Núi Lửa Hình Khiên Là Gì? Cấu Trúc Và Cơ Chế Trào Dâng Dung Nham

Có những ngọn núi lửa khổng lồ đến mức người đứng trên sườn núi gần như không nhận ra mình đang ở trên một núi lửa. Chúng không có chóp nón dựng đứng, cũng không phun những vụ nổ tro bụi rung chuyển bầu trời, mà trải rộng ra như một chiếc khiên úp xuống mặt đất. Đó là núi lửa hình khiên (shield volcano), loại núi lửa lớn nhất Trái Đất tính theo thể tích. Chúng tôi viết bài này để giải thích núi lửa hình khiên là gì, hình thành ra sao, có những ví dụ nào và vì sao dòng dung nham lỏng của chúng vẫn có thể gây thiệt hại nặng nề.

Núi Lửa Hình Khiên Là Gì?

Núi lửa hình khiên là loại núi lửa rộng, thấp, có sườn rất thoải, được xây nên từ hàng nghìn dòng dung nham basalt lỏng chảy ra xa rồi nguội thành những lớp mỏng chồng lên nhau. Theo Cơ quan Công viên Quốc gia Hoa Kỳ (NPS), độ dốc của chúng chỉ vài phần trăm, và còn thoải hơn nữa ở gần đỉnh. Hình dáng ấy giống chiếc khiên của người chiến binh đặt nằm trên mặt đất, và đó là lý do cái tên ra đời.

• Magma basalt có độ nhớt thấp: Magma nghèo silica nên rất lỏng, có thể chảy rất xa miệng núi trước khi đông cứng, thay vì chất đống quanh miệng như dung nham đặc.
• Phun trào dạng tràn (effusive): Khí thoát ra dễ dàng nên phần lớn các đợt phun là dòng dung nham chảy và những đài phun lửa, không phải các vụ nổ xé nát sườn núi.
• Nhiều giai đoạn phun trào: Núi lửa khiên lớn thuộc loại polygenetic, tức là trải qua rất nhiều đợt phun trong suốt vòng đời. Phần lớn được xây từ basalt, nhưng một số núi lửa khiên lại gồm chủ yếu dung nham andesit.

(Xem thêm: Núi Lửa Dưới Biển Là Gì? Cấu Trúc Và Hoạt Động Phun Trào Đại Dương)

Quá Trình Hình Thành Núi Lửa Hình Khiên

Một ngọn núi lửa khiên không mọc lên trong một đêm. Nó lớn dần qua nhiều đợt phun trào kéo dài rất lâu theo trình tự sau:

1. Magma basalt nóng và lỏng dâng lên từ sâu bên dưới, thường ở vùng điểm nóng giữa đại dương hoặc vùng tách giãn của lục địa.
2. Magma trào ra từ miệng núi hoặc từ các khe nứt, thành dòng dung nham và đài phun lửa nhẹ.
3. Dung nham lỏng chảy xa miệng núi trước khi nguội, trải ra thành lớp mỏng và nghiêng thoải.
4. Hàng nghìn lớp dung nham như vậy chồng lên nhau qua nhiều đợt phun, làm ngọn núi rộng ra và cao dần.
5. Trên đỉnh, buồng magma bên dưới rút bớt có thể làm đỉnh sụt xuống và tạo thành caldera.
6. Ngọn núi tiếp tục lớn lên từ đáy đại dương, như Mauna Loa, nơi gần 6.000 mét chiều cao nằm dưới mực nước biển.

Đặc Điểm Hình Thái Của Núi Lửa Hình Khiên

• Ống dung nham (lava tube): Khi bề mặt dòng dung nham nguội và đông cứng thành lớp vỏ, dung nham lỏng bên dưới tiếp tục chảy trong ống ngầm và đi được rất xa mà ít bị mất nhiệt.
• Caldera trên đỉnh: Đỉnh núi thường có hố sụt lớn, đôi khi chứa hồ dung nham. Mauna Loa và Kīlauea từng có hồ dung nham tồn tại lâu dài trong caldera của mình.
• Đới nứt (rift zone): Dung nham không chỉ trào ra từ miệng chính mà còn theo các khe nứt kéo dài dọc sườn núi, quyết định hướng chảy và vị trí các đợt phun mới.

Những Ngọn Núi Lửa Hình Khiên Nổi Tiếng Trên Thế Giới

• Mauna Loa (Hawaii, Mỹ): Núi lửa đang hoạt động lớn nhất hành tinh. Tính từ đáy biển, núi cao gần 10.211 mét, và nó có thể tích lớn hơn nhiều so với Mauna Kea ở bên cạnh dù đỉnh thấp hơn một chút. Núi phun trào gần đây nhất từ ngày 27 tháng 11 đến ngày 13 tháng 12 năm 2022.
• Kīlauea (Hawaii, Mỹ): Một trong những núi lửa hoạt động mạnh nhất thế giới. Dù nằm sát Mauna Loa, nó có hệ thống magma riêng và hoạt động độc lập với Mauna Loa.
• Piton de la Fournaise (đảo Réunion): Núi lửa khiên cao khoảng 2.631 mét ở Ấn Độ Dương, thuộc loại Hawaii. Trong hai thế kỷ gần đây, trung bình khoảng mười tháng núi phun một lần.
• Olympus Mons (sao Hỏa): Ngọn núi lửa lớn nhất Hệ Mặt Trời, cao gần 22 km và rộng khoảng 600 km, với caldera trung tâm rộng khoảng 85 km.

Núi Lửa Hình Khiên Có Nguy Hiểm Không?

Núi lửa hình khiên ít gây ra những vụ nổ đột ngột như núi lửa dạng tầng, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng vô hại. Dung nham chảy chậm vẫn đủ sức nuốt cả khu dân cư.

• Kīlauea năm 2018: Đợt phun trào bắt đầu ngày 3 tháng 5 sau khi miệng núi Puʻu ʻŌʻō sụp xuống và magma chảy về phía đới nứt phía đông. Theo USGS, đó là đợt phun lớn nhất ở đới nứt phía đông thấp và là vụ sụt đỉnh lớn nhất trong ít nhất 200 năm. Dung nham phủ khoảng 13,7 dặm vuông đất và phá hủy 716 ngôi nhà theo thống kê của hạt Hawaii. Chúng tôi nghĩ đến những gia đình phải đứng nhìn nhà mình biến mất dưới dòng dung nham chảy chậm mà không thể ngăn lại.
• Piton de la Fournaise năm 1977: Một đợt phun ngoài caldera đã phá hủy một phần ngôi làng Sainte-Rose. Dòng dung nham dừng lại ngay trước cửa nhà thờ, và nhà thờ ấy ngày nay được gọi là Notre-Dame-des-Laves.
• Hoạt động nổ vẫn có thể xảy ra: Dù ít gặp, một số núi lửa khiên vẫn có dấu vết phun nổ, như ở Piton de la Fournaise.

Giám Sát Núi Lửa Hình Khiên

Vì các đợt phun thường diễn ra thường xuyên, các cơ quan như Đài quan sát Núi lửa Hawaii (HVO) và Đài quan sát Núi lửa Piton de la Fournaise (OVPF) theo dõi chúng gần như liên tục:

• Địa chấn và biến dạng mặt đất: Mạng cảm biến địa chấn và đo biến dạng giúp phát hiện sự phồng lên của núi khi magma nạp vào. Mạng lưới ở Piton de la Fournaise còn đo cả từ trường và khí radon.
• Theo dõi dòng dung nham: Ảnh trực thăng, máy bay không người lái và ảnh vệ tinh giúp dự đoán hướng chảy của dung nham để cảnh báo khu dân cư sớm.

Câu Hỏi Thường Gặp

• Núi lửa hình khiên là gì? Đó là núi lửa rộng, thoải, được xây từ nhiều lớp dung nham basalt lỏng chồng lên nhau, có hình dáng giống chiếc khiên úp xuống mặt đất.
• Núi lửa hình khiên khác núi lửa dạng tầng ở điểm nào? Núi lửa khiên thấp, rộng, phun dung nham lỏng chảy xa. Núi lửa dạng tầng cao, dốc, thường phun nổ vì dung nham đặc và nhiều khí.
• Núi lửa đang hoạt động lớn nhất Trái Đất là ngọn nào? Đó là Mauna Loa ở Hawaii, được xem là núi lửa đang hoạt động lớn nhất hành tinh theo khối lượng và thể tích.
• Vì sao sườn núi lửa khiên thoải như vậy? Vì dung nham basalt rất lỏng, nên nó chảy xa miệng núi và trải thành những lớp mỏng thay vì chất thành đống.
• Núi lửa hình khiên có nguy hiểm không? Có. Dung nham chảy chậm vẫn có thể phá hủy nhà cửa, đường sá, như đợt phun trào năm 2018 của Kīlauea.

Kết Luận

Núi lửa hình khiên là bằng chứng cho thấy sức mạnh của lòng đất không nhất thiết phải đến từ những vụ nổ dữ dội. Chúng tôi nghĩ rằng điều đáng suy ngẫm nhất là một ngọn núi có thể lớn dần qua hàng nghìn lớp dung nham mỏng, rồi vẫn có thể thay đổi cuộc sống của cả một cộng đồng chỉ trong vài tuần. Việc nghiên cứu những ngọn núi này giúp giới khoa học hiểu rõ hơn về magma basalt, về hoạt động của các điểm nóng và cách dự báo nơi dung nham sẽ đi tới.

Nguồn tham khảo:

• Shield Volcanoes, National Park Service
• Volcano Watch: Reunion Island, Sister Island on the Other Side of the World, USGS