Gdy gorąca magma dociera do wód gruntowych lub powierzchniowych, może dojść do gwałtownych erupcji freatomagmowych. Woda ogrzewana przez magmę szybko zamienia się w parę, a gwałtowna ekspansja prowadzi do fragmentacji magmy i otaczających skał. W wyniku takich eksplozji mogą powstawać charakterystyczne, niskie formy wulkaniczne o szerokich kraterach – maary i pierścienie tufowe.
Eksplozja zamiast stożka
Podczas erupcji freatomagmowej magma wchodzi w kontakt z zewnętrzną wodą – najczęściej płytko zalegającą wodą gruntową, ale także wodą jeziorną lub morską. Gwałtowna wymiana ciepła może powodować kolejne eksplozje, które rozdrabniają świeżą magmę i wyrywają fragmenty starszych skał otaczających miejsce erupcji.
Wyrzucony materiał opada wokół otworu erupcyjnego lub jest transportowany przez prądy gęstościowe piroklastyczne, nazywane też surge’ami, tworząc stosunkowo niski pierścień zbudowany z tefry. W osadach mogą występować zarówno fragmenty świeżej magmy, jak i znaczne ilości skał podłoża rozdrobnionych podczas eksplozji.
Tak powstają dwie podobne, ale nieidentyczne formy: maary oraz pierścienie tufowe.
Maar – krater wcięty w podłoże
Maar jest szerokim, stosunkowo płytkim kraterem, którego dno znajduje się poniżej pierwotnej powierzchni terenu. Otacza go zazwyczaj niski wał materiału piroklastycznego. Ponieważ krater tworzy obniżenie terenu, po zakończeniu aktywności często wypełnia się wodą, tworząc charakterystyczne jezioro maarowe. Obecność jeziora nie jest jednak warunkiem, aby daną formę uznać za maar.
Pod kraterem znajduje się zwykle diatrema – rozszerzający się ku górze przewód wypełniony brekcją i innymi produktami kolejnych eksplozji. Dlatego całą strukturę określa się często jako wulkan maarowo-diatremowy. Diatrema może sięgać setek metrów, a nawet ponad kilometra w głąb podłoża.
Powstawanie maaru nie musi być efektem jednej eksplozji. Erupcja może składać się z wielu impulsów, a kolejne wybuchy stopniowo powiększają i pogłębiają krater. Dobrym współczesnym przykładem są Ukinrek Maars na Alasce, które powstały podczas trwającej zaledwie około dziesięciu dni erupcji w 1977 roku.
Pierścień tufowy
Pierścień tufowy (tuff ring) również powstaje podczas erupcji freatomagmowych i składa się głównie z materiału piroklastycznego. W przeciwieństwie do maaru jego krater znajduje się jednak zasadniczo powyżej poziomu otaczającej powierzchni terenu, a nie jest w nią głęboko wcięty.
Pierścienie tufowe są zazwyczaj niskie i szerokie, a ich stoki łagodnie opadają od krateru. Budują je warstwy popiołu, lapilli oraz fragmentów skał podłoża wyrzuconych podczas eksplozji.
Fot. Unukorno, Wikimedia Commons, CC BY 4.0.
Nie należy ich mylić ze stożkami tufowymi (tuff cones). Te ostatnie mają zwykle bardziej strome stoki i większą wysokość. Różnice wynikają m.in. z warunków kontaktu magmy z wodą oraz sposobu transportu i osadzania materiału.
Gdzie występują maary?
Jednym z najbardziej znanych obszarów występowania maarów jest Eifel w zachodnich Niemczech. Samo słowo maar pochodzi z miejscowego dialektu i było używane w odniesieniu do charakterystycznych okrągłych jezior tego regionu.
Maary i inne formy freatomagmowe występują jednak w wielu regionach świata. Znane są m.in. z zachodnich Stanów Zjednoczonych, Alaski, Meksyku, Nowej Zelandii oraz licznych pól wulkanicznych Europy, Afryki i Azji. Mogą powstawać wszędzie tam, gdzie wznosząca się magma ma możliwość kontaktu z wodą gruntową, powierzchniową lub nawet z wodą zawartą w zmarzlinie.
Niektóre osiągają imponujące rozmiary. Devil Mountain Maar na Alasce, należący do kompleksu Espenberg Maars, ma około 8 km długości i 6 km szerokości. Jego wyjątkowe rozmiary wiąże się z oddziaływaniem magmy z grubą warstwą zmarzliny, która zapewniała wodę dla długotrwałych eksplozji.
Niewielkie wulkany, gwałtowne narodziny
Maary i pierścienie tufowe są zwykle stosunkowo niewielkimi wulkanami i często mają charakter monogenetyczny – ich budowa związana jest z jednym epizodem aktywności, który może obejmować wiele kolejnych eksplozji i trwać od kilku dni do kilku miesięcy.
Ich niewielkie rozmiary mogą być mylące. Erupcje, które je tworzą, bywają gwałtowne. Eksplozje wyrzucają bloki skalne i popiół, a szczególnie niebezpieczne mogą być szybko przemieszczające się przy powierzchni prądy piroklastyczne typu surge.
Zdjęcie w zajawce: Pierścień tufowy Fort Rock, Oregon (USA), 2007. Źródło: Wikimedia Commons
