Grindavíkin tulivuori on purkautunut – Kuinka tällaisia voimakkaita maantieteellisiä kohteita voidaan hyödyntää?

18. joulukuuta Islannin Reykjanesin niemimaa koki jälleen yhden tulivuorenpurkauksen, neljännen kolmessa vuodessa. Tämä tulivuori purkautui maan tiheimmin asutulla alueella, lava-suihkut nousivat ilmaan ja hehku oli näkyvissä mailien päässä pääkaupungin, Reykjavikin, keskellä. Se oli myös lähellä Svartsengin voimalaitosta ja Grindavíkin kaupunkia, joka oli evakuoitu viime kuussa lisääntyneen seismisen toiminnan vuoksi.

Valtion viimeisin purkaus sen tulivuoritarinassa merkittiin useilla voimakkailla maanjäristyksillä ja tärinöillä ennakkoilmiönä. Vain kahden tunnin kuluttua tulivuori purkautui, vapauttaen lavaa kymmenen kertaa suuremmalla nopeudella sekunnissa kuin mikään kolmesta aiemmasta huippuhetkestä. Tapahtuma johti halkeaman venymiseen 2,5 mailin (noin 4 km) pituuteen vain muutamassa minuutissa.

Etelä-läntinen maa-alue on ollut lepotilassa tuhansia vuosia, mutta viime aikoina alueella on kirjattu aktiivisuuden piikki.

“Kun tarkastellaan viimeisten kolmen vuoden tapahtumia Reykjanesin niemimaalla, se on melko järisyttävää.”

– Tom Winder, Islannin yliopiston tulivuoriseismologi, totesi haastattelussa.

Edelliset kolme purkausta tapahtuivat vuosina 2021, 2022 ja sitten jälleen tänä kesänä. Viimeinen tällainen nopea peräkkäisten purkausten sarja tapahtui 1200‑luvun alussa, mikä selittää viimeaikaisten tapahtumien saaman suuren huomion. Huomionarvoista on, että kaikki neljä näistä viimeaikaisista purkauksista ovat olleet halkeamatyyppejä, joissa lava nousee maankuoren uusista halkeamista ennalta arvaamattomiin paikkoihin.

Tämä viimeisin purkaus herätti kansainvälistä huomiota, erityisesti mahdollisuuden vuoksi, että toinen tuhkapilvi häiritsisi lentoliikennettä, muistuttaen vuoden 2010 Eyjafjallajökullin purkausta. Tämä tapahtuma oli suhteellisen pieni eikä aiheuttanut kuolemia. Kuitenkin tällä kertaa merkittävää tuhkan tuotantoa pidettiin erittäin epätodennäköisenä, koska magmaa ei injektoitu jääpeitteen alle.

Kiinnostavaa on, että purkauksen intensiteetti väheni jo päivän kuluttua aloituksesta. Aluksi se vaikutti lyhytkestoiselta, mutta asiantuntijat uskovat, että se saattaa jatkaa lavaa tasaisella, vaikkakin maltillisella, nopeudella kuukausien ajan.

Todellakin Irlanti on tuttu tulivuoritoiminnan kanssa, sillä siellä on noin 130 tulivuorta. Tämä johtuu siitä, että Islanti sijaitsee Euraasian ja Pohjois‑Amerikan tektonisten laattojen risteyskohdassa, joita erottaa keskimeren rintama, josta nousee magmaa. Vaikka Islannissa tulivuorenpurkaukset tapahtuvat noin neljän tai viiden vuoden välein, niiden ajoitus on ollut arvaamatonta. Jotkut tutkijat uskovat myös, että Katla, maan kuuluisin tulivuori, jonka viisi purkausta on tapahtunut vuodesta 1721, saattaa pian purkautua, sillä se ei ole vaikuttunut viimeaikaisesta seismisestä toiminnasta.

Tulivuorten hyödyntäminen eduksi

Joten, kuten näimme, Islanti on yksi planeettamme tulivuoritoiminnaltaan aktiivisimmista alueista. Mutta mitä tarkalleen ottaen tulivuoret ovat? Ne ovat aukkoja, joista lava, kivet ja höyry purkautuvat maan pinnalle. Ne voivat olla sekä maalla että meressä, kun materiaalia – kuten tuhkaa, nestemäistä kiveä tai kaasuja – joka on merkittävästi kuumempaa kuin ympäristö, purkautuu.

NASA:n mukaan, nestemäisen kiven tai magman nousu tapahtuu, kun tektoniset laatat liikkuvat erilleen toisistaan tai kohti toisiaan. Toinen tapa on, kun magma nousee kuumapaikoilla. Tulivuoren tyyppi riippuu puolestaan magman viskositeetista, koostumuksesta, kaasupitoisuudesta ja tavasta, jolla se saavuttaa pinnan.

Nämä geologiset arkkitehdit kattavat itse asiassa yli 80 % maapallon pinnasta. Noin 1 500 tulivuorta katsotaan potentiaalisesti aktiivisiksi, joista yli 10 % sijaitsee Yhdysvaltojen alueella.

Tulivuorenpurkaukset aiheuttavat monia vaaroja, kuten väestön tuhoamista ja kaupunkien haudattamista. Kaikki tulivuoritoiminta ei kuitenkaan ole haitallista. Tulivuoret ovat vastuussa hedelmällisen maaperän luomisesta maataloudelle ja monien mineraalivaroitteiden, kuten kullan, hopean, nikkelin, kuparin ja lyijyn, tuottamisesta. Mutta tämä ei ole kaikki, joten tarkastellaan joitakin merkittäviä ja äärimmäisen hyödyllisiä tulivuoritoiminnan käyttötapoja.

Geoterminen energian tuotanto

Tulivuorten laaja saatavuus tekee niistä erinomaisen vihreän energian lähteen. Hyödyntääkseen geotermistä energiaa tulivuorista, asennetaan järjestelmiä, jotka keräävät tulivuoren lämpöä maanalaisesta syvästä ja kuljettavat sen putkistojen kautta lämmittämään tai jäähdyttämään aluetta. 

Toinen tapa on porata maahan lähellä korkean lämmön alueita ja johtaa vettä näiden alueiden läpi, jolloin syntyy höyryä, joka pyörittää turbiineja ja tuottaa sähköä. Tämä uusiutuva energia, joka hyödynnetään maankuoren lämmöstä, tarjoaa korkean kapasiteetin, luotettavuuden ja kestävyyden edut.

Monet maat, kuten Uusi‑Seelanti, Filippiinit, Costa Rica ja Islanti, sekä Yhdysvaltojen osavaltiot kuten Kalifornia, Havaiji ja Utah, hyödyntävät tulivuoritoiminnasta peräisin olevaa geotermistä energiaa yleiseen sähkön tuotantoon. 

Keniassa geoterminen energia vastaa 51 % maan sähköntuotannosta. Samaan aikaan El Salvador käyttää tätä energialähdettä erityisiin sovelluksiin, kuten Bitcoinin louhintaan.

Kaupallisesti yritykset kuten Ormat Technologies (ORA ) tarjoavat puhtaita, luotettavia ratkaisuja geotermisestä energiasta. Vuonna 2021 se sai suunnittelu‑, hankinta‑ ja rakennus (EPC) -sopimuksen 30 MW:n geotermisen voimalaitoshankkeeseen Alaskassa lähellä Makushin‑tulivuoren projektialuetta. Lisäksi Volcano Energy ja Luxor Technology Corporation ovat lanseeranneet El Salvadorin ensimmäisen Bitcoin‑louhintapoolin, joka toimii uusiutuvan geotermisen energian avulla.

Maatalous

Tulivuorialueet voivat itse asiassa olla varsin hyviä maatalouspaikkoja. Nämä tulivuorissa syntyneet maaperät, jotka muodostuvat tulivuorijauheesta tai muista räjähdyksellisten purkausten materiaaleista, tunnetaan nimellä andisolit ja ne ovat erittäin hedelmällisiä, koska näissä kerrostumissa on runsaasti mineraaleja ja ravinteita, kuten magnesiumia ja kaliumia. 

Kun tulivuoret purkautuvat ja kivet sekä tuhka leviävät kaikkialle, nämä elementit vapautuvat, mikä muuttaa maaperän koostumusta ja tuottaa äärimmäisen hedelmällisiä maita. Tämä johtaa korkeisiin satoihin ja kannattavuuteen maatiloilla sekä monipuoliseen viljelyyn. Siksi murskattua tulivuorikiveä käytetään maaperän terveyden parantamiseen menetelmässä, jota kutsutaan parannetuksi kiven sääntymiseksi. 

Tutkimuksen mukaan julkaistu AGU:n lehdessä Earth’s Future, murskattujen tulivuorikivien sisällyttäminen peltoihin voi näytellä keskeistä roolia planeetan hiilenpoisto‑tavoitteen saavuttamisessa, jonka on asettanut Ilmastopaneeli (IPCC), ja se on erityisen lupaavaa lämpimissä, kosteissa trooppisilla alueilla.

Matkailu ja vapaa-aika

Tulivuorialueet ovat usein merkittäviä matkailukohteita, joissa suosittuja aktiviteetteja ovat vaellus, kuumien lähteiden kylpeminen, maisemien kauneus, geologisen perinnön opiskelu ja geologisten muodostelmien tarkkailu. Tämä voi olla merkittävä tulonlähde paikallisille yhteisöille ja auttaa vahvistamaan maiden talouksia. Yksi parhaista kohteista niille, jotka haluavat päästä lähelle maailman suurimpia tulivuoria, ovat Fagradalsfjall, Islanti, Cumbre Vieja, Espanja, Etna, Italia, Sakurajima, Japani ja Popocatépetl, Meksiko.

Ainutlaatuiset tulivuoritoiminnasta syntyneet maisemat houkuttelevat kävijöitä ympäri maailmaa. Esimerkiksi lepotilassa oleva Mt Fuji Japanissa tai Edinburghin sammunut tulivuori. Matkailijoiden on kuitenkin oltava tietoisia mahdollisista terveysvaaroista tällaisissa ympäristöissä, kuten laavavirroista, tuhkasta, maanjäristyksistä, mudanvirtauksista ja tulivuorikaasuista.

Viime aikoina paikallinen matkatoimisto Icelandia näki varauslukujensa räjähdysmäisen kasvun tulivuorikierroksillaan. Haastattelussa yritys kertoi, että muutama vuosi sitten, ensimmäisen Litli‑Hrútur‑halkeaman purkauksen yhteydessä, he aloittivat kuljetuspalvelun ja siirtyivät sitten maisemakierroksiin, joissa vierailtiin laavakentillä. 

“Se on kuin satukirjasta. Vastaukset ovat olleet uskomattomia. Arviot ovat erinomaisia. Kun he näkevät tulivuoren, jotkut itkevät, jotkut ovat täysin shokissa.”

– Icelandian asiakaspäällikkö Svala Magnúsdóttir tulivuorikokemuksesta. 

Tieteellinen tutkimus

Tulivuoret tarjoavat arvokkaita tutkimusmahdollisuuksia tutkijoille, sillä ne antavat ainutlaatuisia näkemyksiä geologisista prosesseista, luonnonkatastrofien ennustamisesta sekä maapallon sisästä ja tieteestä. Tutkijat tutkivat tulivuorimateriaaleja, seismistä toimintaa ja maapallon muodostumisen prosesseja, jotka tarjoavat arvokkaita opetusresursseja opiskelijoille ja tutkijoille.

NASA:n VERITAS-tiedetiimi on yksi esimerkki, joka tutkii Islannin tulivuoria käyttäen niitä vertailukohtana toiselle planeetalle, Venukselle – joka on pienempi kuin Maa, mutta jolla on murskaava ilmakehän paine, rikkihappopilviä ja polttavan kuuma pinnan lämpötila, jotta saataisiin lisää oivalluksia siitä. Tutkijat kehittävät myös erikoislaitteita, kuten matalan tehon SO2 (rikidioksidi) -kameraa tulivuoren päästöjen seurantaan.

Organisaatiot kuten Yhdysvaltain geologinen tutkimuslaitos (USGS) valvovat ja tekevät tutkimusta Yhdysvaltojen tulivuorista. Samaan aikaan Havaijin tulivuorihavainnointilaitos (HVO), joka on osa USGS:ää, keskittyy Havaijin tulivuoritoimintaan, erityisesti Saaren (Big Island) alueella. 

Muita organisaatioita ovat Italian kansallinen geofysiikan ja vulkanologian instituutti (INGV), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) Ranskassa ja Japanin ilmatieteen laitos (JMA), joka tekee tutkimusta Japanin tulivuoritoiminnasta.

Mineraalien louhinta

Tulivuorialueet ovat rikkaita arvokkaiden mineraalien, malmien ja metallien, kuten rikin, kullan, hopean, nikkelin ja kuparin, suhteen. Esimerkiksi aktiivinen tulivuori, kuten Etna Italiassa, vapauttaa päivittäin noin 20 tonnia kuparia ja 10 kg kultaa tulivuorikaasuissa. Vaikka metallien louhinta ei ole mahdollinen tulivuorikaasuista, niitä voidaan louhia kuumista magmatisista suoloista, jotka sijaitsevat lepotilassa olevien tulivuorten alla. Näiden resurssien louhinta lisää myös paikallista taloutta ja tarjoaa työpaikkoja.

Syyskuussa analyysi paljasti että dramaattinen määrä litiummetallia – jopa 20–40 miljoonaa tonnia – on läsnä tulivuoren kraatterissa Nevada–Oregonin rajan lähellä. Koska Yhdysvallat luottaa enimmäkseen litiumtuontiin, jota käytetään sähköautojen ladattavissa akuissa, tämä on maalle merkittävää.

Samaan aikaan muutama kuukausi sitten, Leicestershirein yliopiston geologit kehittivät tekniikan, joka hyödyntää nesteen kyllästymistä ennustamaan, onko tulivuorialue potentiaalisesti hyvä paikka tulevalle kuparin louhinnalle, mikä on kriittinen metalli vihreän energian siirtymälle.

Freeport‑McMoRan, Barrick Gold Corporation (ABX.TO ), Newmont Corporation (NEM ) ja Anglo‑American ovat joitakin maailmanlaajuisia kaivosyrityksiä, jotka toimivat monenlaisissa geologisissa ympäristöissä, mukaan lukien tulivuoritoimintaa sisältävät alueet.

Terapeuttiset käyttötavat

Vaikka tulivuorenpurkaukset voivat aiheuttaa vaarallisia vaikutuksia lähellä asuville ihmisille, ne tarjoavat myös lääketieteellisiä hyötyjä. Joitakin tulivuorien lähellä olevia kuumia lähteitä ja mutakylpyjä pidetään terapeuttisina ja niitä käytetään terveyshoidoissa.

Tulivuorilähteiden parantavat ominaisuudet ovat osa kylpylä‑ ja hyvinvointimatkailua, houkutellen ihmisiä, jotka etsivät rentoutumista ja terveyshyötyjä.

Joitakin tunnettuja paikkoja, jotka tarjoavat näitä palveluita, ovat Blue Lagoon Islannissa, The Springs Resort and Spa Costa Ricassa, Pamukkale Turkissa, Rotorua Uudessa‑Seelannissa, Beitou Hot Springs Taiwanissa, Calistoga Kaliforniassa, USA, ja Hakone Japanissa.

Terapeuttisten ominaisuuksien lisäksi tulivuorimuttoterapiaa käytetään reumataudin hoitona, ja vulkaanista tuhkaa käytetään myös luonnollisina ihonhoitotuotteina.

Tulivuoripurkauksista syntynyt tuhka sisältää runsaasti mineraaleja ja muita kemikaaleja, kuten piidioksidia, rikkiä, kaliumia, natriumia, kalsiumia ja magnesiumia, jotka ovat hyviä iholle kuorinnan, detoksifikaation, ylimääräisen öljyn imeytymisen, paremman verenkierron ja ärtyneen ihon rauhoittamisen kannalta. Nämä mineraalit ja muut hivenaineet ravitsevat ihoa, edistävät ihosolujen uusiutumista ja auttavat saavuttamaan elinvoimaisen ja nuorekkaan ihon.

Rakennusmateriaalit

Monia vulkaanisia materiaaleja käytetään yleisesti rakennusalalla, erityisesti kevyiden betonilohkojen valmistuksessa. Tämä sisältää basalttia, joka on vulkaanista kiveä, kestävä ja usein käytetty murskattuna kivenä asfaltin ja betonin valmistuksessa. 

Samaan aikaan pumice, kevyt ja huokoinen vulkaaninen kivi, käytetään hankaavana aineena. Vulkaanista tuhkaa käytetään myös pozzolaanisen sementin valmistukseen. Lisäksi on tuffi, kiven tyyppi, jota myös käytetään rakennusmateriaalina. Nämä materiaalit ovat luonnollisia ja tarjoavat ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja rakennusmateriaaleille. 

Tutkijoiden mukaan antiikin roomalaisten betonin kyky kestää tuhansia vuosia johtui Napolinlahden Pozzuolin alueen vulkaanisesta tuhkasta.

Tutkimuksen mukaantutkimus, vulkaaniset materiaalit, kun niitä käytetään lisäaineina, voivat parantaa sementtimaalien, laastien ja betonin jäätymis‑ ja sulamisvastusta. Jos tarkastelemme todellista esimerkkiä, Indonesian yritys Rebricks käyttää vulkaanista tuhkaa ja sekoittaa sen vuorikivien, muovijätteen ja sementin kanssa tehdäkseen tiilen, joka ei sisällä hiekkaa kuten tavalliset.

Hiilen talteenotto ja varastointi

Hiilen talteenotto ja varastointi (CCS) keskittyy vähentämään hiilidioksidipäästöjä. Tämä sisältää CO2‑päästöjen talteenoton lähteeltä, niiden kuljettamisen varastointisijaintiin ja lopulta niiden varastoinnin maanalaisessa ympäristössä, jotta ne eivät pääse ilmakehään, tavoitteena lieventää ilmastonmuutosta. Tänä vuonna tutkijat tutkivat Maapallon äärimmäisimpiä, CO2‑rikkaista ympäristöjä löytääkseen vulkaanisia mikrobeja, joilla on potentiaalia mullistaa hiilen talteenotto‑teknologia.

Tutkimus jatkuu basaltikivimuodostelmien, jotka ovat yleisiä vulkaanisilla alueilla, käytön suhteen hiilen talteenottoon ja varastointiin. Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että basaltijauheen levittäminen viljelysmaille voisi tehokkaasti sitoa ilmakehän hiilidioksidia suuressa mittakaavassa.

Kiinnostavaa on, että tämän vuoden aikaisempi tutkimus havaitsi, että Portugalin rannikolla sijaitseva sammunut tulivuori voisi varastoida noin 1,2–8,6 gigatonnia CO2:ta, mikä vastaa suunnilleen 24–125 vuoden teollisia päästöjä maassa. Tunnistaessaan tämän potentiaalin hallitukset osoittavat kiinnostusta ja investoivat resursseja. Esimerkiksi Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus myönsi skottilaisille maantieteilijöille miljoonan punnan rahoituksen kehittääkseen innovatiivisia menetelmiä CO2‑varastoinnin kvantifioimiseksi vulkaanisessa kivenä.

Avaruustutkimus

Ei ainoastaan seurata tulivuoria avaruudesta, vaan maapallon vulkaanisia maisemia käytetään simuloimaan ja tutkimaan olosuhteita muilla planeetoilla, mikä auttaa avaruustutkimuksessa ja -tutkimuksessa, joihin liittyy omat vaaransa ja kustannuksensa.

Idahon osavaltion yliopiston professorit tutkivat tulivuoria Itäisen Snake River Plain -alueella. Näiden tulivuorien, tutkijoiden mukaan, on “sama laavatyypi ja purkaustyyli kuin Kuun ja Marsin tulivuorilla”, ja he odottavat, että heidän tutkimusmenetelmiään käytetään astronauttien toimesta tulevilla tehtävillä tutkia samoja muutoksen voimia Kuussa ja sen ulkopuolella.

Tänä vuonna tutkijat löysivät myös planeetan nimeltä LP 791‑18d, jonka uskotaan olevan peittynyt tulivuorilla, ja jonka odotetaan tarjoavan näkemyksiä siitä, miten tulivuoret muokkaavat planeettojen ympäristöjä ajan myötä.

Lopulliset ajatukset

Tulivuoret ovat maankuoren halkeamia. Ne tunnetaan tuhoisasta voimastaan, sillä ne voivat pyyhkiä pois ihmisiä ja aiheuttaa terveysongelmia, kuten tarttuvia tauteja, hengitystiesairauksia, palovammoja, kaatumisia ja onnettomuuksia. Kuitenkin, kuten näimme, tulivuorenpurkauksilla on myös toinen puoli.

Tulivuoritoiminta tarjoaa hedelmällisen maaperän, uusien saarten muodostumisen, arvokkaiden jalokivien, mineraalien ja rakennusmateriaalien saatavuuden, kuumien lähteiden luomisen, geotermisen energian tuotannon ja planeetan ajoittaisen viilentymisen edut. Tämä tarkoittaa, että tulivuoria on tutkittava laajasti ja niiden voimaa on hyödynnettävä oikein, sillä ne voivat olla äärimmäisen hyödyllisiä ihmiskunnalle. 

Klikkaa tästä oppiaksesi tulevaisuuden energiamikstämme.