1. Litosfäär

Vulkanismiks nimetatakse magma purskumist või voolamist maakera pinnale. Magma võib vahevööst maapinnale jõuda kahel moel: piki litosfääri rebenemisel tekkinud lõhesid (lahknemisvööndites) või magmakolde kohale moodustunud torulaadsete lõõride kaudu. Seda kohta, kus magma maapinnale jõuab, nimetatakse vulkaaniks, olenemata sellest, kas sinna on tekkinud mägi või laavaväli. 

Magma on maa sees olev sulanud olekus kivimmass. Kui see satub maapinnale, eraldub osa magmas leiduvaid gaase ja allesjäänud massi nimetatakse laavaks. Enamasti voolab laava maapinnal kiirusega kuni 10 km/h. Välisõhu või veega kokkupuutel hakkab laava välispind jahtuma ja tarduma. Tardunud välispinnaga laavajoa sisemusse jäävates tunnelites võib laava voolata palju kiiremini. Maailma kõige kiirema vooluga laava on mõõdetud Ida-Aafrika riftivööndis, kus vulkaan Nyirangongo eriti ränivaese laava liikumise kiiruseks mõõdeti 100 km/h viide. 

Vulkaanist väljuva laava temperatuur jääb vahemikku 700-1250 °C, sõltuvalt laava keemilisest koostisest viide.

Vastavalt pursete sagedusele jagatakse vulkaane aktiivseteks, suikunud ja kustunud vulkaanideks. Aktiivsed tegutsevad pidevalt või kuni mõnekümneaastase vahega. Kustunud vulkaanid ei ole inimajaloo vältel pursanud. Suikunud vulkaanid on küll inimese ajaloo jooksul pursanud, kuid nüüdseks on olnud juba pikemat aega purskerahu seisundis. Suikunud vulkaanid võivad kunagi uuesti purskama hakata. Näiteks Saint Helensi vulkaan Põhja-Ameerikas puhkas 123 aastat enne, kui aktiveerus 1980. aastal. Aktiveerumise tulemusena toimus 18. mail 1980. a plahvatuslik purse, mille tagajärjel vähenes mäe kõrgus 400 m võrra. Tolmu- ja tuhasammas tõusis rohkem kui 24 km kõrgusele ning tekkinud maavärin paiskas 10 km raadiuses pikali kõik puud. Tšiilis asuv Chaiten’i vulkaan oli enne 2008. aasta purset suikunud olekus olnud erinevate teadlaste arvates 400-7500 aastat. Viide, viide

Vulkaanid asuvad enamasti laamade servaaladel. Kõige rohkem on neid ookeanide keskel asuvates lahknemispiirkondades ja sellistes kokkupõrkevööndites, kus ühe laama serv sukeldub teise alla ning sulab vahevöös. Kui vaadata vulkaanide paiknemist maailma kaardil, on näha, et Vaikne ookean on kolmest küljest ümbritsetud tiheda vulkaanide vööga. Seda on hakatud nimetama Vaikse ookeani tulerõngaks. 

Vulkaane võib esineda ka laama siseosas, nn „kuuma täpi“ piirkondades. Need on kohad, kus süvavahevööst tõuseb ülespoole kuuma, osaliselt sulanud kivimmassi. Kui kuuma täpi kohal asub suhteliselt õhuke ookeaniline laam, tekib sellele kuuma täpi kohale vulkaan. Kuna laam triivib aja jooksul edasi, aga kuuma täpi asukoht süvavahevöös ei muutu, nihkub vulkaani koonus kuuma täpi kohalt ära ja vulkaan „kustub“. Kuum täpp aga tegutseb edasi ning tekitab enda kohale uue vulkaani. Nii tekib lõpuks terve rida erineva vanusega vulkaane. Sel moel on tekkinud näiteks Hawaii saared Vaikses ookeanis ja Kanaari saared Atlandi ookeanis.

Vulkaani kuju, ehitus ja purske iseloom sõltuvad magma koostisest ja temperatuurist. Koostise puhul on kõige tähtsam ränisisaldus – mida rohkem räni, seda viskoossem magma. Ka temperatuur mõjutab viskoossust – mida kõrgem temperatuur, seda väiksem viskoossus (vedelam magma). Viskoossem magma voolab aeglasemalt ja tekitab vulkaanile kõrgema koonuse. Vedel magma voolab kiiresti laiali ja ei tekita kõrget koonust. 

Vasakpoolsel pildil on viskoossest magmast tekkinud kiht- ehk stratovulkaan (Kamrõnski vulkaan Kamtšatkal), parempoolsel vedelast magmast moodustunud kilpvulkaan (Mauna Kea Hawaiil).

Kuna mandriline maakoor sisaldab rohkem räni, tekivad kihtvulkaanid enamasti mandritel ja laamade sukeldumispiirkondades (kus laam sukeldub mandri serva alla). Kilpvulkaanid seevastu kujunevad enamasti ookeani põhjas, kus litosfäär on väiksema ränisisaldusega. Üks tuntumaid kilpvulkaane on juba eelpool mainitud Mauna Loa, mis on hetkel maakera suurim tegevvulkaan. Tema kõrgus Vaikse ookeani põhjast on üle 9 km (sellest u 4,1 km üle merepinna) ja pindala üle 4,5 km². Mäe raskus on vajutanud merepõhja ümbritsevatest aladest allapoole. Kui liita juurde ookeani põhja nõgusus, tuleb mäe kõrguseks 17 170 m viide. 

Kui kilpvulkaanist voolab magma välja rahulikult, siis kihtvulkaani puhul on olukord keerulisem. Madalama temperatuuriga (800-1000 °C) ja vaevaliselt voolav ränirikas magma tardub mõnikord juba vulkaani lõõris, tekitades sinna korgi, mis takistab gaaside väljumist. Gaaside kogunedes rõhk muudkui suureneb. Lõpuks ületab rõhk kriitilise piiri ja toimub plahvatuslik purse, mille käigus hävib suurem või väiksem osa vulkaani koonusest. Õhku paiskunud tuha, kivitükkide ja laavatilkade maha sadamisel moodustub paakunud kivimmass – tuff.  Kui korki ei moodustu, tekivad ka kihtvulkaanil laavavoolud, mis kivistuvad vaheldumisi tuffi kihtidega ja tekitavad vulkaani koonusele triibulise läbilõike. 

Väga tugevate vulkaanipursete korral võib vulkaani koonuse all oleva magmakambri lagi sisse vajuda. Selle tagajärjel tekib mitme- kuni mitmekümnekilomeetrise läbimõõduga hiidkraater – kaldeera. Kaldeera võib tekkida ka plahvatuslikul vulkaanipurskel, kui mäetipp laiali paiskub ja enamik vulkaanikoonusest hävib. 

Muud vulkaanipurskega kaasnevad nähtused

Gaaside eraldumine. Vulkaanipurskel paiskub atmosfääri väga suur hulk erinevaid gaase. 1991. aasta Mt. Pinatubo purskel sattus atmosfääri ülemistesse kihtidesse ühe päeva jooksul 250 megatonni gaase. Kõige rohkem on vulkaaniliste gaaside hulgas veeauru. Lisaks leidub seal veel suurtes kogustes süsinikdioksiidi (CO₂), vääveldioksiidi (SO₂) ja vesiniksulfiidi (H₂S), lämmastiku-, kloori- ja fluoriühendeid ja teisi gaase viide. Gaaside täpne koostis on vulkaaniti erinev.

Püroklastiline materjal koosneb vulkaaniliste kivimite tükkidest, mis on tardunud lõõri läheduses. Plahvatuslik purse purustab kivimid ja paiskab need õhku. Püroklastilise materjali osakeste suurus varieerub peeneteralisest tuhast kuni suurte kivilahmakateni. Tuhapilve temperatuur võib ulatuda mitmesaja kraadini. Tuhk võib tuultega levida purskekohast kaugele ja tekitada hoopis teises kohas tuhasaju.

Lõõmpilv moodustub gaaside ja hõõguva vulkaanilise tuha segust. Temperatuur võib lõõmpilves olla kuni 1000 °C. Nad liiguvad väga kiiresti (mitusada km/h) mööda vulkaani nõlva alla. Kui ette satub veekogu, vajuvad raskemad osakesed vette, tekitades tsunami. Kõrge temperatuuri tõttu aurustub pindmine veekiht ja tekkinud veeaur liigub koos kergemate osakestega veelgi kiiremini mööda veepinda edasi. Lõõmpilved esinevad tihemini nende vulkaanide pursetel, mille magma on ränirikas.  

Mudavool tekib, kui vulkaani tippu katsid puhkeajal lumi ja jää. Purske korral sulavad need väga lühikese aja jooksul, tekitades suure koguse vett, mis voolab mööda nõlvu ala, haarates kaasa püroklastilist materjali ja pinnast. Vesi võib pärineda ka kraatris puhkeajal asunud järvest. Orgudesse jõudes võivad mudavoolud põhjustada suurt hävingut. Näiteks 1985. a Nevado del Ruizi vulkaani purskel tekkis tipus asunud liustiku sulamisest  mudavool, mis liikus kiirusega 50 km/h ja mattis kolme meetri paksuse mudakihi alla Armero linnakese koos selle elanikega. Ligi 29 000 elanikust hukkus 20 000. Päästetöid raskendas muda konsistents, mis tegi edasiliikumise väga raskeks. Paljud ohvrid surid vigastustesse enne abi pärale jõudmist. See oli üks eelmise sajandi rängimate tagajärgedega vulkaanipurskeid.

Nevado del Ruizi vulkaan ja selle purskel tekkinud mudavoolu tagajärjed Columbias, Armeros (1985)

Maavärin. Vulkaanipursetega, eriti plahvatuslikega, kaasnevad ka maavärinad, aga neist lähemalt juba järgmises peatükis.

Fumarool on maapinnas olev ava, millest eraldub veeauru või vulkaanilisi gaase, nt süsinikdioksiidi, vääveldioksiidi, vesinikkloriidi ja vesiniksulfiidi.

Vasakpoolsel pildil fumarool Yellowstone’is, parempoolsel fumarooli ava lähivaade Kilauea vulkaanil Hawaiil. Kollase värvuse annab väävel.

Geiser – on kuuma vee ja auru allikas, mis perioodiliselt purskab. Magma kuumutab põhjavett, ja paneb selle aurama. Kui veeaur ületab kriitilise rõhu piiri, surub ta enda kohal oleva vee maapinnale. Pärast purset voolab enamik veest tagasi maa alla, kust ta peagi uuesti välja surutakse.

Yellowstone’i rahvuspargis asuvad Castle Geyser ja Old Faithful.

Vulkaanipursete ennustamine

Kui vulkaanipurse on ette teada, saab ümbritsevatelt aladelt inimesed evakueerida ja sellega vulkaanipurske tagajärgi mingil määral leevendada. Aktiivseid ja ärkavaid vulkaane jälgitakse pidevalt ning nende juures viiakse läbi erinevaid mõõtmisi ja vaatlusi. Näiteks mõõdetakse satelliitidelt infrapunakiirguse sensoritega vulkaani koonuse pinna temperatuuri. Vulkaani kraatri kohal mõõdetakse õhu SO₂- ja CO₂-sisaldust. Maapinnal jälgitakse põhjavee temperatuuri ja taseme muutusi ning mõõdetakse mõne millimeetri täpsusega maapinna kõrguse muutumist –  koonuse tipu kerkimist ja nõlvade kaldenurka. Seismilistel vaatlustel registreeritakse magma liikumisest tingitud maavärinate sagedust ja tugevust. 

Kahjuks ei ole võimalik vulkaanipurske algust ajaliselt väga täpselt ette ennustada. 2017. aasta septembris ennustasid vulkanoloogid, et Bali saarel asuv vulkaan Agung hakkab varsti purskama. Vulkaani vahetust ümbrusest evakueeriti kümneid tuhandeid inimesi. Tegelikult hakkas vulkaan purskama alles novembri lõpus. Eelpool mainitud Nevado del Ruizi paljude hukkunutega purske puhul hoiatasid teadlased valitsust kaks nädalat varem, et purse on tulemas, kuid valitsus ei evakueerinud inimesi ja tagajärjed olid kohutavad.