Shield vulkan -Shield volcano

Mauna Loa , en sköldvulkan på Hawaii
En antik grekisk krigarsköld – dess cirkulära form och svagt sluttande yta, med ett centralt upphöjt område, är en form som delas av många sköldvulkaner.

En sköldvulkan är en typ av vulkan som är uppkallad efter sin låga profil, som liknar en krigares sköld som ligger på marken . Den bildas av utbrottet av högt flytande (lågviskositet ) lava , som reser längre och bildar tunnare flöden än den mer trögflytande lavan som bröt ut från en stratovulkan . Upprepade utbrott resulterar i en stadig ackumulering av breda ark av lava, vilket bygger upp sköldvulkanens distinkta form.

Sköldvulkaner finns överallt där flytande lava med låg kiseldioxid når ytan på en stenig planet. De är dock mest karakteristiska för havsövulkanism förknippad med hot spots eller med kontinental sprickvulkanism . De inkluderar de största vulkanerna på jorden, som Tamu Massif och Mauna Loa . Jättesköldvulkaner finns på andra planeter i solsystemet , inklusive Olympus Mons på Mars och Sapas Mons på Venus .

Etymologi

Termen "sköldvulkan" är hämtad från den tyska termen Schildvulkan , myntad av den österrikiske geologen Eduard Suess 1888 och som hade kalkerats till engelska 1910.

Geologi

Strukturera
Diagram över de gemensamma strukturella dragen hos en sköldvulkan

Sköldvulkaner skiljer sig från de tre andra stora vulkantyperna – stratovulkaner , lavakupoler och askekottar – genom sin strukturella form, en konsekvens av deras speciella magmatiska sammansättning. Av dessa fyra former bryter sköldvulkaner ut de minst trögflytande lavorna. Medan stratovulkaner och lavakupoler är produkten av mycket trögflytande flöden, och askekottar är konstruerade av explosivt eruptiv tefra , är sköldvulkaner produkten av milda utsvävande utbrott av mycket flytande lavor som över tiden producerar en bred, svagt sluttande eponymisk sköld ". Även om termen allmänt tillämpas på basaltiska sköldar, har den ibland också tillämpats på mer sällsynta vulkaner med olika magmatisk sammansättning - främst pyroklastiska sköldar , bildade av ackumulering av fragmentariskt material från särskilt kraftfulla explosiva utbrott, och sällsynta felsiska lavasköldar som bildas av ovanligt flytande felsiska magma. Exempel på pyroklastiska sköldar inkluderar vulkanen Billy Mitchell i Papua Nya Guinea och Purico-komplexet i Chile ; ett exempel på en felsisk sköld är Ilgachuz Range i British Columbia , Kanada. Sköldvulkaner liknar till sin ursprung stora lavaplatåer och översvämningsbasalter som finns i olika delar av världen. Dessa är eruptiva egenskaper som uppstår längs linjära spricköppningar och skiljer sig från sköldvulkaner genom avsaknaden av ett identifierbart primärt eruptivcentrum.

Aktiva sköldvulkaner upplever nästan kontinuerlig eruptiv aktivitet under extremt långa tidsperioder, vilket resulterar i en gradvis uppbyggnad av byggnader som kan nå extremt stora dimensioner. Med undantag för översvämningsbasalter är mogna sköldar de största vulkaniska egenskaperna på jorden. Toppen av den största undervattensvulkanen i världen, Mauna Loa , ligger 4 169 m (13 678 fot) över havet , och vulkanen, över 100 km bred vid sin bas, beräknas innehålla cirka 80 000 km 3 ( 19 000 cu mi) basalt. Vulkanens massa är så stor att den har sjunkit ner jordskorpan under sig ytterligare 8 km (5 mi). Med hänsyn till denna sättning och vulkanens höjd över havsbotten, är den "sanna" höjden av Mauna Loa från början av dess eruptiva historia cirka 17 170 m (56 000 fot). Mount Everest , som jämförelse, är 8 848 m (29 029 fot) högt. I september 2013 tillkännagav ett team under ledning av University of Houstons William Sager upptäckten av Tamu Massif , en enorm utdöd ubåtssköldvulkan av tidigare okänt ursprung som, cirka 450 gånger 650 km (280 gånger 400 mi) i yta, dvärgar alla tidigare kända vulkaner på planeten. Vulkanens omfattning har dock inte bekräftats.

Sköldvulkaner har en svag (vanligtvis 2° till 3°) sluttning som gradvis blir brantare med höjden (når ungefär 10°) innan de plattas ut nära toppen och bildar en övergripande uppåtkonvex form. På höjden är de vanligtvis ungefär en tjugondel av sin bredd. Även om den allmänna formen av en "typisk" sköldvulkan varierar lite över hela världen, finns det regionala skillnader i deras storlek och morfologiska egenskaper. Typiska sköldvulkaner som finns i Kalifornien och Oregon mäter 3 till 4 mi (5 till 6 km) i diameter och 1 500 till 2 000 fot (500 till 600 m) på höjden, medan sköldvulkaner i det centrala mexikanska vulkanfältet Michoacán–Guanajuato i genomsnitt är 340 m (1 100 fot) i höjd och 4 100 m (13 500 fot) i bredd, med en genomsnittlig sluttningsvinkel på 9,4° och en medelvolym på 1,7 km 3 (0,4 cu mi).

Riftzoner är ett utbrett inslag på sköldvulkaner som är sällsynt på andra vulkaniska typer. Hawaiivulkanernas stora, decentraliserade form jämfört med deras mindre, symmetriska isländska kusiner kan tillskrivas sprickutbrott. Sprickventilation är vanligt i Hawaii; de flesta Hawaiian utbrott börjar med en så kallad "mur av eld" längs en stor spricklinje innan de centraliseras till ett litet antal punkter. Detta förklarar deras asymmetriska form, medan isländska vulkaner följer ett mönster av centrala utbrott som domineras av toppcalderor , vilket gör att lavan är mer jämnt fördelad eller symmetrisk.

Eruptiva egenskaper

Diagram över ett Hawaiiutbrott . (nyckel: 1. Askplym 2. Lavafontän 3. Krater 4. Lavasjö 5. Fumaroler 6. Lavaflöde 7. Lager av lava och aska 8. Stratum 9. Syll 10. Magmaledning 11. Magmakammare 12. Dike ) Klicka för större version .

Det mesta av det som för närvarande är känt om sköldens vulkanutbrottskaraktär har hämtats från studier gjorda på vulkanerna på Hawaiʻi Island , den överlägset mest intensivt studerade av alla sköldar på grund av deras vetenskapliga tillgänglighet; ön lånar sitt namn till de långsamma, utsvävande utbrotten som är typiska för sköldvulkanism, kända som hawaiiska utbrott . Dessa utbrott, de minst explosiva av vulkaniska händelser, kännetecknas av utsläpp av mycket flytande basaltiska lavor med lågt gasinnehåll . Dessa lavor färdas mycket längre än de av andra eruptiva typer innan de stelnar och bildar extremt breda men relativt tunna magmatiska ark som ofta är mindre än 1 m (3 fot) tjocka. Låga volymer av sådana lavor skiktade under långa tidsperioder är det som långsamt konstruerar den karakteristiskt låga, breda profilen hos en mogen sköldvulkan.

Också till skillnad från andra eruptiva typer uppstår hawaiiska utbrott ofta vid decentraliserade spricköppningar , som börjar med stora "ridåer av eld" som snabbt dör ner och koncentreras på specifika platser på vulkanens sprickzoner. Utbrott med centrala ventiler tar under tiden ofta formen av stora lavafontäner (både kontinuerliga och sporadiska), som kan nå höjder på hundratals meter eller mer. Partiklarna från lavafontäner svalnar vanligtvis i luften innan de träffar marken, vilket resulterar i ackumulering av cindery scoria -fragment; men när luften är särskilt tjock med pyroklaster , kan de inte svalna snabbt nog på grund av den omgivande värmen och träffar marken som fortfarande är varm och samlas till sprutkottar . Om utbrottshastigheterna är tillräckligt höga kan de till och med bilda stänkmatade lavaflöden. Hawaiiutbrott är ofta extremt långlivade; Puʻu ʻŌʻō , en askekon av Kilauea , bröt ut kontinuerligt från 3 januari 1983 till april 2018.

Flöden från hawaiiska utbrott kan delas in i två typer genom sina strukturella egenskaper: pāhoehoe -lava som är relativt jämn och flyter med en repig textur, och ʻaʻā- flöden som är tätare, mer trögflytande (och därmed långsammare i rörelse) och blockigare. Dessa lavaflöden kan vara mellan 2 och 20 m (10 och 70 fot) tjocka. ʻAʻā lavaflöden rör sig genom tryck – den delvis stelnade fronten av flödet brantnar på grund av massan av strömmande lava bakom den tills den bryter av, varefter den allmänna massan bakom den rör sig framåt. Även om toppen av flödet snabbt kyls ner, buffras den smälta underdelen av flödet av det stelnande berget ovanför det, och genom denna mekanism kan ʻaʻā-flöden upprätthålla rörelse under långa tidsperioder. Pāhoehoe-flöden, däremot, rör sig i mer konventionella lakan, eller genom att lava "tår" går framåt i slingrande lavapelare. Ökande viskositet på lavans del eller skjuvspänning på den lokala topografins sida kan förvandla ett pāhoehoe-flöde till ett ʻaʻā, men det omvända inträffar aldrig.

Även om de flesta sköldvulkaner i volym nästan helt och hållet är hawaiiska och basaltiska till sin ursprung, är de sällan uteslutande så. Vissa vulkaner, som Mount Wrangell i Alaska och Cofre de Perote i Mexiko, uppvisar tillräckligt stora svängningar i sina historiska magmatiska eruptiva egenskaper för att sätta strikt kategorisk tilldelning i tvivel; en geologisk studie av de Perote gick så långt som att föreslå termen "sammansatt sköldliknande vulkan" istället. De flesta mogna sköldvulkaner har flera askekoner på sina flanker, resultatet av tefrautstötningar som är vanliga under oupphörlig aktivitet och markörer för nuvarande och tidigare aktiva platser på vulkanen. Ett exempel på dessa parasitiska kottar är vid Puʻu ʻŌʻō på Kilauea – kontinuerlig aktivitet som pågått sedan 1983 har byggt upp en 2 290 fot (698 m) hög kon på platsen för ett av de längsta sprickutbrotten i känd historia.

De hawaiiska sköldvulkanerna ligger inte nära några plattgränser ; den vulkaniska aktiviteten hos denna ökedja fördelas genom att oceanplattan förflyttar sig över en uppströmning av magma som kallas en hotspot . Under miljontals år skapar den tektoniska rörelsen som flyttar kontinenter också långa vulkaniska spår över havsbotten. Hawaii- och Galápagos-sköldarna, och andra hotspot-sköldar som dem, är konstruerade av oceanisk öbasalt. Deras lavor kännetecknas av höga halter av natrium , kalium och aluminium .

Funktioner som är vanliga inom sköldvulkanism inkluderar lavarör . Lavarör är grottliknande vulkaniska raksträckor som bildas genom härdning av överliggande lava. Dessa strukturer hjälper till att främja fortplantningen av lava, eftersom rörets väggar isolerar lavan inuti. Lavarör kan stå för en stor del av sköldvulkanens aktivitet; till exempel kommer uppskattningsvis 58 % av den lavabildande Kīlauea från lavarör.

I vissa sköldvulkanutbrott rinner basaltisk lava ut ur en lång spricka istället för en central öppning och höljer landskapet med ett långt band av vulkaniskt material i form av en bred platå . Platåer av denna typ finns på Island, Washington, Oregon och Idaho; de mest framträdande finns längs Snake River i Idaho och Columbia River i Washington och Oregon, där de har uppmätts till över 1 mi (2 km) i tjocklek.

Kaldera är ett vanligt inslag på sköldvulkaner. De formas och reformeras under vulkanens livslängd. Långa eruptiva perioder bildar askekottar, som sedan kollapsar med tiden och bildar kalderor. Kalderorna fylls ofta upp av progressiva utbrott, eller bildas någon annanstans, och denna cykel av kollaps och regenerering äger rum under vulkanens livslängd.

Interaktioner mellan vatten och lava vid sköldvulkaner kan orsaka att vissa utbrott blir hydrovulkaniska . Dessa explosiva utbrott skiljer sig drastiskt från den vanliga vulkaniska sköldaktiviteten och är särskilt utbredda vid de vattenbundna vulkanerna på Hawaiiöarna .

Distribution

Huvudartikel: Lista över sköldvulkaner

Sköldvulkaner finns över hela världen. De kan bildas över hotspots (punkter där magma från under ytan väller upp), som havsbergskedjan Hawaii-kejsaren och Galápagosöarna , eller över mer konventionella sprickzoner, som de isländska sköldarna och sköldvulkanerna i Östafrika. Även om avskärmningsvulkaner vanligtvis inte förknippas med subduktion , kan de uppstå över subduktionszoner. Många exempel finns i Kalifornien och Oregon, inklusive Prospect Peak i Lassen Volcanic National Park , samt Pelican Butte och Belknap Crater i Oregon. Många sköldvulkaner finns i havsbassänger , som Tamu Massif, världens största, även om de också kan hittas inåt landet - Östafrika är ett exempel på detta.

Hawaiian–Emperor seamount kedja

Den största och mest framstående sköldvulkankedjan i världen är Hawaiian–Emperor seamount kedjan, en kedja av hotspot-vulkaner i Stilla havet. Vulkanerna följer ett distinkt evolutionärt mönster av tillväxt och död. Kedjan innehåller minst 43 stora vulkaner, och Meiji Seamount vid dess ändstation nära Kuril-Kamchatka-graven är 85 miljoner år gammal.

Den yngsta delen av kedjan är Hawaii, där vulkanerna kännetecknas av frekventa sprickutbrott, deras stora storlek (tusentals km 3 i volym) och deras grova, decentraliserade form. Riftzoner är ett framträdande inslag på dessa vulkaner och står för deras till synes slumpmässiga vulkaniska struktur. De drivs av Stillahavsplattans rörelse över Hawaii- hotspoten och bildar en lång kedja av vulkaner, atoller och havsberg som är 2 600 km (1 616 mi) långa med en total volym på över 750 000 km 3 (179 935 cu mi).

Kedjan inkluderar Mauna Loa, en sköldvulkan som står 4 170 m (13 680 fot) över havet och når ytterligare 13 km (8 mi) under vattenlinjen och in i jordskorpan, cirka 80 000 km 3 (19 000 cu mi) sten . Kilauea , en annan hawaiisk sköldvulkan, är en av de mest aktiva vulkanerna på jorden, med dess senaste utbrott 2021.

Galapagosöarna

Galápagosöarna är en isolerad uppsättning vulkaner, bestående av sköldvulkaner och lavaplatåer, cirka 1 100 km (680 mi) väster om Ecuador . De drivs av Galápagos hotspot och är mellan cirka 4,2 miljoner och 700 000 år gamla. Den största ön, Isabela , består av sex sammansmälta sköldvulkaner, var och en avgränsad av en stor toppcaldera. Española , den äldsta ön, och Fernandina , den yngsta, är också sköldvulkaner, liksom de flesta av de andra öarna i kedjan. Galápagosöarna ligger på en stor lavaplatå känd som Galápagosplattformen. Denna plattform skapar ett grunt vattendjup på 360 till 900 m (1 181 till 2 953 ft) vid basen av öarna, som sträcker sig över en diameter på 174 mi (280 km). Sedan Charles Darwins besök på öarna 1835 under den andra resan med HMS Beagle har det förekommit över 60 inspelade utbrott på öarna, från sex olika sköldvulkaner. Av de 21 framväxande vulkanerna anses 13 vara aktiva.

Cerro Azul är en sköldvulkan på den sydvästra delen av Isabela Island och är en av de mest aktiva på Galapagos, med det senaste utbrottet mellan maj och juni 2008. Geofysikinstitutet vid National Polytechnic School i Quito inrymmer ett internationellt team av seismologer och vulkanologer vars ansvar är att övervaka Ecuadors många aktiva vulkaner i Andinska vulkanbältet och Galapagosöarna. La Cumbre är en aktiv sköldvulkan på Fernandina Island som har haft utbrott sedan 11 april 2009.

Galápagosöarna är geologiskt unga för en så stor kedja, och mönstret för deras sprickzoner följer en av två trender, en nordnordväst och en öst–väst. Sammansättningen av lavorna på Galápagos-sköldarna är slående lik de Hawaii-vulkanerna. Märkligt nog bildar de inte samma vulkaniska "linje" förknippad med de flesta hotspots. De är inte ensamma i detta avseende; Cobb –Eickelberg Seamount-kedjan i norra Stilla havet är ett annat exempel på en sådan avgränsad kedja. Dessutom finns det inget tydligt åldersmönster mellan vulkanerna, vilket tyder på ett komplicerat, oregelbundet skapelsemönster. Hur öarna bildades är fortfarande ett geologiskt mysterium, även om flera teorier har föreslagits.

Island

Skjaldbreiður är en sköldvulkan på Island , vars namn betyder bred sköld på isländska.

Beläget över Mid-Atlantic Ridge , en divergerande tektonisk plattgräns i mitten av Atlanten, Island är platsen för cirka 130 vulkaner av olika typer. Isländska sköldvulkaner är i allmänhet av holocen ålder, mellan 5 000 och 10 000 år gamla. Vulkanerna är också mycket smala i utbredning och förekommer i två band i västra och norra vulkaniska zonerna. Liksom Hawaii-vulkaner börjar deras bildande initialt med flera eruptivcentra innan de centraliseras och koncentreras på en enda punkt. Huvudskölden bildas sedan och begraver de mindre som bildades av de tidiga utbrotten med dess lava.

Isländska sköldar är för det mesta små (~15 km 3 (4 cu mi)), symmetriska (även om detta kan påverkas av yttopografi) och kännetecknas av utbrott från toppcalderor. De är sammansatta av antingen tholeiitic olivin eller pikritisk basalt . De tholeiitiska sköldarna tenderar att vara bredare och grundare än de pikritiska sköldarna. De följer inte mönstret av calderatillväxt och förstörelse som andra sköldvulkaner gör; caldera kan bildas, men de försvinner i allmänhet inte.

Östafrika

I Östafrika genereras vulkanisk aktivitet av utvecklingen av den östafrikanska rivningen och från närliggande hotspots. Vissa vulkaner interagerar med båda. Sköldvulkaner finns nära klyftan och utanför Afrikas kust, även om stratovulkaner är vanligare. Även om de är sparsamt studerade, återspeglar det faktum att alla dess vulkaner är av holocen ålder hur ungt det vulkaniska centrumet är. En intressant egenskap hos östafrikansk vulkanism är en förkärlek för bildandet av lavasjöar ; dessa semi-permanenta lavakroppar, extremt sällsynta någon annanstans, bildas i cirka 9% av afrikanska utbrott.

Den mest aktiva sköldvulkanen i Afrika är Nyamuragira . Utbrott vid sköldvulkanen är i allmänhet centrerade inom den stora toppcalderan eller på de många sprickorna och askekottarna på vulkanens flanker. Lavaflöden från det senaste århundradet sträcker sig ner längs flankerna mer än 30 km (19 mi) från toppen och når så långt som till sjön Kivu . Erta Ale i Etiopien är en annan aktiv sköldvulkan och en av få platser i världen med en permanent lavasjö, som har varit aktiv sedan åtminstone 1967, och möjligen sedan 1906. Andra vulkaniska centra inkluderar Menengai, en massiv sköldcaldera , och Mount Marsabit i Kenya.

Utomjordiska sköldvulkaner

Se även: Kategori:Listor över utomjordiska berg
Skalad bild som visar Olympus Mons , överst, och den hawaiianska ökedjan , botten. Mars vulkaner är mycket större än de som finns på jorden.

Sköldvulkaner är inte begränsade till jorden; de har hittats på Mars , Venus och Jupiters måne, Io .

Sköldvulkanerna på Mars är väldigt lika sköldvulkanerna på jorden. På båda planeterna har de svagt sluttande flanker, kollapsar kratrar längs sin centrala struktur och är byggda av mycket flytande lavor. Vulkaniska egenskaper på Mars observerades långt innan de först studerades i detalj under 1976–1979 Vikingauppdraget . Den huvudsakliga skillnaden mellan vulkanerna på Mars och de på jorden är storleken; Marsvulkaner varierar i storlek upp till 14 mi (23 km) höga och 370 mi (595 km) i diameter, mycket större än de 6 mi (10 km) höga, 74 mi (119 km) breda hawaiiska sköldarna. Det högsta av dessa, Olympus Mons , är det högsta kända berget på någon planet i solsystemet.

Venus har över 150 sköldvulkaner som är mycket plattare, med en större yta än de som finns på jorden, vissa har en diameter på mer än 700 km (430 mi). Även om majoriteten av dessa är sedan länge utdöda har det föreslagits, från observationer av rymdfarkosten Venus Express , att många fortfarande kan vara aktiva.

Referenser

externa länkar