tapahtuneiden suurten tulivuorenpurkausten epäillään alentaneen muutamaksi vuodeksi maapallon keskilämpötilaa noin 0,5 astetta. Viileneminen on tuntunut eniten napa-alueilla ja pohjoisen pallonpuoliskon keskileveyksillä. Kun Laki eli Lakagigar purkautui Islannissa vuonna 1783, pohjoisella pallonpuoliskolla koettiin katovuosia. Indonesiassa sijaitsevan Tamboran räjähdysmäinen purkaus vuonna 1815 synnytti ”kesättömän vuoden” seuraavana vuonna viilentämällä maapalloa jopa kolme astetta.

Vuosina 535-536 jaa. esiintyi laajoja nälänhätiä, joiden uskotaan johtuneen jossain päin maailmaa tapahtuneesta suuresta tulivuorenpurkauksesta.

Monet tutkijat arvelevat, että noin 71 000 vuotta sitten viime jääkauden ensimmäisen kylmän vaiheen aikana tapahtui jättimäinen Toba-tulivuoren purkaus, joka viilensi kylmenevän jääkauden ilmastoa. Monien muiden muinaisten purkausten, joista tiedetään esimerkiksi Yellowstonen purkaus ja Siperian laakiobasalttipurkaukset, epäillään vaikuttaneen aikoinaan vielä enemmän maapallon ilmastoon.

Muiden planeettojen ja kuiden tulivuoret

Marsin tulivuori Olympus Mons on aurinkokunnan korkein tunnettu vuori.

Paitsi Maassa, tulivuoria tiedetään olevan ainakin Venuksessa ja Marsissa sekä Jupiterin Io-kuussa. Lisäksi joissakin uloimpien planeettojen kuissa on havaittu kryovulkanismia, jossa lämpötila pysyy alhaisena, mutta kuun sisästä purkautuu vesihöyryä, metaania tai muita kaasuja.

Maapallon Kuussa ei esiinny tulivuorenpurkauksia, mutta tuoreen tutkimuksen mukaan Kuunkin sisäosat ovat ainakin osittain sulia. Joidenkin Kuun pinnanmuotojen, kuten merien, on kuitenkin oletettu syntyneen muinaisesta tulivuoritoiminnasta. Sen sijaan Kuun kraattereita ei ilmeisesti ole saanut aikaan tulivuoritoiminta vaan meteoriittien törmäykset.

Venuksen pinnasta 90 % on basalttia, mikä osoittaa, että tulivuoritoiminta on suuresti muokannut planeetan pintaa. On oletettu, että koko planeetan pinta on muodostunut uudestaan noin 500 miljoonaa vuotta sitten, mihin viittaavat planeetalla olevat törmäyskraatterit. Myös planeetan kaasukehässä tapahtuneiden muutosten ja sähköpurkausten on arveltu johtuvan tulivuorenpurkauksista, joskaan ei ole varmaa, esiintyykö Venuksessa nykyäänkin tulivuoritoimintaa. Magellan-luotaimen tutkahavainnot kuitenkin viittaavat siihen, että ainakin Venuksen korkein tulivuori Maat Mons on purkautunut jokseenkin äskettäin.

Marsissa on useita sammuneita tulivuoria, kuten Arsia Mons, Ascraeus Mons, Hecates Tholus, Olympus Mons ja Pavonis Mons, joista jotkut ovat korkeampia kuin mikään vuori Maassa. Kaikki nämä ovat olleet sammuneita jo miljoonia vuosia, mutta Mars Express-luotaimen havainnoissa on merkkejä siitä, että Marsissa on esiintynyt tulivuoritoimintaa lähimenneisyydessäkin.

Tvashtar Paterae -tulivuori Jupiterin Io-kuussa syöksee savua 335 km:n korkeuteen kuun pinnasta

Jupiterin Io-kuu on vulkaanisesti aktiivisempi kuin mikään muu Aurinkokunnan taivaankappale, mikä johtuu Jupiterin aikaansaamista voimakkaista vuorovesivoimista. Ion tulivuorista purkautuu rikkiä, rikkidioksidia ja silikaattimineraaleja, minkä vuoksi kuun pinta uusiutuu jatkuvasti. Sen laavat ovat aurinkokunnan kuumimpia, ja niiden lämpötila on yli 1800 K (1500 °C). Helmikuussa 2001 Iossa tapahtuivat Aurinkokunnan suurimmat tunnetut tulivuorenpurkaukset.

Kryovulkanismista ovat avaruusluotaimet havainneet merkkejä ainakin Jupiterin Europa-kuussa, Saturnuksen Titan- ja Enceladus-kuissa sekä Neptunuksen Triton-kuussa.

Katso myös

• Laakiobasalttipurkaus
• Supertulivuori
• Tulivuorenpurkausten vaikutus ilmastoon
• Tulivuorten räjähdysasteikko
• Luettelo suurista tulivuorenpurkauksista.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Tulivuori Wikimedia Commonsissa