Phân tích hoạt động núi lửa

MỤC ĐÍCH HỌC TẬP: Có 50 đến 60 núi lửa phun (volcanoes erupt) mỗi năm trên toàn thế giới. Ở Mỹ có từ 2 đến 3 vụ phun (núi lửa) mỗi năm, chủ yếu là ở Alaska. Những vụ phun này thường xảy ra ở những vùng dân cư thưa thớt của thế giới nhưng khi mà một trong số đó xảy ra ở vùng dân cư đông đúc thì hậu quả sẽ rất thảm khốc. Trong 100 năm qua đã có khoảng 100.000 người chết bởi các vụ phun núi lửa trong đó chỉ trong thập niên 1980 đã có 285.00 người chết. Trong quá trình phát triển dân số, ngày càng nhiều người sống trên những sườn của những núi lửa hoạt động và tiềm tàng. Do vậy, ở những nước đông dân cư với nhiều núi lửa hoạt động như Nhật Bản, Philippin và Indonesia thì sẽ đặc biệt nguy hiểm. Phía Tây của nước Mỹ, một phần Alaska, Hawaii và Tây Bắc Thái Bình Dương đều có những núi lửa hoạt động và tiềm tàng, một vài trong số đó nằm ở gần thành phố với dân cư lớn hơn 350.000 người. Những ngọn núi lửa trong lịch sử và ảnh hưởng của nó Tên núi lửa hoặc thành phố  Ảnh hưởng   Vesuvius, Italy, 79 sau công nguyên  Phá hủy Pompeii và giết chết 16000 người. Thành phố bị vùi lấp bởi hoạt động của núi lửa và được phát hiện năm 1595.   Skaptar Jokull, Iceland, 1783  Làm chết 10000 người (nhiều người chết vì đói) và nhiều vật nuôi trên đảo. Nó còn làm mất 1 số vụ mùa ở Scotland.   Tombora, Indonesia, 1815  Sự lạnh đi toàn cầu, tạo ra “ năm không có mùa hè”.   Krakatoa, Indonesia, 1883  Sự nổ toàn cầu, 36000 người chết.   Núi lửa Pelee, Martinique, 1902  Tro thổi làm chết 30000 người trong phút chốc.   La Soufriere, St. Vincent, 1902  Làm chết 2000 người và là nguyên nhân làm tuyệt chủng người Carib, Ấn Độ   Núi lửa Lamington, Papua New Guinea, 1951  Làm chết 6000 người.   Villarica, Chile, 1963-1964  Làm 30000 người phải sơ tán khỏi nhà.   Núi lửa Helgafell, đảo Heimaey, Iceland, 1973  Làm 5200 người phải sơ tán khỏi nhà.   Núi lửa St.Helens, Washington, Mĩ, 1980  Luồng hơi, mảnh vụn và dòng bùn đã làm chết 54 người, phá hủy hơn 100 ngôi nhà.   Nevado del Ruiz, Colombia, 1985  Dòng bùn đã làm ít nhất 22000 người chết   Núi Pinalubo, Phillipines, 1991  Tiếng nổ khủng khiếp, dòng tro, dòng bùn cộng thêm cơn bão nhiệt đới làm chết hơn 300, vài ngàn người phải sơ tán   Núi lửa Unzen, Nhật Bản, 1991  Dòng tro và những hoạt động khác của núi lửa làm chết 41 người, đốt cháy 125 ngôi nhà và hơn 10 ngàn người phải sơ tán.   Nguồn: C. Ollier, Volcano (Cambridge, MA: MIT Press, 1969). Mục tiêu học tập của chương này: Làm quen với các loại núi lửa chính, các loại đá chúng sinh ra và sự sắp đặt kiến tạo mảng của chúng. Biết được ảnh hưởng chính của hoạt động núi lửa bao gồm: dòng lava, nham thạch, dòng vụn/ dòng bùn. Hiểu được các phương pháp nghiên cứu hoat đông của núi lửa để có thể đưa ra những kết quả tốt hơn về việc dự đoán sự phun núi lửa gồm có hoạt động địa chấn, sự thay đổi cách vẽ địa hình, sự thoát khí và lịch sử địa chất. I/ NÚI LỬA (VOLCANO) : 1/ Định nghĩa: Núi lửa là hoạt động giải phóng các dung nham trong lòng đất lên trên bề mặt vỏ đất dưới áp lực của năng lượng tích lũy, thông qua kênh dẫn là đường nối buồng magma với bề mặt vỏ đất. Như vậy đe một núi lửa hoạt động cần có các điều kiện sau đây: + Một tích tụ magma có năng lượng tích lũy lớn. + Một đường dẫn từ buồng magma đến bề mặt vỏ đất. + Vật liệu do núi lửa phóng thích có nhiệt độ rất lớn từ > 9000C- 12000C, do vậy có sức tàn phá rất lớn, thiêu hủy hầu như toàn bộ các công trình và vật liệu trong vùng nó đi qua. 2/ Các sản phẩm phun trào của núi lửa: Các chất khí: lúc đầu, khi mới phun ra khí chủ yếu là gồm các chất halogen (Cl, F).Lúc núi lửa nguội, thành phần khí chủ yếu có chứa lưu huỳnh, sunfua hydro, ammoniac và khí cacbonic. Có thể phân biệt được 5 loại khí phun sau đây: Khí khô phun ra đầu tiên, gần như không chứa hơi nước và chủ yếu gồm những hợp chất của Cl như clorua natri, clorua kali, clorua sắt…nhiệt độ gần 5000C. Khí phun acid chứa acid clohydric, anhydric sunfuaro và hơi nước. Nhiệt độ từ 3000C đến 4000C. Khí phun bazo chứa clorua amon, khí phân giải sẽ cho amoniac tự do. Nhiệt độ từ 1000 đến 3000C. Khí phun lưu huỳnh hay sunphta chủ yếu gồm có hơi nước và khí sunfua hydro. Nhiệt độ trên dưới 1000C. Khí phun cacbonic hay mopheta gồm có khí cacbonic. Nhiệt độ dưới 1000C. Khí phun cacbonic phun sau cùng, có khi cách sau hoạt động núi lửa hang chục đến hàng trăm năm. Các chất lỏng: Các sản phẩm chất lỏng của núi lửa là lava (dung nham). Lava là magma trào ra khỏi miệng núi lửa nhưng đã thoát mất nhiều chất khí hòa tan trong khi phun ra ngoài mặt đất. Đối với núi lửa người ta phân ra làm hai loại lava: acid và bazo (trung gian giữa hai loại này là lava trung tính). Lava acid nguội chậm, quánh, khó chảy, nhiệt độ từ 7000 đến 10000C. Lava bazo lỏng, dễ chảy, nguội nhanh, nhiệt độ từ 11000 đến 12000C. Các sản phẩm đặc: gồm các bom núi lửa, cuội núi lửa, cát và tro núi lửa. Đó là các sản phẩm lava bị phun vào không khí rồi đặc lại và rơi xuống sườn núi lửa. 3/ Các loại núi lửa: Mỗi loại núi lửa đều có những đặc điểm hoạt động riêng mà phần lớn là do độ nhớt của magma . Độ nhớt magma (Magma viscosity) được xác định chủ yếu bởi thành phần SiO2 biến đổi từ 50 đến 70% và nhiệt độ của nó. Về hình dạng: các núi lửa được chia thành 3 loại: Núi lửa hình khiên (Shield volcanoes): Núi lửa dạng khiên có thể được xem là núi lửa lớn nhất. Chúng phổ biến ở đảo Hawaii và cũng được tìm thấy ở Iceland và một vài nơi ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương. Tuy chúng có hình dạng giống như vòm thoải hay dạng khiên, chúng nằm trong số những ngọn núi cao nhất của Trái Đất, khi đo từ đáy thường nằm trên thềm đại dương. Đặc điểm chung của các núi lửa dạng này là phun không gây nổ; Nguyên nhân là thành phần tương đối thấp của silica trong magma (khoảng 50%). Loại đá phổ biến của magma là basalt. Thành phần chủ yếu của nó là khoáng feldspar và các khoáng vật có tính sắt từ. Núi lửa dạng khiên được xây bít kín gần như hoàn toàn từ nhiều dòng lava nhưng chúng có thể sinh ra rất nhiều bụi núi lửa (tất cả các các dạng mảnh vỡ trào ra một cách dữ dội từ núi lửa) đều được gọi là đá vụn núi lửa. Sự tích lũy bụi núi lửa gần miệng phun có thể tạo thành những điểm đặc trưng như là xỉ núi lửa hình nón. Sự tích lũy bụi núi lửa tạo thành các trầm tích nham tầng. Các trầm tích nham tầng có thể được cố kết tạo thành đá nham tầng. Độ dốc của cồn núi lửa dạng khiên rất thoải ở gần đỉnh (khoảng từ 3 đến 50) nhưng lại tăng dần (đến khoảng 100) ở sườn. Sự thay đổi này có liên quan đến độ nhớt của dòng lava. Khi magma đi ra khỏi miệng miệng phun ở đỉnh của núi lửa thì nó khá nóng và dòng chảy dễ dàng nhưng khi nó chảy xuống phía bên của núi lửa thì nguội và trở nên dẻo hơn vì vậy nó cần độ dốc lớn hơn để có thể chảy xuống xa hơn. Tuy nhiên, chảy xuống sườn không phải là quá trình duy nhất mà dòng lava di chuyển ra khỏi miệng núi lửa. Magma có thể di chuyển nhiều kilomet lớp dưới các vòi lava. Những vòi này thường rất gần với bề mặt, nhưng chúng bảo vệ magma, giữ cho magma nóng và dễ cháy. Sau khi lava nguội và kết tinh, tạo thành đá,các vòi lava có thể được để lại như là những hệ thống hang động dài và uốn khúc ngoằn ngoèo Chúng tạo thành những ống dẫn nước ngầm tự nhiên và có thể gây ra những vấn đề kiến trúc khi gặp phải chúng trong quá trình xây dựng. Núi lửa kết tầng (Composite volcanoes): Những ngọn núi lửa kết tầng được biết đến bởi dạng hình nón đẹp. Điển hình là những ngọn núi lửa ở Mỹ như là núi St.Helens và Rainier, cả 2 đều nằm ở bang Washington. Những ngọn lửa kết tầng được kết hợp bởi magma có thành phần silica trung bình (khoảng 60%), magma này có độ dẻo cao hơn magma của những núi lửa hình khiên. Loại đá thông dụng là andesite, được cấu tạo chủ yếu bởi các feldspar giàu natricacbonat và vôi, những khoáng vật có tính sắt từ chứa một lượng nhỏ thạch anh. Núi lửa kết tầng được đặc trưng bởi sự pha trộn của các hoạt động gây nổ và các dòng chảy lava. Kết quả là, các núi lửa được tạo bởi sự sắp xếp qua lại của các địa tầng trầm tích nham thạch núi lửa và dòng chảy lava được gọi là núi lửa tầng. Những ngọn núi này có sườn đứng bởi vì góc nghỉ (góc dốc lớn nhất cho vật liệu lỏng chảy xuống) cho nhiều trầm tích nham tầng khoảng từ 30-350. Do các hoạt động gây nổ và sự xảy ra khá thường xuyên, dạng núi lửa này là nguyên nhân của hầu hết các tai biến núi lửa gây chết chóc và hủy diệt trong lịch sử. Vụ nổ của núi lửa vào những năm 80 đã chứng minh rằng những núi lửa kết tầng này có thể tạo ra những vụ nổ khổng lồ theo phương ngang. Núi lửa mái vòm (Volcanic domes): Được đặt trưng bởi độ nhớt của magma với thành phần silica tương đố cao (khoảng 70%). Loại đá phổ biến là rhyolite bao gồm phần lớn là kali và khoáng feldspar giàu soda (soda-rich feldspar), thạch anh và một lượng nhỏ khoáng chất có tính sắt từ. Hoạt động chủ yếu của núi lửa dạng mái vòm gây nổ nên làm cho nó trở nên rất nguy hiểm. Mt.Lassen nằm ở Đông Bắc California là 1 ví dụ điển hình cho núi lửa dạng hình này. Hàng loạt vụ nổ ở Mt.Lassen từ 1914 đến 1917, gồm một vụ nổ kinh hoàng theo phương ngang đã phá hủy cả một khu vực rộng lớn. Về cơ chế hoạt động: các núi lửa được chia thành bốn kiểu: Núi lửa phun trào: Núi lửa hoạt động theo kiểu chảy tràn dung nham nóng lỏng lên trên bề mặt. kiểu hoạt động này đặc trưng cho dung nham có thành phần mafic (dung nham bazan), bán kính lan truyền và vận tốc lan truyền phụ thuộc vào độ nhớt của dung nham và độ dốc của địa hình. Nhìn chung, dung nham núi lửa có độ nhớt thấp, vận tốc lan truyền lớn khi độ dốc địa hình cao. Kiểu hoạt động này tạo thành các núi lửa hình khiên, phân bố rất rộng. Núi lửa phun nổ: Núi lửa có tích lũy năng lượng lớn, do vậy hoạt động bùn phát mạnh liệt, phóng thích vào môi trường các vật liệu ở trạng thái rắn (tro, vật liệu vụn), dạng lỏng (dung nham) và các khí. Đây là kiểu phóng thích dung nham acid- có độ nhớt thấp, trong thành phần có nhiều hơi nước và chất bốc. Bán kính ảnh hưởng quy mô bùng nổ - phu thuộc vào năng lượng tích lũy, độ cao phóng thích vật liệu, thành phần vật liệu và điều kiện khí tượng. Núi lửa hoạt động hỗn hợp: Quá trình hoạt động có xen kẽ hoạt động phun nổ và phun trào liên quan đến việc tích lũy năng lượng và sự biến động trong thành phần dung nham. Núi lửa phun khí: Thành phần dung nham rất acid, do vậy rất quánh đặc, dung nham được đùn lên lấp kín miệng núi lửa và các khí đồng hành được giải phóng tạo thành các đám mây nóng đỏ. Về vị trí phát sinh núi lửa: núi lửa xuất hiện gắn liền với các đơn vị xung yếu kiến tạo. từ cơ chế hình thành và phát triển các đơn vị kiến tạo, người ta phân biệt hai nhóm núi lửa kiến tạo: Núi lửa của trường suất căng dãn: Những núi lửa của trường suất căng dãn liên quan đến nơi đi lên của hai dòng đối lưu, hay nói cách khác đây là các núi lửa nằm ở đới tách giãn của hai mảng kiến tạo ví dụ đai núi lửa Thái Bình Dương hoặc các các đai núi lửa ở các đới rift lục địa. Vật liệu của núi lửa thuộc trường suất căng dãn thường có thành phần mafic do xuất phát từ lớp manti, nhiệt độ dung nham rất lớn (>10000C), do vậy hoạt động theo kiểu chảy tràn. Thí dụ về kiểu kiến tạo này là các núi lửa ở quần đảo Hawaii. Các lớp phủ bazan rộng lớn (các cao nguyên bazan) liên quan đến các đợt phun trào khe nứt trong giai đoạn Kainozoi cũng được xếp trong nhóm này. Núi lửa của trường suất nén ép : Những núi lửa thuộc trường suất nén ép phân bố` ở nơi hội tụ của hai mảng kiến tạo, thường ở giữa mảng đại dương và mảng lục địa. Sự hội tụ của các mảng là thường là hệ quả của sự hội tụ hai dòng đối lưu trong lớp manti. Vật liệu núi lửa thường có thành phần hỗn hợp (pha trộn vật liệu có nguồn gốc manti với sản phẩm tái nóng chảy vỏ trầm tích) hoặc chỉ đơn thuần là sản phẩm tái nóng chảy lớp vỏ cứng do ma sát và do địa nhiệt. Do vậy, dung nham núi lửa có chứa nhiều chất bốc như hơi nước, năng lượng tích lũy lớn vì thế núi lửa hoạt động chủ yếu theo kiểu phun nổ. Núi lửa của trường suất nén ép cũng thường hoạt động theo kiểu hỗn hợp. Núi lửa hoạt động theo kiểu hỗn hợp là núi lửa vừa hoạt động theo kiểu phun nổ và theo kiểu phun trào. Các kiểu hoạt động này thường đan xen nhau trong một đợt hoạt động (thường thì phun nổ trước rồi đến phun trào) hoặc các kiểu hoạt động phun nổ và phun trào nối tiếp nhau trong các đợt hoạt động khác nhau. Di chỉ của kiểu hoạt động hỗn hợp là cấu tạo phân lớp của cồi núi lửa, các vật liệu dung nham chen nhịp với các vật liệu vụn núi lửa. Thí dụ điển hình là núi lửa Paracutin nằm ở phía Tây thành phố Mexico thuộc đai Thái Bình Dương, bắt đầu hoạt động vào ngày 20/2/1943, xuất phát từ một khe nứt trên cánh đồng ngô. Bắt đầu bằng một loạt các trận nổ, tro, bụi, khí và đá vụn bắn tung trên bầu trời; sau hai ngày phun nổ, dung nham bắt đầu xuất hiện, sau 5 ngày phun trào một cồi núi lửa cao 100m được hình thành, từ cồi núi lửa dung nham tiếp tục trào ra. Sau 15 tuần hoạt động núi lửa hoàn toàn chuyển sang hoạt động phun trào. Một năm sau cồi núi lửa đạt độ cao 425m. Sau 9 năm hoạt động núi lửa mới giải phóng hết năng lượng và trở về trạng thái yên nghỉ. 4/ Nguồn gốc núi lửa (Volcano origin): Nguyên nhân của hoạt động núi lửa là liên quan trực tiếp đến kiến tạo mảng. Việc hiểu nguồn gốc kiến tạo của các loại núi lửa khác nhau giúp giải thích được sự khác biệt về mặt hóa học của các loại đá. Hơn 90% núi lửa có liên quan đến các rìa kiến tạo mảng, hầu hết phần còn lại được gây ra bởi các điểm nóng (hot spot). Và hơn 80% magma núi lửa Trái Đất bị đẩy ra ngoài tâm kéo dài của đại dương. Các tâm kéo dài của đại dương này là nơi lí tưởng cho hoạt động của núi lửa vì 3 lí do: Ở đó có nhiệt độ cao, quyển mềm được đốt đến quá nóng. Đá quyển mềm có một lượng nhỏ SiO2. Các mảng đại dương phân kì và magma dâng lên lấp đầy các khe nứt. Đây là magma basalt có nhiệt độ cao, ít dẻo, dễ dàng thoát ra khỏi khí. Tâm kéo dài kết hợp tất cả các nhân tố thúc đẩy magma phun nổ hoà bình. Các đới hút chìm giải thích sự phun của 7-13% magma. Các mảng đi xuống mang vỏ basalt với trầm tích đã bão hoà vào trong các đới nóng hơn. Nước tồn tại dưới điểm nóng chảy của đá. Một phần magma basalt dâng lên làm tan chảy vỏ lục địa mà nó đi qua. Chúng thêm vào một ít chất lỏng mới có cấu tạo khác nhau làm nâng các chùm magma. Mỗi chùm magma dâng lên có cấu tạo riêng biệt nhưng chiều hướng cơ bản là tăng tỉ lệ SiO2, độ nhớt và khả năng gây nổ của magma bởi việc giữ ngày càng chặt chẽ trong các khí. Áp suất khí đẩy dung nham lên bề mặt trái đất và khi gặp bất kì kẽ nứt nào đó nó sẽ trào ra tạo ra phun núi lửa. Trong khi phun vật chất đá vụn đắp nối dọc theo sườn núi và tạo thành một địa hình mới. Khi magma được giải phóng hết thì sự phún suất của núi lửa dừng. Lớp magma che phủ trên bề mặt hóa rắn tích tụ trên các khe nứt và giữ cho hình dáng cố định cho đến khi có sức ép khác đủ mạnh để tạo nên một đợt phun suất mới. Đứt gãy chuyển dạng ít hoặc không liên quan đến núi lửa. Điều đó có thể hiểu được khi xem xét trên không gian ba chiều. Tại đứt gãy chuyển dạng, hai mảng trượt theo chiều ngang và lộ ra quyển mềm nóng bên dưới. Từ các thảm hoạ của núi lửa, sự khác nhau là dễ hiểu. Núi lửa đại dương basalt tương đối hoà bình, trong khi magma andesit-ryolit trong núi lửa đới hút chìm thì dễ nổ và nguy hiểm. Không may thay con người lại thích tập hợp sinh sống tại các ranh giới giữa biển và lục địa, nơi mà hầu hết các núi lửa nguy hiểm hoạt động. Thông thường con người nghiên cứu núi lửa dựa trên các đặc tính riêng biệt là hoạt động, ngủ hay tắt hẳn. Bởi vì hi vọng lớn rằng núi lửa sẽ tắt và đất đai gần đó sẽ có ích cho sử dụng mà nhiều núi lửa ngủ không được công bố. Mà lại không xem xét điều này: thường thường đới hút chìm kéo dài cả 10 triệu năm và núi lửa hoạt động trong cả thời gian ấy. Một núi lửa riêng rẽ có thể hoạt động hàng trăm, hàng ngàn, thậm chí hàng triệu năm,mặc dù nó “ngủ” đến hàng thế kỉ giữa những trận phún xuất. Để nhận biết trạng thái hoạt động của núi lửa ta dựa vào hình dạng của nó. Hoạt động núi lửa ở những dãy giữa đại dương sinh ra đá basalt. Nơi mà có sự mở rộng của hệ thống dãy này trên đất liền, như ở Iceland, núi lửa dạng khiên được hình thành. Đá basalt, với hàm lượng silica tương đối thấp, tuôn ra trực tiếp từ quyển mềm như magma, trộn lẫn rất ít với những khoáng vật khác trừ vỏ đại dương, được cấu thành bởi basalt. Sự hoạt động của núi lửa dạng khiên phía bên trên điểm nóng (hot spot) nằm ở dưới tầng thạch quyển. Ví dụ, núi lửa Hawaii ở vị trí rất tốt nằm trong mảng Thái Bình Dương hơn là gần ranh giới của một mảng. Hiện nay, mọi người tin rằng có một điểm nóng ở dưới mảng Thái Bình Dương nơi mà magma được phát ra. Magma di chuyển đi lên qua các mảng và sinh ra các núi lửa ở đáy biển và cuối cùng có thể trở thành một hòn đảo. Bởi vì tại đảo Hawaii các mảng di chuyển dữ dội từ hướng Tây Bắc qua các điểm nóng ổn định, một chuỗi các núi lửa chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam được hình thành. Bây giờ, Hawaii gần điểm nóng và đã trải qua sự hoạt động và phát triển của núi lửa. Các đảo ở Tây Bắc như Molokai và Oachu rõ ràng đã di chuyển ra xa điểm nóng như các núi lửa ở những đảo này không còn hoạt động nữa. Sự hoạt động của núi lửa hỗn hợp liên quan tới đá núi lửa andesitic và các đới suy giảm. Đây là những núi lửa phổ biến được tìm thấy xung quanh vành đai Thái Bình Dương. Ví dụ núi lửa ở vùng Cascade của Washington, Oregon và California có mối liên hệ với đới suy giảm Cascadia (hình bên). Đá núi lửa andesitic được hình thành tại đới suy giảm, nơi mà đưa magma lên trộn lẫn với cả vỏ đại dương và vỏ lục địa. Bởi vì vỏ đại dương có chứa thành phần silicate cao hơn magma, hình thành nên đá có hàm lượng silicate trung bình. Sự hình thành nên những vụ vổ ở địa hình hõm chảo từ hoạt động phun trào, đây là một vụ nổ cực kì lớn. Những sự phun trào cùng với sự có mặt của đá rhyolitic , đá này được sản sinh khi magma di chuyển xuống và trộn lẫn với vỏ lục địa. Đá rhyolitic chứa nhiều silicate hơn những loại đá núi lửa khác vì nó chứa một lượng lớn silicate của lớp vỏ lục địa. Những núi lửa có hình dạng vòm dù không phải luôn luôn tạo ra những trận phun trào hình thành nên địa hình hõm chảo, thì thường được tìm thấy ở những khu vực của các đới suy giảm (subduction zones) và những vùng phun trào magma rhyolitic chứa nhiều silicate. Cuộc thảo luận ngắn của chúng tôi này không thể giải thích được hết sự khác nhau về thành phần cấu tạo và hoạt động của các loại đá Basaltic, Andesitic và Rhyolitic. Tuy nhiên, nó đưa ra được mối quan hệ cơ bản nhất của kiến tạo mảng với hoạt động núi lửa và đá núi lửa. 5/ Đặc điểm của núi lửa (Volcanic feature): Những đặc điểm này gồm có: miệng núi lửa (crater), hõm chảo (caldera), miệng phun núi lửa (volcanic vent), mạch phun (geyser), suối nước nóng (hot spring). Miệng núi lửa, hõm chảo, miệng phun núi lửa: Miệng núi lửa: Miệng núi lửa là nơi giải phóng năng lượng tích lũy và phóng thích vật liệu, là chỗ lõm thường thấy ở đỉnh của núi lửa. Chúng được tạo ra bởi sự nổ hoặc sự sụp đổ và có thể có dạng đáy phẳng hoặc dạng hình phễu. Miệng núi lửa (thường có đường kính vài km) nhỏ hơn nhiều so với hõm chảo - rất lớn, thường là những chỗ lõm tròn là kết quả của sự nổ magma và sự sụp đổ xảy ra sau đó. Miệng các núi lửa đã tắt hoặc không hoạt động thường chứa đầy nước, tạo thành các hồ núi lửa như ở Nam Tây Nguyên. Theo nguồn gốc có thể chia ra 3 kiểu miệng núi lửa: Miệng núi lửa tích tụ, được tạo thành tích tụ vật liệu bị đẩy ra khỏi ống núi lửa. Miệng núi lửa do nổ, trong đó có các đá thành tạo trước đã bị hất tung đi do lực nén ép của khí bị giam hãm bên trong núi lửa. Miệng núi lửa bị hạ thấp do sự sụp đổ của cấu trúc núi lửa, hoặc do sự mất chỗ dựa bên trong, hoặc do khoảng trống tạo thành vì magma thoát ra ngoài, hoặc do magma hạ xuống vì mất khí, kết quả là tạo ra một khoảng trống ở bên trên. Kiểu này quyết định sự thành tạo của các sụt trũng lớn – caldera. Hõm chảo: Vật liệu được đưa ra ngoài núi lửa dưới dạng dunh nham, hoặc dưới dạng tuf, nhiều khi đạt tới nhiều kilomet khối. Sự thải khí ra ngoài một khối lượng vật chất lớn như vậy dẫn dến sự thiếu hụt khối lượng bên trong gây sụp đổ của các phần phần bên ngoài. Vì vậy, xung quanh núi lửa và lò magma của nó hình thành các đới nứt vỡ và lún chìm có dạng gần hình tròn. Kết quả là hình thành gờ núi hình tròn bao quanh một trung tâm hạ thấp có tên là hõm chảo (caldera). Miệng phun núi lửa: Miệng phun núi lửa được mở để các khoáng vật núi lửa (lava và vụn núi lửa) được phun trên bề mặt trái đất. Miệng phun là những ống dẫn tròn ghồ ghề hoặc các vết nứt kéo dài xuyên suốt chỗ magma được phun ra. Suối nước nóng và mạch phun: Suối nóng và mạch phun là những đặc trưng thủy học được tìm thấy ở một số khu vực núi lửa. Nước ngầm hình thành và tiếp xúc với đá nóng trở nên nóng, và trong một số trường hợp nước nóng chảy ra trên bề mặt như là suối nước nóng hoặc suối nhiệt (thermal spring). Hiếm hơn, hệ thống nước ngầm dưới bề mặt liên quan tới những kiểu hình lưu thông và đốt nóng tạo ra sự giải phóng có chu kì của hơi nước và nước nóng trên bề mặt, một hiện tượng được gọi là mạch phun nước. Những lưu vực và cánh đồng có mạch phun nổi tiếng thế giới được tìm thấy ở Iceland, New Zealand và công viên quốc gia Yellowstone ở Wyoming.
Sự phun của hỏm chão (Caldera eruption): Miệng núi lửa khổng lồ hay hõm chảo rất hiếm khi hình thành nhưng lại hoạt động rất mãnh liệt. Không có bất kì hoạt động nào xảy ra trên trái đất này cách đây vài ngàn năm nhưng ít nhất 10 vụ phun đã xảy ra trong hàng triệu năm trước, 3 trong số đó là ở Bắc Mỹ. Một vụ phun ở hõm chảo lớn có thể đẩy ra tới 1000km3 vụn núi lửa mà phần lớn là tro (gấp khoảng 1000 lần khối lượng tro củ a Mount St.Helens phun ra vào năm 1980), tạo ra một cái miệng núi lửa có đường kính khoảng 10km và bao phủ một khu vực có diện tích vài chục ngàn km2. Lớp trầm tích dòng tro và mưa tro có thể dày 100m gần với vành của miệng núi lửa và 1m hoặc hơn 100km cách xa nguồn. Vụ hoạt động hõm chảo xảy ra gần đây nhất ở Bắc Mỹ là khoảng 600.000 năm trước tại vườn quốc gia Yellowstone ở Wyoming và 700.000 năm trước tại Long Valley, California. Hoạt động chủ yếu của sự phun hình thành hõm chảo có thể rất nhanh chỉ trong vài ngày đến vài tuần nhưng không liên tục sự hoạt động với cường độ thấp hơn có thể vẫn tồn tại trong 1 triệu trăm. Do vậy, sự kiện Yellowstone đã để lại suối nước nóng và mạch phun bao gồm Old Faithful trong khi đó sự kiện Long Valley để lại tai biến núi lửa tiềm ẩn. Trên thực tế, cả hai mặt vẫn còn có khả năng sinh ra núi lửa hoạt động bởi vì magma vẫn còn hiện diện ở những độ sâu khác nhau bên dưới đáy hõm chảo. Các hõm chảo đều là hõm chảo hồi sinh vì đáy của chúng tạo hình vòm lên phía trên một cách chậm chạp từ khi sự phun nổ đã hình thành nên chúng. 6/ Sự phân bố của núi lửa: Trên bề mặt Trái Đất núi lửa phân bố tập trung thành bốn khu vực rõ nét: Vành đai núi lửa Thái Bình Dương, bao gồm Thái Bình Dương, các đảo và bờ biển nhìn ra Thái Bình Dương của lục địa Châu Mỹ và Châu Á. Dải Địa Trung Hải chạy theo vĩ tuyến. Dải Đại Tây Dương chạy thao phương kinh tuyến, dọc theo giữa đại dương này chệch nhiều về phía đông hơn. Dải Đông Phi chạy theo phương kinh tuyến từ Hồng Hải đến gần Mozambic. Trong lịch sử người ta đã biết được 440 núi lửa hoạt động, trong đó trên 340 núi ở Thái Bình Dương và khoảng 100 núi lửa ở Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Phần lớn núi lửa tập trung trên các đới dọc theo rìa đại dương, ví dụ các núi lửa ven Thái Bình Dương tạo thành “vòng lửa Thái Bình Dương”. Trên lục địa rất hiếm núi lửa hoạt động, chỉ có ở Đông Phi có một dải hoạt động kiến tạo tích cực chạy theo hướng Bắc – Nam, kéo dài từ Hồng Hải đến Mozambic, nhiều hệ thống đứt gãy và núi lửa đang hoạt động trong phạm vi dải kiến tạo tích cực này. Vành đai Thái Bình Dương là nơi có nhiều núi lửa nhất trên thế giới. Tại Viễn Đông của Nga, trên các đảo Aleuti có chừng 40 núi lửa, trên bán đảo Kamshatka có khoảng 40 núi lửa, trong đó có 13 núi lửa đang hoạt động. Núi Kliusevski cao 4850 m là một trong những núi lửa cao nhất thế giới, cứ khoảng 7 -8 năm lại phun một lần, từ núi này thoát ra nhiều fumarol, nhiều suối nước nóng và nhiều vòi nước phun. Các ngọn núi Kronot và Zhupanov là những núi lửa đã tắt. Trên quần đảo Kutil có trên 20 núi lửa, trong đó có chừng một nửa đang hoạt động. Trên các đảo Nhật Bản có trên 200 núi lửa, trong đó 40 núi lửa đang hoạt động, có những núi lửa được nhiều người biết đến như Phú Sĩ, Bandaisan…Tại nam và tây nam Thái Bình Dương có nhiều núi lửa trên quần đảo Philipin, quần đảo Indonesia (Borneo, Clebe, Java). Trên đảo Java có hơn 100 núi lửa, trong đó có 20 núi lửa còn đang hoạt động, 10 núi lửa ở vào giai đoạn phun khí lưu huỳnh, các núi lửa này cao từ 2000 đến 3000m. Núi lửa Krakatau nằm giữa Sumtra và Java nổi tiếng với đợt phun ngày 20/4/1883. Trên đảo Tân Ghine có 5 núi lửa, trên địa phận Austrlia chỉ gặp núi lửa đã tắt ở miền Victoria, ở Newzeland và Châu Nam Cực cũng có một số núi lửa. Vòng núi lửa Thái Bình Dương kéo dài tiếp theo bờ phía tây của nam và bắc Châu Mỹ, tại đây có các núi lửa đang hoạt động trong miền đất lửa (ở cực nam của Nam Mỹ), trong dãy núi có trên 200 núi lửa.Có nhiều núi lửa ở cách xa đại dương 150 đến 300 km, ngọn núi lửa Cotopatxi là núi lửa cao nhất thế giới (5960 m). Đặc trưng của dạng núi lửa này là khi phun có thể tung những khối đá nặng tới 200kg đi xa đến 14km. Ngay chính giữa Thái Bình Dương, các núi lửa hoạt động trên các quần đảo Hawai, Tân Bretagne, Bismarck, trên các đảo Solomon, Fidji, Samoa, Tahiti và Mạkize. Tại đây có tới 40 núi lửa đang hoạt động trong đó hai ngọn núi lửa Mauna Loa và Kilauea (quần đảo Hawai ) là nổi tiếng nhất. Núi lửa Pele trên đảo Martinic thuộc quần đảo Antille đã hoạt động mạnh mẽ vào năm 1902. Ở Mexico, phần phía tây của Bắc Mỹ, trong phạm vi dãy Siera Nevada và ở Alasca, đều có núi lửa đang hoạt động. Trong dải Đại Trung Hải, núi lửa thường phân bố dọc theo bờ biển, trên các đảo của Địa Trung Hải, một số nằm trong các vịnh. Trong số đó những núi được biết đến nhiều nhất là Vesuve ở trên bờ vịnh Napoli, Stromboli và Vuncano ở quần đảo Lipari, Etna ở đảo Sicile, Panteleriaj ở giữa Sicile và Châu Phi, Santorin trên đảo Phira thuộc quần đảo Hy Lạp. Kéo dài về phía đông, dải này gồm các núi lửa đã tắt để Tiểu Á, ở Kazbeck, Elbruse và các núi lửa ở giai đoạn phun solfata như Ararat và Kavkaz. Núi lửa Elbruse cao 5633 m, cả hai núi lửa này đều hoạt động ở đầu Đệ Tứ. Trong địa phận miền núi Vitimski có các nui lửa tắt Mushketov nằm ở bờ trái và núi Obrushev ở bờ phải sông Vitim. Tiếp đến là những núi lửa vừa mới tắt cách đây không lâu ở Mông Cổ, Mãn Châu và đông Siberia. Dải Đại Tây Dương gồm những núi lửa phân bố trên các đảo Ian – Maien, Băng Đảo, đảo Axo, Canari, đảo Saint Helen và đảo Tristan da Cunha…Trong số các núi lửa thuộc dải này thì núi Hekla cao 1520 m ở Băng Đảo được biết đến nhiều nhất. Dải Đông Phi có các núi lửa trong địa phận Ethiopi nhất là ở miền phía Nam nước này. Các núi lửa Kenia và Kilimandzaro rất nổi tiếng, chúng đều nằm ở phía Đông hồ Victoria. Ngọn thứ nhất cao 5600m, ngọn thứ hai cao 6110m. Qua những điều trình bày trên về sự phân bố các núi lửa hiên nay trên thế giới chúng ta thấy rõ, hơn 90% núi lửa đang hoạt động phân bố dọc theo rìa của các mảng thạch quyển. Phần lớn các núi lửa tập trung vào các miền ven rìa đại dương, các miền đại dương và biển. Ở Việt Nam hoạt động núi lửa đã xảy ra rất mãnh liệt vào cuối Mesozoi với kiểu hoạt động phun nổ, thành phần vật liệu trung tính đến acid. Trong Kainozoi núi lửa phun trào đã phát triển rộng rãi ở Tây Nguyên và Nam Trung Bộ tạo thành lớp phủ bazan dày, nay phong hóa thành đất đỏ bazan rất màu mỡ. Đầu thế kỉ 20 hoạt động núi lửa chỉ còn thấy rải rác ở vùng ven biển Nam Trung Bộ. Núi lửa ở Nam Trung Bộ có thể xuất hiện, đặc biệt là vùng Hòn Tro.Trở lại lịch sử, ngày 15/2/1923, nhiều vùng thuộc cù lao Hòn (Phan Thiết) bị chấn động mạnh, nhà cửa nghiêng ngả, người đứng không vững. Những chấn động này kéo dài một tuần liền. Sau đó, khi đi ngang qua cù lao này, thủy thủ trên tàu Vacasamaru của Nhật phát hiện một đám khói đen dựng đứng, kèm theo một cột hơi dày đặc bốc cao hơn 2.000 m cùng với những tiếng nổ mạnh phát ra từng đợt. Ngày 8/3 năm đó, cù lao Hòn phun ra những chất màu xám đen, xám nhạt gồm hơi nước, bùn và đất. Trước mỗi đợt phun, nhiều tiếng nổ phát ra như bom và hỗn hợp bùn đá bật lên sáng lóa. Ngày 15/3/1923, núi lửa đã ngừng phun nhưng hòn đảo còn nóng âm ỉ và đến ngày 20/3/1923, động đất xảy ra, núi lửa phun trở lại. Trước đợt hoạt động của núi lửa Hòn Tro, ngày 8/2/1923, tàu của hải quân Hoàng gia Anh khi đi qua vùng này còn phát hiện thêm một hòn đảo khác với chiều dài 30,5 m, cao 0,3 m, cách Hòn Tro 3,7 km cũng đã phun lửa cao 12 m, xung quanh nước xoáy rất mạnh. Ngoài đợt hoạt động vào năm 1923, tại khu vực Hòn Tro và một số vùng xung quanh, hoạt động động đất và núi lửa đã xảy ra hai lần vào cuối thế kỷ thứ 19 và sớm hơn nữa nên có nhiều khả năng núi lửa Hòn Tro có thể hoạt động trở lại. II/ NHỮNG TAI BIẾN NÚI LỬA (VOLCANIC HAZARDS): Những tai biến núi lửa bao gồm những ảnh hưởng sơ cấp (primary effects) của hoạt động núi lửa là kết quả trực tiếp của sự phun trào và nhứng ảnh hưởng thứ cấp (secondary effects) có thể do những ảnh hưởng sơ cấp gây nên. Những ảnh hưởng sơ cấp gồm dòng lava (lava flow); hoạt động trầm tích vụn núi lửa (pyroclastic activity) gồm có: tro rơi xuống (ash fall), dòng tro (ash flow)và luồng hơi bên trong (lateral blast) ; sự thoát khí- hầu hết dạng hơi nước, nhưng đôi khi là những khí ăn mòn và độc hại. Những ảnh hưởng thứ cấp gồm dòng những mảnh vụn vỡ, dòng bùn, trượt lở đất và lửa. A/ Các tai biến sơ cấp (Primary effects): 1/ Dòng lava (Lava flow): Dòng lava là một trong những sản phẩm thường thấy nhất của hoạt động núi lửa.Chúng có được khi magma lên đến bề mặt và chảy tràn lên miệng núi lửa hoặc miệng phun dọc bên sườn của núi lửa. Có 3 nhóm lava chính có tên từ những loại đá núi lửa: balsatic (chiếm hầu hết), andesitic và rhyolitic. Dòng lava có thể khá lỏng và di chuyển nhanh hoặc tương đối sánh và di chuyển chậm. Lava balsatic với hàm lượng silic khoảng 50%, quy định phạm vi của tốc độ chảy. Những dòng với hàm lượng khí và nhiệt độ bùn lên cao nhất di chuyển nhanh nhất với tốc lực bình thường là khoảng 1m/h; những lava này có kết cấu bề mặt nhẵn khi chúng hóa rắn. Những dòng lava balsatic mát hơn ít khí hơn chuyển động với tỷ lệ một vài mét trong 1 ngày và có kết cấu “thô kệch” sau khi hóa rắn. Ngoại lệ đối một vài dòng ở các dốc đứng, hầu hết dòng lava chảy đủ chậm để con người có thể dễ dàng chuyển đi khỏi nơi mà nó ập tới. Dòng lava từ núi lửa Kilauea, Hawaii, đã hoạt động được vài năm. 5/1990 hơn 50 ngôi nhà ở ngôi làng Kalapana đã bị phá hủy bởi dòng lava và 8/1990 lava chảy qua phần của bãi biển nổi tiếng Kaimu Black Sand Beach và đi vào trong đại dương. Ngôi làng Kalapana kể từ năm 1995 gần như biến mất và phải mất nhiều thập kỷ để nhiều vùng đất tái sản xuất trở lại. Mặt khác,sự phun trào,phối hợp với các quá trình của biển, đã sản sinh những bãi cát biển đen mới. Cát được sinh ra khi lava nấu chảy xâm nhập đại dương và những mảnh vở vào trong cấu trúc cát. Những phương pháp điều khiển: Có một vài phương thức như đặt bom, làm lạnh nước và xây dựng vách được dùng để làm chệch hướng của dòng lava ra khỏi khu dân cư cũng như những khu được ưu tiên. Những phương thức này đã có những thành công lẫn thất bại. Chúng không thể được mong đợi để ngăn chặn những dòng lớn và cần có những định giá xa hơn nữa. Đặt bom dòng lava được thử nghiệm để ngừng sự phát triển của chúng. Nó chứng tỏ hiệu quả cao nhất với những dòng lava khi lava lỏng bị giữ bởi một con kênh bằng cách làm lava đông lại trên rìa của dòng chảy. Mục tiêu là làm ngăn chặn phần nào con kênh bằng cách đó làm lava chất đống, lava thoát ra với lộ trình ít phá hủy hơn. Thủ tục đã được thiết lập là đặt bom thành công ở những điểm càng lúc càng cao khi cần thiết để khống chế hiểm họa.Việc đặt bom có một vài đóng góp cho những nghiên cứu tương lai nhưng trong chừng mực kinh nghiệm của chúng ta dường như nó cung cấp sự bảo vệ nhỏ trong phần lớn các trường hợp. Những kết quả của việc đặt bom không thể dự đoán được và trong bất kì sự kiện nào phương pháp này không thể được mong đợi để tác động đến những dòng lớn. Điều kiện thời tiết xấu và sự dư thừa khói và sự rơi của tàn tro cũng có thể làm giảm hiệu quả của việc đặt bom. Làm lạnh nước của dòng lava (làm mát dòng chảy bởi nước) đôi khi đem lại thành công. Điển hình kiểm soát dòng lava ở Iceland. 2/ Tai biến do trầm tích vụn núi lửa (Pyroclastic hazard): Hoạt động trầm tích vụn núi lửa mô tả hiện tượng núi lửa nổ trong đó bụi núi lửa được phun ra một cách tự nhiên từ miệng núi lửa vào trong khí quyển. Có một vài loại hoạt động do nham tầng núi lửa. Trong sự phun tro núi lửa hoặc mưa tro một lượng khổng lồ của những mảnh vỡ đá, những mảnh vỡ thủy tinh tự nhiên và khí thoát ra mạnh vào không khí bởi sự nổ từ núi lửa. Sự nổ bên là sự nổ của khí và tro từ mặt bên của núi lửa. Những vật liệu được tống ra di chuyển xa khỏi núi lửa với tốc độ khổng lồ, đôi khi đạt đến vận tốc âm thanh. Những dòng vụn núi lửa hay dòng tro là một trong những phần gây chết người nhiều nhất của sự phun trào núi lửa. Chúng là những dòng thác của dăm tích rất nóng-tro, đá, mảnh vụn thủy tinh núi lửa và khí-được phun ra từ miệng và di chuyển nhanh chóng xuống mặt bên của núi lửa. Dòng dăm tích cũng được biết đến như những dòng thác nóng,…. a/ Mưa tro (Ash fall): Sự phun trào tro núi lửa có thể bao phủ cả hàng trăm đến cả hàng ngàn km2 bằng tấm thảm tro núi lửa.Phun trào tro sinh ra một vài tai biến: Thảm thực vật,bao gồm vụ mùa và cây cối có thể bị phá hủy. Bề mặt nước bị ô nhiễm bởi cặn,làm tăng tạm thời tính acid của nước.Sự tăng tính acid chỉ kéo dài vài giờ sau khi đợt phun trào dừng lại. Phá vỡ cấu trúc các tòa nhà,nguyên nhân bởi sự tăng gánh nặng trên nóc nhà.Bề dày 1cm tro có thể nằm vào hơn 2.5 tấn cân nặng của mái nhà với diện tích bề mặt khoảng 140m2. Tai biến về sức khỏe như kích thích hệ thống hô hấp và mắt do sự tiếp xúc với tro và kết hợp khói cay. b/ Dòng tro (Ash flow): Dòng tro có thể nóng đến hàng trăm độ C và di chuyển với tốc độ 100km/h xuống phía bên của núi lửa, thiêu trụi mọi thứ trên đường đi. Chúng hiếm khi xảy ra ở khu đông dân cư nhưng hậu quả có thể rất thảm khốc nếu khu dân cư nằm trên đường đi của dòng chảy. Một minh chứng bi thảm xảy ra năm 1902 ở đảo Tây Ấn của Martinique. Sáng 8/5 một dòng chảy nóng, tro, hơi nước sáng rực và những khí khác ầm ầm đổ xuống Mount Pelée và qua thị trấn St.Pierre làm chết 30000 người. Một người tù trong nhà giam đã là 1 trong 2 người sống sót và anh ta bị cháy dữ dội và tạo thành sẹo kinh khủng. Theo như đưa tin, anh ta đã sống phần đời còn lại đi tua diễn xiếc với cái tên “Người tù St.Pierre”. Những dòng chảy như vậy xảy ra ở núi lửa thuộc Tây Bắc Thái Bình Dương trong quá khứ và có thể xảy ra trong tương lai. Một loại khác của dòng tro là sự trào từ đáy, được hình thành khi dòng magma đi lên tiếp xúc với nước ở trên hay gần bề mặt trái đất bằng sự nổ bùng nước và tro dữ dội. Như một vụ nổ xảy ra năm 1911 trên một hòn đảo ở Lake Taal, ở Philipines, làm chết 1300 cư dân trên đảo và bờ hồ bằng một sự nổ kinh hoàng quét qua dòng nước. Một sự kiện tương tự xảy ra cũng ở đó vào năm 1965, lần này là 200 sự sống. Sự phun trào từ đáy thường kiên quan đến những núi lửa nhỏ với miệnh chén như ở Diamond Head,Hawaii. Nhiều núi lửa tắt thuộc loại này có thể được tìm thấy ở thung lũng Christmas Lake, nơi còn sót lại hồ cổ ở trung tâm phía Nam của Oregon và ở vùng Tule Lake thuộc Bắc California. 3/ Khí độc (Poisonous gas): Các loại khí khác nhau bao gồm cả hơi nước, carbon dioxide, carbon monoxide, sufur dioxide và hidro sulfide được thoát ra từ hoạt động núi lửa. Nước và Carbon dioxide chiếm hơn 90% tổng lượng khí thoát ra. Các khí núi lửa nguy hiểm hiếm khi đến khu dân cư với nồng độ độc. Tuy nhiên, sufur dioxide có thể tác dụng trong khí quyển sinh ra mưa acid theo hướng gió thổi cùng với sự phun trào. Cuối cùng, nồng độ độc của một số chất hóa học thoát ra dưới dạng khí có thể được hấp thụ bởi tro núi lửa và rơi xuống mặt đất. Rốt cuộc là tro độc kết hợp chặt chẽ trong đất và trong cây cối-nguồn thức ăn của con người và vật nuôi. Flo là ví dụ được phun ra dưới dạng acid hydrofluoric có thể bị hấp thu bởi tro núi lửa. Nó cũng có thể được đi vào trong nguồn nước. Những núi lửa ngủ có thể phát ra các khí trong những chu kì dài cùng với sự phun. Một minh chứng đột ngột và bi thương vào tối 21/8/1986, khi hồ Nios ở Cameroon, Châu Phi, mở lỗ thông khí độc, hầu như gồm có phần lớn là carbon dioxide. Khí này nặng hơn không khí và lắng lại ở những ngôi làng gần đó, làm chết gần 2000 người và số lượng lớn động vật bằng sự làm ngạt. Suy xét rằng carbon dioxide và những khí khác phân giải chậm trong vùng nước đáy của hồ,nơi chiếm giữ một phần miệng của núi lửa ngủ. Miễn là khí này hòa tan trong nước hồ và được giữ lại ở đó bằng áp suất của nước bên trên thì sẽ không vấn đề gì. Tuy nhiên, nếu nước hồ bỗng nhiên bị xáo trộn bởi sự lở đất dưới nước và những trận địa chấn nhỏ mang nước từ dưới đáy lên mặt (trường hợp hồ Nios), các khí có thể đi vào khí quyển. Sự kiện Cameroon không phải là duy nhất, trong năm 1984 sự lở đất dưới mặt nước ở một hồ gần đó hiển nhiên mở đầu cho sự phân giải carbon dioxide mà đã cướp đi sự sống của 37 người. Ở Nhật Bản núi lửa được kiểm tra để phát hiện sự phân giải khí độc như hydrogen sulfide. Khi sự phân giải khí được phát hiện thấy những báo động được phát ra để khuyên người dân sơ tán đến khu đất cao thoát khỏi khí. Các nhà khoa học nghiên cứu rằng hệ thống cảnh báo ở Cameroon chưa hiệu quả bởi vì sự phân giải khí xảy ra đột ngột. Mặt khác, sự kiện hiển nhiên khá hiếm và không chắc xảy ra ở phần khác của thế giới một cách đều đặn. Ngày 22/8/1986 hồ núi lửa Lakes Niso đã phun toàn là khí CO2 làm chết 1.700 người và gia súc, đến 1988 hồ núi lửa Mamun, cách hồ Nios khoảng 100km, lại cũng phun khí và làm chết 37 người theo kiểu tương tự. Trong khu vực Thái Bình Dương những nguy hiểm tương tự đã gặp ở cao nguyên Giêng – đảo Java thuộc Indonesia, làm chết 142 người. B/ Các tai biến thứ cấp (Secondary effects): 1/ Lũ vụn và lũ bùn (Debris flow and Mudflow): Những ảnh hưởng thứ cấp nghiêm trọng nhất của hoạt động núi lửa là dòng vụn và dòng bùn, được biết đến với tên Gia-va là lahar. Lahar được sinh ra khi một thể tích lớn tro lỏng núi lửa và vật phóng khác bắt đầu bão hòa và dễ chuyển động,di chuyển thình lình xuống tầng dưới. Điểm khác biệt giữa dòng vụn và dòng bùn phụ thuộc vào kích thước ưu thế hơn của phần tử. Ở dòng vụn,hơn 50% phần tử thô hơn cát (đường kính 2mm). a/ Lũ vụn (Debris flow): Nghiên cứu đầy đủ ở một vài núi lửa đề xuất rằng ngay cả sự phun tương đối nhỏ của vật liệu núi lửa nóng có thể nhanh chóng tan chảy thể tích lớn của băng và tuyết. Lượng dồi dào nước tan chảy sinh ra lụt, có thể làm xói mòn và kết hợp chặt chẽ với trầm tích như tro núi lửa và những vật liệu khác trên dốc núi lửa,hình thành lũ vụn. Lũ vụn núi lửa là hỗn hợp di chuyển nhanh của trầm tích (gồm những khối đá và nước) với sự chắc chắn của bê tông ẩm ướt. Dòng vụn có thể di chuyển nhiều kilomet xuống thung lũng từ sườn núi lửa nơi chúng được sinh ra. Ví dụ, đầu năm 1990 dòng tro vụn núi lửa từ núi lửa Redoubt ở Alaska nhanh chóng làm tan chảy băng và tuyết trong khi di chuyển qua Drift Glacier. Lượng lớn nước và trầm tích tạo ra một lũ vụn di chuyển nhanh xuống thung lũng,với sự tuôn trào có thể so sánh với sông Mississippi vào giai đoạn lụt. May mắn thay, sự kiện này ở một khu vực biệt lập nên không có thiệt hại về người. b/ Lũ bùn (Mudflow): Những lũ bùn khổng lồ có nguồn gốc ở sườn những núi lửa ở Tây Bắc Thái Bình Dương. Hướng đi của hai dòng bùn cổ bắt nguồn từ Mt.Rainier. Trầm tích của lũ bùn Osceola có 5000 năm tuổi. Dòng bùn này di chuyển hơn 80km từ núi lửa và gồm hơn 1.9 triệu m3 vụn, tương đương 13km2 vụn chất đống đến độ sâu hơn 150m. Trầm tích của dòng bùn Electron nhỏ hơn 500 năm tuổi di chuyển khoảng 56km từ núi lửa và gồm hơn 150 triệu m3 bùn. Hàng trăm nghìn người đang sống trong khu vực bị bao phủ bởi những dòng cổ này và không có sự đảm bảo rằng những dòng tương tự sẽ không xảy ra lần nữa. Một vài người ở thung lũng đang đối mặt với bước tiến của dòng bùn có thể mô tả nó như là một vách bùn cao vài mét, di chuyển khoảng 30km/h. Quan sát viên này đầu tiên có thể thấy dòng ở khoảng cách khoảng 1.6km và có thể cần một phương tiện hướng về phía phải về phía vùng đất cao để thoát khỏi bị chôn vùi. Là bài học để so sánh tai biến tiềm tàng của lũ vụn và lũ bùn núi lửa với tai biến lũ sông. Lũ lụt thường đến bởi mưa lớn làm tăng dần mực nước sông. Người sống ở những nơi dễ xảy ra lũ nhìn chung có thời gian để thoát và khi lũ rút, nước và sự nguy hiểm về cơ bản không còn. Tuy nhiên, những lũ bùn thảm khốc có thể xảy ra với ít hoặc chẳng có dấu hiệu, thường bắt đầu khi núi lửa bị che bởi đám khói. Hơn nữa, mảnh vỡ đá, bùnv.v.., có thể dày vài mét-còn lại sau vụ việc. Bởi vì dòng vụn và dòng bùn bị giữ ở thung lũng, tai biến khác có thể tăng lên khi thung lũng bị ngăn nước để sản xuất điện năng. Mảnh vụn lớn hoặc dòng bùn có thể lấp đầy một hồ tự nhiên, đẩy nước vào đập tràn và gây lũ xuôi dòng nghiêm trọng. Mặt khác,hồ tự nhiên có thể là nhân tố an toàn cho tất cả trừ khi những dòng chảy thật sự lớn. Mực nước trong hồ có thể kéo xuống trong suốt một sự kiện núi lửa ngược dòng,và lưu vực chứa sau đập có thể được sử dụng để chứa đựng những dòng chảy có thể. Đây không phải là chức năng được mong đợi của đập nhưng đó là cơ chế an toàn may mắn. 2/ Sóng thần (Tsunami): Mặc dù hiếm khi xảy ra nhưng các đợt phun trào núi lửa mạnh cũng có thể gây ra sự xáo trộn các khối nước trong lòng đại dương và tạo ra ngay lập tức các đợt sóng thần trong khu vực đó. Trong quá trình này, sóng thần có thể được tạo ra do sự di chuyển đột ngột của nước khi núi lửa phun nổ, hoặc do trượt lở sườn núi lửa, hoặc magma núi lửa đột ngột phun lên chiếm thể tích của nước biển, và cuối cùng hoặc do bể magma bị sụt lún. Một trong những trận sóng thần lớn nhất được ghi lại vào ngày 26 tháng 08 năm 1883 sau vụ nổ lớn và sụt lún của núi lửa Krakatau ở Indonesia. Vụ nổ đã tạo ra cơn sóng thần có độ cao đến hơn 40m, phá hủy nhiều thị trấn và ngôi làng ven biển dọc theo eo biển Sunda của cả hòn đảo Java và Sumatra, khiến số người thiệt mạng lên tới 36.417 người. Ngoài ra còn có các dẫn chứng cho rằng núi lửa ở Santorin trong vùng biển Aegean phun nổ vào năm 1490 trước Công Nguyên cũng đã nhấn chìm toàn bộ nền văn minh Minoan, Hy lạp. 3/ Trượt lở (Landslide): Hoạt động phun nổ của núi lửa luôn tạo nên những chấn động mặt đất làm cho lở đất, lở tuyết gây nhiều tổn thất ở bán kính rộng lớn. thí dụ như vụ nổ núi Saint Helen (bang Washington- Mỹ) 18/5/1980 đã làm sụp lỡ chôn lùi một vùng rộng 600 km2 giết chết 60 người, thung lũng sông toutle bị vùi lấp bởi các dòng bùn và lũ. III/ MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG CỦA NÚI LỬA TRONG LỊCH SỬ (SOME CASE HISTORIES): 1/ Hõm chão của sự sụp đổ: a/ Hõm chảo Long Valley: Khoảng 1980, tỉ lệ sự nâng lên ở hõm chảo Long Valley tăng nhanh từ tỉ lệ hạ thấp nhiều (lên đến 25cm trong chỉ 2 năm) và sự thay đổi này đã xảy ra cùng với động đất. Một vài trong số những trận địa chấn này có cường độ 5 đến 6, và di chuyển gần bề mặt (từ độ sâu 8km năm 1980 đến 3.2km năm 1982). Giả thuyết là magma di chuyển hướng về bề mặt và phá vỡ đá sinh ra động đất. Liên quan đến sự phun núi lửa có thể xảy ra thúc giục cục khảo sát địa chất Mỹ ban hành thông cáo về tai biến núi lửa tiềm tàng vào năm 1982. Một cảnh báo về tai biến từ những vụ động đất nghiêm trọng, liên tục đã được đưa ra năm 1982, hàng loạt những vụ động đất kéo dài đến năm 1983 và mặc dù những cảnh báo được nêu cao, nhưng tình hình tương lai vẫn chưa thể chắc chắn. Cả bản đồ và tiết diện ngang của hõm chảo Long Valley và Mammoth Lakes, một khu vực trượt tuyết nổi tiếng được chỉ ra ở hình trên. Sự phun núi lửa chính cuối cùng ở hõm chảo là từ vụ nổ của nó bắt đầu khoảng 700000 năm trước đây đã xảy ra khoảng 100000 năm trước, nhưng những vụ phun trào nhỏ hơn bao gồm nổ hơi nước và phun nổ của rhyolite xảy ra mới chỉ cách đây 400-500 năm tại miệng núi lửa Inyo. Những vụ phun trào tiềm tàng trong tương lai ở khu vực vùng Long Valley có tầm từ những sự kiện cực kì thảm khốc chưa chắc chắn xảy ra đến những phun trào nhỏ có thể có. Các nhà địa chất ngày nay tin tưởng rằng magma có thể lên đến bề mặt.Vì thế,việc kiểm tra sự nâng lên, độ nghiêng, địa chấn, và hoạt động co dãn được tiếp tục. Hình bên chỉ ra đới mưa tro tiềm tàng và chịu tai biến dòng tro từ sự phun nổ có thể xảy ra ở Long Valley và có thể tống ra khoảng 1km3 vật chất. Cư dân ở Mammoth Lakes và những cộng đồng lân cận thu nhận những cảnh báo một cách tỉ mỉ, ”chuẩn bị cho tình huống xấu nhất (sẵn sàng sơ tán khi cần) và hi vọng cho điều tốt đẹp nhất”, trong khi theo đuổi công việc kinh doanh bằng cách cung cấp dịch vụ giải trí tham quan cuộc sống thành thị. Đưa ra sự mất mát về sự sống và tài sản một cách thảm khốc có thể có từ một sự phun trào chính trong khu vực,và mối quan tâm lo lắng tất nhiên là có cơ sở.
b/ Krakatau, Inđonesia: Ngày nay Krakatau là một nhóm của đảo ở Sunda strait giữa Sumatra và Java. Nó là một phần cung quan trọng của núi lửa dựng trên mảng hút chìm Úc-Ấn. Krakatau là một núi lửa hình nón lớn được hình thành bên ngòai đại dương và sau đó sụp đổ. Một đường viền ngòai rộng hơn của nó vẫn còn dễ nhận biết.
Từ sự phá hủy nghiêm trọng của những đống đổ nát gần đây, hoạt động phun trào magma đã dựng lên Krakatau trong suốt thế kỉ 17. Sau 2 thế kỉ im lặng, núi lửa hoạt động trở lại vào ngày 20/5/1883. Đến tháng 8/1883, những trận phún xuất đã diễn ra từ hàng tá lỗ thông. Vào 2 giờ tối ngày 26/8/1883, một trận phun rộng và ngắn những tro bụi và đá bọt cao 28km như là một trong những chõm nón sụp đổ dưới biển, tạo nên đợt sóng biển lớn. Tiếng ồn đêm đó lớn đến nỗi những người ở phía Tây Java , bao gồm cả thủ đô thành phố Djakarta không thể ngủ. Vào buổi sớm của ngày 27/8 , những trận nổ nhức tai, hơn nữa là những sụp đổ đã tạo nên đợt sóng thần lớn làm đổ nát khu vực vùng bờ. Ngày tối như đêm bởi những đám mây dày của tro núi lửa. Vào 10 am, một vụ nổ lạ lùng làm bay lên những đám mây rực rỡ của những đá bọt và tro sáng rực cao 80km vào không gian. Vụ nổ có thể nghe rõ cách đó 5000km . Vào 10 giờ sáng, núi lửa sụp đổ gây nên sóng thần cao hơn 35m quét ngang những vịnh dọc theo bờ biển thấp của Java và Sumatra. Thảm họa đó gây nên sự thiệt hại trực tiếp, phá hủy 295 thị trấn và giết chết 36,000 người. Trận phún xuất thổi đi 18km3 vật liệu( 95% magma tươi và 5% đá vỡ vụn), tạo nên lỗ ngăn khoảng 23km2 của vùng đất sụp đổ đó. Nơi đảo đã từng được nâng lên 450m , bây giờ là lỗ hổng nằm sâu dưới mực nước biển 275m. Số lượng của magma phún xuất ở Krakatau năm 1883 ít hơn một nửa của phún của dãy Mazama. Nhưng sự sụp đổ của Krakatau tạo nên những đợt sóng biển rất lớn. 1927 Krakatau trở lại như là núi lửa đàn hồi hình nón mới họat động. Gọi là Anak Krakatau, vẫn còn đang phát triển. 2/ Hoạt động núi lửa tại các tâm trải dài theo đứt gãy: Hầu hết hoạt động của núi lửa trên Trái Đất diễn ra dọc theo các sống núi giữa đại dương, nơi mà tách giãn đáy biển xuất hiện. Lớp phủ bề mặt lỏng, dẻo, nóng nâng lên vùng áp suất thấp, 30-40% đá tan chảy như magma basalt. Quá trình nứt ra giải phóng magma đủ để tạo 20km3 vỏ đại dương mới mỗi năm. Hầu như tất cả hoạt động núi lửa này đều diễn ra dưới mực nước biển nên khó quan sát được. Một điển hình cho trường hợp này là Iceland. Iceland là một cao nguyên núi lửa xây dựng trên điểm nóng phun trào dung nham basalt ở giữa trung tâm tách giãn Đại Tây Dương. Iceland có khoảng 13% bề mặt bao phủ bởi băng hà và 1/3 bao gồm các núi lửa hoạt động. a/ Phun trào khe nứt 1783: Trong suốt mùa hè năm 1783, vụ phun trào dung nham lớn nhất trong lịch sử tuôn trào phía trước gần Laki. Sau vụ động đất một tuần, vào sáng ngày 8/6/1783, một khe nứt dài 25km mở rộng và dòng dung nham basalt phun ra trong 50 ngày. Sự kiện Laki là phun trào khe nứt cỡ vài cm nơi magma điển hình chảy 5000m3 /s. Khi phun trào kết thúc, một vùng rộng 565 km2 bị chôn vùi bên dưới 13m3 dung nham basalt. Lượng lớn tro và mảnh vụn bom khí nhiều hơn lên đến 0.3km3. Vụ phun trào kéo dài 50 ngày đã thải vào không khí một lượng lớn các chất khí , chúng nhiều đến nỗi bao phủ Iceland và phần lớn phía Bắc châu Âu trong “sương mù khô”. Sương mù này giàu SiO2 và lượng lớn Flourine. Khí thoát ra chậm và lượng Flourine trong nó tăng, đã giết chết 75%số ngựa và cừu ở Iceland và 50%gia súc. Kết quả làm cho người dân sống đói kém và 20%dân số (khoảng 10,000 người) đã chết. Với những phương tiện thông tin đại chúng và công nghệ thông tin phát triển như ngày nay cái chết này có thể tránh được. b/ Dòng dung nham 1973: Những cái chết vào năm 1783 vô cùng thảm hại và có giá trị về khảo cổ học. Nó nói lên rằng con người có thể sống thụân lợi và vui vẻ gần vùng núi lửa hoạt động. Năm 1973 tại một đảo nhỏ ở Heimaey bờ Nam Iceland, một vụ phun nổ xảy ra minh hoạ bản chất hòa bình của nó. Thị trấn Vestmannanaeyjar được xây gần cảng cá lớn của Iceland. Cảng an toàn như là món quà của núi lửa, được hình thành ở các dung nham cổ. Vào ngày 23/1/1973, một khe nứt ra 1 km từ một thị trấn 5300 người. Vào tháng 7 vụ phun trào phát ra 230 triệu m3 dung nham, 26 triệu m3 vật liệu đá thổi vào không khí và quay trở lại bề mặt như mảnh vụn núi lửa. Các dòng dung nham làm tăng kích thước của đảo lên 20%. Các khí trút ra trong suốt vụ nổ, có ảnh hưởng lớn là CO2 với lượng nhỏ hơn H2, CO và CH4, nhưng lớn hơn hơi nước. Chỉ có một người chết do bị ngạt trong nhà chứa khí. Các dòng dung nham sớm ở Heimaey bắt đầu tràn vào cảng, phá huỷ khoảng 300 toà nhà, mảnh vụn núi lửa chôn vùi 70 toà nhà khác. Nhưng sau đó thì người dân Iceland được di tán. Mảnh vụn núi lửa được ủi tạo ra các chướng ngại vật làm chệch hướng và khống chế dòng