Núi lửa là kênh truyền đá nóng chảy từ lớp vỏ Trái đất lên bề mặt. Tại đây, tại sao lại xảy ra vụ phun trào.
Piton de la Fournaise hoặc Đỉnh Đỉnh của lò nung trên đảo Reunion là một trong những ngọn núi lửa hoạt động mạnh nhất thế giới, được phun trào vào tháng 8 năm 2015. Ảnh tín dụng: AAP / NewZulu / Vincent Dunogué
Bởi Mirzam Abdurrachman, Học viện công nghệ Bandung
Một số người tin rằng các vụ phun trào núi lửa là do số phận. Những người khác tin rằng một vụ phun trào núi lửa là một dấu hiệu cho thấy một ngọn núi đang buồn bã vì cư dân sống gần đó đã phạm tội.
Nhưng khoa học có một lời giải thích khác.
Núi lửa là các kênh chuyển đá nóng chảy dưới lòng đất gọi là magma từ lớp vỏ Trái đất lên bề mặt Trái đất. Các kênh này có hình dạng như hình nón, khiên hoặc calderas. Bên dưới một ngọn núi lửa là một khoang magma, một hồ chứa một khối đá lớn nóng chảy.
Đó là sự gia tăng chuyển động magma trong một ngọn núi lửa gây ra một vụ phun trào. Những chuyển động này được kích hoạt bởi các quá trình khác nhau xảy ra bên dưới, bên trong và bên trên buồng magma.
Bên dưới buồng magma
Các núi lửa được đặt trong các khu vực hút chìm - nơi các mảng di chuyển của Trái đất va chạm vào nhau, khiến một mảng chìm xuống bên dưới - nhận được một lượng lớn đá nóng chảy mới vào buồng magma.
Dưới buồng magma, sức nóng của lõi Trái đất làm tan chảy một phần đá hiện có thành magma mới. Đá nóng chảy tươi này cuối cùng sẽ đi vào buồng magma. Khi buồng chứa đầy một thể tích nhất định không thể chứa magma mới, phần dư thừa sẽ bị đẩy ra qua các vụ phun trào.
Quá trình này thường xảy ra theo chu kỳ, do đó, nó có thể dự đoán các vụ phun trào do nó gây ra. Núi Java Java Papandayan, nằm trên đỉnh cuộc họp của các khu vực Á-Âu và Ấn Độ, có chu kỳ 20 năm và có thể phun trào tiếp theo vào năm 2022. Nó đã phun trào lần cuối vào năm 2002.
Khoảng thời gian giữa các lần phun trào phụ thuộc vào tốc độ đá tan ra, ảnh hưởng bởi tốc độ của tấm chìm. Trái đất có một số khu vực hút chìm và các mảng hút chìm thường di chuyển với tốc độ không đổi lên tới 10 cm mỗi năm. Đối với Papandayan, tốc độ của mảng Ấn-Úc chìm dưới mảng Á-Âu là khoảng 7cm mỗi năm.
Bên trong buồng magma
Các hoạt động bên trong buồng magma cũng có thể gây ra phun trào. Bên trong buồng, magma kết tinh do nhiệt độ giảm. Magma tinh thể, nặng hơn đá nóng chảy bán lỏng, rơi xuống sàn buồng. Điều này đẩy phần còn lại của magma lên, thêm áp lực vào nắp buồng. Một vụ phun trào xảy ra khi nắp không còn giữ được áp suất. Điều này cũng xảy ra theo chu kỳ và có thể dự đoán.
Một quá trình quan trọng khác bên trong buồng magma là khi hỗn hợp magma trộn với đá xung quanh. Quá trình này được gọi là đồng hóa. Khi magma di chuyển, nó tương tác với đá trên lớp lót của buồng.
Đôi khi, núi lửa có con đường cho magma chảy ra bề mặt. Nhưng nếu con đường không tồn tại, thì magma sẽ tự buộc mình đến một khu vực có ít áp lực hơn. Điều này có thể khiến các bức tường xung quanh buồng sụp đổ.
Hãy tưởng tượng thả một viên gạch vào một cái xô đầy nước. Điều đầu tiên sẽ xảy ra là nước bắn ra từ xô.
Việc bắn magma do tường buồng sụp đổ sẽ gây ra vụ phun trào. Phun trào từ quá trình này là khó dự đoán.
Phía trên buồng magma
Các vụ phun trào cũng có thể xảy ra do mất áp suất phía trên khoang magma. Điều này có thể được gây ra bởi những thứ khác nhau, chẳng hạn như giảm mật độ đá bên trên buồng hoặc sự tan chảy của băng trên đỉnh núi lửa. Một cơn bão đi qua một ngọn núi lửa trong tình trạng nguy kịch cũng có thể làm trầm trọng thêm sức mạnh của một vụ phun trào.
Đá bao phủ buồng magma có thể dần dần mềm đi do những thay đổi trong thành phần khoáng sản. Cuối cùng, việc giảm mật độ che phủ của đá khiến chúng không thể chịu được áp lực từ magma.
Điều gì gây ra sự thay đổi khoáng vật học này? Đôi khi, núi lửa có những vết nứt trên bề mặt cho phép nước thấm vào và tương tác với magma. Khi điều này xảy ra, sự thay đổi thủy nhiệt của đá xảy ra, dẫn đến phun trào.
Trường hợp magma thoát khỏi núi lửa cũng rất quan trọng. Nếu đá nham thạch hoặc đá pyroclastic chảy ra từ phía bên của một ngọn núi lửa, trọng lực có thể khiến phần đó của núi lửa sụp đổ, gây ra sự mất áp suất đột ngột. Các vụ phun trào lớn thường xảy ra khoảnh khắc sau khi một khu vực sụp đổ.
Băng tan
Sự nóng lên toàn cầu có thể gây ra nhiều vụ phun trào bằng cách làm cho các sông băng trên đỉnh núi lửa tan chảy. Khi khối lượng băng lớn trên đỉnh núi lửa tan chảy, áp suất trên khoang magma giảm xuống. Magma sẽ thăng tiến để tìm trạng thái cân bằng mới và gây ra một vụ phun trào.
Một nghiên cứu đã chỉ ra vụ phun trào lớn của Eyjafjallajökull ở Iceland vào năm 2010 đã được kích hoạt bởi điều này. Iceland đang mất khoảng 11 tỷ tấn băng mỗi năm, do đó có thể còn nhiều hơn thế.
Năm 1991, núi Pinatubo ở Philippines đã có một vụ phun trào lớn khi cơn bão Yunya tấn công núi lửa và môi trường xung quanh. Pinatubo đã ầm ầm, nhưng cơn bão làm trầm trọng thêm sức mạnh của vụ nổ.
Tốc độ cao của cơn bão khiến khu vực xung quanh nó mất áp lực đáng kể. Hậu quả là cột không khí phía trên núi lửa bị cuốn vào con đường bão Bão. Núi Pinatubo đã trải qua một sự thay đổi áp lực và một vụ phun trào lớn là không thể tránh khỏi.
Với vai trò quan trọng của magma trong việc kích hoạt các vụ phun trào núi lửa, nghiên cứu magma chặt chẽ hơn có thể giúp dự đoán những sự kiện tự nhiên ngoạn mục này.
Mirzam Abdurrachman là Giảng viên tại Khoa Địa chất, Khoa Khoa học và Công nghệ Trái đất tại Học viện Công nghệ Bandung.
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers. Đọc bài viết gốc.