Caldera Là Núi Lửa Gì? Cấu Trúc Địa Chất Và Sức Mạnh Lòng Chảo Sụt Lở

Bài viết phát hành:

Cập nhật lần cuối:

Nhìn từ trên cao, Crater Lake ở Oregon xanh thẫm và tròn trịa đến mức nhiều người tưởng nó là một hồ nước bình thường. Chúng tôi lại thấy cảnh đó mang một cảm giác lạnh người, vì chiếc hồ ấy nằm trong phần còn lại của một ngọn núi lửa đã tự sụp xuống chính mình. Hố trũng khổng lồ đó gọi là caldera. Bài viết này giúp bạn hiểu caldera khác miệng núi lửa thông thường ở điểm nào, nó hình thành ra sao và vì sao các nhà khoa học luôn theo dõi chúng rất kỹ.

Núi Lửa Caldera Là Gì?

Caldera là một hố trũng núi lửa lớn, thường rộng hơn 1 km, hình thành khi phần mặt đất phía trên buồng magma sụp xuống sau khi buồng này bị rút bớt magma. Theo Đài quan sát Núi lửa Yellowstone thuộc Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), một chỗ sụp nhỏ chỉ vài trăm mét được gọi là miệng núi lửa (crater), còn chỗ sụp lớn hơn, thường trên 1 km, mới gọi là caldera. Ranh giới giữa hai khái niệm này không cố định chặt, điều cốt lõi là caldera lớn hơn và gắn với sự sụp đổ của núi lửa.

Cần lưu ý rằng từ "caldera" còn được dùng theo nghĩa thứ hai. Các nhà địa chất cũng gọi một kiểu hệ thống núi lửa là caldera, tức là hệ thống không có nón núi lửa trung tâm nổi bật nhưng từng trải qua những vụ phun trào rất lớn trong quá khứ. Yellowstone là ví dụ điển hình.

Sơ đồ caldera núi lửa hình thành sau khi buồng magma bị rút bớt và đỉnh núi sụp xuống

(Xem thêm: Lava Dome Là Núi Lửa Gì? Cấu Trúc Địa Chất Và Sức Mạnh Tàn Phá Của Vòm Dung Nham)

Caldera Hình Thành Như Thế Nào?

  • Buồng magma bị rút bớt: khi một lượng lớn magma được đẩy ra ngoài trong thời gian ngắn, phần buồng chứa bên dưới mất đi sự nâng đỡ. USGS mô tả caldera là kết quả của việc buồng magma chính của núi lửa bị rút bớt một phần.
  • Phần mái buồng sụp xuống: khi lực nâng đỡ yếu đi, phần đá phía trên không giữ nổi trọng lượng của chính nó và rơi vào khoảng trống. Với Mount Mazama, USGS cho biết đỉnh núi sụp xuống khi các vết nứt hình vòng mở ra quanh đỉnh, trong lúc magma tiếp tục phun trào qua các vết nứt đó.
  • Hố trũng được lấp đầy: sau khi sụp, hố trũng có thể đầy nước mưa và nước tuyết tan để thành hồ, hoặc được lấp dần bởi các đợt phun trào nhỏ hơn về sau.

Một điều dễ bị hiểu sai là caldera luôn do những vụ nổ khủng khiếp tạo ra. Theo USGS, caldera không phải lúc nào cũng hình thành từ các vụ phun trào bùng nổ thảm khốc. Các hố trũng lớn trên đỉnh nhiều núi lửa dạng khiên, như ở Hawaii, cũng là caldera.

Hai Con Đường Chính Dẫn Tới Caldera

  • Caldera sau vụ phun trào bùng nổ: magma giàu silica bị tống ra với khối lượng khổng lồ trong một vụ nổ, rồi mái buồng sụp xuống. Đây là kiểu caldera lớn nhất, như Yellowstone hay Toba.
  • Caldera do magma rút đi từ từ: magma ở buồng chứa trên đỉnh chảy ngầm sang nơi khác, chẳng hạn xuống một vết nứt sườn núi, khiến đỉnh sụp dần. Đây là cách mà các núi lửa khiên như Kīlauea hay Mauna Loa ở Hawaii hình thành hoặc mở rộng caldera.

Ngoài ra, caldera còn có thể nằm dưới biển và thường không thấy được từ mặt nước. USGS cũng nêu các caldera sụp đổ theo kiểu tương tự ở Bárðarbunga (Iceland, 2014 đến 2015), Piton de la Fournaise (đảo Réunion, 2007), Miyakejima (Nhật Bản, 2000) và Fernandina (Galápagos, 1968).

Những Caldera Nổi Tiếng Trên Thế Giới

Yellowstone, Hoa Kỳ

Theo USGS, vụ phun trào cách đây 631.000 năm gần như làm trống buồng magma của Yellowstone và mặt đất sụp xuống khoảng trống đó. Caldera hiện có kích thước khoảng 70 x 45 km. Một điểm đặc biệt là Yellowstone chưa bao giờ có một ngọn núi đồ sộ thống trị cảnh quan. Nó là một cánh đồng núi lửa với nhiều miệng phun rải rác, phản ánh một hệ thống magma rộng và phức tạp bên dưới. Nói gọn lại, đây là kiểu núi lửa có các vụ phun trào bùng nổ lớn hiếm gặp, đi trước và theo sau bởi những vụ nhỏ hơn.

Crater Lake Và Mount Mazama, Oregon, Hoa Kỳ

Cách đây khoảng 7.700 năm, Mount Mazama phun trào dữ dội, được USGS mô tả là vụ phun trào bùng nổ lớn nhất ở dãy Cascades trong 1 triệu năm qua. Cột tro cao khoảng 50 km, và phần đỉnh núi sụp xuống tạo thành caldera rộng khoảng 8 km và sâu khoảng 1,6 km. Nước mưa và tuyết tan sau đó lấp đầy hố trũng thành hồ sâu nhất nước Mỹ. USGS cũng cho biết một vụ phun trào tương tự là không có thể xảy ra, vì hiện không có đủ khối lượng magma lớn để gây ra nó.

Kīlauea, Hawaii, Hoa Kỳ (Năm 2018)

Đây là ví dụ hiếm hoi mà con người quan sát được caldera sụp trong thời gian thực. Năm 2018, một vụ phun trào dung nham lớn rút bớt magma khỏi buồng chứa ở đỉnh, khiến đỉnh núi sụp xuống và tạo ra một caldera nhỏ hơn nằm trong caldera đỉnh lớn hơn. Quá trình diễn ra từng đợt, xen kẽ giữa những lần sụp rời rạc và sự lún đều đặn, và trong khoảng 3 tháng, đỉnh núi sụt hơn 500 mét.

Ngoài ra, các hệ thống caldera lớn khác được USGS nhắc đến gồm Valles ở New Mexico, Long Valley ở California, Taupō ở New Zealand và Campi Flegrei ở Ý.

Caldera Có Nguy Hiểm Không?

Câu trả lời tùy từng caldera, và chúng tôi thấy nên tránh hai thái cực. Một mặt, caldera ghi dấu những vụ phun trào cực lớn trong quá khứ, nên giới khoa học luôn theo dõi chúng. Còn việc một caldera tồn tại không có nghĩa là nó sắp phun trào. Với Crater Lake, USGS cho biết lịch sử hoạt động cho thấy trung tâm núi lửa này nhiều khả năng sẽ phun trào lại, nhưng không phải kiểu bùng nổ cách đây 7.700 năm. Cũng cần nhớ rằng các vụ phun trào tạo caldera cỡ lớn là rất hiếm.

Các đài quan sát thường theo dõi caldera bằng nhiều phương pháp kết hợp:

  • Đo biến dạng mặt đất: bằng GPS và ảnh radar vệ tinh (InSAR) để phát hiện mặt đất phồng lên hoặc lún xuống ở mức milimét.
  • Mạng địa chấn: ghi lại các trận động đất nhỏ do đá nứt hoặc chất lỏng di chuyển bên dưới.
  • Đo khí và nhiệt: theo dõi khí CO2, SO2 và các suối nước nóng quanh caldera.

Câu Hỏi Thường Gặp

  • Caldera khác miệng núi lửa (crater) thế nào? Caldera lớn hơn nhiều, thường rộng hơn 1 km, và gắn với sự sụp đổ của núi lửa sau khi buồng magma bị rút bớt. Crater nhỏ hơn và có thể hình thành do nhiều cách khác nhau.
  • Caldera luôn do vụ nổ lớn tạo ra phải không? Không. Một số caldera hình thành khi magma rút đi từ từ, như ở Kīlauea năm 2018.
  • Yellowstone lớn đến đâu? Khoảng 70 x 45 km theo USGS.
  • Crater Lake hình thành khi nào? Khoảng 7.700 năm trước, khi Mount Mazama phun trào và sụp xuống.
  • Caldera có sắp phun trào không? Sự tồn tại của caldera không cho biết thời điểm phun trào. Mỗi caldera được các đài quan sát đánh giá riêng.

Kết Luận

Caldera là dấu vết trên mặt đất của những lần buồng magma bị rút bớt và đỉnh núi sụp xuống, từ vụ nổ khổng lồ ở Mount Mazama đến vụ sụt lún kéo dài ba tháng ở Kīlauea. Với chúng tôi, điều đáng nhớ là cùng một hình dạng hố trũng có thể đến từ những quá trình rất khác nhau, và hiểu đúng cách nó hình thành giúp ta bớt sợ hãi vô cớ mà vẫn tôn trọng sức mạnh của lòng đất. Việc theo dõi các caldera lớn bằng GPS, địa chấn và đo khí vẫn là cách tốt nhất để giữ cho con người đi trước một bước.

Nguồn tham khảo:

(Bài viết chỉ mang tính chất tham khảo)

Bài liên quan