Kalkan volkanı -Shield volcano

Mauna Loa , Hawaii'de bir kalkan volkanı
Bir Antik Yunan savaşçısının kalkanı – dairesel şekli ve hafif eğimli yüzeyi, merkezi yükseltilmiş alanı ile birçok kalkan volkanı tarafından paylaşılan bir şekildir.

Kalkan volkanı , adını yerde yatan bir savaşçının kalkanına benzeyen düşük profilinden alan bir volkan türüdür . Bir stratovolkandan püsküren daha viskoz lavdan daha uzaklara giden ve daha ince akışlar oluşturan oldukça sıvı (düşük viskoziteli ) lavın patlamasıyla oluşur . Tekrarlanan patlamalar, geniş lav tabakalarının istikrarlı bir şekilde birikmesine neden olarak, kalkan yanardağının kendine özgü biçimini oluşturur.

Kalkan volkanları, sıvı düşük silika lavının kayalık bir gezegenin yüzeyine ulaştığı her yerde bulunur . Bununla birlikte, sıcak noktalar veya kıtasal yarık volkanizması ile ilişkili okyanus adası volkanizmasının en karakteristik özelliğidir . Tamu Masifi ve Mauna Loa gibi dünyanın en büyük volkanlarını içerirler . Mars'taki Olympus Mons ve Venüs'teki Sapas Mons dahil olmak üzere Güneş Sisteminin diğer gezegenlerinde dev kalkan volkanları bulunur .

etimoloji

'Kalkan volkanı' terimi , 1888'de Avusturyalı jeolog Eduard Suess tarafından türetilen ve 1910'da İngilizce'ye aktarılan Almanca Schildvulkan teriminden alınmıştır .

Jeoloji

Yapı

Bir kalkan volkanın ortak yapısal özelliklerinin şeması

Kalkan volkanları, özel magmatik bileşimlerinin bir sonucu olan yapısal biçimleriyle diğer üç ana volkanik tipten ( stratovolkanlar , lav kubbeleri ve cüruf konileri ) ayrılır . Bu dört biçimden, kalkan volkanları en az viskoz lavları püskürtür. Stratovolkanlar ve lav kubbeleri oldukça viskoz akışların ürünüyken ve cüruf konileri patlayarak püsküren tephradan yapılırken, kalkan volkanları , zamanla geniş, hafif eğimli bir "kalkan" üreten yüksek derecede akışkan lavların hafif etkili püskürmelerinin ürünüdür. ". Terim genellikle bazaltik kalkanlara uygulansa da , zaman zaman farklı magmatik bileşime sahip daha nadir scutiform volkanlara da uygulanmıştır - özellikle güçlü patlayıcı püskürmelerden parçalı materyalin birikmesiyle oluşan başlıca piroklastik kalkanlar ve oluşan daha nadir felsik lav kalkanları. olağandışı akışkan felsik magmalar. Piroklastik kalkan örnekleri arasında Papua Yeni Gine'deki Billy Mitchell volkanı ve Şili'deki Purico kompleksi ; Felsik bir kalkanın bir örneği Kanada, British Columbia'daki Ilgachuz Sıradağlarıdır . Kalkan volkanları, köken olarak dünyanın çeşitli yerlerinde bulunan geniş lav platolarına ve taşkın bazaltlarına benzer . Bunlar, lineer fissür menfezleri boyunca meydana gelen püskürme özellikleridir ve tanımlanabilir bir birincil püskürme merkezinin olmamasıyla kalkan volkanlarından ayrılır.

Aktif kalkan volkanları, son derece uzun süreler boyunca neredeyse sürekli bir patlama faaliyeti yaşarlar ve bu da, son derece büyük boyutlara ulaşabilen yapıların kademeli olarak birikmesine neden olur. Sel bazaltlarının hariç tutulmasıyla, olgun kalkanlar Dünya üzerindeki en büyük volkanik özelliklerdir. Dünyanın en büyük denizaltı volkanı Mauna Loa'nın zirvesi deniz seviyesinden 4.169 m (13.678 ft) yükseklikte yer alır ve tabanında 60 milden (100 km) geniş olan yanardağın yaklaşık 80.000 km3 ( 19.000 cu mi) bazalt. Volkanın kütlesi o kadar büyüktür ki, altındaki kabuğu 8 km (5 mil) daha çökertmiştir . Bu çökmeyi ve volkanın deniz tabanından yüksekliğini hesaba katarsak , Mauna Loa'nın patlama tarihinin başlangıcından itibaren "gerçek" yüksekliği yaklaşık 17.170 m'dir (56.000 ft). Karşılaştırıldığında, Everest Dağı'nın yüksekliği 8.848 m'dir (29.029 ft). Eylül 2013'te, Houston Üniversitesi'nden William Sager liderliğindeki bir ekip , yaklaşık 450 x 650 km (280 x 400 mil) alanda, daha önce bilinmeyen, devasa bir sönmüş denizaltı kalkan volkanı olan Tamu Massif'in keşfini duyurdu . gezegendeki önceden bilinen tüm volkanlar. Ancak yanardağın boyutları doğrulanmadı.

Kalkan volkanları, zirveye yakın düzleşmeden önce, genel olarak yukarı doğru dışbükey bir şekil oluşturan, yükseklikle kademeli olarak dikleşen (yaklaşık 10°'ye ulaşan) hafif (genellikle 2° ila 3°) bir eğime sahiptir. Yükseklikleri tipik olarak genişliklerinin yirmide biri kadardır. "Tipik" bir kalkan yanardağının genel biçimi dünya çapında çok az değişiklik gösterse de, büyüklükleri ve morfolojik özellikleri bakımından bölgesel farklılıklar vardır. California ve Oregon'da bulunan tipik kalkan volkanlarının çapı 3 ila 4 mil (5 ila 6 km) ve yüksekliği 1.500 ila 2.000 ft (500 ila 600 m) iken, orta Meksika Michoacán-Guanajuato volkanik alanındaki kalkan volkanları ortalama 340 m (1.100 ft) yükseklik ve 4.100 m (13.500 ft) genişlik, ortalama eğim açısı 9,4° ve ortalama hacim 1,7 km3 ( 0,4 cu mi).

Rift bölgeleri, diğer volkanik tiplerde nadir görülen kalkan volkanlarında yaygın bir özelliktir. Daha küçük, simetrik İzlandalı kuzenlerine kıyasla Hawaii yanardağlarının büyük, merkezi olmayan şekli, yarık patlamalarına bağlanabilir. Hawaiʻi'de fissür havalandırması yaygındır; Hawaii patlamalarının çoğu, az sayıda noktaya merkezileşmeden önce büyük bir çatlak hattı boyunca sözde bir "ateş duvarı" ile başlar. Bu, asimetrik şekillerini açıklar, oysa İzlanda volkanları, zirve kalderalarının hakim olduğu bir merkezi patlama modelini takip ederek lavın daha eşit dağılmasına veya simetrik olmasına neden olur.

Püskürme özellikleri

Kalkan volkanik patlama karakteri hakkında şu anda bilinenlerin çoğu , bilimsel erişilebilirlikleri nedeniyle tüm kalkanlar arasında açık ara en yoğun şekilde çalışılan Hawaiʻi Adası'ndaki volkanlar üzerinde yapılan çalışmalardan derlenmiştir ; ada, Hawaii püskürmeleri olarak bilinen kalkan volkanizmasına özgü, yavaş hareket eden, coşkulu patlamalara adını verir . Volkanik olayların en az patlayıcı olan bu püskürmeler, düşük gaz içeriğine sahip oldukça akışkan bazaltik lavların coşkulu emisyonu ile karakterize edilir . Bu lavlar, katılaşmadan önce diğer püskürme türlerinden çok daha uzun bir mesafe kat eder ve genellikle 1 m'den (3 ft) daha az olan son derece geniş ancak nispeten ince magmatik tabakalar oluşturur. Uzun süreler boyunca katmanlanan bu tür lavların düşük hacimleri, olgun bir kalkan yanardağının karakteristik olarak düşük, geniş profilini yavaş yavaş oluşturan şeydir.

Ayrıca diğer püskürme türlerinden farklı olarak, Hawai püskürmeleri, hızla sönen ve volkanın yarık bölgelerindeki belirli konumlarda yoğunlaşan büyük "ateş perdeleri" ile başlayarak, genellikle merkezi olmayan çatlak menfezlerinde meydana gelir. Bu arada, merkezi havalandırma patlamaları, genellikle yüzlerce metre veya daha fazla yüksekliğe ulaşabilen büyük lav çeşmeleri (hem sürekli hem de düzensiz) şeklini alır. Lav çeşmelerinden gelen parçacıklar genellikle yere çarpmadan önce havada soğur ve bu da cüruf cüruf parçalarının birikmesine neden olur ; bununla birlikte, hava özellikle piroklastlarla yoğun olduğunda , çevredeki ısı nedeniyle yeterince hızlı soğumazlar ve hala sıcak olan yere çarparak sıçrama konileri halinde birikirler . Patlama oranları yeterince yüksekse, sıçrayan lav akışları bile oluşturabilirler. Hawaii patlamaları genellikle aşırı derecede uzun ömürlüdür; Kīlauea'nın bir kül konisi olan Puʻu ʻŌʻō , 3 Ocak 1983'ten Nisan 2018'e kadar sürekli olarak patladı.

Hawaii püskürmelerinden gelen akışlar, yapısal özelliklerine göre iki türe ayrılabilir: nispeten pürüzsüz olan ve ipimsi bir doku ile akan pāhoehoe lavı ve daha yoğun, daha viskoz (ve dolayısıyla daha yavaş hareket eden) ve daha bloklu olan ʻaʻā akışları. Bu lav akışları, 2 ila 20 m (10 ila 70 ft) kalınlık arasında herhangi bir yerde olabilir. ʻAʻā lav akışları basınç yoluyla hareket eder - akışın kısmen katılaşmış önü, arkasında akan lav kütlesi nedeniyle dikleşir ve ardından arkasındaki genel kütle ileriye doğru hareket eder. Akışın üst kısmı hızla soğusa da, akışın erimiş karnı, üzerindeki katılaşan kaya tarafından tamponlanır ve bu mekanizma sayesinde, ʻaʻā akışları uzun süreler boyunca hareketi sürdürebilir. Pāhoehoe akışları, aksine, daha geleneksel tabakalarda veya lav sütunlarında lav "ayak parmaklarının" ilerlemesiyle hareket eder. Lav tarafında artan viskozite veya yerel topografya tarafında kayma gerilimi , bir pahoehoe akışını bir ʻaʻā akışına dönüştürebilir, ancak bunun tersi asla olmaz.

Kalkan volkanlarının çoğu hacim olarak neredeyse tamamen Hawai ve bazaltik kökenli olsa da, nadiren münhasıran böyledir. Alaska'daki Wrangell Dağı ve Meksika'daki Cofre de Perote gibi bazı volkanlar , tarihsel magmatik patlama özelliklerinde katı kategorik atamaları şüpheye düşürecek kadar büyük dalgalanmalar sergilerler; de Perote ile ilgili bir jeolojik çalışma, bunun yerine "bileşik kalkan benzeri volkan" terimini önerecek kadar ileri gitti. Çoğu olgun kalkan yanardağının yanlarında birden fazla cüruf konisi vardır; bu, aralıksız aktivite sırasında yaygın olan tephra püskürmelerinin sonuçları ve yanardağ üzerindeki şu anda ve daha önce aktif olan bölgelerin işaretçileridir. Bu asalak konilerin bir örneği, Kīlauea'daki Puʻu ʻŌʻō'dadır - 1983'ten beri devam eden sürekli faaliyet, bilinen tarihteki en uzun süreli yarık patlamalarından birinin yerinde 2,290 ft (698 m) uzunluğunda bir koni oluşturmuştur.

Hawaii kalkan volkanları herhangi bir levha sınırının yakınında yer almıyor ; Bu ada zincirinin volkanik faaliyeti, sıcak nokta olarak bilinen magmanın yukarı doğru yükselmesi üzerinde okyanus levhasının hareketiyle dağılır . Milyonlarca yıl boyunca, kıtaları hareket ettiren tektonik hareket aynı zamanda deniz tabanında uzun volkanik yollar oluşturur. Hawaii ve Galápagos kalkanları ve onlar gibi diğer sıcak nokta kalkanları, okyanus adası bazaltlarından yapılmıştır. Lavları, yüksek düzeyde sodyum , potasyum ve alüminyum ile karakterize edilir .

Kalkan volkanizmasında yaygın olan özellikler arasında lav tüpleri bulunur . Lav tüpleri, üst üste binen lavların sertleşmesiyle oluşan mağara benzeri volkanik düzlüklerdir. Tüpün duvarları içindeki lavı yalıttığı için bu yapılar lavın daha fazla yayılmasına yardımcı olur. Lav tüpleri, kalkan yanardağ aktivitesinin büyük bir bölümünü oluşturabilir; örneğin, Kīlauea'yı oluşturan lavın tahminen %58'i lav tüplerinden gelir.

Bazı kalkan yanardağ patlamalarında, bazaltik lav, merkezi bir menfez yerine uzun bir yarıktan dışarı akar ve kırsal bölgeyi geniş bir plato şeklinde uzun bir volkanik malzeme bandıyla örter . Bu tür yaylalar İzlanda, Washington, Oregon ve Idaho'da bulunur; en göze çarpanları, Idaho'daki Snake Nehri ve Washington ve Oregon'daki Columbia Nehri boyunca yer almaktadır ve burada kalınlıkları 1 milden (2 km) fazla olarak ölçülmüştür.

Kalderalar, kalkan volkanlarında ortak bir özelliktir. Volkanın ömrü boyunca oluşurlar ve yeniden biçimlendirilirler. Uzun püskürme dönemleri kül konileri oluşturur ve bunlar zamanla çökerek kalderalar oluşturur. Kalderalar genellikle ilerleyen patlamalarla doldurulur veya başka bir yerde oluşur ve bu çöküş ve yenilenme döngüsü volkanın ömrü boyunca gerçekleşir.

Kalkan volkanlarındaki su ve lav arasındaki etkileşimler, bazı püskürmelerin hidrovolkanik hale gelmesine neden olabilir . Bu patlayıcı püskürmeler, olağan kalkan volkanik aktivitesinden büyük ölçüde farklıdır ve özellikle Hawai Adaları'nın suya bağlı volkanlarında yaygındır .

Dağıtım

Kalkan volkanları dünya çapında bulunur. Hawai-İmparator seamount zinciri ve Galápagos Adaları gibi sıcak noktalar (yüzeyin altından magmanın yükseldiği noktalar) üzerinde veya İzlanda kalkanları ve Doğu Afrika'nın kalkan volkanları gibi daha geleneksel yarık bölgeleri üzerinde oluşabilirler . Kalkan volkanları genellikle dalma-batma ile ilişkilendirilmese de , dalma-batma bölgeleri üzerinde meydana gelebilirler. Lassen Volcanic National Park'taki Prospect Peak ve Oregon'daki Pelican Butte ve Belknap Krateri dahil olmak üzere Kaliforniya ve Oregon'da birçok örnek bulunur . Dünyanın en büyüğü olan Tamu Masifi gibi birçok kalkan volkanı okyanus havzalarında bulunur , ancak iç kesimlerde de bulunabilirler - Doğu Afrika buna bir örnektir.

Hawaii-İmparator seamount zinciri

Dünyanın en büyük ve en belirgin kalkan volkan zinciri, Pasifik Okyanusu'ndaki bir sıcak nokta volkan zinciri olan Hawai-İmparator seamount zinciridir. Volkanlar, belirgin bir evrimsel büyüme ve ölüm modelini takip eder. Zincir en az 43 büyük volkan içerir ve Kuril-Kamçatka Çukuru yakınlarındaki ucundaki Meiji Deniz Dağı 85 milyon yaşındadır.

Zincirin en genç kısmı, volkanların sık sık yarık patlamaları, büyük boyutları ( hacim olarak binlerce km3) ve kaba, merkezi olmayan şekli ile karakterize edildiği Hawaii'dir . Rift bölgeleri, bu volkanlarda belirgin bir özelliktir ve görünüşte rastgele volkanik yapılarını açıklar. Pacific Plate'in Hawaii sıcak noktası üzerindeki hareketiyle beslenirler ve toplam hacmi 750.000 km3'ün (179.935 cu mi) üzerinde olan, 2.600 km (1.616 mi) uzunluğunda uzun bir volkanlar, atoller ve deniz dağları zinciri oluştururlar .

Zincir, deniz seviyesinden 4.170 m (13.680 ft) yükseklikte duran ve su hattının 13 km (8 mil) daha altına ve kabuğun içine, yaklaşık 80.000 km3 (19.000 cu mi) kayaya ulaşan bir kalkan volkanı olan Mauna Loa'yı içerir . Bir başka Hawaii kalkan volkanı olan Kīlauea , en son 2021'de meydana gelen patlamasıyla Dünya üzerindeki en aktif volkanlardan biridir.

Galapagos Adaları

Galápagos Adaları , Ekvador'un yaklaşık 1.100 km (680 mil) batısında, kalkan volkanları ve lav platolarından oluşan izole bir volkanlar kümesidir. Galapagos sıcak noktası tarafından yönlendiriliyorlar ve yaklaşık 4,2 milyon ila 700.000 yaşları arasındalar. En büyük ada olan Isabela , her biri büyük bir zirve kalderasıyla sınırlanan, birleşmiş altı kalkan volkanından oluşur. En eski ada olan Española ve en genç olan Fernandina da zincirdeki diğer adaların çoğunda olduğu gibi kalkan volkanlarıdır. Galapagos Adaları, Galápagos Platformu olarak bilinen geniş bir lav platosunun üzerinde yer almaktadır. Bu platform, 174 mil (280 km) çapında uzanan adaların tabanında 360 ila 900 m (1.181 ila 2.953 ft) sığ su derinliği oluşturur. Charles Darwin'in 1835'te HMS Beagle'ın ikinci yolculuğu sırasında adaları ziyaretinden bu yana , adalarda altı farklı kalkan volkanından 60'tan fazla kayıtlı patlama oldu. Ortaya çıkan 21 yanardağdan 13'ünün aktif olduğu kabul ediliyor.

Cerro Azul , Isabela Adası'nın güneybatısındaki bir kalkan volkanıdır ve son olarak Mayıs ve Haziran 2008'de patlamasıyla Galapagos'taki en aktif yanardağlardan biridir. Quito'daki Ulusal Politeknik Okulu'ndaki Jeofizik Enstitüsü, uluslararası bir sismolog ekibine ev sahipliği yapmaktadır . ve sorumlulukları Ekvador'un And Volkanik Kuşağı ve Galapagos Adaları'ndaki sayısız aktif volkanını izlemek olan volkanologlar . La Cumbre , Fernandina Adası'nda 11 Nisan 2009'dan beri patlayan aktif bir kalkan volkanıdır.

Galápagos adaları jeolojik olarak bu kadar büyük bir zincir için genç ve yarık bölgelerinin deseni, biri kuzey-kuzeybatı ve diğeri doğu-batı olmak üzere iki eğilimden birini takip ediyor. Galapagos kalkanlarının lavlarının bileşimi, Hawai yanardağlarınınkilere çarpıcı biçimde benziyor. Merakla, çoğu sıcak nokta ile ilişkili aynı volkanik "çizgiyi" oluşturmazlar. Bu konuda yalnız değiller; Kuzey Pasifik'teki Cobb-Eickelberg Seamount zinciri, bu tür tanımlanmış bir zincirin başka bir örneğidir . Ek olarak, volkanlar arasında net bir yaş modeli yoktur, bu da karmaşık, düzensiz bir yaratılış modelini düşündürür. Birkaç teori öne sürülmesine rağmen, adaların nasıl oluştuğu jeolojik bir gizem olmaya devam ediyor.

İzlanda

Skjaldbreiður , İzlanda'da adı İzlandaca geniş kalkan anlamına gelen bir kalkan volkanıdır .

Atlantik Okyanusu'nun ortasında farklı bir tektonik plaka sınırı olan Orta Atlantik Sırtı üzerinde yer alan İzlanda, çeşitli türlerde yaklaşık 130 volkanın bulunduğu yerdir. İzlanda kalkan volkanları genellikle 5.000 ila 10.000 yıl arasında Holosen yaşındadır. Batı ve Kuzey Volkanik Bölgelerinde iki bantta meydana gelen volkanlar da dağılım açısından çok dardır. Hawai volkanları gibi, oluşumları başlangıçta tek bir noktada merkezileşmeden ve yoğunlaşmadan önce birkaç patlama merkeziyle başlar. Daha sonra ana kalkan oluşur ve erken patlamaların oluşturduğu daha küçük olanları lavlarıyla birlikte gömer.

İzlanda kalkanları çoğunlukla küçüktür (~15 km 3 (4 cu mi)), simetriktir (ancak bu, yüzey topografyasından etkilenebilir) ve zirve kalderalarından püskürmelerle karakterize edilir. Toleitik olivin veya pikritik bazalttan oluşurlar . Toleitik kalkanlar, pikritik kalkanlardan daha geniş ve daha sığ olma eğilimindedir. Diğer kalkan volkanlarının yaptığı kaldera büyüme ve yıkım modelini takip etmezler; kaldera oluşabilir, ancak genellikle kaybolmazlar.

Doğu Afrika

Doğu Afrika'da, volkanik aktivite, Doğu Afrika Yarığının gelişimi ve yakınlardaki sıcak noktalardan kaynaklanmaktadır . Bazı volkanlar her ikisiyle de etkileşime girer. Stratovolkanlar daha yaygın olmasına rağmen, kalkan volkanları yarığın yakınında ve Afrika kıyılarında bulunur. Seyrek olarak çalışılmış olmasına rağmen, tüm volkanlarının Holosen yaşında olması, volkanik merkezin ne kadar genç olduğunu yansıtmaktadır. Doğu Afrika volkanizmasının ilginç bir özelliği, lav göllerinin oluşumuna yönelik bir eğilimdir ; başka yerlerde son derece nadir bulunan bu yarı kalıcı lav kütleleri, Afrika patlamalarının yaklaşık% 9'unu oluşturur.

Afrika'daki en aktif kalkan volkanı Nyamuragira'dır . Kalkan volkanındaki patlamalar genellikle büyük zirve kalderasında veya volkanın yanlarındaki çok sayıda çatlak ve cüruf konisinde ortalanır. En son yüzyıldan kalma lav akıntıları, zirveden 30 km'den (19 mil) fazla bir mesafede, Kivu Gölü'ne kadar uzanıyor . Etiyopya'daki Erta Ale , bir başka aktif kalkan volkanıdır ve en az 1967'den ve muhtemelen 1906'dan beri aktif olan kalıcı bir lav gölüne sahip dünyadaki birkaç yerden biridir. Diğer volkanik merkezler arasında büyük bir kalkan kalderası olan Menengai ve Kenya'daki Marsabit Dağı .

Dünya dışı kalkan volkanları

Üstte Olympus Mons'u ve altta Hawai ada zincirini gösteren ölçekli resim . Mars volkanları, Dünya'da bulunanlardan çok daha büyüktür.

Kalkan volkanları Dünya ile sınırlı değildir; Mars , Venüs ve Jüpiter'in ayı Io'da bulundular .

Mars'ın kalkan volkanları, Dünya'daki kalkan volkanlarına çok benzer. Her iki gezegende de hafif eğimli kanatlara, merkezi yapıları boyunca çökmüş kraterlere sahipler ve oldukça akışkan lavlardan yapılmışlar. Mars'taki volkanik özellikler, 1976–1979 Viking görevi sırasında ilk kez ayrıntılı olarak incelenmeden çok önce gözlemlendi . Mars'taki volkanlar ile Dünya'daki volkanlar arasındaki temel fark büyüklük bakımındandır; Mars volkanlarının boyutları 14 mil (23 km) yüksekliğe ve 370 mil (595 km) çapa kadar değişir, 6 mil (10 km) yüksekliğinde, 74 mil (119 km) genişliğindeki Hawaii kalkanlarından çok daha büyüktür. Bunların en yükseği olan Olympus Mons , güneş sistemindeki herhangi bir gezegende bilinen en yüksek dağdır.

Venüs, Dünya'da bulunanlardan daha geniş bir yüzey alanına sahip, çok daha düz olan ve bazılarının çapı 700 km'den (430 mil) fazla olan 150'den fazla kalkan volkanına sahiptir. Bunların çoğunun soyu çoktan tükenmiş olsa da, Venüs Ekspres uzay aracının gözlemlerinden birçoğunun hala aktif olabileceği öne sürüldü .

Referanslar

Dış bağlantılar