Volkanlar ve Çevre

Bu Bölümde Neler Öğreneceğiz?

Bölüm Hakkında İlgi Oluşturan Sorular

• Bazı volkanlar diğerlerine göre neden daha tehlikeli?
• Dünya’da Volkanlar nerede oluşuyor?
• Volkanik püskürmelerde afet riskini neler kontrol ediyor?
• Bir volkan nedir ve hangi parçalardan oluşur?
• Volkanlarla neden ve nasıl püskürürler?
• Patlayıcı püskürme nedir?
• Efüzif püskürme nedir?
• Aktif volkanların afet odaklı izlenmesi nasıl yapılır?

Anahtar Kavramlar: Yanardağ, Plaka Kenarları, Depremler, Magma, Yoğunluk Değişimi, Yakınsak Levhalar, Iraksak Levhalar, Sıcak Noktalar, Plastik Kaya, AstenosferVolkanlar ve Plaka Tektoniği arasında nasıl bir ilişki vardır?

1.1.          Giriş 

Dünya'daki yanardağların çoğu, okyanus ortası sırtları veya levha sınırlarındaki dalma-batma alanları gibi bölgelerde meydana gelir. Bazı volkanlar diğerlerine göre daha tehlikeli olabilir ve bu nedenle volkanların plaka sınırlarıyla ilişkisi önemlidir. Yaklaşık 450-600 kadar bilinen volkan bulunmaktadır. En yaygın volkan kuşağı, Büyük Okyanus çevresine dağılmış olan "Pasifik Ateş Çemberi" adı verilen kuşaktır. İkinci en belirgin kuşak, Atlas Okyanusu boyunca uzanan kuşaktır. Ayrıca, Akdeniz çevresi ile Doğu Afrika'da da önemli volkanlar bulunmaktadır. Volkanik kuşaklar, kıtaların birbirleriyle etkileşime girdiği aktif levha sınırlarında bulunur. Levhaların çarpışması sonucunda oluşan gerilmeler, zayıf ve çatlak bölgeler boyunca yeraltındaki ergimiş kayaların, kaya parçalarının ve gazların yerkabuğundaki açıklıklardan şiddetle püskürdüğü veya yavaşça sızdığı oluşumlardır. Bu ergimiş maddeler zamanla soğuyarak ve katılaşarak volkanik kayaları oluşturur. Yanardağlar genellikle depremlerin oluştuğu yerlere benzer şekilde, levha sınırlarına yakın yerlerde dizilir.

Şekil 1.  Dünya'da Aktif Volkanlar Plaka Sınırlarında Meydana Geliyor. 
Depremlerin meydana geldiği aktif deprem kuşakları bir başka ifadeyle aktif volkanik kuşaklardır.

Volkan nedir? Bir volkan, magma denilen sıcak ve erimiş kaya malzemesinin, yerin içindeki basınç değişimleri sonucu oluşan kırıklardan yüzeye çıkmasıyla oluşur. Bazı aktif volkanlarda, bu malzeme şiddetli püskürmelerle yüzeye çıkar. Bir volkan aktif (dormant) olduğunda, uzun bir süredir (1 milyon yıldan daha fazla) patlamamış olabilir, ancak potansiyel olarak tekrar patlayabilir. Buna karşılık, sönmüş (extinct) bir yanardağ artık patlama ihtimali olmayan bir yanardağı ifade eder.

Volkanlar, bir dizi farklı bileşenden oluşur. Magma, yerin altında bulunan erimiş kaya malzemesidir. Magma ocağı, volkanik aktiviteyi besleyen ve genellikle sıvı ve gazca zengin malzemelerin bulunduğu yer altı boşluğudur. Volkanın kanalı (conduit), magma malzemesinin yüzeye taşındığı yoludur. Volkan ağzı, yerin içinden malzemelerin yüzeye doğru ilerlediği bölgedir. Bir volkanik koni, parçalanmış piroklastik malzemelerden oluşur ve lav akışları volkanın ağzından püskürür. Volkanik malzemeler, her bir koninin püskürmesiyle oluşur.

Bir magmanın akışkanlığını kontrol eden faktörler?  Volkanik lavanın akışkanlığı üzerinde en önemli faktör sıcaklıktır; sıcaklık arttıkça akışkanlık azalır. Bunun yanı sıra, malzemenin içerdiği silika (SiO2) oranı da önemli bir etkendir. Yüksek silika oranı, akışkanlığı artırır (örneğin, riyolitik lavalar). Düşük silika oranına sahip malzemeler daha sıvı veya az akışkan özelliğe sahiptir (örneğin, bazaltik lavalar).

Bununla birlikte, magmanın içinde çözülmüş gazlar da önemli bir faktördür. Bu gazlar arasında başlıca su buharı ve karbon dioksit bulunur. Gazlar yüzeye yaklaştıkça genişler ve püskürme şiddetiyle ilişkilidirler.

Şekil 2.  Volkanı oluşturan parçalar.

     

Volkanlar neden püskürür?  Sıcak ve erimiş kayaçların yoğunluğu, çevrelerini kuşatan kayaçlara göre daha azdır ve bu nedenle kabuk içinde hareket ederek yükselir ve püskürmeyle yüzeye çıkar. Bu prensip, sıcak hava ile dolu bir balonun yükselmesine benzer şekilde volkanik malzemelerin yüzeye çıkmasında da geçerlidir.

Bir magmanın yüzeye ulaşması ve patlaması, içerdiği gaz miktarına (H2O, CO2, S) ve akış hızının viskozitesine bağlıdır. Büyük miktarda gaz içeren, yüksek viskoziteli (akışkanlık) magma, patlayarak püskürmeye neden olur ve bu durum "Volkanik Patlama" (Explosive) olarak adlandırılır. Bunu, gazlı içeceklerin bir bardağa doldurulup sallandıktan sonra kapağının açılmasıyla meydana gelen aniden yükselme, köpürme ve taşma durumuna benzetebiliriz.

Gaz miktarında azalma ve magmatik malzemenin düşük akışkanlığıyla birlikte farklı bir volkanik olay meydana gelir ve buna "Efüzif Püskürme" (Effusive) denir.   

Şekil 3.  Volkanik malzemelerin akışkanlığına Silika oranının ve sıcaklığın etkisi.

Volkanik patlama kaç çeşittir?  Volkanik patlamalar iki türde olabilir: Püskürme (Explosive) Patlama (A) ve Sızma (Effusive) Patlama (B). Püskürme patlamaları, magmadan hızlı bir şekilde yükselen az sayıda kabarcığın hızlı bir şekilde çıkmasıyla gerçekleşir. Efüzif patlamalar ise magma içerisinden lavların yüzeye doğru pasif veya yavaş bir şekilde çıkmasıdır.

Bazı efüzif patlamalar, yüksek akışkanlıkta lav içerdiklerinde püskürme türü patlamalara dönüşebilir. Çok düşük akışkanlığa sahip magma, volkan ağzını tıkayabilir ve içerideki gazlar sıkışabilir. Gazın sıkışması nedeniyle oluşan gerilim çok yüksek seviyelere ulaşabilir ve püskürme tipi patlamalara neden olabilir. Son zamanlarda meydana gelen bazı patlamalar, örneğin Pinatubo'nun 1991 patlaması, bu şekilde meydana gelmiştir.

Yayılma Sırtlarında (Divergent) volkanlar nasıl oluşur?  Okyanus ortasında iki levhanın birbirinden uzaklaştığı sınırda, yan yana dizilmiş sıra dağlar bulunur. Bu dağlar, okyanus ortası sırtları veya yayılma sırtları olarak adlandırılır. Levhaların birbirinden uzaklaşması ve astenosfer üzerindeki malzemenin taşınmasıyla basınç azalır. Levha sınırının altında bulunan katı mineraller sıcaklık etkisiyle ergiyerek magmaya dönüşür.

Yükselen yeni magmanın büyük bir kısmı levha kenarlarında soğuyarak katılaşırken, yüzeye ulaşan bir kısmı da okyanus tabanında yanardağlar oluşturur. Bu süreçte yayılma sırtlarında malzemeler, sıcaklığın etkisiyle plastik bir malzeme gibi davranır.

Plastik Kaya Nedir?  Astenosfer genellikle "zayıf küre" olarak adlandırılır ve "plastik (ductile)" olarak tanımlanır. Astenosferin büyük bir bölümü yumuşak (erimiş kaya) olabilir, ancak sıvı yerine sadece çok küçük miktarlarda magma içeren katı mineral taneciklerinden oluştuğu düşünülür. Astenosferdeki sıcaklık, minerallerin çoğunu eritecek kadar yüksek olmasına rağmen, üstteki litosfer katmanın neden olduğu yoğun basınç bunu engeller. 

Şekil 4. Patlama türlerine bağlı olarak magma çıkışı. A. Püskürme ve B. Efüzif. 
Kaynak. www.swisseduc.ch

Şekil 5. Dalma-Batma bölgesi yanardağları nasıl oluşuyor.

Dalma-Batma (Convergent) bölgelerinde yanardağlar nasıl oluşur? Yanardağlar, iki levhanın çarpışması sonucu birinin diğerinin altına daldığı levha sınırlarında oluşur. Dalan levha, 100-200 km derinlikte bulunan ve dalma-batma bölgesi olarak adlandırılan bölgede ergimeye başlar ve magmaya dönüşür. Oluşan yeni magma, çatlaklardan geçerek yükselir ve yüzeye püskürerek üstteki levhanın üzerinde yeni yanardağların oluşmasına yol açar.

Sıcak Noktalarda (Hot Spots) yanardağlar nasıl oluşur? Birçok yanardağın oluşumu levha sınırlarının etkileşimiyle bağlantılı olsa da, bazı yanardağlar bu sınırlara uzak yerlerde ortaya çıkabilir. Bu tür yanardağlar, "sıcak noktalar" olarak adlandırılan olağanüstü sıcak bölgelerin varlığı sonucunda oluşur. Bu sıcak noktalar, astenosfer ve alt mantoda bulunur. Isı akımları, mantonun içinden geçerek bu sıcak noktalarda yükselir ve bu da yanardağların oluşumuna neden olur.

Şekil 6B.  Geçmişten günümüze sıcak noktadan yükselen ve ilerleyen

adaların bugün yerlerini gösteriyor. Kaynak: VolcanoWorld

Şekil 6A. Hawaii volkanlarının geçmişten günümüze oluş
fiziğini ve oluşturan sıcak nokta mekanizmasını açıklıyor.  

Volkanların diriliklerinin izlenmesi nasıl olur?  Volkanların durumlarını incelemek için kullanılan temel jeofizik ölçümler, hız, direnç ve yoğunluk gibi parametreleri içerir. Ayrıca yerin deformasyon hızındaki değişim, deprem etkinliğinin izlenmesi, atmosferdeki gaz ve yeraltı su seviyesindeki değişimler de önemli izleme yöntemleridir.

Erken uyarı amacıyla ölçülen başlıca değişimler şunlardır: A) Deprem etkinliğindeki değişim, B) Yerin deformasyon hızındaki değişim, ve C) Gaz çıkışı. Bu değişim parametrelerinden herhangi ikisinde önemli bir değişim tespit edildiğinde, erken uyarı verilir ve uyarıya bağlı olarak yakın bölgelerde yaşayan insanların güvenli alanlara tahliyesi sağlanır.

Özellikle, volkanik alanların çevresinde denizde seyreden araçların çok yaklaşmamasına dikkat edilir ve en az 4 km mesafe bırakılır. Bu, olası tehlikelerden korunmak ve güvenlik sağlamak için önemli bir önlemdir.

Erken uyarı amaçlı Volkanlar ve Depremler arasında bağlantı nedir? Deprem etkinliği, magma haznesinde gelişen kırıkların sıcaklığa bağlı olarak oluşmasının takip edilmesiyle meydana gelir. Volkanın etrafına tek bir sismometre yerleştirilerek bile kırılma sayısı izlenebilir, ancak en az üç sismometrenin yerleştirilmesiyle magma haznesi içerisinde gelişen kırılma gerilmelerinin yerleri belirlenerek izleme yapılır.

Depremler, yüzeye çıkmak için yukarıya hareket eden sıcak malzemenin gevrek kaya malzemesinde meydana getirdiği kırıklarla oluşur. Pek çok püskürme önceden bilinebilir ve deprem etkinliğindeki artışla önceden tahmin edilebilir. Kaydedilen depremin fiziksel parametreleri (şiddeti, büyüklüğü ve oluş süresi) otomatik olarak volkan izleme laboratuvarına aktarılır ve uzaktan takip edilir.

Deprem izlemeye ek olarak, deformasyon değişimleri GPS ile çok hassas aletler olan tiltmetrelerle ölçülmeli ve gaz çıkışları, toplanan numuneler üzerinden gaz ölçümü veya uzaktan algılama yöntemleriyle takip edilmelidir. Bu yöntemlerin bir arada kullanılması, volkanların durumlarını izlemek ve olası tehlikeleri önceden belirlemek için önemlidir

Şekil 7. Volkanların diriliklerinin izlenmesi ve risk odaklı volkanik alanların takibi.

Şekil 8. Depremlere neden olan kırık gelişimleri.

UYGULAMALAR

Uygulama 01: Son 1 yılda meydana gelen Volkanik patlamaları ve neden oldukları afetleri Poster olarak hazırla ve oncelacademy@gmail.com adresine gönder.

Uygulama 02: Havaii adasında meydana gelen depremler özel deprem izleme sistemiyle izlenmektedir ve aşağıda verilen linkten depremlere ulaşılmaktadır. http://hvo.wr.usgs.gov/seismic/volcweb/earthquakes/ Bir gün içinde gelen depremlerin listesini inceleyerek büyüklük, zaman ve derinlik dağılım özelliklerini inceleyip hazırlayacağınız raporu aliosman.oncel@gmail.com adresine yollayın.

Bu Bölümde Ne Öğrendik Özeti

Volkanik aktivitelerin nerelerde dağıldığını ve oluşum yerleriyle levha sınırları arasında ki ilişkiyi,  volkan türlerini ve hangi faktörlere bağlı olarak patlamasının şiddetlendiğini, erken uyarı amaçlı izlemelerin yapılma şekillerini tartışmış olduk.

Bölüm Soruları

•   Volkanların oluşumun temel nedeni yerin altında ki hangi faktöre bağlıdır?  
• a) Gaz   b) Sıcaklık  c) Litosfer  d) Kabuk  e) Hiçbiri

•  Volkanlarda lav akışı  zayıflatan temel faktör nedir? 
• a) Gaz  b) Magma  c) Koni  d) Silika  e) Sıcaklık

• Volkanlar nerelerde meydana gelmez? 
• a) Dalma-batma zonları b) Açılma Zonları c) Sıcak Noktalar d) Pasif levha sınrları e) Hiçbiri

•  Volkanik alanlarda afet riskini azaltma amaçlı yapılan izlemelerden birisi değildir?
•  a)  Deprem etkinliği b) Deformasyon değişimi c) Gaz çıkışları d) Hava sıcaklığı e)  Hiçbiri

•  Bir volkanı oluşturan parçalardan değildir? 
•  a) Koni   b)  Volkan ağzı   c)  Mağma Ocağı  d)  Kanal   e) Hiçbiri

• Volkanik patlamanın Dünya’da en fazla meydana geldiği bölge hangisidir?  
• a) Atlantik Okyanusu  b) Pasifik Ateş Çemberi  c) Cascadia Zonu  d) Doğu Akdeniz Kuşağı e)  Hiçbiri

•  Temel özellikleri açısından kaç türlü Volkanik patlama vardır?  
• a) 2   b) 3   c) 4   d) 5  e)Hiçbiri

•   Tekrar patlama potansiyeli olan bir yanardağ olması için en az bir kere patlamış olması için   geçmesi gereken süre milyon yıl olarak nedir?  
• a) 4   b) 3   c) 3   d) 2   e) Hiçbiri

Cevaplar

1)    b, 2) e  3)d, 4) d, 5) e, 6) b, 7) a, 8) a