De vorming van een vulkaan is een complex geologisch proces. De meeste (maar niet alle) vulkanen komen voor langs de randen van tektonische platen. Hoe ontstaat een vulkaan eigenlijk?
Vulkaanuitbarstingen
Een vulkaan ontstaat wanneer magma tot het aardoppervlak doordringt. Dit noemen we een vulkaanuitbarsting.
De typische kegelvormige vulkaan wordt meestal gevormd door verschillende opeenvolgende vulkaanuitbarstingen. Daarbij kan het soms honderden of duizenden jaren duren voordat dezelfde vulkaan opnieuw een uitbarsting vertoont. Een vulkaan kan echter ook binnen een zeer korte tijd ontstaan. Zo bestaan er vulkanen die maar 1 keer zijn uitgebarsten en ook niet meer tot uitbarsting gaan komen. Een voorbeeld hiervan is de 424 meter hoge sintelkegel vulkaan ParicutÃn in Mexico, die volledig ontstond tijdens een negen jaar durende vulkaanuitbarsting (van 1943 tot 1952).
Een typische kegelvormige vulkaan ontstaat dus als gevolg van vaak meerdere vulkaanuitbarstingen. Maar hoe ontstaan dan die vulkaanuitbarstingen?
Platentektoniek
De aardkorst bestaat uit verschillende tektonische platen. Deze platen bewegen onder invloed van convectiestroming in de aardmantel, een proces dat platentektoniek wordt genoemd. Platentektoniek speelt een cruciale rol in het ontstaan van vulkaanuitbarstingen, en daarmee in het ontstaan van vulkanen.
Dichtbij de randen van tektonische platen vindt de meeste vulkanische activiteit plaats. De vorming van vulkanen en aardbevingen, zijn een zichtbaar resultaat van de beweging van die tektonische platen.
Er zij drie situaties te onderscheiden waarbij vulkanen ontstaan, namelijk bij:
Convergentie
Bij convergentie bewegen twee tektonische platen naar elkaar toe. Convergentie vindt plaats aan convergente plaatgrenzen. Wanneer beide platen een verschillende dichtheid hebben, duikt de ene plaat onder de andere. Dit wordt subductie genoemd. De duikende plaat duikt onder een hoek van zo’n 45 graden de aardmantel in en smelt uiteindelijk. Hierdoor ontstaat magma. Dit magma stijgt op en moet eerst door de aardkorst heen breken voor het naar buiten kan stromen. Daar is veel kracht voor nodig. Bij convergente plaatgrenzen ontstaan vaak hevige vulkaanuitbarstingen, die leiden tot het ontstaan van vulkanen.
Subductie
Subductie ontstaat dus doordat 2 tektonische platen tegen elkaar aan botsen en als gevolg daarvan één van de platen naar beneden duikt. Voor het ontstaan van vulkanen zijn twee vormen van subductie van belang:
- Een oceanische plaat schuift onder een continentale plaat. In dit geval ontstaan vulkanen op de continentale plaat.
- Een oceanische plaat schuift onder een andere oceanische plaat. In dit geval ontstaat ook actief vulkanisme, maar in dit geval op de oceanische plaat, wat resulteert in een vulkanische eilandboog.
Voorbeelden van vulkanen die zijn ontstaan bij convergente plaatgrenzen zijn de Etna vulkaan en de vulkanen van de Ring van Vuur (vulkanisch actief gebied rondom de Grote Oceaan), waar Mount St. Helens toe behoort. Bij convergente plaatgrenzen ontstaan vaak stratovulkanen.
Divergentie
Bij divergentie is er sprake van twee platen die van elkaar af bewegen. De meeste divergente plaatgrenzen liggen onderzees. Daar waar de platen uit elkaar drijven, komt er gesmolten gesteente (vloeibaar magma) omhoog als lava. Als dit over de zeebodem uitvloeit, stolt het bij contact met het oceaanwater. Zo ontstaan daar onderzeese vulkanen en ontstaat nieuwe oceanische korst. Dit gebeurt bijvoorbeeld in het midden van de Atlantische Oceaan.
De plaats waar nieuwe oceanische korst ontstaat, noemen we een oceanische rug. Oceaanruggen zijn gebieden met veel vulkanische activiteit. Meestal verloopt het vulkanisme hier erg rustig en zien we hier geen explosieve uitbarstingen. Omdat de platen uit elkaar gaan, wordt er ruimte vrijgemaakt voor het opstijgende magma. Wanneer oceaanruggen tot boven zeeniveau uitsteken, ontstaan vulkanische eilanden. IJsland is een voorbeeld van zo’n vulkanisch eiland.
Bij divergerende platen ontstaan vaak spleetvulkanen.
Transform
Platentektoniek kan behalve convergente en divergente bewegingen (zoals hierboven gezien), ook leiden tot transforme bewegingen. Waarbij tektonische platen langs elkaar schuiven in tegenovergestelde richting. Deze specifieke tektonische beweging vindt plaats langs transforme plaatgrenzen. Transforme bewegingen leiden echter niet tot het ontstaan van vulkanen. Wel worden hier vaak aardbevingen gezien, die ontstaan als gevolg van de frictie tussen beide tektonische platen.
Hotspots
Een hotspot is een gebied waar de aardkorst erg dun is. Hotspots liggen vaak ver verwijdert van de randen van tektonische platen. Een hotspot is dus een plek op de aarde waar vulkanen ontstaan dat niet gerelateerd is aan beweging van tektonische platen (platentektoniek).
Men gaat er vanuit dat de aardkorst dun is geworden, doordat onder die hotspots zich een opwaartse convectiestroom bevindt van heet, vast gesteente in de mantel van de aarde (een mantelpluim), wat de aardkorst van onderaf doet smelten. Doordat de aardkorst op deze plaatsen erg dun is, kan de magma zich gemakkelijk een weg banen door de aardkorst en zich verzamelen in de magmakamer. Uiteindelijk wordt de druk in de magmakamer zo groot dat een uitbarsting plaatsvindt. Op die plek ontstaat dan een vulkaan.
Omdat tektonische platen (waaruit de aardkorst bestaat) bewegen, terwijl de convectiestroming (in de aardmantel) op dezelfde plaats blijft, zal de vulkaan op een gegeven moment buiten het bereik van de warme convectiestroom komen. Hierdoor doven alle vulkanen veroorzaakt door hotspots, uiteindelijk uit. Tektonische platen die over hotspots bewegen, worden gekenmerkt door rechte ketens van vulkanen, die ouder zijn naarmate ze verder van de hotspot liggen. Bekende voorbeelden van vulkaanketens die zo zijn gevormd zijn onder andere de Hawaïaanse eilanden, de Canarische Eilanden, de Azoren, de Kaapverdische Eilanden en de Galapagoseilanden.
Bij hotspots ontstaan vaak schildvulkanen.
Hoe ontstaat een vulkaan?
Kort samengevat, ontstaan vulkanen dus door vulkaanuitbarstingen die vooral plaatsvinden aan de randen van tektonische platen (bij convergentie en divertentie). Daarnaast kunnen vulkanen ontstaan bij hotspots, boven een hete mantelpluim.
