Vulkāni

Vulkāniskie pelni



Vulkāna bīstamība, kuras ģeogrāfiskā izplatība un ietekme bieži tiek novērtēta par zemu.


Vulkānisko pelnu plūme no Klīvlendas vulkāna, kas atrodas Čuginadakas salā Aleutijas salas ķēdē pie Aļaskas. NASA attēls, ko no Starptautiskās kosmosa stacijas uzņēmis lidojumu inženieris Džefs Viljamss. Lielāks attēls.

Kas ir vulkāniskie pelni?

Vulkāniskie pelni sastāv no nezināma iežu materiāla pulvera lieluma vai smilšu izmēra daļiņām, kuras gaisā ir izpūstas ar izvirzošu vulkānu. Šis termins tiek izmantots materiālam, kamēr tas atrodas gaisā, pēc tam, kad tas nokrīt uz zemes, un dažreiz pēc tam, kad tas ir iestiprināts klintī. Termini "vulkāniskie putekļi" un "vulkāniskie pelni" tiek izmantoti vienam un tam pašam materiālam; tomēr pulvera izmēra materiālam piemērotāk tiek izmantoti "vulkāniskie putekļi".

Vulkāniskie pelni no Sv. Helēnas kalna, 1980. gada izvirdums. USGS attēls, D.E. Wieprecht. Lielāks attēls.

Tefra / pirolastiskā terminoloģija

Daļiņu nosaukumsDaļiņu lielums
Bloki / bumbasvirs 64 mm (2,5 collas)
Lapillilīdz 64 mm (2,5 collas)
Vulkāniskie pelnizem 2 mm (0,79 collas)
Vulkānu putekļi
(Smalki vulkāniski pelni)
mazāks par 0,063 mm (0,0025 collas)
"Tefra" un "pirolastika" ir vispārīgi termini, kas tiek izmantoti, atsaucoties uz dažāda lieluma nezināmo iežu materiāla daļiņām, kas izmestas no vulkāniem. Tos klasificē pēc lieluma. Ar terminiem "pelni" un "putekļi" tiek apzīmēts konkrēts tefras vai piroklastisko daļiņu lielums. Tie ir apkopoti iepriekš tabulā.

Vulkānisko pelnu daļiņa apskatīts ar skenējošu elektronu mikroskopu. USGS attēls, ko veidojis A.M. Sarna-Wojcicki. Lielāks attēls.

Vulkānisko pelnu īpašības

No pirmā acu uzmetiena vulkāniskie pelni izskatās kā mīksts, nekaitīgs pulveris. Tā vietā vulkāniskie pelni ir iežu materiāls, kura cietība ir aptuveni 5+ pēc Mosa cietības skalas. Tas sastāv no neregulāras formas daļiņām ar asām, robainām malām (sk. Mikroskopisko skatu). Apvienojiet augsto cietību ar neregulāro daļiņu formu, un vulkāniskie pelni var būt abrazīvs materiāls. Tas šīm mazajām daļiņām dod iespēju sabojāt lidmašīnu logus, tās var kairināt acis, izraisīt neparastu nodilumu aprīkojuma kustīgajām daļām, ar kurām tās saskaras, un izraisīt daudzas citas problēmas, kas apskatītas zemāk sadaļā “Vulkānisko pelnu ietekme”.

Vulkānisko pelnu daļiņas ir ļoti mazas, un tām ir vezikulārā struktūra ar daudziem dobumiem. Tas viņiem piešķir salīdzinoši zemu iežu materiāla blīvumu. Šis mazais blīvums apvienojumā ar ļoti mazajiem daļiņu izmēriem ļauj vulkāniskos pelnus no atmosfēras izvirzīt izvirduma dēļ un vējš tos pārvadā lielos attālumos. Vulkāniskie pelni var radīt problēmas lielā attālumā no izvirzošā vulkāna.

Vulkānu pelnu daļiņas nešķīst ūdenī. Kad tie kļūst mitri, tie veido vircu vai dubļus, kas var padarīt šosejas un skrejceļus slidenus. Mitrie vulkāniskie pelni var nožūt cietā, betonam līdzīgā masā. Tas ļauj aizbāzt vētras kanalizāciju un iestrēgt to dzīvnieku kažokādās, kas atrodas brīvā dabā, kad pelni nokrīt vienlaikus ar lietu.

Vulkānisko pelnu kolonna: Svētās Helēnas kalna izvirduma kolonna 1980. gada 18. maijā. Šis sprādzienbīstamais izdalījums radīja karstu kolonnu ar paaugstinātu tefru, vulkāniskām gāzēm un aizturētu gaisu, kas nepilnu desmit minūšu laikā pacēlās līdz 22 kilometru augstumam. Spēcīgais valdošais vējš pelnus pārvadāja uz austrumiem ar ātrumu aptuveni 100 kilometri stundā. Nepilnu četru stundu laikā uz Spokane pilsētas apmēram 400 kilometru attālumā nokrita pelni, un pēc divām nedēļām izvirduma mākonis bija ielencis zemi. USGS attēls - A. Pasts.

Pelnu izvirdumi un pelnu kolonnas

Dažas magmas satur ļoti daudz izšķīdušas gāzes ļoti augstā spiedienā. Kad notiek izvirdums, pēkšņi tiek atbrīvots ierobežotais spiediens uz šīm gāzēm, un tās strauji izplešas, izplūstot no vulkāniskās atveres un nēsājot sev līdzi mazus magmas kauliņus. Gruntsūdeņus netālu no magmas kameras var uzpūst tvaikos ar tādu pašu rezultātu. Tie ir pelnu daļiņu avots dažiem izvirdumiem. Milzīgais karsto, izplūstošās un izplešanās gāzes daudzums, kas izplūst no ventilācijas atveres, var novadīt gaisā augstu pelnu un karstu gāzu izvirduma kolonnu.

Pievienotajā attēlā redzama daļa pelnu kolonnas, kas iegūta Svētās Helēnas kalna 1980. gada maija izvirduma rezultātā. Šajā izvirdumā karsto vulkānisko gāzu eksplozīvā izplūde atmosfērā radīja paaugstinātas tefras, vulkānisko gāzu un sadedzināta gaisa kolonnu, kas nepilnu desmit minūšu laikā pacēlās līdz 22 kilometru augstumam. Pēc tam spēcīgais valdošais vējš pelnus pārvadāja uz austrumiem ar ātrumu aptuveni 100 kilometri stundā. Nepilnu četru stundu laikā Spokane pilsētā, kas atrodas apmēram 400 kilometru attālumā no ventilācijas atveres, nokrita pelni. Divas nedēļas vēlāk apkārt Zemei bija iznēsāti izvirduma putekļi.

Sv. Helēnas kalna izvirdums bija izņēmuma lielums un intensitāte. Raksturīgāks pelnu izdalījums ir parādīts attēlā šīs lapas augšpusē. Šajā attēlā Klīvlendas vulkāns, kas atrodas Čuginadakas salā Aļaskas Aleutijas salu ķēdē, izdala nelielu pelnu krāšņu, kas dažu minūšu laikā atdalās no vulkāna un kuru aiznes vējš.

Vulkānisko pelnu karte: Karte, kurā parādīts pelnu nokrišņu ģeogrāfiskais sadalījums Amerikas Savienotajās Valstīs no 1980. gada 18. maija Sv. Helēnas kalna izvirduma. USGS attēls. Lielāka karte.

Pelnu biezums: Pelnu nokrišņu nogulsnes vulkāna tuvumā parasti ir biezas un rupjas ar daļiņām. Tomēr no attāluma depozīts kļūst plānāks un smalkāks.

Pelnu mīkla: Visā kontinentā izpūstas garas pelnu plūsmas no Šaitenas vulkāna Čīles dienvidos. Lielāks attēls.

Pelnu Plūmes, Pelnu ūdenskritumi un Pelnu lauki

Tiklīdz vulkāns pelnus izlaiž gaisā, vējam ir iespēja tos pārvietot. Šī kustība kopā ar gaisa turbulenci darbojas, lai suspendētie pelni tiktu sadalīti plašā vietā. Šie pelnu mākoņi, kurus pārvieto vējš, ir zināmi kā pelnu kaislības. Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts pelnu puteklis, kas radies Šaitēnas vulkāna izvirduma laikā Čīles dienvidos 2008. gada 3. maijā. Šis puteklis sākas Čīlē, šķērso Argentīnu un sniedzas simtiem kilometru virs Atlantijas okeāna, izplatoties ceļojot.

Tā kā pelnu puteklis attālinās no vulkāniskās atveres, tam vairs nav steigas izplūst no gāzēm, lai to atbalstītu. Neatbalstītās pelnu daļiņas sāk izkrist. Vispirms izkrīt lielākās pelnu daļiņas, un mazākās daļiņas paliek suspendētas ilgāk. Tas var radīt pelnu nokrišņus zemē zem pelnu slāņa. Šīs pelnu nogulsnes parasti ir biezākās netālu no ventilācijas atverēm un ar nelielu attālumu. Šajā lapā ir parādīta karte, kurā parādīts pelnu sadalījums pēc Senthelensas kalna 1980. gada 18. maija izvirduma.

Pelnu lauks ir ģeogrāfisks apgabals, kurā zemi aizklājusi pelnu slāņa nokrišņi. Zemāk redzamajā attēlā ir redzams pelnu lauks uz austrumiem no Šaitēnas vulkāna Čīles dienvidos no 2008. gada maija. Pelnu baltais segums ir skaidri redzams.

Pelnu lauks: Pelnu lauks uz austrumiem no Šaitēnas vulkāna no 2008. gada maija. Lielāks attēls.

Vulkānisko pelnu ietekme

Vulkāniskie pelni rada daudzus draudus cilvēkiem, īpašumiem, mašīnām, kopienām un videi. Vairākas no tām ir sīkāk aprakstītas zemāk.

Ietekme uz cilvēku veselību:

Cilvēki, kas pakļauti pelnu krišanai vai dzīvo pēc putekļiem putekļainā vidē, var ciest no vairākām problēmām. Elpošanas problēmas ir deguna un rīkles kairinājums, klepus, bronhītam līdzīgas slimības un diskomforts elpojot. Tos var samazināt, izmantojot augstas efektivitātes putekļu maskas, taču, ja iespējams, jāizvairās no pelnu iedarbības.

Ilgtermiņa problēmas var ietvert tādas slimības attīstību, ko sauc par "silikozi", ja pelniem ir ievērojams silīcija saturs. ASV Nacionālais darba drošības un veselības institūts iesaka īpaša veida maskas tiem, kas pakļauti vulkānisko pelnu iedarbībai. Ikvienam, kurš jau cieš no tādām problēmām kā bronhīts, emfizēma vai astma, vajadzētu izvairīties no iedarbības.

Sausie vulkāniskie pelni var pielipt mitrai cilvēka acij, un sīkās pelnu daļiņas ātri izraisa acu kairinājumu. Šī problēma ir vissmagākā starp cilvēkiem, kuri nēsā kontaktlēcas. Cilvēki pelnu zonās ziņo par nelielu ādas kairinājumu; tomēr gadījumu skaits un to smagums ir mazs.

Novarupta pelnu nokrišņi: Ainavas satelītattēls ap Novarupta vulkānu ar pelnu kontūrām un 1912. gada izvirduma pirolastisko plūsmas laukumu, kas parādīts kā krāsainas līnijas. J. Allena (NASA) satelītattēls, izmantojot datus no Merilendas Universitātes Globālā zemes pārklājuma fonda. Kartogrāfija: B. Cole, Geology.com. Lielāks attēls.

Ietekme uz lauksaimniecību:

Mājlopi cieš no tām pašām acu un elpošanas problēmām, kas iepriekš tika aprakstītas cilvēkiem. Dzīvnieki, kas barojas ganībās, var kļūt nespējīgi ēst, ja pelni aizsedz barības avotu. Tie, kas ēd no pelniem pārklāta pārtikas avota, bieži cieš no vairākām slimībām. Lauksaimniekiem, kas nokļuvuši pelnu nokrišņu zonās, var būt nepieciešams nodrošināt papildu barību saviem dzīvniekiem, tos evakuēt vai nosūtīt agrīnai kaušanai.

Dažu milimetru lielais nokrišņu daudzums ganībām un kultūrām parasti nav nopietns. Tomēr biezākas pelnu uzkrāšanās var sabojāt vai nogalināt augus un ganības. Biezas uzkrāšanās var sabojāt augsni, iznīcinot mikrofīdus un bloķējot skābekļa un ūdens iekļūšanu tajos. Tas var izraisīt sterilu augsnes stāvokli.

Bojājumi vulkānu pelnu nokļūšanā: Ēkas, ko sabojājis mitrs pelns. USGS attēls. Lielāks attēls.

Vulkāniskie pelni: USGS video, kurā skaidrota vulkānisko pelnu ietekme uz gaisa satiksmi.

Ietekme uz ēkām:

Sausie pelni apmēram desmit reizes pārsniedz svaigā sniega blīvumu. Biezs pelns uz ēkas jumta var to pārslogot un izraisīt tā sabrukšanu (sk. Attēlu). Lielākā daļa ēku nav paredzētas, lai atbalstītu šo papildu svaru.

Tūlīt pēc smagiem nokrišņiem viens no prioritārajiem darbiem ir pelnu notīrīšana no ēku jumtiem. Ja lietus nokrīt pirms pelnu noņemšanas, pelni tos var absorbēt un palielināt svaru. Mitru pelnu blīvums var divdesmit reizes pārsniegt svaiga sniega blīvumu.

Vulkāniskie pelni var aizpildīt notekcaurules uz ēkas un aizsērēt notekas. Pelni vien var būt ļoti smagi, un, ja tie kļūst mitri no lietus, tad svars bieži izvelk notekas no mājām. Pelni kombinācijā ar ūdeni var būt kodīgi metāla jumta materiāliem. Mitrie pelni ir arī vads, un, uzkrājoties ap ēkas ārējiem elektriskajiem elementiem, tas var izraisīt nopietnus ievainojumus vai bojājumus.

Gaisa kondicionētāji un gaisa apstrādes sistēmas var sabojāt vai tikt sabojātas, ja to filtri ir aizsērējuši vai to atveres ir pārklātas ar vulkāniskiem pelniem. Iekārtu kustīgās daļas var ātri nēsāt, ja starp tām nokļūst abrazīvi pelni.

Ietekme uz ierīcēm:

Smalki pelni un putekļi var iekļūt ēkās un radīt problēmas ar ierīcēm. Abrazīvie pelni var radīt neparastu nodilumu elektromotoru kustīgajām detaļām. Putekļsūcēji, krāsnis un datorsistēmas ir īpaši neaizsargātas, jo tās apstrādā daudz gaisa.

Tumsa vulkānisko pelnu dēļ: Gaisā esošie pelni var bloķēt saules gaismu un dienas vidū tumšos apgabalus zem pelnu slāņa padarīt tumšus. Soufriere Hills vulkāns, attēls no 1997. gada. USGS attēls. Lielāks attēls.

Ietekme uz komunikācijām:

Vulkānu pelniem var būt elektriskais lādiņš, kas traucē radioviļņiem un citiem gaisā pārraidītiem raidījumiem. Radio, telefona un GPS aprīkojums, iespējams, nespēj ne nosūtīt, ne saņemt signālus, ja tuvumā atrodas izvirzošs vulkāns. Pelni var arī sabojāt fiziskas iespējas, piemēram, vadus, torņus, ēkas un iekārtas, kas vajadzīgas sakaru uzturēšanai.

Ietekme uz enerģijas ražošanas iekārtām:

Vulkāniskie pelni var izraisīt enerģijas ražošanas iekārtu izslēgšanu. Šīs iespējas dažreiz tiek izslēgtas, lai izvairītos no pelnu sabojāšanas. Tās var palikt uz leju, līdz pelni ir noņemti. Tas aizsargā pamatiekārtas no kļūmēm, bet miljoniem cilvēku traucē energopakalpojumus.

Automašīnu vulkāniskie pelni Clark gaisa bāzē Filipīnās pēc Pinatubo kalna izvirduma 1991. gadā. Šī autostāvvieta atrodas apmēram 25 kilometrus uz austrumiem no izvirduma un tajā atradās apmēram 9 centimetri pelnu. USGS attēls - R. P. Hoblitt. Lielāks attēls.

Ietekme uz sauszemes transportu:

Sākotnējā ietekme uz pārvadāšanu ir redzamības ierobežojums. Pelni piepilda gaisu un bloķē saules gaismu. Dienas vidū var būt tik tumšs kā nakts. Pelni sedz arī ceļa marķējumu. Tikai viena milimetra pelni var aizēnot šosejas centru un bāzes līnijas.

Vēl viena ietekme ir uz automašīnām. Viņi apstrādā milzīgu gaisa daudzumu, kurā būs vulkāna putekļi un pelni. Sākotnēji tas tiek notverts ar gaisa filtru, taču to var ātri satriekt. Pēc tam motorā nonāk abrazīvi putekļi, lai sabojātu rūpīgi apstrādātas detaļas un aizsērētu sīkas atveres.

Vulkāniskie pelni uzkrājas uz automašīnu vējstikliem, radot nepieciešamību izmantot tīrītājus. Ja tiek izmantoti tīrītāji, abrazīvie pelni starp vējstiklu un tīrītājiem var saskrāpēt logu, dažreiz izveidojot matētu virsmu, kuru nav iespējams caurspīdīgi redzēt.

Ceļu pārklājošie vulkāniskie putekļi un pelni var izraisīt vilces zudumu. Ja ceļi kļūst slapji, sausi pelni pārvēršas par ļoti slidenām dubļiem. Ceļi un ielas jārauj tā, it kā būtu nokritis sniegs, kas neizkusīs.

Pelnu slāņi Filipīnās: A) posms uz Santo Tomas upes tilta uz ziemeļiem no San Narciso, Zambales; 32 km uz rietumiem-dienvidrietumiem no ventilācijas atveres. A slānis ir 8 mm smilšu lieluma pelnu; slānis B ir 4 mm pārsvarā smalku pelnu. Ievērojiet vāju normālu C slāņa šķirošanu un izkaisītus rupjus šķembas uz nogulsnes virsmas.
B) Tefras kritumu atradnes uz neapbūvēta ceļa gar Marella upi 10,5 km uz dienvidrietumiem no ventilācijas atveres. A slānis, apmēram 4 cm biezs, sastāv no rupjiem pelniem un smalkajām lapillēm; slānis B sastāv no vairākiem plāniem pelnu slāņiem; C slānis ir 33 cm biezs un ir līdz šim atrastā klimaktiskā pumeka kritiena atradnes biezākais posms. Ievērojiet normālu šķirošanu kopumā, bet 2 cm pumeka lapillus augšējā kreisajā stūrī. D slānis sastāv no divām 3–4 cm biezām smalku pelnu gultām, kuras atdala ar ūdenī apstrādātu pumeka pelnu slāni.
C) Tefras atradnes uz neapbūvēta ceļa apmēram 9 km uz dienvidaustrumiem no ventilācijas atveres, Gumain upes ziemeļu pusē. B slānis ir 23 cm biezs un sastāv no daudzām šķirojamām pelnu dobēm; slānis C ir 31 cm biezs, un apakšējā daļā ir divas zonas ar nelielu smalku pelnu pārklājumu.
D) posms Pasigu upes kanjona grīvā apmēram 15 km uz austrumiem no ventilācijas atveres. B slānis ir 10 cm biezs un C slānis ir apmēram 18 cm biezs; ievērojiet pelniem bagātās zonas, kas izceļas paaugstinātas saliedētības dēļ. USGS attēli no W.E. Skots un Dž. Majors. Lielāks attēls.

Ietekme uz gaisa transportu:

Mūsdienu reaktīvie dzinēji apstrādā milzīgu gaisa daudzumu. Viņi ievelk gaisu motora priekšpusē un izsūknē to no aizmugures. Ja vulkāniskos pelnus ievelk reaktīvā motorā, tos var sasildīt līdz temperatūrai, kas ir augstāka par pelnu kušanas temperatūru. Pelni motorā var izkausēt, un mīkstais, lipīgais produkts var pielipt motora iekšpusei. Tas ierobežo gaisa plūsmu caur motoru un palielina svaru plaknei.

Vulkāniskie pelni dažās lidmašīnās izraisīja dzinēja kļūmi. Par laimi piloti varēja droši nolaisties ar atlikušajiem dzinējiem. Mūsdienās vulkāni tiek novēroti, lai konstatētu izvirduma pazīmes, un lidmašīnas tiek virzītas ap teritorijām, kurās varētu būt pelni gaisā.

Gaisā suspendētiem vulkāniskajiem pelniem var būt abrazīva iedarbība uz lidmašīnām, kas lido caur to simtiem kilometru stundā. Šādā ātrumā pelnu daļiņas, kas ietekmē vējstiklu, var smilšu strūklu padarīt virsmu matētā, kas aizsedz pilota skatu. Ar smilšu strūklu var noņemt krāsu un metālu no deguna un spārnu un navigācijas aprīkojuma priekšējām malām.

Lidostās skrejceļiem rodas tādas pašas problēmas kā uz ceļiem. Marķējumus uz skrejceļiem var pārklāt ar pelniem. Lidmašīnas var zaudēt vilci piezemēšanās un pacelšanās laikā. Un, pirms operācijas normalizējas, pelni ir jānoņem.

Starptautiskā civilās aviācijas organizācija atzina, ka piloti un gaisa satiksmes dispečeri ir jāinformē par vulkānu radītajiem draudiem. Lai to izdarītu, viņi sadarbojās ar valdības aģentūrām, lai izveidotu vairākus vulkānisko pelnu konsultatīvos centrus. Šie centri uzrauga vulkāniskās aktivitātes un ziņo par pelnu nogulsnēm savā novērošanas apgabalā.

Vulkāniskie pelni: USGS video, kurā skaidrota vulkānisko pelnu ietekme uz gaisa satiksmi.

Ietekme uz ūdens apgādes sistēmām:

Ūdens apgādes sistēmas var ietekmēt nokrišņi. Ja sabiedrība izmanto atklātu ūdens krājumu, piemēram, upi, rezervuāru vai ezeru, kritušie pelni kļūs par suspendētu materiālu ūdens apgādē, kas pirms lietošanas jāizfiltrē. Ūdens apstrāde ar suspendētiem abrazīviem pelniem var kaitēt sūkņiem un filtrēšanas iekārtām.

Pelni var izraisīt arī īslaicīgas izmaiņas ūdens ķīmijā. Pelni, kas nonāk saskarē ar ūdeni, var pazemināt pH un palielināt jonu koncentrāciju, kas izskalota no pelnu materiāla. Tajos ietilpst: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F un daudzi citi.

Vairāk informācijas
Geology.com raksts:
Novarupta: visspēcīgākais 20. gadsimta vulkāna izvirdums
Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģiskais dienests:
Vulkānisko pelnu ietekme un mazināšana
NASA Zemes observatorija:
Dažādi raksti un attēli, kas saistīti ar vulkāniskām aktivitātēm
Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģiskais dienests:
Vulkānu bīstamības veidi un sekas
Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģiskais dienests:
Pinatubo kalna 1991. gada izvirdumu Tefras ūdenskritumi

Ietekme uz notekūdeņu sistēmām:

Pilsētas ielās krītošie pelni nekavējoties nokļūs negaisa kanalizācijas sistēmā. Ja tiek apstrādāts ar pelniem piepildīts kanalizācijas ūdens, suspendētie pelni var pārslogot aprīkojumu un filtrus un sabojāt sūkņus un vārstus. Tā arī kļūst par apglabāšanas problēmu. Dūņas vai pelnu virca var sacietēt materiālā, kas līdzīgs betonam.

Plānošana vulkāniskajiem pelniem

Kopienām, kas atrodas vulkānu tuvumā vai pretvēja virzienā un kas var izraisīt pelnu izvirdumus, būtu jāapsver iespējamā vulkāna pelnu ietekme un jāplāno veidi, kā to novērst un samazināt tā ietekmi. Daudz vieglāk ir izglītoties par problēmu un rīkoties jau iepriekš, nekā bez brīdinājuma stāties pretī milzīgai problēmai.


Skatīties video: Vulkāniskie pelni virs Latvijas veselību neapdraud (Oktobris 2021).