Vulkani

Vulkanski pepeo

Vulkanski pepeo



Vulkanska opasnost koja se često podcjenjuje u svom geografskom dosegu i uticaju.


Vulkanski pepeo s vulkana Cleveland, koji se nalazi na ostrvu Chuginadak u lancu aleutskog ostrva na Aljasci. NASA-in snimak snimio je Jeff Williams, inženjer leta, sa Međunarodne svemirske stanice. Veća slika.

Šta je vulkanski pepeo?

Vulkanski pepeo sastoji se od čestica veličine peska do veličine peska magnetskog kamenog materijala koji su u zrak udubljeni erupcijom vulkana. Izraz se koristi za materijal dok se nalazi u zraku, nakon što padne na zemlju, a ponekad i nakon litifikacije u kamen. Izrazi "vulkanska prašina" i "vulkanski pepeo" koriste se za isti materijal; međutim, „vulkanska prašina“ se prikladnije koristi za materijal veličine praha.

Vulkanski pepeo sa planine St. Helens, erupcija 1980. godine USGS slika, D.E. Wieprecht. Veća slika.

Tephra / Pyroclastic Terminology

Naziv česticeVeličina čestica
Blokovi / bombepreko 64 mm (2,5 inča)
Lapilliispod 64 mm (2,5 inča)
Vulkanski pepeoispod 2 mm (.079 inča)
Vulkanska prašina
(Fini vulkanski pepeo)
ispod 0,063 mm (0,0025 inča)
"Tefra" i "piroklastika" su opći pojmovi koji se koriste u odnosu na čestice magnetskog kamenog materijala različitih veličina koje su izbačene iz vulkana. Oni su klasificirani po veličini. Izrazi "pepeo" i "prašina" komuniciraju određenu veličinu tefre ili piroklastičnih čestica. Oni su sažeti u gornjoj tabeli.

Čestica vulkanskog pepela sa skenirajućim elektronskim mikroskopom. USGS slika A.M. Sarna-Wojcicki. Veća slika.

Svojstva vulkanskog pepela

Na prvi pogled, vulkanski pepeo izgleda poput mekog, bezopasnog praha. Umjesto toga, vulkanski pepeo je kameni materijal čija je tvrdoća oko 5+ na Mohsovoj skali tvrdoće. Sastoji se od čestica nepravilnog oblika s oštrim, nazubljenim ivicama (vidi mikroskopski prikaz). Kombinirajte visoku tvrdoću s nepravilnim oblikom čestica, a vulkanski pepeo može biti abrazivni materijal. To daje ovim sitnim česticama sposobnost da oštete prozore zrakoplova, budu nadražujuće za oko, uzrokuju neobično trošenje pokretnih dijelova opreme s kojima dođu u kontakt i uzrokuju mnoge druge probleme koji su u nastavku spomenuti u odjeljku "Utjecaj vulkanskog pepela".

Čestice vulkanskog pepela su vrlo male veličine i imaju vezikularnu strukturu sa brojnim šupljinama. To im daje relativno nisku gustoću stijenskog materijala. Ta niska gustina, u kombinaciji s vrlo malom veličinom čestica, omogućava da se vulkanski pepeo erupcijom visoko prebaci u atmosferu i nosi velike udaljenosti od strane vjetra. Vulkanski pepeo može uzrokovati probleme na velikoj udaljenosti od eruptivnog vulkana.

Čestice vulkanskog pepela su nerastvorljive u vodi. Kad postanu vlažni, formiraju mulj ili blato koje može učiniti da autoceste i piste budu glatke. Vlažni vulkanski pepeo može se osušiti u čvrstu, betonsku masu. To mu omogućuje da zapuši olujnu kanalizaciju i zabije se u krzno životinja koje su na otvorenom kada pepeo pada istovremeno s kišom.

Stupac vulkanskog pepela: Erupcija kolone Mount St. Helens 18. svibnja 1980. Ovo eksplozivno oslobađanje proizvelo je vrući stupac uzdižuće tefre, vulkanskih plinova i uvučenog zraka koji se za manje od deset minuta popeo na nadmorsku visinu od 22 kilometra. Snažni prevladavajući vjetrovi nosili su pepeo prema istoku brzinom oko 100 kilometara na sat. Za manje od četiri sata pepeo je padao na grad Spokane oko 400 kilometara udaljen, a dvije sedmice kasnije oblak erupcije opkolio je zemlju. Slika USGS-a A. Post.

Erupcija pepela i stupa pepela

Neke magme sadrže ogromne količine otopljenog plina pod vrlo velikim pritiscima. Kad se dogodi erupcija, iznenadni pritisak na te gasove iznenada se oslobađa i oni se brzo proširuju, jureći iz vulkanskog oduška i noseći sa sobom male djeliće magme. Podzemne vode u blizini magme komore mogu se isprazniti u paru s istim rezultatom. Ovo su izvor čestica pepela za neke erupcije. Ogromna količina vrućeg, vrućeg gasa koji se širi iz ventilacionog otvora može dovesti do erupcije stupa pepela i toplih gasova visoko u zrak.

Prateća slika prikazuje dio stupa pepela proizvedenog eksplozijom na planini St. Helens iz maja 1980. godine. U toj erupciji, eksplozivno ispuštanje vrućih vulkanskih plinova u atmosferu proizvelo je kolonu rastuće tefre, vulkanskih plinova i zarobljenog zraka koji se na nadmorsku visinu od 22 kilometra uzdizao za manje od deset minuta. Zatim su jaki prevladavajući vjetrovi nosili pepeo prema istoku brzinom oko 100 kilometara na sat. Za manje od četiri sata pepeo je padao na grad Spokane oko 400 kilometara udaljen od oduška. Dve nedelje kasnije, prašina iz erupcije prenošena je oko Zemlje.

Erupcija Mount St. Helens-a bila je izuzetna u svojoj veličini i intenzitetu. Tipičnije otpuštanje pepela prikazano je na slici na vrhu ove stranice. Na toj slici vulkan Cleveland, smješten na ostrvu Chuginadak u aleutskom lancu na Aljasci, oslobađa mali pepeo od pepela koji se za nekoliko minuta odvaja od vulkana i nosi ga vjetar.

Mapa vulkanskog pepela: Karta koja prikazuje geografsku distribuciju padavina pepela unutar Sjedinjenih Država od izbijanja planine St. Helens 18. maja 1980. USGS slika. Veća karta.

Debljina pepela: Nalazišta pepela obično su gusta i krupna u veličini čestica u blizini vulkana. Međutim, na daljinu depozit postaje tanji i finiji.

Jasen pepela: Dug pljusak pepela iz vulkana Chaitén na jugu Čile-a prosipao je kontinent. Veća slika.

Pepeo, pepeljara i jasen

Jednom kad pepeo vulkan pusti u zrak, vjetar ima priliku da ga premjesti. Ovaj pokret, zajedno sa zračnim turbulencijama, rade na raspodjeli suspendiranog pepela po širokom području. Ovi oblaci pepela koje pomera vetar poznati su kao pljuskovi pepela. Slika ispod pokazuje pljusak pepela proizveden erupcijom vulkana Chaitén na jugu Čilea 3. maja 2008. Ovaj pljusak počinje u Čileu, prelazi Argentinu i proteže se stotinama kilometara iznad Atlantskog okeana, šireći se dok putuje.

Kako se odvod pepela odmiče od vulkanskog oduška, on više nema nalet ispušnih plinova da bi ga podržao. Nepodržane čestice pepela počinju ispadati. Najveće čestice pepela ispadaju prvo, a manje čestice se duže zadržavaju. To može stvoriti talog pepela na tlu ispod nabora pepela. Ta ležišta pepela obično su najdeblja u blizini otvora i tanka su udaljenost. Na ovoj stranici prikazana je karta koja prikazuje raspodjelu pepela nakon erupcije brda St. Helens 18. maja 1980.

Polje pepela je zemljopisno područje na kome je tlo oboreno ispadanjem jama pepela. Slika ispod prikazuje polje pepela istočno od vulkana Chaitén na jugu Čilea iz maja 2008. godine. Jasno se može vidjeti bijeli pokrivač pepela.

Polje pepela: Polje pepela istočno od vulkana Chaitén od maja 2008. Veća slika.

Uticaj vulkanskog pepela

Vulkanski pepeo predstavlja brojne opasnosti za ljude, imovinu, mašine, zajednice i okolinu. Neke od njih su detaljnije opisane u nastavku.

Uticaj na zdravlje ljudi:

Ljudi izloženi padu pepela ili žive u prašnjavoj sredini nakon pepela mogu pretrpjeti niz problema. Respiratorni problemi uključuju iritaciju nosa i grla, kašalj, bolest poput bronhitisa i nelagodu dok dišete. One se mogu umanjiti upotrebom visoko efikasnih maski za prašinu, ali izlaganje pepelu treba izbjegavati ako je moguće.

Dugoročni problemi mogu uključivati ​​razvoj bolesti poznate kao "silikoza" ako pepeo ima značajan sadržaj silike. Američki Nacionalni institut za zaštitu na radu preporučuje posebne vrste maski za one izložene vulkanskom pepelu. Svako ko već pati od problema poput bronhitisa, emfizema ili astme trebao bi izbjegavati izlaganje.

Suvi vulkanski pepeo može se zalijepiti za vlažno ljudsko oko, a sitne čestice pepela brzo uzrokuju iritaciju oka. Ovaj je problem najteži kod ljudi koji nose kontaktne leće. Izvještavaju se o nekim iritacijama kože ljudi u područjima pepela; međutim, broj slučajeva i njihova ozbiljnost su mali.

Pepeo Novarupta: Satelitska slika krajolika oko vulkana Novarupta sa obrisima pepela i površinom piroklastičnog toka erupcije iz 1912. prikazana su obojenim linijama. Satelitski snimak J. Allena (NASA) pomoću podataka sa Sveučilišta Maryland's Global Land Cover Cover. Kartografija B. Colea, Geology.com. Veća slika.

Uticaj na poljoprivredu:

Stoka trpi iste probleme s očima i respiratorima koji su gore opisani za ljude. Životinje koje se hrane pašom mogu postati nesposobne da jedu ako pepeo pokriva njihov izvor hrane. Oni koji jedu iz izvora pepela prekrivenog pepelom često pate od niza bolesti. Zemljoradnici u područjima koja imaju pepeo možda će trebati osigurati dodatnu hranu za životinje, evakuirati ih ili poslati u rano klanje.

Pepeo od samo nekoliko milimetara obično ne nanosi velike štete na pašnjacima i usjevima. Međutim, deblje nakupine pepela mogu oštetiti ili ubiti biljke i pašnjak. Guste akumulacije mogu oštetiti tlo ubijanjem mikrofita i blokiranjem ulaska kisika i vode. To može rezultirati sterilnim stanjem tla.

Šteta od vulkanskog pepela: Zgrade oštećene vlažnim pepelom. USGS slika. Veća slika.

Vulkanski pepeo: Američki videozapis koji objašnjava utjecaj vulkanskog pepela na zračni promet.

Uticaj na zgrade:

Suhi pepeo teži oko deset puta veće gustoće svježeg snijega. Gusti pepeo na krovu zgrade može ga preopteretiti i prouzrokovati kolaps (vidi sliku). Većina zgrada nije dizajnirana tako da podrži ovu dodatnu težinu.

Odmah nakon obilnog pepela jedan je od prioritetnih poslova uklanjanje pepela s krovova zgrada. Ako padne kiša prije uklanjanja pepela, on može apsorbirati pepeo i povećati težinu. Vlažni pepeo može imati gustoću dvadeset puta veći od svježeg snijega.

Vulkanski pepeo može da napuni oluke na nekoj zgradi i začepi vodotokove. Sam pepeo može biti jako težak, a ako postane kiša od vlage, težina će često povući oluke s kuća. Pepeo u kombinaciji s vodom može biti korozivan za metalne krovne materijale. Mokri pepeo je ujedno i provodnik, i kada se nakuplja oko vanjskih električnih elemenata zgrade, može dovesti do ozbiljnih ozljeda ili oštećenja.

Klima uređaji i klima uređaji mogu se pokvariti ili oštetiti ako su njihovi filteri začepljeni ili su njihovi otvori prekriveni vulkanskim pepelom. Pomicanje dijelova na opremi može se brzo istrošiti ako se među njima nađe abrazivni pepeo.

Uticaj na aparate:

Fini pepeo i prašina mogu se infiltrirati u zgrade i prouzrokovati probleme sa uređajima. Abrazivni pepeo može stvoriti neobično trošenje pokretnih dijelova unutar elektromotora. Usisivači, peći i računarski sistemi su posebno ranjivi, jer obrađuju puno zraka.

Tama zbog vulkanskog pepela: Pepeo u zraku može blokirati sunčevu svjetlost i usred dana učiniti da ispod pepela postanu tamne. Vulkan Soufriere Hills, slika iz 1997. USGS slika. Veća slika.

Uticaj na komunikacije:

Vulkanski pepeo može imati električni naboj koji ometa radio valove i druge emisije koje se prenose zrakom. Radio, telefon i GPS oprema možda neće moći slati ili primati signale sa vulkanom u blizini. Pepeo može oštetiti i fizičke objekte poput žica, kula, zgrada i opreme potrebnih za podršku komunikaciji.

Uticaj na proizvodne pogone:

Vulkanski pepeo može uzrokovati gašenje postrojenja za proizvodnju energije. Ovi se objekti ponekad isključuju kako bi se izbjegla oštećenja pepela. Oni mogu ostati dolje dok se pepeo ne ukloni. Ovo štiti osnovnu opremu od kvara, ali narušava uslugu napajanja miliona miliona.

Vulkanski pepeo na automobilima u zračnoj bazi Clark na Filipinima, nakon erupcije planine Pinatubo 1991. godine. Ovo parkiralište nalazi se oko 25 kilometara istočno od erupcije i primilo je oko 9 centimetara pepela. USGS slika R.P. Hoblitta. Veća slika.

Uticaj na kopneni transport:

Početni utjecaj na prijevoz je ograničenje vidljivosti. Pepeo ispunjava zrak i blokira sunčevu svjetlost. Može biti mračno kao noć usred dana. Pepeo također pokriva oznake na putu. Samo jedan milimetar pepela može zasvijetliti centar i osnovne pravce autoputa.

Drugi utjecaj je na automobile. Oni prerađuju ogromne količine zraka koje će sadržavati vulkansku prašinu i pepeo. Zračni filter u početku se zarobi, ali brzo se može savladati. Zatim abrazivna prašina odlazi u motor kako bi oštetila pažljivo obrađene dijelove i začepila sitne otvore.

Vulkanski pepeo nakuplja se na vjetrobranima automobila, stvarajući potrebu za korištenjem brisača. Ako se koriste brisači, abrazivni pepeo između vjetrobranskog stakla i brisača može ogrebati prozor, ponekad stvarajući zamrznutu površinu koju je nemoguće vidjeti.

Vulkanska prašina i pepeo koji pokriva ceste mogu rezultirati gubitkom vuče. Ako se putevi navlaže, suhi pepeo pretvara se u vrlo klizavo blato. Putevi i ulice moraju se zatrpati kao da je pao snijeg koji se ne topi.

Slojevi pepela na Filipinima: A) Odjeljak na mostu rijeke Santo Tomas sjeverno od San Narcisoa, Zambales; 32 km zapadno-jugozapadno od oduška. Sloj A je 8 mm pepela veličine peska; sloj B je 4 mm uglavnom finog pepela. Imajte na umu slabu normalnu procjenu sloja C i raspršene grube klastice na površini ležišta.
B) Naslage pada Tefre na neobrađenom putu uz rijeku Marelu 10,5 km jugozapadno od oduška. Sloj A, debljine oko 4 cm, sastoji se od grubog pepela i sitnih lapila; sloj B sastoji se od nekoliko tankih slojeva pepela; sloj C je debljine 33 cm i najdeblji je dio pronađenog klimatskog ležišta od bundeve. Imajte na umu normalno rangiranje, ali gornji lijevi gornji dio 2 cm. Sloj D sastoji se od dva ležaja od finog pepela debljine 3 do 4 cm odvojena slojem pepelastog pepela.
C) Depoziti Tephre na neobrađenom putu oko 9 km jugoistočno od oduška, sjeverna strana rijeke Gumain. Sloj B je debljine 23 cm i sastoji se od brojnih stupnjevastih pepela; sloj C je debljine 31 cm i ima dvije zone u donjem dijelu s manjim finim pepelom.
D) Odjeljak na ušću kanjona rijeke Pasig, oko 15 km istočno od oduška. Sloj B je debljine 10 cm, a sloj C je oko 18 cm; primjetite zone bogate pepelom koje se ističu zbog povećane kohezivnosti. USGS Images W.E. Scott i J.J. Bojniče. Veća slika.

Uticaj na vazdušni prevoz:

Moderni mlazni motori prerađuju ogromne količine zraka. Uvlače zrak u prednji dio motora i iscrpljuju ga straga. Ako se vulkanski pepeo uvuče u mlazni motor, on se može zagrijati na temperature veće od temperature taljenja pepela. Pepeo se može rastopiti u motoru, a mekani ljepljivi proizvod može se lijepiti na unutrašnjost motora. Ovo ograničava protok zraka kroz motor i dodaje težinu na avion.

Vulkanski pepeo doveo je do kvara motora na nekoliko aviona. Srećom piloti su uspjeli sigurno sletjeti sa svojim preostalim motorima. Danas se prate vulkani zbog znakova erupcije, a avioni se kreću oko područja koja mogu sadržavati pepeo u zraku.

Vulkanski pepeo u zraku može imati abrazivno dejstvo na avione koji lete kroz njega stotinama kilometara na sat. Pri ovim brzinama, čestice pepela koje utječu na vjetrobransko staklo mogu peskati površinu u smrznutu površinu koja zatamnjuje pogled pilota. Pjeskarenje može ukloniti boju i jame metala na nosu i na vodećim ivicama krila i navigacijske opreme.

Na aerodromima se isti problemi susreću i sa pistama kao na putevima. Oznake na pistama mogu se prekriti pepelom. Avioni mogu izgubiti trakciju pri slijetanju i uzlijetanju. I, pepeo se mora ukloniti prije nego što se operacije vrate u normalu.

Međunarodna organizacija civilnog zrakoplovstva prepoznala je potrebu da piloti i kontrolori vazdušnog saobraćaja budu informisani o vulkanskim opasnostima. Da bi to postigli, radili su s vladinim agencijama na uspostavljanju nekoliko Savjetovališta za vulkanski pepeo. Ovi centri prate vulkansku aktivnost i izvještavaju o količinama pepela unutar svog područja praćenja.

Vulkanski pepeo: Američki videozapis koji objašnjava utjecaj vulkanskog pepela na zračni promet.

Uticaj na vodoopskrbne sisteme:

Na vodoopskrbne sisteme mogu utjecati padovi. Kada zajednica koristi otvoreni vodovod kao što su rijeka, akumulacija ili jezero, padajući pepeo postat će suspendirani materijal u vodovodu koji se prije upotrebe mora filtrirati. Obrada vode sa suspendovanim abrazivnim pepelom može biti štetna za pumpe i opremu za filtriranje.

Pepeo može prouzrokovati i privremene promjene u hemiji vode. Pepeo u kontaktu s vodom može sniziti pH i povećati koncentraciju iona izlučenih iz materijala pepela. Tu spadaju: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F i mnogi drugi.

Više informacija
Članak Geology.com:
Novarupta: najmoćnija vulkanska erupcija 20. vijeka
Sjedinjene Države Geological Survey:
Uticaji i ublažavanje vulkanskog pepela
NASA Earth Observatory:
Različiti članci i slike vezane uz vulkansku aktivnost
Sjedinjene Države Geological Survey:
Vrste i efekti opasnosti od vulkana
Sjedinjene Države Geological Survey:
Tephra Falls 1991. godine na erupcijama planine Pinatubo

Uticaj na otpadne vode:

Pepeo koji pada na gradske ulice odmah će ući u olujni kanalizacijski sustav. Ako se u kanalizacijskoj vodi napunjenoj pepelom prerađuje suspendirani pepeo može preopteretiti opremu i filtere te oštetiti pumpe i ventile. To takođe postaje problem zbrinjavanja. Blato ili suspenzija pepela mogu se stvrdnuti u materijal sličan betonu.

Planiranje vulkanskog pepela

Zajednice smještene blizu ili nizvodno od vulkana s potencijalom stvaranja erupcija pepela trebale bi razmotriti potencijalni utjecaj vulkanskog pepela i planirati načine kako se s njim suočiti i umanjiti njegov utjecaj. Mnogo je lakše postati obrazovan o nekom problemu i poduzeti akciju unaprijed nego što je suočiti se s ogromnim problemom bez upozorenja.


Pogledajte video: Novi vulkanski potresi - kreće lava?