Stratovulkán

Kompozitní sopky jsou označovány tímto termínem pro střídání jednotlivých vrstev kompaktní lávy a fragmentovaných částí sopečných hornin. Tento termín byl původně používán pro popis sopek v Andách.[5] Historicky se tento druh sopek nazýval jako stratovulkány a tento termín je stále živě používán, převážně v popularizačních textech,[5] což souviselo s představou pravidelného střídání vrstev lávy s vrstvami pyroklastik.[5] Občas se používal i termín stratokužel, tento termín souvisel s jejich kuželovitým tvarem se strmými svahy, u kterých se předpokládalo, že se dají popsat za pomoci ukloněné přímky.[3] Nicméně, již v roce 1878 bylo objeveno, že jejich tvar je mnohem více podobný logaritmické křivce.[3]

Schematický diagram oblasti subdukce ve spojitosti se vznikem kompozitní sopky

Kompozitní sopky jsou většinou vázány na subdukční okraje, kde se oceánská kůra zasouvá pod kontinentální kůru (Kaskádové pohoří, centrální Andy) či pod další oceánskou kůru (vulkanismus ostrovních oblouků jako v případě Japonského souostroví). Magma tvořící kompozitní sopky většinou vzniká, když je voda vázaná v některých minerálech a v pórech bazaltických hornin svrchní oceánské kůry uvolněna do zemského pláště nad klesající oceánskou desku. Uvolněná voda následně snižuje potřebnou teplotu a tlak pro tavení hornin okolních hornin pláště, čímž dochází k parciálnímu tavení hornin. Vzniklá tavenina má menší hustotu než okolní horniny a tak začíná stoupat vzhůru. Než vystoupá k povrchu, tak se dočasně zastaví na bázi litosféry. Následně stoupá k povrchu skrz zemskou kůru, kde se do magmatu natavují horniny zemské kůry bohaté na křemík, což taveninu dále obohacuje o tento prvek. Těsně pod povrchem se magma ještě jednou zastaví, čímž vzniká magmatický krb, nad kterým později vznikne kompozitní kužel.

Topografický snímek Vesuvu v Itálii ukazuje značnou symetrii kužele sopky

Magma je k povrchu v případě kompozitních sopek tlačeno převážně vlivem přetlaku v magmatickém rezervoáru, který většinou leží mělko pod povrchem (5 až 10 km).[7] Jak se na povrch dostává stále více lávy, narůstá objem vznikající sopky, což zvyšuje tlak na podloží a na mělký magmatický krb. Tím dochází k vytlačování dalšího magmatu na povrch.[7] Vyvrhovaná láva zpravidla vychladne a utuhne blízko od sopečného kráteru, což je dáno vysokou viskozitou (láva je málo tekutá). To vytváří relativně štíhlý kužel s vrcholovým kráterem. Zvýšenou viskozitu magmatu způsobuje většinou vysoký obsah oxidu křemičitého (SiO₂), jedná se většinou o felsické magma (andezit, dacit či ryolit) s menším zastoupením mafického magmatu. K nárůstu zastoupení oxidu křemičitého v magmatu se odehrává většinou během magmatické diferenciace.[2]

Kompozitní sopka Mayon s dobře viditelným kuželem a jednotlivými lávovými proudy, které vycházely z centrálního kráteru

Oproti sypaným kuželům či tufovým prstencům a tufovým kuželům, které vznikají většinou za krátký čas (řádově dnů, týdnů, měsíců) v rámci jedné erupce, kompozitní sopky vznikají během delšího času (desítky až stovky tisíc let) řadou erupcí.[5] To má za následek, že v průběhu formování kompozitního vulkánu je charakteristické, že se může vystřídat celá řada typů sopečných erupcí, od havajských efuzí tvořící lávové fontány, přes strombolský typ erupcí, Pliniovský typ erupce až po Peléjský typ erupce. To také způsobuje, že se může v průběhu formování kompozitní sopky stát, že vznikne i řada jiných druhů sopek, které jsou později zakomponovány do výsledného tělesa.[5] Kuželovitý tvar je následně způsoben postupným poklesem objemu magmatu, které stoupá k povrchu. Na počátku, kdy je magmatu hodně a má i nižší viskozitu,[7] jelikož je chudší na oxid křemíku, jsou lávové proudy dlouhodobě zásobeny a tak se mohou roztéci do větších vzdáleností, kdežto v pozdějších fázích života kompozitní sopky je dostupného materiálu méně a tak se soustředí blíže u místa erupce.[8]

Kompozitní sopky jsou pozitivní kuželovitá tělesa,[9] která zpravidla vznikají okolo centrální přívodní dráhy postupným ukládáním lávových proudů a fragmentovaných pyroklastických hornin.[9] Jejich výška většinou nepřesahuje 3000 metrů a naprostá většina kompozitních sopek spojených se zaobloukovým ostrovním vulkanismem má výšku v rozmezí 2000 až 2500 metrů,[8] objem se pak většinou pohybuje do 200 km³,[8] nicméně u sopek vzniklých uvnitř litosférických desek může být i vyšší.[7]

Pyroklastický proud, sbíhající po svahu kompozitní sopky Mayon na Filipínách při erupci v roce 1984

Kompozitní sopky jsou za ideálních podmínek značně symetrické, předpokládá se, že jejich základna může být téměř kruhová. V ideálním případě má spodní polovina kužele tvar, který se dá matematicky vyjádřit logaritmickou křivkou, kdežto horní polovina kužele má buď tvar vyjádřitelný linií, má tedy lineární závislost, a nebo částí parabolické křivky.[3] Tento rozdíl ve tvarech je způsoben pravděpodobně rozdílným chemickým složením magmatu.[3] Nejvíce pravidelná kompozitní sopka na povrchu Země se nachází na Kamčatce a je jím sopka Ključevskaja.[3] Nicméně, v přírodě jen málokdy nastávají ideální podmínky, a proto jsou tvary kompozitních sopek často ovlivněny, ať už kolapsem části svahu sopky a případně i jejím opětovným růstem, tak i parazitickými kužely, erozí, [9] ale také migrací přívodního kanálu pro vystupující magma.[10] V některých případech se může stát, že migrující přívodní kanál se rozdělí, což vede ke vzniku dvojice kompozitních sopek vedle sebe (příkladem je San Pedro–San Pablo, dvojice sopek v centrálních Andách). Často pak ale dojde k tomu, že jedna ze sopek vyhasne a aktivita pokračuje v té druhé.[10]

Povrch kompozitních sopek je často pokryt řadou parazitických kuželů, nejčastěji v podobě sypaných kuželů či lávových dómů,[11][1] které vznikají na úbočích sopky odplyněním magmatu z postranních žil unikajících z hlavní přívodní dráhy magmatu.[12] Charakteristickým příkladem je například sicilská sopka Etna, na jejíchž úbočí se nachází desítky kuželů. Blízké okolí kompozitní sopky bývá pokryto tefrou, která vypadla z pyroklastického mračna.[13]

Laharový proud na úbočí kompozitní sopky Mount St. Helens během erupce v březnu 1982

Na vrcholku kompozitních sopek se často nachází kaldera, která naznačuje propad části vrcholku sopky do částečně vyprázdněného magmatického krbu, příkladem je Crater Lake v americkém státě Oregon.[14] V jiných případech tvoří vrcholek lávový dóm, který může vlivem narůstajícího tlaku vystupujícího magmatu či sopečných plynů zkolabovat a způsobit sesuv doprovázený vznikem pyroklastických proudů či laharů.[15]