Ekstremalne zjawiska przyrodnicze cz. 1. Zjawiska zachodzące wewnątrz skorupy ziemskiej

Wulkany, Trzęsienie ziemi, Tsunami, Tornado, Cyklon, Skala Richtera, Sejsmika, Wideo

W przyrodzie występuje wiele zjawisk mających negatywne konsekwencje dla człowieka. Najwięcej strat zarówno dla człowieka, jak i całego środowiska geograficznego przynoszą zjawiska katastrofalne. W niniejszym opracowaniu omówione zostaną te, które w największym stopniu negatywnie oddziałują na życie i działalność człowieka. Będą to kolejno:

1. Trzęsienia ziemi

2. Wybuchy wulkanów

3. Tsunami

4. Tornada

5. El Nino

6. Cyklony tropikalne

Skutki trzęsienia w Kaszmirze. Zdjęcie: BBC net

1. Trzęsienie ziemi. Jest najgroźniejszym zjawiskiem występujące w przyrodzie. Trzęsienie ziemi to krótkotrwałe drgania skorupy ziemskiej w wyniku nagłych przesunięć mas skalnych powodujących naprężenia wewnątrz litosfery. Z miejsca uwolnienia tych naprężeń (hipocentrum - ogniska trzęsienia ziemi) rozchodzą się fale sejsmiczne. Punkt na powierzchni ziemi położony nad ogniskiem (epicentrum) to miejsce, gdzie fale docierają najwcześniej i gdzie straty są największe. Siła wstrząsów maleje w miarę oddalania się od epicentrum. Wyróżniamy:

• Fale podłużne - najszybsze z fal sejsmicznych (5,4 km/s), które najwcześniej docierają do epicentrum (stąd nazwa undae primae); drgają w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal; powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą.

• Fale poprzeczne - wolniejsze od fal podłużnych (średnio 3,3 km/s); wywołują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fal; mogą przemieszczać się tylko w skałach.

• Fale powierzchniowe - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia; są najbardziej katastrofalne w skutkach

 

Rodzaje trzęsień ziemi:

• Tektoniczne - najczęstsze (90%) i najgroźniejsze. Ich przyczyna to gwałtowne rozładowanie energii nagromadzonej w skorupie ziemskiej. Trzęsienia tektoniczne są związane z przemieszczaniem się mas skalnych w istniejących uskokach lub z powstawaniem nowych, młodych uskoków. Różnią się od trzęsień wulkanicznych tym, że od razu następuje najsilniejszy wstrząs, podczas gdy w trzęsieniach wulkanicznych wstrząsy są stopniowo coraz silniejsze.

• Wulkaniczne - stanowią ok. 7% trzęsień. Ich powstanie wiąże się z gwałtownymi erupcjami wulkanów lub zapadaniem się stropów opróżnianych komór magmowych.

• Zapadowe - związane z obszarami krasowymi, na których dochodzi do zawalania się stropów nad jaskiniami lub innymi próżniami w podłożu. Stanowią ok. 2% ogółu trzęsień, ich skutki są słabo odczuwalne.

• Antropogeniczne - wstrząsy spowodowane tąpnięciami. Do ich powstania może przyczynić się także naruszenie równowagi naprężeń w górotworze bądź też napełnienie zbiornika zaporowego. Na obszarach gęsto zabudowanych mogą spowodować znaczące szkody materialne. Występują na Górnym Śląsku, w okolicach Bełchatowa, na Dolnym Śląsku i w Pieninach.

 

Do badania siły trzęsień ziemi używa się najczęściej skali Richtera oraz skali Mercallego.

• Skala Richtera - określa wielkość trzęsienia ziemi na podstawie amplitudy drgań wstrząsów. Wprowadzona ona została w 1935 roku przez amerykańskiego geofizyka Charlesa F. Richtera. Wielkość tę określa się za pomocą magnitudy. Skala Richtera jest skalą energetyczną, tj. określa energię wyzwoloną w czasie wstrząsu. Każdy kolejny stopień oznacza około 10-krotnie większą energię wyzwoloną, mierzoną w dżulach (J). Teoretycznie jest to skala otwarta, ale w praktyce nie notuje się wstrząsów o magnitudzie powyżej 9,5 stopnia.

• Skala Mercallego - 12-stopniowa skala, w której intensywność wstrząsu określa się na podstawie wartości przyspieszenia drgań gruntu, a także opisu skutków trzęsienia na powierzchni ziemi. W Europie stosuje się obecnie zmodyfikowaną skalę Miedwiediewa-Kárnika-Sponhouera (skalę MKS).

 

Obszary sejsmiczne i asejsmiczne na Ziemi:

Strefa	opis	przykłady
Sejsmiczne (90% wszystkich trzęsień)	obszary o współcześnie kształtującej się rzeźbie powierzchni ziemi i intensywnie zachodzących procesach geologicznych dość dokładnie pokrywają się z granicami płyt litosfery; trzęsienia ziemi są tu silne i częste	pas pacyficzny — wokół wybrzeży Pacyfiku (skupia 40% wszystkich trzęsień ziemi); pas równoleżnikowy — od Morza Śródziemnego na wschód przez Azję Mniejszą, Iran, Pamir, Himalaje, Birmę, aż na wyspy Malajskie (skupia 50% wszystkich trzęsień ziemi)
Pansejsmiczne (10% wszystkich trzęsień)	obszary starych gór, odmłodzonych w czasie niedawnych ruchów górotwórczych oraz młode obszary zapadliskowe; aktywność sejsmiczna jest tu znacznie mniejsza niż na obszarach sejsmicznych	Ural, góry Harzu, Rudawy, Masyw Centralny, rejon Morza Północnego, Appalachy, środkowa strefa Atlantyku, góry wsch. Australii, rów reński, rowy afrykańskie, Bajkał, rów Morza Martwego
Asejsmiczne	obszary starych, silnie skonsolidowa­nych płyt skorupy ziemskiej (stare tarcze kontynentalne) sfałdowanych przed erą paleozoiczną; trzęsienia ziemi należą tu do rzadkości, a jeżeli występują, to są słabe	Europa wschodnia, Syberia, Kanada, Brazylia, Afryka (poza strefą ryftową), Australia (bez wschodnich gór), Antarktyda

 

2. Erupcje wulkaniczne - erupcją wulkaniczną nazywamy zjawisko wydostawania się na powierzchnię Ziemi lub do atmosfery jakiegokolwiek materiału wulkanicznego (magmy, materiałów piroklastycznych, substancji lotnych: gazów, par).

Zdjęcie: britannica.com

Ze względu na forme erupcji, dzielimy je na:

• Erupcje centralne - najczęstszy obecnie typ erupcji, podczas której materiał wulkaniczny wydobywa się punktowo z krateru wulkanicznego lub jego najbliższego sąsiedztwa

• Erupcje linearne - materiał wulkaniczny, głównie lawa bazaltowa, wydobywa się wzdłuż szczelin w skorupie ziemskiej. W przeszłości geologicznej takie erupcje były powszechne, w ich wyniku powstały rozległe pokrywy lawowe (trapy)

• Erupcje podmorskie - które mają miejsce na dnie morskim, częstym ich produktem są lawy poduszkowe. W wyniku nagromadzenia materiałów wulkanicznych pochodzących z takich erupcji powstają wyspy wulkaniczne

• Erupcje arealne - znane z przeszłości geologicznej, polegały na wydobywaniu się magmy nie przewodem wulkanicznym, lecz na całej rozległej powierzchni, np. wskutek przetopienia skał nadkładu (nazwą erupcji aeralnej określa się również wybuch wielu wulkanów na jakimś obszarze, zasilanych ze wspólnej komory wulkanicznej)

Wulkanem natomiast nazywamy miejsce na powierzchni Ziemi, z którego wydobywają się produkty erupcji wulkanicznej. Ze względu na rodzaj wyrzucanych utworów wukany dzieli się na eksplozywne (np. Mayon w Filipinach), których produktem jest materiał piroklastyczny, bomby wulkaniczne, lapilli. Wulkan eksplozywny bez wykształconego stożka wulkanicznego nazywa się maar. Wulkany wylewne (np. Merapi na Jawie), wyrzucają lawę kwaśną lub zasadową, Wulkan mieszany(stratowulkan), jest to rodzaj wulkanu, którego produkty erupcji to zarówno lawa, jak i materiał piroklastyczny (np. Wezuwiusz, Fudżi Jama, Kilimandżaro).

Inny podział bierze pod uwagę miejsce, z którego wypływa magma. Wyróżnia się wówczas wulkany:

• Stożkowe - wzniesienie o stożkowatym kształcie, utworzone z lawy lub materiałów piroklastycznych, wydobywających się z otworu wulkanicznego w czasie erupcji centralnej.

• Tarczowe - o szerokim i spłaszczonym stożku o kącie nachylenia nie większym niż 8°. Jego cechą charakterystyczną jest brak gwałtownych erupcji - z jego wnętrza wydobywa się rzadka i bardzo gorąca lawa zasadowa. Przykładem takiego wulkanu może być Mauna Loa na Hawajach.

Obszary występowania wulkanów:

Zdjęcie: Uniwersytet Stanforda >

Najwięcej wulkanów znajduje się wzdłuż wybrzeży Oceanu Spokojnego. Obszar ten nosi nazwę "Ognistego Pierścienia". Jest to obszar krawędzi wielkich płyt litosfery, gdzie procesy wywołujące kolizję płyt są szczególnie aktywne, dlatego też zjawiska wulkaniczne i towarzyszące im trzęsienia ziemi są tu bardzo częste. Na kuli ziemskiej jest obecnie czynnych ok. 450 wulkanów, z których większość znajduje się na lądach. Znaczna część wulkanów znajduje się na wyspach wulkanicznych powstałych wskutek podwodnych erupcji. Wulkany podwodne stanowią prawdopodobnie większość wulkanów występujących na kuli ziemskiej.

W Polsce nie występuje czynny wulkanizm. Intensywne procesy wulkaniczne na teranie naszego kraju miały miejsce w orogenezie hercyńskiej.

 

Najbardziej znane erupcje wulkanów:

• Santoryn (Thira), Grecja - ok. 1450 r. p.n.e.

• Wezuwiusz, Włochy - 24 sierpnia 79 r.

• Tambora, Indonezja - 11 kwietnia 1815 r.

• Krakatau, Indonezja - 27 sierpnia 1883 r.

• Mount St. Helens, USA - 18 maja 1980 r.

• Pinatubo, Filipiny - czerwiec 1991 r.