Powody pojawienia się wulkanów
Wulkany pojawiają się wówczas, gdy nastąpi wyłom w skorupie ziemskiej i zacznie z niego wypływać magma w postaci lawy, lub tez materiał skalny zostanie wyrzucony w powietrze. Wszystkie erupcje wulkaniczne są powodowane raptownie rozszerzającymi się gazami w obrębie magmy. Czynnikami, które określają gwałtowność wybuchu, jest ilość gazu zawartego w magmie oraz łatwość, z jaką gaz ten może się ulotnić. O szybkości ulatniania się gazu decyduje płynność czy też lepkość magmy, które z kolei zależą od jej składu. Względnie łatwo płynąca magma bazaltowa wydobywająca się z wulkanu Kilauela na Hawajach ma niska zawartość krzemionki, wznoszącą się około 50%, magma andezytowa zawierająca około 60% krzemionki jest bardziej lepka i zasila wulkany eksplozywne, takie jak Mount St. Helens. Zbliżająca się erupcja może być sygnalizowana przez niewielkie trzęsienia Ziemi lub przez nabrzmiewający wulkan wydzielający gaz.
Przekrój wulkanu
Gdy magma bazaltowa o niskiej lepkości, z małą zawartością gazu, wznosi się ku powierzchni, gaz może się stopniowo ulatniać. W pobliżu powierzchni, być może na głębokości kilku metrów, lawa zaczyna się pienić, co sprzyja powstawaniu fontann lawy. Spokojne jej wylewy stopniowo budują góry o łagodnych stokach. Powstają wówczas wulkany tarczowe takie jak Kilauela. W ten sposób mogą też powstawać rozległe pokrywy wulkaniczne. Na szczycie Kilauei rozżarzona lawa wystrzela wysoko w powietrze ponad jezioro roztopionej skały, a strumienie wolno przesuwającej się lawy ściekają wokół zboczy wulkanu. Poruszają się one tak wolno, że piechur może je prześcignąć. Na stromych stokach lawa może poruszać się znacznie szybciej.
Wulkan Kilauela na Hawajach
Mająca dużo krzemionki magma o dużej lepkości i zawierająca sporo gazu zachowuje się zupełnie inaczej. Wraz ze wznoszeniem się magmy gaz zaczyna się ulatniać z roztworu, jednak duża lepkość roztopionej skały zatrzymuje pęcherzyki gazu. Ciśnienie w obrębie tych pęcherzyków może wynosić kilkaset atmosfer. Wówczas, gdy nazbiera się dostatecznie dużo pęcherzyków gazu lub gdy ciśnienie zewnętrzne spadnie, ciśnienie wewnętrzne rozrywa skały i doprowadza do wybuchu wulkanicznego. Gwałtowne wybuchy wyrzucające w powietrze pył i fragmenty skał nazywają się erupcjami pyroklastycznymi. Gdy tego rodzaju wybuchy występują na zmianę z wypływami lawy, prowadzi to do powstania góry o formie stożka, na którego szczycie znajduje się krater. Nachylenie stoków takich gór wynosi około 30 stopni, jak np. góry Fudżi ? San w Japonii. Takie góry są nazywane stratowulkanami.
Gazy wulkaniczne składają się z pary wodnej, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki i innych pierwiastków oraz związków chemicznych. W gazach wulkanicznych występują te same pierwiastki, które znajdują się w atmosferze, w oceanach i skałach. Jednak ilości pierwiastków są w poszczególnych przypadkach różne. Niemniej jednak istnieje możliwość, że gazy wulkaniczne wydobywające się przez miliony lat z wnętrza Ziemi doprowadziły do powstania oceanów i przyczyniły się do powstania atmosfery.
Powstawanie skał magmowych i metamorficznych
Ogromna różnorodność skał magmowych wynika z ich dwóch głównych cech: wielkości i składu chemicznego budujących je minerałów. Wraz ze stygnięciem magmy w jej obrębie powstaje mozaika zaziębiających się kryształów. Lawa wydobywająca się z wnętrza wulkanu na powierzchnię stygnie względnie szybko, szczególnie na dnie morza. Tworzy ona wówczas skały zwane wylewnymi. W związku a szybkim stygnięciem magmy wielkość, do której mogą urosnąć kryształy, jest niewielka. Ich średnica rzadko przekracza 0,5 milimetra, dlatego noszą nazwę drobnoziarnistych. Bazalt pochodzi z magmy wznoszącej się szybko z płaszcza Ziemi. Magma ta podczas wybuchu jest bardzo gorąca i zawiera minerały krystalizujące w wysokiej temperaturze. Są to takie minerały jak oliwin czy piroksen, o dużej gęstości i ciężarze. Natomiast granit powstaje w znacznie niższej temperaturze, zawiera on bowiem minerały, które krystalizują w takich temperaturach. Należą do nich: kwarc, skalenie i łyszczyki. Granit zalicza się skał intruzyjnych, a więc takich, które krzepną pod powierzchnią.
Cios bazaltowy
Na niektórych obszarach kuli ziemskiej występuje metamorfizm regionalny, przeobrażający istniejące skały w inne. Jest on związany z procesami prowadzącymi do powstania gór. Procesy te sterowane są siłą nacisku, wysokim ciśnieniem, wysoką temperaturą i migracją chemicznie aktywnych roztworów. Skały powstające pod wpływem tych zjawisk mogą tylko nieznacznie różnić się od skał wyjściowych, bądź też mogą być tak silnie zmienione, że trudno jest określić, z jakiego powstały materiału.
Skały słabo zmetamorfizowane występują na brzegach psów orogenicznch lub też w miejscach położnych niezbyt głęboko w obrębie skorupy. Fyllity są typowym przykładem takich skał. Powstają one w warunkach niewielkiego ciśnienia i temperatury, a posiadają zdolność rozpadania się na cienkie płytki. Właściwość ta wynika z występowania w postaci cienkich warstewek takich minerałów jak łyszczyki i chloryt, które są położone prostopadle do kierunku ciśnienia. W warunkach niskiego ciśnienia i temperatury tylko niektóre skały ulegają przeobrażeniom.
Bliżej środka pasa orogenicznego i na nieco większych głębokościach skały ulegają większym przeobrażeniom. Typowymi przedstawicielami skał powstających w tej strefie są łupki łyszczykowe i amfibolity. Wśród minerałów występują tu granaty, a kryształy są większe aniżeli w strefie poprzedniej. Przy jeszcze większych temperaturach i ciśnieniu, a więc w centrum strefy orogenicznej i na dużych głębokościach, przeobrażenia są największe. Obejmują one zarówno skały osadowe, jak i magmowe. Ze względu na to, iż ciśnienie nie jest tu jednostronne, tekstura łupkowa zaznacza się słabiej, a minerały są znacznie większe. Typowymi skałami są tu gnejsy i granulity.