Wat is een vulkaan?

Een vulkaan is een natuurlijk verschijnsel gevormd door historische uitbastingen. De uitbarsting van een vulkaan kan met veel natuurgeweld gepaard gaan. Dit artikel geeft antwoord op de vraag: Wat is een vulkaan?

Definitie vulkaan

Een vulkaan is een opening in het oppervlak van de aarde (of een andere planeet) waardoor vulkanisch materiaal (zoals magma, vulkanisch as en vulkanische gassen) vanuit het binnenste van de planeet naar buiten komt. Door herhaalde uitbarstingen bouwt zich rondom deze opening meestal een bergvorm of kegel op die een vulkaan genoemd wordt.

Eruptie

De uitbarsting van een vulkaan wordt ook wel een eruptie genoemd. Deze erupties kunnen meer of minder explosief verlopen. Dit is afhankelijk van de samenstelling van het magma én de druk in de magmakamer onder de vulkaan. In een gemiddeld jaar vinden er ongeveer 60 vulkaanuitbarstingen plaats.

Vulkanen komen vooral voor op de grenzen van tektonische platen of bij zogenaamde hotspots. Er is een grote diversiteit in vormen van vulkanen en het type erupties dat ze vertonen, van rustig uitstromende lava tot explosieve erupties met aswolken en pyroclastische stromen.

Actieve vulkanen

De aarde telt ten minste 1.350 actieve vulkanen, waarvan minstens zestig procent wordt gevonden op de bodem van de oceanen. Van alle vulkanen zijn er zo’n 500 uitgebarstte in de recente geschiedenis.

Een vulkaan wordt geclassificeerd als een actieve vulkaan, wanneer deze in de afgelopen 10.000 jaar een uitbarsting heeft gehad en/of meetbare vulkanische activiteit vertoont.

Dode vulkanen zijn vaak tienduizenden of miljoenen jaren geleden voor het laatst uitgebarsten en vertonen geen meetbare activiteit. Het is dan ook niet waarschijnlijk dat een dode vulkaan binnen korte tijd tot uitbarsting komt. Het grootste deel van de vulkanen op aarde behoort tot de categorie dode vulkanen.

Slapende vulkanen vertonen zeer weinig activiteit, maar kunnen van het ene op het andere moment weer actief worden. Zolang de vulkaan in slaapstand blijft, vormt deze echter geen gevaar uit te barsten.

Terminologie

Het woord vulkaan (afkomstig uit het begin van de 17e eeuw) komt van Vulcano, een Italiaans vulkanisch eiland ten noorden van Sicilië. Dit eiland is sinds mensenheugenis vulkanisch actief. De naam van het eiland is afkomstig van het Latijnse volcānus of vulcānus, verwijzend naar Vulcanus, de god van het vuur in de Romeinse mythologie.

Ontstaan vulkanen

Vulkanen komen niet willekeurig verspreid over de aarde voor, maar bevinden zich voornamelijk dichtbij de randen van tektonische platen. Rondom de Grote Oceaan wordt een opvallend groot aantal vulkanen waargenomen. Om die reden wordt dit gebied ook wel de Ring van Vuur genoemd. De meeste vulkanen in Indonesië, de Filipijnen, Japan en de westkust van Amerika maken deel van uit van de Ring van Vuur.

Vulkanen ontstaan door geodynamische processen, zoals platentektoniek en bij hotspots. De meeste vulkanische activiteit bevindt zich rondom plaatgrenzen. Bij convergente plaatgrenzen, waar tektonische platen naar elkaar toe bewegen en waarbij één plaat onder een andere plaat duikt ontstaan subductiezones. Het gesteente in de onderduikende plaat smelt uiteindelijk en vormt zo magma, dat opstijgt en leidt tot explosieve erupties. Waarbij stratovulkanen met steile hellingen worden gevormd. Divergente plaatgrenzen kenmerkt zich door het omhoogkomen van magma bij onderzeese oceanische spreidingsruggen en de vorming van nieuwe aardkorst. Daarnaast zijn er hotspots, waar magma plaatstelijk door de korst breekt, onafhankelijk van plaatgrenzen, zoals bij de Hawaïaanse vulkanen.

Doorsnede vulkaan

Onder het oppervlak van de vulkaan bevindt zich een stelsel aan scheuren en spleten in het gesteente, die we kraterpijpen noemen. De kraterpijpen staan in verbinding met een magmakamer, dieper in de aardekorst. Wanneer een vulkaan langere tijd geen uitbarsting heeft gehad, staat de magmahaard niet in directe verbinding met het aardoppervlak. Het einde van de kraterpijp, ook wel krater genoemd, zit dan namelijk verstopt met een laag vulkanisch gesteente.

Werking vulkaan

Opbouw van magma

In de aardmantel onder de vulkaan ontstaat magma door het smelten van gesteente onder invloed van hitte en druk. Het magma verzamelt zich in een magmakamer onder de aardkorst. Deze magma en de vrijkomende vulkanische gassen kunnen echter geen kant op, omdat het einde van de kraterpijp afgesloten is. Hierdoor bouwt zich in de magmakamer een steeds groter wordende druk op. Deze druk is verantwoordelijk voor het uitzetten van de vulkaan met soms enkele meters en het ontstaan van lichte aardschokken voorafgaand aan een eruptie.

Eruptie

Zodra de druk te hoog wordt, beweegt het magma zich via scheuren in het gesteente van de aardkorst naar het aardoppervlak toe. Het magma komt dan uit de krater als lava naar buiten, samen met vulkanische gassen, vulkanische as en gesteentefragmenten. Dit proces noemen we een vulkaanuitbarsting, ofwel eruptie. De lava stroomt uit de krater of wordt explosief weggeslingerd, afhankelijk van de viscositeit (stroperigheid) van het magma en de hoeveelheid gas. De uitbarsting kan dus rustig verlopen of explosief zijn.

Bij een eruptie wordt het magma door de lange kraterpijp omhoog geperst. Zodra de magma aan het aardoppervlakte komt, ontsnappen er allerlei gassen uit de magma en wordt het lava genoemd. Op dat moment heeft de lava een temperatuur van tussen de 650 °C en 1200 °C.

Na de eruptie

Wanneer deze hete en vloeibare lava afkoelt en daardoor stolt, wordt het vulkanisch gesteente (zie onderstaande figuur). Omdat het magma aan het aardoppervlak snel afkoelt onder een lagere druk, ontstaan zeer fijnkorrelige en poreuze vulkanische gesteenten (uitvloeiingsgesteente) of soms zelfs glas.

Zodra alle lava gestold is, raakt de krater weer verstopt. De magmakamer kan nu weer gevuld worden met magma. Totdat er genoeg druk is opgebouwd, waardoor een nieuwe uitbarsting plaatsvindt.

Bij iedere vulkaanuitbarsting komt een laag vulkanisch gesteente bovenop de vorige laag. Zo vormen herhaalde uitbarstingen een vulkaankegel: een berg gevormd door vulkaanuitbarstingen. Zo’n berg noemen we een vulkaan.

Soorten vulkanen

Binnen de vulkanologie worden vulkanen ingedeeld in verschillende soorten vulkanen (vulkaan-typen). Wetenschappers kijken vaak naar meerdere aspecten om vulkanen in te delen: de tektonische context (zoals hotspots, subductiezones of divergente plaatgrenzen), de chemische samenstelling van het magma (van laag tot hoog silica-gehalte), het eruptiegedrag (rustige lava-uitvloeiing of krachtige explosies) en de fysieke vorm van de vulkaan (bijvoorbeeld breed en vlak of steil en hoog). Al deze eigenschappen zijn met elkaar verbonden en beinvloeden elkaar. Zo heeft de tektonische context invloed op de chemische samenstelling van de magma. De samenstelling van het magma heeft invloed op het eruptiegedrag. En beinvloeden al deze voorgaande eigenschappen de vorm van een vulkaan.

Een veel voorkomende indeling in verschillende soorten vulkanen is op basis van vorm. Waarbij een onderscheid wordt gemaakt tussen stratovulkanen (ook wel samengestelde vulkanen genoemd), schildvulkanen, spleetvulkanen, calderavulkanen, sintelkegels en lavakoepels. Van alle vulkaansoorten komen stratovulkanen het meeste voor op aarde.

Soorten erupties

Een vulkaanuitbarsting kan worden ingedeeld in verschillende soorten eruptiestijlen, op basis van het verloop van de eruptie. De onderverdeling in eruptiestijlen is echter niet zo zwart-wit. Verschillende eruptiestijlen kunnen elkaar namelijk opvolgen gedurende een uitbarsting.

Er is een grote variatie in de kracht waarmee vulkanische erupties gepaard gaan. Zo verloopt de ene vulkaanuitbarsting zeer explosief, terwijl bij een andere eruptie de lava rustig uit de krater van de vulkaan stroomt. Het verloop van een vulkaanuitbarsting hangt met name af van de chemische samenstelling van het magma. Een eruptie van vloeibare magma met weinig opgeloste gassen, verloopt gewoonlijk erg rustig. Wanneer de magma echter veel minder vloeibaar is en veel opgeloste gassen bevat, gaat de vulkaanuitbarsting vaak gepaard met explosies. Hierbij wordt vulkanisch gesteente en vulkanische as de lucht in geslingerd.

De namen van de verschillende soorten eruptiestijlen zijn genoemd naar bekende vulkanen die een uitbarsting van dit type hadden. Zo maken vulkanologen een onderscheid tussen onder andere Hawaiiaanse-type eruptie, Stromboli-type eruptie, Vulcano-type eruptie en Pliniaans-type eruptie.

Bekende vulkanen

De Mauna Loa op Hawaii is bekend omdat dit de grootste vulkaan op aarde is. Deze vulkaan heeft zijn oorsprong onder zeeniveau en rijst op vanaf de oceaanbodem tot een hoogte van ongeveer 9.600 meter.

Veel bekende vulkanen zijn bekend geworden als gevolg van een grote uitbarsting. In de loop van de geschiedenis zijn er vele zeer verwoestende vulkaanuitbarstingen geweest, waarvan verschillende zich ook in bewoonde gebieden hebben plaatsgevonden. Vaak met zeer verwoestende gevolgen.

Een bekende vulkaan die zich in dichtbevolkt gebied bevindt is de Italiaanse vulkaan Vesuvius. Het gebied rondom de vulkaan Vesuvius is het dichtst bevolkte vulkanische gebied op aarde. Er wonen miljoenen mensen zo dichtbij deze vulkaan, dat zij in geval van een vulkaanuitbarsting kunnen worden getroffen. Deze vulkaan is vooral bekend van de uitbarsting in 79 na Christus, die leidde tot de vernietiging van de Romeinse steden Pompeii en Herculaneum. Naar schatting overleden bij deze eruptie 10.000 tot 25.000 mensen.

Een andere zeer bekende vulkaan is de Krakatau (Indonesië), die in 1883 de grootste in de geschriften beschreven uitbarsting veroorzaakte waarvan de moderne mens getuige is geweest. Er ontstond een tsunami van 22 meter hoog en ruim 36.000 mensen overleden als gevolg van deze uitbarsting. Bij de uitbarsting van Krakatau rees een aswolk tot een hoogte van 50 km de atmosfeer in. De enorme hoeveelheid vulkaanas die bij deze uitbarsting in de atmosfeer terecht kwam, leidde ertoe dat de temperatuur het daaropvolgende jaar wereldwijd met 1,2 graden Celcius daalde.

Vulkanen kunnen ook bekend worden, wanneer ze veel hinder veroorzaken voor het vliegverkeer. Een bekend voorbeeld hiervan is de in 2010 tot uitbarsting gekomen IJslandse Eyjafjallajökull-vulkaan. De uitbarsting van deze vulkaan leidde tot sluiting van het luchtruim boven een groot deel van het Europa van 14 april 2010 tot 19 april 2010. Ook in Nederland werd het luchtruim tijdelijk gesloten.

Gevaren van vulkanen

Gelukkig vinden de meeste vulkaanuitbarstingen plaats in dun- of onbevolkt gebied. Wanneer een eruptie wel in bewoond gebied plaatsvindt, kan dat veel menselijke slachtoffers veroorzaken.

De meeste schade die ontstaat bij een vulkaanuitbarsting wordt vaak niet veroorzaakt door de directe lavastroom zelf. Als direct gevolg van een eruptie kunnen andere nauw verwante natuurverschijnselen optreden met zeer vernietigende gevolgen. Voorbeelden van dit soort natuurverschijnselen zijn pyroclastische stromen, lahars (modderstromen), asregens, tsunami’s en klimaatveranderingen. In het verleden was ook hongersnood, die optrad na een verwoestende eruptie, een grote doodsoorzaak.

Om de explosieve kracht waarmee vulkanen uitbarsten te kunnen vergelijken, hebben vulkanologen een schaal ontwikkeld. Deze schaal wordt de Vulkanische Explosiviteits Index of afgekort VEI genoemd. Dit is een logaritmische schaal die loopt van 0 tot 8. Dit werkt zo, dat elke eenheid hoger een 10 keer zwaardere explosieve kracht heeft. Bij de toekenning van een VEI waarde aan een eruptie wordt gekeken naar verschillende factoren, waaronder volume van het uitgestoten pyroclastische materiaal, de hoogte van de eruptiekolom en de duur van de eruptie.

Voordelen van vulkanen

Ondanks de verwoestende effecten van vulkaanuitbarstingen, kunnen vulkanen ook een positieve impact hebben. Als een gebied met nieuwe lava wordt bedekt, ziet het er eerst doods uit. Maar oude, verweerde lava en vulkanische as is erg vruchtbaar. Wat goed is voor de landbouw. Vulkanisch gesteente bevat veel mineralen en de planten hebben die mineralen nodig om goed te groeien. Gebieden met vulkanische grond geven daardoor een hoge opbrengst van gewassen.

Ook vormen vulkanen een essentieel onderdeel in de vernieuwing van de aardkorst. Deze vorming van nieuwe aardkorst vindt plaats bij divergente plaatgrenzen middels onderzeese oceanische spreidingsruggen.

Voorspellen vulkaanuitbarstingen

Er leven ongeveer 500 miljoen mensen vlakbij gevaarlijke actieve vulkanen. Vaak vanwege de vruchtbare vulkanische bodems, die landbouw mogelijk maken. Met zoveel mensen die leven binnen het dodelijke bereik van een vulkaan, is het belangrijk dat men tijdig kan voorspellen waar en wanneer een vulkaanuitbarsting gaat plaatsvinden. Vulkanologen gebruiken technieken zoals een seismograaf, analyse van vulkanische gassen en radar om vulkanen te monitoren. Zo kan de locale bevolking tijdig worden ingelicht over een op handen zijnde uitbarsting. En kunnen evacuatieprogrammas op tijd in gang worden gezet.

Impact van vulkanen op het klimaat

Bij een vulkaanuitbarsting komen, afhankelijk van de eruptiestijl, zowel vulkanische as als vulkanische gassen in de atmosfeer terecht. Wanneer dit op een grote schaal plaatsvindt, kan dit een tijdelijke impact hebben op het klimaat.

Wanneer zeer veel vulkanische as hoog in de atmosfeer terecht komt, worden zonnestralen weerkaatst tegen deze asdeeltjes. Waardoor minder zonnestralen het aardoppervlak bereiken, en het dus tijdelijk kouder wordt op aarde. Na verloop van tijd verdwijnt de vulkanische as weer uit de atmosfeer.

Bij een vulkaanuitbarsting komen ook veel vulkanische gassen vrij, die tevens broeikasgassen zijn, zoals koolstofdioxide (ofwel CO₂) en methaan. Door deze broeikasgassen staat de aarde minder warmte af aan het heelal, wat een opwarmend effect heeft.

Vulkanische as en vulkanische gassen hebben dus een tegengesteld effect op het klimaat. Afhankelijk van de verhouding waarin deze vulkanische producten in de atmosfeer terecht komen, kunnen deze effecten elkaar opheffen of kan één van deze effecten tijdelijk overheersten.

Vulkanen in Nederland

Het vasteland van Nederland kent geen actieve vulkanen. Maar sinds 2010 maken de BES-eilanden (Bonaire, Sint Eustatius en Saba) onderdeel uit van Nederland. En daar bevinden zich 2 actieve vulkanen: de Quill op het eiland Sint Eustatius en de Mount Scenery op het eiland Saba.

Vulkanen op andere planeten

Ook op andere planeten, o.a. Mars en Venus, zijn zeer grote vulkanen waargenomen. De Olympus Mons is de grootste vulkaan van ons zonnenstelsel en bevindt zich op Mars. De Olympus Mons is 24 km hoog en heeft een diameter van 500 km. Dit komt erop neer dat deze vulkaan 3 keer zo hoog en 15 keer zo breed is als de Mount Everest, de hoogste berg op aarde. Dat vulkanen op andere planeten vaak groter zijn dan de vulkanen op aarde, komt omdat de eroderende krachten (die op aarde vulkanen afbreken) in veel mindere mate aanwezig zijn op ander planeten.