Kaldera v pieskovisku (model)

Kaldera je sopečný útvar vytvorený prepadnutím stien sopky, ktorý máva neraz majestátne rozmery. Poznáme to predsa aj zo Slovenska – kaldera Poľany s priemerom 18 km patrí k najväčším v Európe. Najčastejšie vznikajú kaldery vyprázdnením magmatického krbu pod sopkou, čo býva zapríčinené veľkou erupciou. Steny magmatického krbu nie sú schopné uniesť tlak nadložných hornín a tie sa zosunú dovnútra sopky, vytvoriac prepadlinu približne kruhového prierezu, často niekoľko stoviek metrov hlbokú (v prípade Poľany je to 400 m). Niekedy vzniká kaldera aj silnou explóziou, keď je celý vrch sopky odhodený, prípadne aj eróznou činnosťou. Ešte väčšia ako kaldera Poľany, ktorá je dodnes stále viditeľná (mapa) je kaldera niekdajšieho Štiavnického stratovulkánu s priemerom asi 23 km.

Nebezpečné sú explozívne erupcie (napríklad erupcia sopky Krakatoa v roku 1883, alebo Pinatubo v 1991), keď je kaldera zaplnená rôznymi vulkanoklastami, čo spôsobí zvyšovanie tlaku sopečných plynov, až dôjde k ničivej erupcii, často s celoplanetárnym dosahom. Nepísané pravidlo hovorí, že čím väčší je priemer kaldery, tým je erupcia ničivejšia. V kalderách môže dôjsť v prípade priaznivých klimatických podmienok aj k vzniku tzv. kalderových jazier, ktorých najznámejším príkladom je Crater Lake v USA. 

Vznik kaldery na jednoduchom modeli 

Vezmime si myšlienky Komenského k srdcu a učme názorne. Kaldera nie je súčasťou inovovaných ŠVP pre ZŠ ani gymnnáziá, ich vymedzenie je však tak vágne, že nevidím dôvod, prečo by ste sa jej so žiakmi nemohli venovať. V ideálnom prípade je túto aktivitu možné použiť ako jeden z viacerých pokusov, modelov a experimentov spojených s témou sopečnej činnosti na Zemi. Jedna skupina žiakov tak môže mať za úlohu vytvoriť funkčný model sopky, druhá demonštrovať vznik kaldery, tretia vytvorí model gejzíru a ostatné skupiny poveríte ďalšími úlohami. 

Čo budete potrebovať?

• fotografie kalder zo sveta
• obrázok znázorňujúci vznik kaldery
• piesok, suchú pôdu alebo piliny
• širšiu hlbokú tácku, alebo vedro 
• nafukovací balón
• špagát alebo niť na zviazanie nafúknutého balóna
• dlhú ihlu alebo iný ostrý predmet

Opis aktivity

Aktivita simuluje vznik sopečnej kaldery pomocou jednoduchého pokusu. Balón predstavuje magmatický krb pod povrchom Zeme. Žiaci zasypú aspoň do polovice nafúknutý balón pieskom (alebo suchou pôdou resp. pilinami) tak, aby z neho netrčala ani malá časť. Balón následne prepichnú dlhou ihlou, alebo iným ostrým predmetom. Dôjde k explózii, ktorá simuluje mohutnú erupciu, pri ktorej dochádza k vyprázdneniu magmatického krbu. Výsledkom je vznik širokej kruhovej zníženiny – kaldery.

Krok za krokom

1. Vyzvite žiakov, aby opísali vzhľad  a činnosť sopiek. Odpovede zapisujte heslovite na tabuľu. Žiakov informujte, že nie všetky typy sopiek sa správajú a vybuchujú rovnakým spôsobom. Sila explózie závisí aj od chemického zloženia lávy (magmy) a od veľkosti magmatického krbu, v ktorom sa magma pod sopkou zhromažďuje.
   
   
2. Cez dataprojektor premietnite žiakom fotografie sopiek s kalderou. Opýtajte sa ich, čím sa odlišujú od ich typických predstáv o sopkách (najbežnejšou predstavou sopky je stratovulkán s takmer dokonalým kuželovitým tvarom). Ktoré neaktívne sopky na Slovensku žiaci poznajú? Ukážte im mapu Poľany, na ktorej krásne vidieť, že jej súčasný hlavný hrebeň je niekdajšou kalderou aktívnej sopky. Ako vzniká takto obrovský „kráter“ (kaldera) s priemerom viac ako 18 km? Majú žiaci nejaké tipy? Po krátkej diskusii im ukážte vznik kaldery na obrázkoch. Prezraďte im, že sa jedná o kalderu a v nasledovnej aktivite si spoločne ukážete ako vzniká. 
   
   
3. Vysvetlite žiakom, že pozorovať vznik kaldery pri intenzívnych sopečných erupciách je veľmi nebezpečné. Preto to spolu spravíte ako vedci – vytvoríte si model, na ktorom vznik kaldery názorne demonštrujete.
   
   
4. Do každej skupiny žiakov, s ktorými sa rozhodnete aktivitu realizovať, rozdajte vedierko piesku, balón, špagát alebo nitku a dlhú ihlu. Žiakom vysvetlite, že piesok predstavuje horniny na zemskom povrchu a balón bude magmatickým krbom pod nimi. Pre istotu zdôraznite, že skutočný magmatický krb nie je, samozrejme, vyplnený vzduchom, ale žeravou magmou.
   
   
5. Nechajte žiakov do piesku vo vedre (alebo inej nádobe) vyhĺbiť jamku, ktorá bude dostatočné veľká na to, aby sa do nej zmestil aspoň do polovice nafúknutý balón. Takto nafúknutý balón žiaci zaviažu špagátom (alebo niťou), aby z neho neunikal vzduch a vložia do pripravenej jamky. Následne zasypú vytŕčajúcu časť balónu pieskom (cca 1-2 cm hrubá vrstva) tak, aby nebol viditeľný. 
   
   
6. Žiaci pichnú dlhou ihlou alebo iným ostrým predmetom do balóna pod pieskom. Jeho prepichnutie bude mať za následok prasknutie, ktorá simuluje skutočnú sopečnú explóziu. Výsledkom explózie bude vznik širokej kruhovej zníženiny – kaldery. V prípade skutočnej explózie nedochádza, samozrejme, k náhlemu úniku vzduchu, ale k mohutnému úniku sopečných plynov, popola a lávy.
   
   
7. Ak máte chuť, experiment opakujte so žiakmi aj viackrát. Ako dosiahnuť, aby vznikla, čo možno najväčšia kaldera? Do vzniknutej kaldery môžete prípadne naliať vodu a simulovať vznik kalderových jazier.​

Opis modelu je spracovaný podľa aktivity Caldera in the sandpit, ktorá je dostupná na tomto odkaze.

Pomôžte nám pomáhať

V čase zatvorených škôl chceme pomôcť učiteľom, žiakom aj rodičom a preto je plný obsah Lepšej geografie pre všetkých zdarma. Znamená to pre nás výpadok príjmov, ktorý nás existenčne ohrozuje. Na tvorbe nových materiálov pre vás pracujeme denne. Ak sa vám zdá naša činnosť prospešná, zvážte prosím stať sa platiacim členom. Na výber máte aj mesačné členstvo za 5 eur. Ďakujeme!

Chcem pomôcť