Volcans: muntanyes de foc!

Un volcà és una manifestació de l'energia interna de la terra que consisteix en una fissura o canal per on ascendeix material d'origen magmàtic. Aquest material que està compost per roca fosa i gasos, tendeix a escapar-se de l'edifici volcànic quan aquest està actiu, és a dir, quan està en erupció.
Durant una erupció volcànica, el magma que es expulsat tendeix a acumular-se al voltant del punt d'efusió o cràter fins a construir el que anomenem con volcànic.
Aquestes manifestacions solen estar situats en zones tectònicament actives, ja siguin vores divergents com vores convergents, però també hi ha casos on es situen en punts intraplaques, és a dir, dins la placa tectònica i no en la vora. Aquests casos especials són els anomenats "punts calents" i són deguts a que la calor que expulsen no prové dels moviments tectònics sinó d'una columna d'energia que es creu prové del nucli.
Però perquè succeeixen? En les vores divergents és evident que la força que aconsegueix separar l'escorça ajuda a l'expulsió del magma i de la creació dels volcans, són les anomenades dorsals oceàniques que són cadenes muntanyoses d'origen volcànic situades sota l'oceà.
D'altra banda, en les vores convergents, l'aparició dels volcans dependrà de quins són els tipus d'escorça que entren en xoc.

• Escorça oceànica amb escorça oceànica: Una de les dues escorces subdueix, és a dir, es submergeix sota de l'altre. La que s'està submergint tendeix a fondre amb el contacte amb la calor de l'astenosfera. Tot el material fos, per diferència de densitat tendeix a pujar fins que travessa l'altre escorça que no està subduint formant llavors una cadena volcànica en mig de l'oceà: són els anomenats arc d'illes. Aquests volcans tendiran a tenir una composició similar a la de l'escorça oceànica doncs el magma s'ha format en fondre aquesta escorça. Per tant seran magmes molt calents i molt fluids.

• Escorça oceànica amb escorça continental: En aquest límit de plaques, l'escorça oceànica sempre serà la que es submergeixi sota la continental, doncs té més densitat, pesa més. En entrar en contacte amb l'astenosfera, es fondrà permeten així l'ascensió de magmes. La diferència amb el cas anterior, és que els magmes es barrejaran amb el material preexistent a l'escorça continental, constituint-se llavors un magma molt més viscós i de temperatura més baixa que formarà volcans continentals molt més explosius que no pas els volcans dels arc d'illes.

Escorça continental amb escorça continental: En aquesta situació és molt difícil que es formin volcans, ja que les dos escorces arrosseguen gran quantitat de sediment que tendeixen a replegar-se augmentant molt el gruix de l'escorça i limitant l'ascensió de material d'origen magmàtic.

Fins ara hem estat parlant molt de magma, material d'origen magmàtic i lava, però a que ens referim a tot això? Bé, un magma és una barreja de roca fosa i gasos que es troba a altes temperatures. Un material d'origen magmàtic serà doncs tots aquells materials que originàriament eren magmes i amb lava ens referim a un magma que ha estat erupcionat per un volcà.
I com funciona un volcà? Per entendre-ho primer hem d'estudiar quines són les seves parts:

• Cràter: és una depressió, o forat, per on es dóna l'efusió de magma.
• Xemeneia: és la fissura o canal a través del qual ascendeix el magma fins al cràter.
• Con volcànic: és l'edifici que es construeix al voltant del cràter o la xemeneia a partir de tots els materials erupcionats per el volcà.
• Cambra magmàtica: és reservori o cova de grans dimensions on s'acumula tot el magma que alimenta l'erupció volcànica.

Si bé abans de començar l'erupció volcànica l'únic que podem veure és allò que anomenem magma, un cop el volcà és actiu, el magma es diferencia en els seus components: roca fosa i gas degut a que ja no està sotmès a les grans pressions de l'interior que mantenien la barreja estable. La gran diferència de pressió, afavoreix a que els gasos atrapats s'expandeixin amb rapidesa i marxin trencant les roques que l'envolten provocant explosions:

Respecte als materials que expulsen els volcans val a dir que se centren exclusivament en tres tipus:

• Líquids o roca fossa: és literalment el que anomenem lava. És roca que degut a la seva alta temperatura està completament fosa. Pot tenir diferents temperatures que oscil·len entre els 700º en zones continentals i els 1200º en zones oceàniques. Com més alta sigui la temperatura més fluida serà la lava i per tant més fàcil serà que es formin rius de lava, a més tindrà més facilitat per deixar escapar els gasos que pugui contenir i per tant no es donaran explosions.

• Gasosos: són tots aquells materials volàtils que conté el magma i durant l'erupció van a parar a l'atmosfera. Poden estar formats per: aigua, òxids de carboni i hidrogen i compostos de sofre entre altres. Aquests gasos són els que donen l'olor sulfurat característic de les emissions volcàniques. 

• Sòlids: Quan la lava té unes temperatures relativament baixes, sobre els 700º, en arribar a la superfície de la terra i ser efusionats per un volcà, aquesta tendeix a solidificar-se ràpidament. En refredar-se empresona els gasos que conté produint que aquest, per diferencia de pressió, vulguin literalment sortir per la força. És així com succeeixen les explosions. Unes explosions que polvoritzen la lava transformant-la en cendra i trossos de roca molt angulosa i de diferents mides. Així mateix, aquestes explosions poden arribar a expulsar trossos grans de lava solidificada, anomenats bombes. A tot això, la cendra, les bombes, i tota la resta d'escòria sòlida se li anomena: piroclast.   

A partir d'aquí ja hem intuït que no tots els volcans tenen el mateix tipus d'erupcions. En funció de la composició que tingui el magma podran donar-se erupcions més explosives o erupcions només de lava. En aquest sentit podem diferenciar tres tipus bàsics de volcans:

• Volcans escuts o Hawaia: Són volcans on la lava és molt fluida i per tant tendeix a efusionar en forma d'un riu de lava. Com no hi han grans explosions i la lava flueix tant depresa, aquests volcans tendeixen a créixer en amplada i no en alçada.

• Volcans de con de cendra o Vulcanià: Tenen erupcions amb una lava molt viscosa que es solidifica amb rapidesa taponant el cràter i originat fortes explosions que polvoritzen la lava. Tot aquest núvol de piroclast que s'eleva molts metres en l'aire, s'acumula al voltant del cràter construint un con volcànic molt alt composat quasi exclusivament d'escòria volcànica.

• Volcans compostos o Estrombolià: Aquests volcans combinen els dos tipus d'erupcions anteriors. Tenen episodis molt efusius de lava i episodis amb moltes explosions que eleven el con volcànic.

A part del que és pròpiament l'erupció, existeixen altres fenòmens que són indicatius d'activitat volcànica. Són els guèisers, les fumaroles i les fonts termals.

• Guèisers: Són surgències brusques d'aigua bullent que s'eleven en l'aire amb força degut a la pressió. El vídeo que podem veure a continuació, és d'un guèiser del parc nacional de Yellowstone.

• Fumaroles: són xemeneies que s'han construït a partir de la precipitació dels materials sòlids que poden contenir els gasos emesos durant una activitat volcànica.

• Fonts termals: són zones on l'aigua del nivell freàtic s'escalfa degut a l'activitat volcànica i surt a la superfície a altes temperatures.

I com ascendeix el magma? Doncs per diferència de densitat. Originalment el que rep l'escorça és un aport d'escalfor. Aquesta calor, fon els materials circumdants fins que s'origina una bossa de roca fossa que pesa molt menys que la roca que l'envolta. Aquesta diferència de densitat afavoreix a que la bossa s'ascendeixi encaixant-se en les roques. L'ascensió és lenta i a més durant tot el procés, el magma es barreja amb les roques que l'envolten enriquint-se en aigua i altres minerals. Això canvia les propietats del magma i per tant determina els diferents tipus d'erupcions que hem vist.
I fins aquí els volcans. Amb el pròxim post finalitzarem la unitat.

La dinàmica interna del planeta

Després d'uns quants dies de descans tornem a treballar. Per ara tot el que hem treballat ha fet referència a com els agents geològics externs modificaven el relleu, però ara ens ve una pregunta: Cóm es forma aquest relleu? Es evident que si no hi ha una força que aixequi la terra, els agents geològics externs fa molt de temps que haurien transformat totes les terres emergides en planes. Però no és així, existeixen turons i muntanyes més aviat baixes, però també hi han muntanyes molt altes com és la serralada de l'Himalaya. Així doncs quina és la força que aixeca el terreny? Aquesta és la pregunta que intentarem resoldre al llarg dels pròxims post. Per ara fem un cop d'ull a l'interior del nostre planeta:

El nostre planeta és un esferoide, és a dir una massa esfèrica amb els pols lleugerament aixafats amb un diàmetre aproximat de 6300km. I lluny de ser una massa rocosa, sense energia, al seu interior es desencadenen una sèrie de forces que alteren profundament tot el planeta. Fa 5000Ma, una massa de gas incandescent plena de materials pesants va formar el nostre planeta. El calor residual de la seva formació, va quedar empresonat sota la superfície. A aquesta energia cal afegir l'energia de fissió que es produeix en la desintegració dels nuclis radioactius que es troben al seu interior i l'augment gradual de la temperatura deguda a l'augment de la pressió. Normalment es diu que la temperatura a l'interior del planeta augmenta 30º per cada quilometre que profunditzem. Així a 10km de la superfície la temperatura anirà pels volts dels 300º.

Els científics amb l'estudi de les ones sísmiques produïdes amb els terratrèmols han estat capaços de delimitar una sèrie de parts a l'interior de la terra:

• Escorça: L'escorça és la part sòlida més externa de la terra. Representa un 1% de tot el volum terrestre, és per tant la part més prima. Té una composició variable en funció de si es tracta d'escorça continental i oceànica. Així mateix el seu gruix també depèn de quin tipus d'escorça es tracti.
• Escorça oceànica: Està composada principalment de basalts i gabres, roques fosques i molt denses plenes de magnesi i ferro. El seu gruix oscil·la entre els 5 i els 10km. Es situa principalment sota els oceans.
• Escorça continental: És l'escorça que forma els continents i les plataformes continentals. Està formada per granits i riolites, roques composades de minerals àcids com el quars. El mineral més abundant és el Silici, fet que fa que l'escorça continental sigui molt més lleugera que l'escorça oceànica. El seu gruix oscil·la entre els 70km a zones d'alta muntanya com l'Himalaya fins als 20km en zones més deprimides. El seu gruix mitjà és de 35km.

• Mantell:  Aquesta capa suposa més del 87% del volum del nostre planeta. Està situada entre l'escorça i el nucli i té un gruix mitjà de 2890 a 2830km. Els elements més abundants són el silici, l'oxigen i el magnesi.
• Mantell litosfèric: És la part superior del mantell, té una textura més aviat sòlida i junt amb l'escorça forma la litosfera. Té un gruix que oscil·la entre 100 i 150km. Està composat principalment de peridotites. La seva temperatura mitjana és superior als 300ºC.
• Mantell superior: S'estén des del mantell litosfèric fins als 650-700km de profunditat. La seva textura és més aviat fluida-viscosa, això afavoreix al moviment que fan les plaques litosfèriques que treballarem al pròxim post. La seva composició és més rica en oliví. A aquesta part del mantell també se li anomena Astenosfera.
• Mantell inferior: S'estén des dels 700km de profunditat fins als 2900km, on trobem el límit amb el nucli. La seva textura és sòlida. Les temperatures poden arribar fins als 3500ºC.
• Nucli: El nucli de la terra té un radi de 3500km, és una esfera composada principalment de ferro i níquel. La seva temperatura pot arribar als 6700ºC.
• Nucli extern: Es creu que és líquid i que pateix corrents de convecció. 
• Nucli intern: Es creu que és tracta d'un gran cristall sòlid de ferro i níquel que sura dins el nucli extern. A causa de la rotació de la terra, aquesta esfera de 1220km de radi rota sobre si mateixa generant així el camp magnètic de la terra.

Bé, un cop coneixem detalladament les diferents parts de l'interior de la terra i d'on prové el calor que conté, ens preguntem: com pot influir aquest calor en l'aixecament del relleu? i la resposta està en els corrents de convecció.

Els corrents de convecció és un fenomen que es dóna en una massa fluida quan aquesta està sotmesa a diferents temperatures. La calor tendeix a dilatar el material i per tant en disminueix la seva densitat. La massa més càlida ascendeix lentament mentre que la part més freda, que pesa més, descendeix. Així doncs es dóna un moviment circular que permet l'ascensió del material a causa de la calor.

 Per tant, com a l'interior de la terra hi ha capes més aviat fluides i sotmeses a diferents temperatures, en aquestes capes es donen corrents de convecció. Aquests corrents, tenen la força suficient com per arrossegar el material que tenen per sobre, així, l'astenosfera, part del mantell fluida, en moure's mou també tota la litosfera. Hem de considerar que el planeta és esfèric i que no augmenta de mida, sinó que la seva mida és estàtica, per tant aquest moviment s'ha de traduir d'alguna manera que mantingui la mida de l'esfera terrestre constant. Com ho fa? Doncs en algunes zones de la terra, la litosfera s'obre i s'amplia mentre que en altres, la litosfera es fa més petita. En el següent vídeo ho podem veure molt clarament:

A partir de tot això, hem arribat a la conclusió que l'escorça, junt amb part del mantell es mou sota els nostres peus i que això és una manifestació de l'energia interna de la terra.

En el pròxim post, descobrirem que són les plaques tectòniques i quina influeixen tenen sobre el relleu.