Wpływ aktywności sejsmicznej i wulkanicznej na środowisko przyrodnicze i działalność ludzką
Trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów zalicza się do tak zwanych zjawisk endogenicznych, to jest takich, których źródła znajdują się wewnątrz Ziemi. Przez większość społeczeństwa postrzegane są one jako niezwykle groźne, niszczycielskie. Uważa się, że erupcje wulkaniczne oraz trzęsienia ziemi sieją spustoszenie, niszczą domostwa, czasem nawet całe miejscowości, pozbawiają życia wiele osób. W przypadku trzęsień ziemi takie wyobrażenie jest jak najbardziej słuszne, natomiast w odniesieniu do wulkanów nie można poprzestać jedynie na zauważaniu ich destrukcyjnej działalności. Bardzo rzadko zwraca się bowiem uwagę na fakt, że zjawiska wulkaniczne mogą pozytywnie oddziaływać na środowisko przyrodnicze. Idąc w ślad za powszechnym wyobrażeniem, przedstawione najpierw zostaną czynniki ich negatywnej działalności wulkanicznej, a dopiero później korzyści, jakie przyroda i człowiek czerpią z ich obecności i aktywności na danym obszarze. W zależności od typu wulkanu (efuzywne, eksplozywne, stratowulkany) w wyniku erupcji na powierzchnię ziemi i do atmosfery wydostają się: lawa wulkaniczna, utwory piroklastyczne, gazy wulkaniczne. Dodatkowo wybuchy prowokować mogą powstawanie lawin, spływów popiołowych, chmur gorejących, a także powstawania tsunami. Mogą wywołać także lokalne trzęsienie ziemi.
Lawa nieodłącznie towarzyszy eksplozjom we wszystkich trzech typach wulkanów. Może być ona bardziej lub mniej lepka, co warunkuje sposób jej przemieszczania się, a tym samym stopień zagrożenia dla miejscowej ludności. Prędkość spływającej lawy kwaśnej nie przekracza zazwyczaj kilku km/h. Odznacza się ona jednak znaczną lepkością, która powoduje zatykanie ujścia krateru. Gazy gromadzące się przez długi czas we wnętrzu wulkanu sprężają się, co prowadzi często do katastrofalnych, gwałtownych erupcji. Lawa zasadowa o mniejszej lepkości płynie natomiast znacznie szybciej. Jej prędkość może dochodzić nawet do 40 km/h. Spływając tworzy długie potoki lub pokrywy; nie przyczynia się do zaczopowania krateru, przez co wybuchy nie są aż tak gwałtowne. Bez względu jednak na prędkość płynięcia temperatura lawy jest ogromna, wynosi na ogół 730-1250°C. Paradoksalnie jednak to nie lawa stanowi największe niebezpieczeństwo w trakcie eksplozji wulkanicznych, chociaż w historii zdarzały się przypadki, że okazywała się ona śmiercionośna dla tysięcy osób. Tak było miedzy innymi w czasie wybuchu Etny w 1669 roku, kiedy to lawa spowodowała śmierć ok. 20 tys. osób.
Utwory piroklastyczne wydostają się w czasie erupcji wulkanów eksplozywnych oraz stratowulkanów. Mianem tych utworów określa się pyły i popioły stanowiące najdrobniejsze cząstki lawy, lapille (niewielkie kamyczki), bomby wulkaniczne ( bryły zastygłej lawy), piasek wulkaniczny pochodzący ze zniszczonego stożka, a także ogromne odłamy skalne. Utwory te mogą niekorzystnie wpływać na środowisko przyrodnicze jak i działalność ludzką w sposób dwojaki. Po pierwsze pyły i bardzo drobne cząstki dostając się do atmosfery ograniczają ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi, co może odbijać się miedzy innymi na wysokości plonów w danym roku. Po drugie zaś większe okruchy, kamienie i bloki skalne wyrzucane w powietrze ze znaczną prędkością stanowią bardzo duże niebezpieczeństwo dla mieszkańców obszaru pozostającego w bezpośrednim sąsiedztwie erupcji. „Deszcz” tego typu utworów może nawet doszczętnie zniszczyć miejscową zabudowę i infrastrukturę. Tak stało się w roku 79 n. e. w Pompejach położonych u stóp Wezuwiusza. Ogromne ilości pyłów wydobywające się z tego wulkanu, w czasie jednej nocy zasypały całe miasto i spowodowały śmierć około 2 tys. osób. Gazy wulkaniczne są nieodłącznym elementem każdej erupcji, choć szczególnego znaczenia nabierają w przypadku wybuchów wulkanów eksplozywnych i mieszanych czyli stratowulkanów. Zjawisko wydobywania się gazów ze szczelin na zboczach stożka i u jego podnóża określa się mianem ekshalacji. Może do niej dochodzić zarówno na obszarach czynnych wulkanicznie, jak i tam gdzie działalność ta zakończyła się stosunkowo niedawno. Gazy wulkaniczne różnią się między sobą zarówno pod względem składu chemicznego jak i temperatury. Biorąc pod uwagę to drugie kryterium można wyróżnić następujące rodzaje gazów: fumarole o temperaturze dochodzącej do 1000o C, solfatary, których temperatura mieści się w przedziale 100- 300o C, a także zimne mofety (temperatura do 100o C). Do najważniejszych składników należą: para wodna, dwutlenek węgla, wodór, chlorowodór, fluorowodór, siarkowodór, dwutlenek siarki, metan, amoniak. Spośród tych związków najbardziej zagrażający życiu ludzi i zwierząt jest dwutlenek węgla, który ze względu na swój ciężar zalega w terenach niżej położonych, o rzeźbie wklęsłej. Z punktu widzenia klimatu największe zmiany wywołuje dwutlenek siarki, który w formie aerozolu rozproszonego w powietrzu ogranicza dostęp promieni słonecznych do powierzchni ziemi, a tym samym wpływa na oziębienie klimatu.
Bardzo niebezpiecznym zjawiskiem towarzyszącym erupcjom eksplozywnym są tzw. chmury gorejące czyli zawiesiny utworów piroklastycznych w oparach gazów. Chmury te odznaczają się bardzo wysoką temperaturą (nawet do 1000o C) i poruszają się z wielką prędkością nierzadko osiągającą 300 km/h. Przejście chmury nad danym obszarem oznacza ogromne spustoszenie. Jako przykład posłużyć może sytuacja, jaka miała miejsce na Martynice w roku 1902, kiedy to na skutek erupcji wulkanu Pelee i wywołanej nią chmury gorejącej, śmierć poniosło aż 26 tys. osób.
W czasie wybuchu wulkanu temperatura lawy, gazów i innych utworów wydostających się y krateru sprawia, że ewentualna pokrywa śnieżna, lodowa zalegająca na stożku bądź u jego podnóża gwałtownie zanika przekształcając się w potoki wody. Prowadzi to do powstawania tzw. laharów zwanych inaczej spływami popiołowymi. Złożone są one y okruchów piroklastycznych, wody, popiołów. Przemieszczając się w dół pod wpływem siły grawitacji niszczą wszystko co napotkają na swojej drodze. Osiągają prędkość kilkudziesięciu km/h. Do powstawania tego typu spływów mogą przyczyniać się także opady deszczu już po wygaśnięciu erupcji. O tym jak groźne w skutkach mogą być lahary świadczy tragedia, jaka rozegrała się w roku 1985 w Kolumbii, kiedy to w wyniku wybuchu wulkanu Nevado del Ruiz śmierć w wyniku tego typu gwałtownych spływów poniosło 23 tys. osób.
Przy tym zagadnieniu należy też wspomnieć, że gwałtowne spływy topniejących wód mogą skutkować również lokalnymi powodziami.
Jak już zostało powiedziane wcześniej, lawa kwaśna, lepka często zatyka krater, co skutkuje przeważnie gwałtownym wybuchem, w wyniku którego zniszczeniu ulega górna część stożka. Dodatkowo wybuch taki prowadzić może do powstania kaldery, to jest ogromnego kotła bądź zagłębienia na miejscu dotychczasowego stożka. Gwałtowne wybuchy skutkują bardzo często lawinami gruzowymi, w skład których oprócz gruzu wchodzą także gorące popioły oraz bloki skalne. Osiągają one bardzo duże prędkości, nawet do 80 km/h. Lawiny gruzowe często okazują się śmiercionośne, czego dowodzi wybuch wulkanu Unzen na Wyspie Kiusiu, który miał miejsce w roku 1972. Wskutek zejścia lawiny gruzowej śmierć poniosło wówczas ok. 9,5 tys. osób. Także zjawisko tsunami pozostaje w ścisłym związku z wybuchami wulkanów (zarówno lądowych jak i podmorskich), choć może ono powstawać również w wyniku trzęsienia ziemi. Wskutek gwałtownej erupcji, kiedy do zbiornika morskiego nagle dostarczona zostanie duża ilość materiału piroklastycznego, może dojść do wzbudzenia potężnej fali, która następnie przekształci się w falę tsunami. Choć nie jest to powszechnie wiadome, także geneza trzęsień ziemi może być związana z aktywnością wulkaniczną. Ten typ trzęsień stanowi jedynie 7% spośród wszystkich Trzęsienia ziemi typu wulkanicznego nie są z reguły tak silne jak tektoniczne. Mogą powstawać na skutek przemieszczeń magmy wewnątrz skorupy ziemskiej, wybuchów wewnątrz krateru, przedzierania się magmy na powierzchnię ziemi i innych tym podobnych zjawisk. Ich pojawienie się przeważnie zapowiada erupcję wulkanu nawet o kilka miesięcy. Mogą też występować w początkowym etapie eksplozji.
Obserwując na mapie obszary wulkaniczne może zadziwiać fakt, że w większości są one bardzo gęsto zaludnione. Często osiedla ludzkie zlokalizowane są wręcz na zboczach stożka wulkanicznego (np. Etna). Ludzi nie odstrasza perspektywa egzystencji w tak niebezpiecznych terenach, jako że korzyści płynące z bliskości wulkanu często rekompensują poczucie strachu. Niewątpliwą korzyścią zamieszkiwania w obszarach aktywnych wulkanicznie jest dostępność bardzo żyznych gleb, które umożliwiają aktywną i opłacalną gospodarkę rolną.
Dodatkową zaletą jest możliwość wykorzystania bardzo wysokich temperatur, jakie występują w bezpośredniej bliskości wulkanu dla celów energetycznych, a głównie do ogrzewania. Zwolennicy wykorzystywania odnawialnych źródeł energii widzą natomiast w wulkanizmie ogromny potencjał energii geotermalnej, określanej mianem „czerwonego węgla”. Energetyka bazująca na aktywności wulkanicznej, jak każda alternatywna, posiada wiele zalet w stosunku do klasycznej. Przede wszystkim jej źródła są niewyczerpywalne, zaś jej eksploatacja nie wpływa negatywnie na funkcjonowanie środowiska, a jeśli wpływa to w bardzo niewielkim stopniu (nieporównywalnym z energetyką konwencjonalną). Na świecie działają już tego rodzaju elektrownie, np. we Włoszech, Kalifornii, Nowej Zelandii, Japonii, Rosji, USA. Na największą skalę energia geotermalna wykorzystywana jest natomiast na Islandii; w stolicy- Reykjaviku istnieją całe dzielnice, do których ogrzewania wykorzystuje się jedynie energię wnętrza Ziemi.
Obok wybuchów wulkanów do innych bardzo brzemiennych w skutkach zjawisk endogenicznych należą trzęsienia ziemi. W ich występowaniu nie można jednak dopatrzyć się żadnych pozytywnych aspektów. Niszczą ogromne powierzchnie, są przyczyna śmierci wielu ludzi, a ich pojawienie się jest praktycznie nieprzewidywalne, choć naukowcy starają się określać pewne sposoby ich przewidywania. Do tych sposobów należy między innymi obserwacja zachowań zwierząt, poziomu wód gruntowych, porowatości skał i innych. W praktyce jednak dokładne przewidzenie wystąpienia takiego zjawiska przeważnie nie udaje się.
Siła trzęsienia ziemi, a tym samym jego moc niszcząca w dużej mierze zależy od typu trzęsienia. Spośród tektonicznych, wulkanicznych i zapadliskowych najniebezpieczniejsze są trzęsienia należące do pierwszej grupy. Występują one w obszarach, w których płyty litosfery graniczą ze sobą (grzbiety oceaniczne, rowy oceaniczne, łuki wysp, uskoki przesuwcze) oraz na terenach występowania młodych gór fałdowych.
To jak niszczycielskie okaże się trzęsienie zależy od jego siły (określanej w skali Richtera bądź Mercallego), rodzaju skał zalegających, głębokości ogniska czyli hipocentrum, a także stopnia zagospodarowania danego terenu.
W wyniku najtragiczniejszych trzęsień powierzchnia ziemi nierzadko ulega zupełnej deformacji. Domy i budynki walą się, infrastruktura danego obszaru w jednej chwili popada w ruinę. Ludzie zaś mają niewielką szansę by ujść z życiem. Za najbardziej brzemienne w historii uważa się trzęsienie, które nawiedziło Chiny w roku 1556; śmierć poniosło wówczas 830 tys. osób.
Zjawiskiem, które towarzyszy trzęsieniom ziemi jest, wspominane już, tsunami. W wyniku podwodnych ruchów skorupy ziemskiej dochodzi do powstania potężnych fal, które na oceanie przemieszczają się z prędkością dochodzącą nawet do 800 km/h. Zbliżając się do wybrzeża tracą prędkość, natomiast ich rozmiary znacznie się zwiększają. Stanowią one wówczas potężne rozpędzone ściany wody o wysokości nawet 20 m. Przed taką falę nic nie jest w stanie się uchronić. Trzęsienie ziemi a także fala tsunami, które nawiedziły Lizbonę w roku 1755 roku pociągnęły za sobą aż 60 tys. ofiar śmiertelnych oraz kompletne zniszczenie miasta.
Te najtragiczniejsze trzęsienia należą jednak do rzadkości, przeważają natomiast niewielkie, które nieustannie nawiedzają obszary sejsmiczne. Zalicza się do nich tzw. „ognisty pierścień” czyli wybrzeża Pacyfiku, młode góry fałdowe (łańcuch alpejski, himalajski) oraz grzbiety śródoceaniczne.
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.