Вулканічні небезпеки | Лавові потоки, лахари, гази, пірокластика

Зміст

• Вулканічні небезпеки
• Лава тече
• Пірокластичні струми щільності
• Пірокластичний водоспад
• Лахари
• Гази
• Про автора

Це один з декількох потоків лави потоку Принц-авеню, що прорізається через ліс між перехресними вулицями Раю та Орхідеєю. Потік лави шириною близько 3 метрів. (Калапана / Королівські сади, Гаваї). Зображення USGS. Збільшити зображення

Вулканічні небезпеки

Вулкани можуть бути захоплюючими і захоплюючими, але також дуже небезпечними. Будь-який вулкан здатний створювати шкідливі чи смертоносні явища, будь то під час виверження чи періоду спокою. Розуміння того, що може зробити вулкан, є першим кроком для зменшення вулканічних небезпек, але важливо пам’ятати, що навіть якщо вчені вивчали вулкан десятиліттями, вони не обов’язково знають все, на що він здатний. Вулкани - це природні системи, і завжди мають якийсь елемент непередбачуваності.

Вулканологи завжди працюють над тим, щоб зрозуміти, як поводяться вулканічні небезпеки, і що можна зробити, щоб їх уникнути. Ось декілька більш поширених небезпек та деякі способи їх формування та поведінки. (Зверніть увагу, що це розроблено лише як джерело основної інформації, і не слід розглядати як посібник виживання тим, хто живе біля вулкана. Завжди слухайте попередження та інформацію місцевих вулканологів та цивільних органів влади.)

Лава тече

Лава - це розплавлена ​​порода, яка витікає з вулкана або вулканічного вентиляційного отвору. Залежно від її складу та температури, лава може бути дуже рідкою або дуже липкою (в’язкою). Потоки рідини гарячіші і рухаються найшвидше; вони можуть утворювати струмки чи річки, або розкидатися по ландшафту в часточках. В'язкі потоки прохолодніші і проїжджають більш короткі відстані, а іноді можуть перетворюватися на лавові куполи чи пробки; обвалення фронту потоку або куполів можуть утворювати струми пірокластичної щільності (обговорено пізніше).

Більшість потоків лави людина може легко уникнути пішки, оскільки вони не рухаються набагато швидше, ніж швидкість ходьби, але потік лави зазвичай не можна зупинити або відвернути. Оскільки потоки лави є надзвичайно гарячими - від 1000-2000 ° C (1800 - 3600 ° F) - вони можуть спричинити сильні опіки та часто спалювати рослинність та структури. Лава, що витікає з вентиляційного отвору, також створює величезну кількість тиску, який може розчавити або поховати все, що виживе після спалення.

Пірокластичні відкладення потоку, що охоплюють старе місто Плімут на Карибському острові Монтсеррат. Авторські права на зображення iStockphoto / С. Ханна. Збільшити зображення

Пірокластичний потік на горі Сент-Хеленс, штат Вашингтон, 7 серпня 1980 року. Зображення USGS. Збільшити зображення

Пірокластичні струми щільності

Струми щільності пірокластики - це вибухонебезпечне явище. Вони являють собою суміші порошкоподібних гірських порід, золи та гарячих газів і можуть рухатися зі швидкістю сотень миль на годину. Ці струми можуть бути розрідженими, як у пірокластичних сплесках, або концентрованими, як у пірокластичних потоках. Вони керуються гравітацією, а значить, вони стікають по схилах.

Пірокластичний сплеск - це розріджений, турбулентний струм щільності, який зазвичай утворюється при вибуховій взаємодії магми з водою. Сплески можуть подорожувати через перешкоди, як стіни долини, і залишати тонкі поклади попелу та скелі, що драпіруються над топографією. Пірокластичний потік - це концентрована лавина матеріалу, часто від обвалення купола лави або стовпа виверження, що створює масивні поклади, що варіюються за розміром від золи до валунів. Пірокластичні потоки частіше йдуть за долинами та іншими западинами, і їх родовища заповнюють цю топографію. Іноді, однак, верхня частина хмари потоку пірокластичного потоку (яка здебільшого попелу) відірветься від потоку і самостійно рухатиметься як сплеск.

Струми пірокластичної щільності будь-якого виду є смертельними. Вони можуть проїхати короткі відстані або сотні миль від свого джерела і рухатися зі швидкістю до 1000 км / год (650 миль / год). Вони надзвичайно гарячі - до 400 ° C (750 ° F). Швидкість і сила струму пірокластичної щільності в поєднанні з його теплом означають, що ці вулканічні явища зазвичай руйнують будь-що на своєму шляху, як спаленням, так і дробленням або обом. Все, що потрапило в струм пірокластичної щільності, було б сильно спалене та затоплене сміттям (включаючи залишки будь-якого потоку, який подорожував). Немає способу уникнути потоку пірокластичної щільності, окрім того, як не бути там, коли це відбувається!

Один нещасний приклад руйнування, спричиненого струмами пірокластичної щільності, - покинуте місто Плімут на Карибському острові Монтсеррат. Коли вулкан Суф'єр-Хіллз почав бурхливо вибухати в 1996 році, пірокластичні струми щільності з хмар виверження та обвалення купола лави пройшли по долинах, в яких багато людей мали свої будинки, і затопили місто Плімут. Ця частина острова з тих пір була оголошена зоною не в'їзду і евакуйована, хоча все ще можна побачити залишки зруйнованих і похованих будівель, а також об'єкти, розплавлені теплом потоків пірокластичної щільності. .

Гора Пінатубо, Філіппіни. Вид на установку літака World Airways DC-10 на хвості через вагу попелу 15 червня 1991 року. Морська повітряна станція Кубі Пойнт. Фото USN Р. Л. Рігер. 17 червня 1991 р. Збільшити зображення

Пірокластичний водоспад

Пірокластичні падіння, також відомі як випадання вулканів, трапляються, коли тефра - фрагментована скеля розміром від мм до десятків см (частки дюймів до футів) - викидається з вулканічного отвору під час виверження і падає на землю на деякій відстані від вентиляційний отвір. Падіння, як правило, пов'язане з виверженням плініанських стовпців, хмарами попелу або вулканічними плинами. Тефра в пірокластичних відкладеннях може бути перенесена лише на невеликій відстані від вентиляційного отвору (від декількох метрів до кількох км), або, якщо його ввести у верхню атмосферу, може обвести земну кулю. Будь-який вид пірокластичного осіннього родовища буде мантією або драпіруватись над ландшафтом, і зменшуватиметься як за розмірами, так і за товщиною, чим далі від джерела.

Падіння тефри, як правило, не є безпосередньо небезпечними, якщо людина недостатньо близька до виверження, щоб його вразили більші уламки. Однак наслідки падінь можуть бути. Попіл може задушити рослинність, знищити рухомі частини двигунів і двигунів (особливо в літальних апаратах) та подряпини. Скор’я та невеликі бомби можуть розбити делікатні предмети, вм'яти метали та вбудуватись у дерево. Деякі пірокластичні падіння містять токсичні хімічні речовини, які можуть поглинатися у рослини та місцеві запаси води, що може бути небезпечно як для людей, так і для худоби. Основна небезпека пірокластичних падінь полягає у їх вазі: тефра будь-якого розміру складається з порошкоподібної породи і може бути надзвичайно важкою, особливо якщо вона намокне. Більша частина шкоди, спричиненої падіннями, виникає, коли мокрий зола та скорії на дахах будівель призводять до їх руйнування.

Пірокластичний матеріал, що вводиться в атмосферу, може мати як глобальні, так і локальні наслідки. Коли об'єм виверження хмари досить великий, а хмара досить поширена вітром, пірокластичний матеріал може фактично блокувати сонячне світло і спричинити тимчасове охолодження поверхні Землі. Після виверження гори Тамбора в 1815 р. Стільки пірокластичного матеріалу досягло і залишалося в атмосфері Землі, що глобальна температура падала в середньому приблизно на 0,5 ° C (~ 1,0 ° F). Це спричинило випадки надзвичайних погодних ситуацій по всьому світу, і 1816 рік став відомим як рік без літа.

Великий валун, перенесений в протоці Лахар, річка Кала, на схід від гори Сент-Хеленс, штат Вашингтон. Геологи для масштабу. Фото Лін Топінка, USGS. 16 вересня 1980 р. Збільшити зображення

Лахари

Лахари - це специфічний вид грязі, що складається з вулканічних уламків. Вони можуть утворюватися в багатьох ситуаціях: коли обрушується невеликий схил, збирають воду на своєму вулкані, шляхом швидкого танення снігу та льоду під час виверження, від сильних опадів на пухких вулканічних уламках, коли вулкан вивертається через кратерне озеро, або коли кратерне озеро стікає через перелив або обвал стіни.

Лахари протікають як рідини, але, оскільки містять зважений матеріал, вони зазвичай мають консистенцію, подібну до мокрого бетону. Вони течуть під гору і будуть слідувати заглибленням і долинам, але вони можуть розтікатися, якщо досягнуть плоскої площі. Лахари можуть подорожувати зі швидкістю понад 80 км / год (50 миль / год) і долати відстані в десятках миль від їх джерела. Якщо вони були викликані виверженням вулкана, вони можуть затримати достатньо тепла, щоб все-таки становити 60-70 ° C (140-160 ° F), коли вони відпочивали.

Лахари не такі швидкі чи гарячі, як інші вулканічні небезпеки, але вони надзвичайно руйнівні. Вони або бульдозують, або поховають що-небудь на своєму шляху, іноді в депозитах завтовшки десятки футів. Те, що не вдасться вийти зі шляху, буде або виметене, або поховане. Проте, Lahars можуть бути заздалегідь виявлені за допомогою акустичних (звукових) моніторів, що дає людям час досягти високих позицій; їх також іноді можна скерувати від будівель і людей бетонними бар'єрами, хоча зупинити їх повністю неможливо.

Озеро Ніос, Камерун, випуск газу 21 серпня 1986 року. Мертва худоба та навколишні сполуки в селі Nyos. 3 вересня 1986 року. Зображення USGS. Збільшити зображення

Викид діоксиду сірки з фумарол сірчаних банків на саміті вулкана Кілауеа, Гаваї. Збільшити зображення

Гази

Вулканічні гази, ймовірно, є найменш яскравою частиною виверження вулкана, але вони можуть бути одним із найбільш вибухових наслідків виверження. Більшість газу, що виділяється при виверженні, - це водяна пара (Н₂O), і відносно нешкідливі, але вулкани також виробляють вуглекислий газ (СО)₂), сірчистий газ (SO₂), сірководень (Н₂S), фторовий газ (F₂), фтористого водню (HF) та інших газів. Усі ці гази можуть бути небезпечними - навіть смертельними - в правильних умовах.

Вуглекислий газ не отруйний, але він витісняє нормальне кисневе повітря і не має запаху і безбарвного. Оскільки він важчий за повітря, він збирається в западинах і може задушити людей і тварин, які блукають по кишенях, куди він витіснив нормальне повітря. Він також може розчинятися у воді і збиратися в озерних донах; в деяких ситуаціях вода в цих озерах може раптом вивернути величезні бульбашки вуглекислого газу, вбиваючи рослинність, худобу та людей, які живуть поруч. Так було при перекиданні озера Ньос в Камеруні, Африка в 1986 році, де виверження СО₂ з озера задихнулось понад 1700 людей та 3500 худоби в прилеглих селах.

Двоокис сірки і сірководень є газами на основі сірки, і на відміну від вуглекислого газу мають виразний кислий, гнило-яєчний запах. ТАК₂ може поєднуватися з водяною парою на повітрі з утворенням сірчаної кислоти (Н₂ТАК₄), корозійну кислоту; Н₂S також дуже кислий і надзвичайно отруйний навіть у невеликій кількості. Обидві кислоти подразнюють м’які тканини (очі, ніс, горло, легені тощо), і коли гази утворюють кислоти у достатньо великих кількостях, вони змішуються з водяною парою, утворюючи вог, або вулканічний туман, який може бути небезпечним для дихання і викликати пошкодження легенів і очей. Якщо аерозолі на основі сірки потрапляють у верхню атмосферу, вони можуть блокувати сонячне світло і впливати на озон, що має як короткочасний, так і довгостроковий вплив на клімат.

Одним з найгучніших, хоча рідше газів, що виділяються вулканами, є газ фтору (F₂). Цей газ жовтувато-коричневий, агресивний і надзвичайно отруйний. Як і СО₂, вона густіша за повітря і має тенденцію збиратися в низьких районах. Його супутня кислота, фтористий водень (HF), є дуже корозійною та токсичною, і викликає жахливі внутрішні опіки та атаки кальцію в скелетній системі. Навіть після того, як видимий газ або кислота розсіюються, фтор може всмоктуватися в рослини і може бути отруєнням людей і тварин протягом тривалих періодів після виверження. Після виверження 1783 року Лакі в Ісландії, отруєння фтором та голод спричинили загибель більше половини худоби країни та майже чверті її населення.

Про автора

Джессіка Бал - аспірантка кафедри геології Державного університету Нью-Йорка в Буффало. Її концентрація - у вулканології, і в даний час вона досліджує руйнування купола лави та пірокластичні потоки. Джессіка здобула ступінь бакалавра наук у коледжі Вільяма та Мері, а рік працювала в Американському геологічному інституті за програмою «Освіта / Просвіти». Вона також пише блог Magma Cum Laude, і у вільний час, який їй залишилося, вона насолоджується скелелазінням та грою на різних струнних інструментах.