Małe kompendium wiedzy o wulkanach
Obecnie znanych jest ok. 700 aktywnych wulkanów, wśród których dużą część stanowią wulkany podwodne.
Największe skupisko wulkanów stanowi Indonezja z e 167 wulkanami z których aż 77 wybuchło w okresie historycznym.
Nazwa Wulkan wzięła się od nazwy wyspy położonej na M.Śródziemnym. Ta z kolei została tak nazwana na cześć boga ognia Wulkana.
Na lądach aktywnych jest około 450 wulkanów. Większość położona jest na wyspach i wybrzeżach kontynentów, m.in. Aleuty, Wyspy Japońskie, Wyspy Sundajskie, Nową Zelandia, zachodnie wybrzeża obu Ameryk.
W Europie obszarami na których występują aktywne wulkany to rejony M.Śródziemnego (Etna, Wezuwiusz, Stromboli,) oraz Islandia (Hekla).
Podane poniżej miejsca znajdujące się w rejonach styków płyt litosfery, świadczą o tym, że wulkanizm jest z nimi ściśle związany.
Przebieg wybuchu
Przebieg erupcji uzależniony jest m.in. od składu jakościowego lawy.
Możemy wyróżnić 2 zasadnicze rodzaje law:
Kwaśne- o dużej lepkości, charakteryzują się dużą zawartością krzemionki .
Zasadowe- ciężkie i rzadkie lawy o wysokiej zawartości żelaza i magnezu.
Erupcje jak również wulkany możemy podzielić na trzy rodzaje:
EKSPLOZYWNE- podczas erupcji wyrzucany jest jedynie materiał piroklastyczny
LAWOWE- charakteryzują się jedynie wylewem lawy i wypuszczaniem gazów
MIESZANE- Wylewy lawy występują na przemian lub jednocześnie z wyrzucaniem materiału piroklastycznego.
Wylewy law mogą czasem trwać nawet do kilku miesięcy. W okresach pomiędzy erupcjami krater często wypełnia lawa np. Kilauea. Podobny przebieg erupcji wykazuje m.in. wulkan Stromboli na Wyspach Liparyjskich.
Znaczną większość wulkanów charakteryzują wybuchy eksplozywne i mieszane takie jak np.: Wezuwiusz (79 r. n.e.), Tambora (1815 r.) na Sumbawie w Indonezji, Krakatau (1833r.).
Zdarza się, że erupcje następują bez żadnych zapowiadających je oznak. Było rak w przypadku wybuchu Wezuwiusza w 1872 roku czy wulkanu Manam na N.Gwinei w 1996 roku.
Przeważnie są one jednak poprzedzone pewnymi symptomami, takimi jak:
zwiększenie ekshalacji
podwyższenie się temperatury ziemi w okolicach wulkanu
lokalnymi wstrząsami
pęcznieniem wulkanicznych budowli
Gwałtowne erupcje są powodowane przez bardzo silny nacisk gazów albo są kulminacją wielomiesięcznej aktywnej działalności wulkanu np.: Etna w roku 1669, Tambora w roku 1815 czy Krakatau w 1883 roku.
Niszczycielskie czynniki erupcji wulkanicznych:
CHMURY GOREJĄCE- tworzą się podczas wybuchów eksplozywnych, kiedy ciśnienie gazów w magmie jest bliskie ciśnieniu powietrza. Dzięki temu w materiale piroklastycznym zachowane zostają fragmenty pęcherzyków gazowych. Dzięki temu możliwy jest transport gazu w formie zawiesiny w rozgrzanym strumieniu o temp. 700-1000 °C. Przemieszcza się on z prędkością dochodzącą nieraz do ponad 300 km/h. Chmury te niszczą wszystko w promieniu nawet do setek kilometrów.
W 1902 roku podczas erupcji wulkanu Mont Pelee na Martynice w archipelagu Małych Antyli, w ciągu paru minut została doszczętnie zniszczona stolica Martyniki Saint Pierre. Zginęło około 26 tysięcy osób.
Tego samego roku w tym samym archipelagu na wyspie Saint Vincent gorejąca chmura powstała podczas erupcji wulkanu Soufriere zabiła 1,6 tys. osób.
LAWINY PIROKLASTYCZNE- nazywane są także potokami piroklastycznymi. Jest to mieszanina gorącego gazu oraz materiału piroklastycznego, która spływa bardzo szybko po zboczach wulkanu. Powstają one poprzez rozwarstwienie się chmur gorejących. Dolny fragment chmury, który zawiera oprócz popiołu również materiał grubookruchowy utożsamiany jest z lawiną. Lawiny te prowadzą do znacznych zniszczeń.
LAHARY- zwane są także spływami popiołowymi. Są to błotne potoki składające się z przesyconego wodą materiału piroklastycznego. Woda pochodzi z topniejących podczas erupcji lodowców i pokryw śnieżnych, ale również z silnych opadów występujących podczas erupcji oraz jezior kalderowych. Prowadzą one do bardzo dużych strat z uwagi na wielką siłę transportową oraz dużą prędkość, zazwyczaj do kilkudziesięciu km/h. Lahary powstałe po erupcji kolumbijskiego Nevado del Ruiz w roku 1985 doprowadziły do śmierci 23 tysiące osób. Erupcja wulkanu Kelud na Jawie w 1586 roku utworzyła lahary, które zabiły ok. 5 tys. osób.
LAWINY GRUZOWE- powstają wskutek rozsadzenia górnego fragmentu stożka wulkanicznego i rozdrobnienia tego materiału. Bloki oraz okruchy skalne z poprzednich wybuchów, transportowane nieraz wraz z gorącymi popiołami, mogą się przemieszczać z prędkością 70-80 km/h. Mogą być one spowodowane także przez związane z wybuchem trzęsienia ziemi, zarywanie się kaldery oraz osuwiska. Lawiny utworzone podczas erupcji japońskiego (w. Kiusiu) wulkanu Unzen w 1792 roku spowodowały śmierć prawie 9,5 tysiąca osób.
OPADY PIROKLASTYCZNE- zawierają materiały piroklastyczne wyrzucane z wulkanu. Są to: lapille (materiał gruboziarnisty), bomby wulkaniczne (owalne bryły lawy) oraz popiół wulkaniczny. Właśnie popioły wulkaniczne rozchodzą się po silnych wybuchach eksplozywnych w powietrzu, hamując w ten sposób dopływ promieni słonecznych do powierzchni ziemi. Opady te są cechą charakterystyczną Wezuwiusza. Popioły wulkaniczne po jego wybuchu w 79 r n.e. pogrzebały Pompeje a wraz z nimi około 2 tysięcy osób, natomiast w roku 1631 prawie 3 tysiące.
WYLEWY LAW- nie są tak groźne, ich prędkość zwykle nie jest większa niż kilka km/h, czasem może dochodzić do blisko 40 km/h (zależy od rodzaju lawy). Temperatura ich wynosi 730 - 1250°C. Jeśli temperatura lawy obniży się poniżej temp. jej krzepnięcia nastąpi zatrzymanie się potoku lawy. Potoki te mogą sięgać do obszarów oddalonych nawet o 80 km od wulkanu. Wywołują one szkody bardzo podobne do szkód spowodowanych przez lawiny piroklastyczne. Zwykle nie są niebezpieczne dla ludzi. Wyjątków może należeć wylew w 1669 roku Etny, który pochłonął około 20 tys. ofiar jak również Nyiragongo w Zairze w roku 1977 podczas którego zginęło 600 osób.
GAZY WULKANICZNE- są napędem wybuchów eksplozywnych jak również mieszanych. W ich skład wchodzi głównie para wodna, w mniejszych ilościach także: wodór, fluorowodór, dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, chlorowodór , metan oraz siarkowodór. Dwutlenek węgla jest wyjątkowo niebezpieczny, gdyż będąc cięższym od powietrza nagromadza się we wszelkich obniżeniach powierzchni. Prowadzi to czasami do śmierci ludzi oraz zwierząt. Uwalniany dwutlenek siarki rozpraszając się w atmosferze jako aerozol kwasu siarkowego zmniejsza dopływ promieni słonecznych, czego skutkiem jest oziębienie klimatu. Po erupcji indonezyjskiego wulkanu Gunung Agung (Jawa) w 1963 roku śr. temp. na północnej półkuli obniżyła się o 0,3°C, natomiast po erupcji meksykańskiego wulkanu El Chichon w 1982 roku o 0,5°C.
TSUNAMI- wywołują je erupcje podmorskich wulkanów (wulkaniczne trzęsienie ziemi) jak również lądowych (wyrzucanie dużych ilości materiału piroklastycznego do morza). Najwyższe w historii były fale tsunami powstałe wskutek erupcji Krakatau(1883r.) i dochodziły do 30 metrów. Tsunami zniszczyła osiedla na sąsiadujących wyspach, zabijając przy tym 32 tys. osób.
WULKANICZNE TRZĘSIEIA ZIEMI- są słabsze od tektonicznych. Wywołuje je m.in. ruch magmy we wnętrzu ziemi, wybuchy w kraterach oraz wylewy law. Hipocentra tych trzęsień znajdują się przeważnie na głęb. do 30 km. Podczas wybuchu meksykańskiej Colimy w 1994 roku (15-20 km), a 29 km podczas wybuchu St.Helens w 1998 roku. Epicentra znajdują się blisko centrum wybuchu. Trzęsienia te przeważnie występują przed erupcją (kilka godzin, dni, miesięcy) albo następują w początkowych jej fazach. Trzęsienia takie mogą powodować groźne lawiny oraz osuwiska, np.: Santa Maria (Gwatemala) oraz Sabancaya w Peru w roku 1991.
Wybuchy wulkanów powodują klęski żywiołowe- około jedna piąta ludności zamieszkuje obszary aktywne wulkanicznie. Na zaludnionych terenach wybuch wulkanu mógłby za jednym razem pozbawić życia więcej osób niż wszystkie wybuchy od końca 18 stulecia, czyli ok. 220 tysięcy osób. Największe straty ludnościowe wywołują:
Epidemie i głód (30,3%)
Lawiny piroklastyczne oraz chmury gorejące (26,8%)
Lahary (17,1%)
Tsunami (16,9%)
Bomby wulkaniczne oraz opady popiołowe (4,1%)
Wylewy lawy (0,3%)
Inne, np. wstrząsy sejsmiczne czy trujące gazy (0,03%)
Katastrofalne erupcje 4 wulkanów: Tambora w 1815 roku, Krakatau w 1883 roku, Mont Pelee w 1902 roku oraz Nevado del Ruiz w 1985 roku doprowadziły do ponad 66% wszystkich wypadków śmiertelnych (w wyniku erupcji wulkanu) w ostatnich 200 latach. Każda z tych erupcji miała inny czynnik niszczący: głód, tsunami, lawina piroklastyczna oraz lahar.
Największe katastrofy wywoływane są przez wybuchy eksplozywne i mieszane, które dostarczają przede wszystkim materiał piroklastyczny.
Moc wybuchu bywa o wiele większa niż moc wybuchu zrzuconej na Hiroszimę bomby atomowej np. Tambora około 2,2 *105 razy ; Krakatau 1,7* 106 razy.
Przebieg wybuchu jest bardzo gwałtowny, często prowadzi do wysadzenia wulkanu oraz wzniesienia popiołów na wysokość nawet kilkudziesięciu kilometrów. W przypadku Krakatau był to ok.25 km, najdrobniejsze wzniosły się nawet na 50 km. Wybuchy takie wiążą się również z tworzeniem się chmur gorejących, lawin piroklastycznych, wyrzucaniem bomb wulkanicznych oraz bloków skalnych nawet do kilkuset metrów, mogą one także spowodować lawiny gruzowe czy wywołać fale tsunami.
Energia wybuchów lawowych jest podobna do eksplozywnych. Na kontynentach wielkie wylewy law występują rzadko. Erupcje tych wulkanów mają katastrofalne skutki dla środowiska naturalnego a także dla samych ludzi i ich dorobku. Następuje destabilizacja ekosystemów w wyniku zatrucia wód powierzchniowych oraz powietrza, degradacji gleby a także pożarów lasów. Wybuchy te prowadzą do śmierci ludzi oraz zwierząt, głównie przez głód oraz choroby.
Największe erupcje wulkanów po 1990 roku.
W tym okresie największe erupcje wulkanów miały miejsce przede wszystkim wzdłuż wschodnich oraz południowo- wschodnich wybrzeży Azji jak również w Am. Środkowej. Spowodowały one śmierć 1,5 tys. osób z czego ok. 80% poniosło śmierć wskutek erupcji Pinatubo (30% na skutek opadów popiołowych, a 12% na skutek laharów). Powodem śmierci osób w pozostałych wybuchach były przede wszystkim lawiny piroklastyczne oraz chmury gorejące, a w12% opady piroklastyczne.
W roku 1990 ożywił się jeden z najgroźniejszych wulkanów, Kelud (Jawa). W ostatnim sześćsetleciu pochłonął on około 15 tysięcy ofiar. Zniszczony wskutek wybuchu eksplozywnego został teren o pow. 35 km2 odległy od wulkanu o 24 km. Opady popiołów oraz bomb wulkanicznych zabiły 35 osób. Lahary zabiły 33 osoby, spowodowały zniszczenie 1546 budynków, około 25 tys. Hektarów ziemi uprawnej, a także około 6400 ha lasów.
Największą katastrofą w tym okresie była erupcja filipińskiego wulkanu Pinatubo, który znajduje się na Luzonie. Po pięciu wiekach spokoju w 1991 roku nastąpiły silne wybuchy eksplozywne wzbijając chmurę popiołów na wysokość 40 km. Wstrząsy spowodowały zapadnięcie się wierzchołka i powstanie głębokiej na 600 m kaldery. Jej średnica wynosi około 2 km. Wybuchom towarzyszyły sejsmiczne wstrząsy, ulewne opady oraz tajfuny co spowodowało utworzenie laharów. Łącznie wskutek wszystkich niszczycielskich czynników uruchomionych przez wulkan zginęło ok.1200 osób, na przestrzeni 100 km2 zniszczeniu uległy drogi, uprawy oraz parę wsi i miast.
Erupcje wulkanu Unzen (Japonia), które wznowiły się w roku 1990, swoje apogeum osiągnęły rok później. Wybuchy miały charakter mieszany i doprowadziły do wydźwignięcia się kopuły lawowej, utworzenia chmur gorejących, lawin gruzowych oraz piroklastycznych, jak również laharów. Zginęły 43 osoby, a 9 zostało rannych. 400 budynków zostało spalonych, 134 zburzonych. Ewakuacja objęła 8600 mieszkańców pobliskich terenów.
W roku 1993 na wyspie Luzon (Filipiny) doszło do wybuchu wulkanu Mayon. Popioły wulkaniczne zostały wyrzucone na wysokość 5 kilometrów, opady piroklastyczne dochodzące do 6 km nad kraterem oraz lawiny doprowadziły do śmierci 70 osób, a u ponad stu wywołały obrażenia.
Merapi, jawajski wulkan, który zasłynął już w XI w. kiedy to doprowadził do zagłady wysoce rozwiniętą cywilizację żyjącą na wyspie, eksplodował ponownie w 1994 roku. Popioły zostały wyrzucone w powietrze na 10 km. Piroklastyczny opad objął swoim zasięgiem tereny znajdujące się w odległości do 45 km od jego wierzchołka. Zginęły 64 osoby, a 43 były ciężko ranne, spaleniu uległo 500 hektarów lasów, zniszczonych zostało parę wsi. Ewakuowano około 6 tysięcy ludzi.
Ostatni z większych wybuchów miał miejsce w 1997 roku na jednej z wysp Małych Antyli (Montserrat). Erupcja wulkanu doprowadziła do wybicia w kopule dziury o śr. 200 m. Wytrysnęła nim rozpylona lawa na wysokość dochodzącą do 10 km. Popioły zakryły obszar o pow. 4 km2. Lahary zabiły 19 osób oraz zniszczyły około 150 budynków.
Silne wybuchy miały również miejsce na terenach mało zaludnionych takich jak: Alaska, Andy, Kamczatka, Aleuty oraz Islandia. Wybuchy te pociągnęły za sobą straty materialne oraz szkody w środowisku naturalnym. Ich powodem były silne opady popiołów np. Mount Hudson w 1991 roku (Chile), Lahary np. wulkan Spurr na Alasce w 1992 roku, a także wylewy roztopowych wód np. strefa ryftowa (Islandia 1996 r.).
Jak bronić się przed skutkami wybuchów wulkanicznych ?
Monitoring (sejsmiczny, akustyczny, geochemiczny, sejsmiczny, termiczny)- prognozowanie wybuchów [siła, przebieg]; np.: U.S. Geological Survey's Volcano Hazards Program
Opracowywanie dokładnych planów ewakuacyjnych dla przyległych do wulkanu osiedli
Udoskonalanie systemów ostrzegania
Szkolenie wyspecjalizowanych służb ratowniczych
Edukacja mieszkańców
Odpowiednie planowanie urbanistyczne
Budowa kanałów i zapor w celu ukierunkowania przemieszczających się produktów wybuchów wulkanów
Zgodnie z regulaminem serwisu www.bryk.pl prawa autorskie do niniejszego materiału posiada Wydawnictwo GREG. W związku z tym, rozpowszechnianie niniejszego materiału w wersji oryginalnej albo w postaci opracowania, utrwalanie lub kopiowanie materiału w celu rozpowszechnienia w szczególności zamieszczanie na innym serwerze, przekazywanie drogą elektroniczną i wykorzystywanie materiału w inny sposób niż dla celów własnej edukacji bez zgody Wydawnictwa GREG podlega grzywnie, karze ograniczenia wolności lub pozbawienia wolności.