Sopka

Sopka alebo vulkán je geomorfologický útvar vytvorený magmou vystupujúcou na zemský povrch (kde sa nazýva láva), prípadne pod vodou alebo ľadom. Na Zemi sa sopky vyskytujú pozdĺž hraníc tektonických platní a v takzvaných horúcich škvrnách. Názov vulkán je odvodený od názvu sopky Vulcano v Tyrrhenskom mori, prenesene od rímskeho boha Vulkána. Veda, skúmajúca sopečnú činnosť, sa nazýva vulkanológia.
Iné formy sú bahnové sopky (tieto, až na pár výnimiek nesúvisia so sopečnou činnosťou) a ľadové sopky (vyskytujú sa na niektorých mesiacoch slnečnej sústavy – Europa, Enceladus, Triton, Titan).

Príčiny a výskyt sopečnej činnosti

Roztavená hornina sa nazýva magma. Tvoria ju spravidla viaceré zložky, ktoré majú plynné, kvapalné aj pevné skupenstvo. Magma, ktorá vystúpi na povrch, sa označuje láva. Tak ako väčšina procesov vnútri Zeme, aj dynamika magmy je zle preskúmateľná priamymi pozorovaniami. Napriek tomu je však známe, že erupcia môže nasledovať po prechode magmy cez kôru pod sopku, kde vypĺňa miesto, zvané magmatický kozub.
Vznik magmy súvisí so stavbou Zeme, hlavne s plášťom a zemskou kôrou, ktorá leží nad ním. Zemský plášť by mal mať zloženie zodpovedajúce z 3/4 hornine, ktorá sa volá peridotit, a z 1/4 bazaltu. Plášť je väčšinou v tuhom skupenstve a magma sa v ňom tvorí len zriedka, ak dôjde k jeho nahriatiu, ktoré presiahne teplotu tavenia minerálov v jeho horninách. Termálne prúdy poháňajúce tektonické platne môžu spôsobiť takéto nahriatie plášťa, ktoré potom spôsobí preteplenie oblasti v nadložnej zemskej kôre. Miesto preteplenia plášťa sa nazýva plášťová anomália. Magma (tavenina), ktorá pri takomto preteplení vzniká, je ľahšia ako okolité horniny a má preto tendenciu prenikať smerom nahor. Nezriedka sa pri prechode kôrou výrazne pozmení v dôsledku vzájomného pôsobenia s horninami, cez ktoré preniká. Magmatický kozub, ktorý je zásobníkom magmy, môže mať rôznu pozíciu v závislosti od toho, či sa nachádza v kôre kontinentov alebo oceánov. V kontinentálnej litosfére, ktorá je hrubšia, ale ľahšia, zvyknú vznikať magmatické kozuby v hĺbke okolo 20 – 30 km V oceánskej litosfére, ktorá je ťažšia, ale tenšia, sa umiestňujú v hĺbke 60 – 80 km. Keď sa magma prenikajúca z plášťa zastaví v magmatickom kozube, dochádza v oblasti spodnej kôry k takzvanému podstlaniu (angl. underplating). Horúca magma bazaltového zloženia, pochádzajúca z plášťa, natavuje nadložné kôrové horniny, dochádza k frakčnej kryštalizácii za vzniku redšej taveniny, ktorá sa zastaví asi 7-8 km hlboko. Aj v tejto oblasti sa magma ďalej diferencuje.
Výstup magmy z kozuba na povrch môže byť pokojný – efuzívny, alebo môže mať explozívny charakter (ak dôjde k rýchlemu poklesu teploty, z magmy sa rýchlo uvoľnia rozpustené plyny, čo vyvolá obrovský tlak, prípadne je tento tlak spôsobený premenou vody z okolia výstupu na vodnú paru). Produktmi efuzívnej erupcie sú hlavne lávové prúdy, pri explozívnej sa pridávajú rôzne vulkanoklasty (sopečný popol, pemza, sopečne bomby).
Pravdepodobne najznámejším sopečným útvarom je kráter. Je to približne kruhový útvar, v strede ktorého ústi sopečný komín. Môže nadobúdať veľké rozmery, ak sa dôsledkom silnej erupcie prepadnú jeho steny, tak sa nazýva kaldera. Z krátera je magma vyvrhovaná do okolia. Kráter je obvykle umiestnený na vrchole sopky, sopka má často tvar kužeľovej hory.
Ak je sopka príliš vysoká, niekedy sa tvoria parazitické (bočné) krátery na úbočiach. Ďalšie sopečné útvary sa dajú objaviť po erodovaní vrchných vrstiev sopky – rôzne lávové žily (nazývané dajky, alebo neky), dómy, jaskyne vytvorené sopečnými kanálmi, a mnoho iných.

Eruptovaný materiál

Rozdelenie erupcií na základe typu materiálu je jedno z najčastejších rozdelení. Ak magma obsahuje veľa (>65 %) oxidu kremičitého, nazýva sa felzická. Felzické lávy sú veľmi viskózne a eruptujú v podobe dómov, alebo krátkych lávových prúdov, najčastejším tvarom sopky je stratovulkán. Tento typ vulkanizmu je veľmi explozívny, nakoľko viskózna magma v sebe zadržiava veľký obsah fluíd (plynov). Častý je aj výskyt pyroklastických prúdov, obsahujúcich rozžeravené častice (až 800 °C) a plyny. Tieto prúdy sa pohybujú veľkou rýchlosťou po svahu sopky a ničia všetko, čo im stojí v ceste. Dobrým príkladom je sopka Pelée v Karibiku, alebo Pinatubo na Filipínach.
Na druhej strane, opačný prípad sú erupcie magiem, obsahujúcich malé množstvá SiO₂ (<45 %), nazývané aj mafické. Magma tohto typu obsahuje málo rozpustených plynov a jej viskozita je oveľa menšia. Lávy tvorené z mafickej magmy majú tendenciu tiecť dosť rýchlo a sú vyvrhované bez extrémnych výbuchov. Sopky s takýmto typom magmy sa nazývajú štítové, klasický vzor sú havajské sopky Mauna Loa a Kilauea.

Lineárne erupcie

Druhým typom vulkanických erupcií sú tie, ktoré prenikajú na povrch pozdĺž plôch puklín a zlomov. Tento typ erupcí sa predpokladá v kontinentálnej ako i oceánskej kôre. Na kontinentoch k nemu prináležia rozsiahle výlevy platóbazaltov, tiež známe ako trapy. Tieto výlevy dosahujú rozlohu tisícov kilometrov štvorcových a hrúbky tisíce metrov.
Významným prejavom vulkanizmu vo všeobecnosti sú erupcie riftových zón a osových častí stredooceánskych chrbtov. Riftový systém dnešných oceánov má dĺžku okolo 70 000 km. V dôsledku vzďaľovania oceánskych platní na stredooceánskych chrbtoch do priestoru medzi nimi neustále vniká nová magma, tvorená najmä bazaltami (tzv. N-MORB).

Areálne erupcie

Ak sopečná aktivita preukázateľne nie je sústredená dlhšiu dobu na jednom mieste ale postupne mení polohu, označuje sa ako areálna. Aktivita sopiek, ktoré sú súčasťou areálneho vulkanizmu je prevažne krátkodobá. Niekedy sú vulkány tohto typu rozmiestnené v jednej línii, no môžu sa nachádzať i v nepravidelných skupinách, ktoré majú spoločný pôvod.

Aktivita

Medzi vulkanológmi neexistuje všeobecný konsenzus na definovanie toho, či je sopka aktívna. Problém je v tom, že čas medzi jednotlivými erupciami nie je pravidelný.
Vedci pokladajú sopku za aktívnu, ak počas nedávnej histórie aspoň raz eruptovala (čo nie je jednoznačné, pretože rozličné inštitúcie daný čas definujú rôzne – od 200 až po 10 000 rokov). Takisto sa za aktívnu označuje sopka s práve prebiehajúcou erupciou alebo so zvýšenou aktivitou (únikom) plynov z krátera, príp. s výskytom častých zemetrasení.
Ako spiaca sa označuje sopka, ktorá bola síce aktívna, ale momentálne žiadne známky aktivity nejaví.
Vyhasnutá, alebo neaktívna je taká sopka, pri ktorej sa vedci zhodli, že už nikdy nebude eruptovať (t. j. nejaví žiadne známky aktivity spomínané vyššie).
Toto rozdelenie niekedy prináša kuriózne situácie. Napríklad už spomínaná sopka v Yellowstone naposledy eruptovala pred viac ako 10 000 rokmi, ale keďže v danej oblasti sú ešte stále aktívne zemetrasenia a hydrotermálna činnosť, tak by sa mala považovať za aktívnu (spiacu). Prípadne vrch Puy de Dôme vo Francúzskom stredohorí, aj keď posledná erupcia prebehla v roku 5760 pred Kr. by tiež mala byť stále považovaná za aktívnu.
Svet už zažil viacero tragédií, keď boli zničené mestá pri výbuchu sopky považovanej za vyhasnutú. Najstaršia je azda tragédia, ktorá sa odohrala v antických Pompejách, kde výbuch Vezuvu, do vtedy považovaného za neaktívnu sopku, zničil mesto Pompeje, ako aj ďalšie mestá v okolí.

Predpovedanie sopečných erupcií

V súčasnosti vedci nedokážu presne predpovedať, kedy niektorá sopka vybuchne, aj keď indície o možnej erupcii nie je ťažké získať (ide skôr o predpoveď, kedy presne nastane erupcia). Na to sa využívajú nasledovné indície:

Zvýšená emisia plynov

Ako magma stúpa k povrchu, klesá v nej tlak, čo spôsobí jej degazáciu. Celý proces sa podobá otvoreniu sódovkovej fľaše (únik CO₂). Zvýšenie emisií oxidu siričitého (SO₂), ako jedného z hlavných sopečných plynov, je jedným z hlavných oznamovateľov prísunu veľkého množstva magmy blízko k povrchu. V máji 1991 sa zvýšila emisia SO₂ zo sopky Pinatubo na Filipínach. O dva týždne neskôr (28. máj 1991) množstvo emitovaného oxidu siričitého narástlo až na 5 000 ton (10-krát viac ako predtým). 12. júna 1991 sopka vybuchla. Tesne pred výbuchom však množstvo emitovaného SO₂ pokleslo pod bežnú úroveň. Tento jav si vedci vysvetľujú tým, že tesne pred výbuchom sa plyny uzatvárajú v chladnúcej magme, čo len zvýši tlak a šance na explozívnu erupciu.

Deformácie povrchu

Zväčšovanie sa sopky signalizuje akumuláciu magmy pod povrchom. Vedci monitorujúci sopky často merajú zmenu náklonu úbočia sopky a tieto zmeny zaznamenávajú. Zmena náklonu (vydutie sa základne sopky) spolu so zvýšením emisií SO₂ a častejším výskytom otrasov v okolí sopky s veľkou pravdepodobnosťou naznačujú blízku erupciu. Niekedy sú deformácie ťažko pozorovateľné, ale stále sa používajú na predpovedanie erupcií.