Wulkany Wykład
Erupcje wulkaniczne ocena skali zjawiska objętość wyrzuconego materiału ( tefry ) wysokość chmury popiołu i gazów jakościowa klasyfikacja erupcji typ erupcji czas trwania eksplozji obecność popiołu i gazów w troposferze obecność popiołu i gazów w stratosferze ilość znanych zdarzeń
VEI (Volcanic Explosive Index) (wskaźnik eksplozywności wulkanicznej) Jest to 8- stopniowa opisowa skala wielkości erupcji wulkanów oparta na kryterium porównawczym uwzględniająca skutki erupcji. przykłady: Yellowstone, czasy prehistoryczne, plejstocen 8.; Tambora, 1815 r. - 7, Krakatau, 1883 r. - 6 źródło: strony Global Volcanism Program
Klasyfikacja wybuchów wulkanów wg VEI CAVW - Catalog of Active Volcanoes of the World źródło: USGS
Wskaźnik eksplozywności wulkanicznej VEI
skumulowana liczba zdarzeń N Zależność liczby zdarzeń od ich intesywności 7000 6000 5000 4000 3000 VEI 2000 1000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 wskaźnik eksplozywności wulkanicznej
Fazy podczas erupcji Wzrastająca aktywność sejsmiczna przed erpcują Czyszczenie komina wulkanicznego wzrost erupcji Tworzenie kopuły wulkanicznej obniżenie sejsmiczności Drumbeats Osłabienie erupcji, pojawienie się silnych wstrząsów
Wulkan St. Helens zmiany sejsmiczności w czasie
St. Helens, USA
18 maja 1980 (do 1986) X 2004-2008
18 maja 1980 (do 1986) X 2004-2008 wzrost b wzrost liczby drobnych szczelin (możliwa zapowiedź erupcji)
Zmiany amplitud drgań (St. Helens)
Drumbeats harmoniczne drżenia +film
Częstość Zachowanie rozkładu GR 1800 Histogram 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Zbiór danych (koszyk) Islandia 1995 brak znaczącej erupcji
Częstość Zachowanie rozkładu GR 800 Histogram 700 600 500 400 300 200 100 0 Zbiór danych (koszyk) Islandia 2001 erupcja Hekla w 2000r., VEI 3
Częstość Zachowanie rozkładu GR 900 Histogram 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Zbiór danych (koszyk) Islandia 2004 Grímsvötn
Częstość Zachowanie rozkładu GR 1400 Histogram 1200 1000 800 600 400 200 0 Zbiór danych (koszyk) Islandia 2010 Eyjafjallajökull
Rodzaje alarmów (oznaczenia)
Typy law Wybuchy wulkanów charakteryzują się zróżnicowanym przebiegiem erupcji. Zależy on od składu law: kwaśne - duża lepkość, mała płynność, trudno topliwa, duża zawartość krzemionki Si0 2 zasadowe - ciężka, niska lepkość, płynna, łatwo topliwa, duża zawartość Mg i Fe; obojętne, czyli pośrednie
Erupcje wulkaniczne dzieli się między erupcje centralne - erupcje z jednego punktu, najczęściej z komina wulkanicznego, np. Etna i Wezuwiusz, innymi na: erupcje linijne - wydobywanie się lawy wzdłuż szczelin, np. na Islandii, erupcje arealne - erupcje zachodzące na znacznym obszarze w wyniku stopienia się nakładu.
Typy erupcji
typy erupcji typ hawajski (efuzynwne, lawowe) R.W. Decker, 25 Marca 1984, Mauna Loa,Hawaje VEI 0 (erupcja efuzywna) Kilauea,Hawaje VEI 0 (erupcja efuzywna) Są to wulkany o spokojnym wylewie lawy zasadowej, ze spora ilością gazów, rozlewanie się lawy na znaczne obszary, tworzą się strome stożki rozbryzgowe a w powietrzu unoszą się krople zastygającej lawy,
typy erupcji - strombolijski efuzywno-eksplozywna, z krótkimi i częstymi eksplozjami gazów, której towarzyszy wyrzucanie bomb i lapilli oraz wypływy mało ruchliwej lawy, 1. B. Chouet, grudzień 1969. Stromboli, Włochy, VEI 2. 2. B. Chouet, 1992. Widok wulkanu Stromboli 3. L. Siebert, listopad 1988, Pacaya, Gwatemala, VEI 2
J.W. Ewert, 5 października 1998, wulkan Tavurvur, kaldera wulkanu Rabaul, Papua Nowa Gwinea, VEI 2 typy erupcji typ wulkano eksplozywno-efuzywna, z rzadkimi lecz gwałtownymi wybuchami, podczas których wyrzucanych jest dużo gazu oraz materiału piroklastycznego, jak bomby, lapille oraz popiołu. Specyficzne są również czarne chmury unoszące się nad kraterem,
typy erupcji erupcja peleeańska eksplozywna, charakteryzująca się najsilniejszymi wybuchami, podczas których następuje rozrywanie czopu lawy, która zastygła w kraterze, 1902, Mont Pelee, Martinique
typy erupcji - erupcja wezuwiańska (plinejska) Erupcja o gwałtownych wybuchach, z bogatą w różne gazy lawą, długie okresy spokoju miedzy kolejnymi erupcjami. Nad kraterem unoszą się charakterystyczne chmury gazu oraz pary wodnej do wysokości do kilku km. 1993 Plinian eruption of Lascar volcano, Chile
inne rodzaje erupcji eksplozja freatyczna 1. D.A. Swanson, 4 kwietnia 1980,G. św Heleny, erupcja poprzedzająca wielką erupcję plinejską, 2. R. Russell, 6 kwietnia 1977 Akutan, Aleuty, VEI 2 Obecność wody erupcja z parą wodną
Pojęcia związane z wulkanizmem - tefra E. Wolfe, 24 czerwca 1991, Pinatubo, Filipiny, VEI 6
Skutki erupcji wulkanicznej wypływ lawy wyrzut popiołów i gazów kwaśne deszcze wyrzut materiałów piroklastycznych osuwiska i spływy gruzowe Lahary osadzenie się tefry (do 150 km/h)
Na skutek wulkanizmu powstają następujące formy terenu: wulkany tarczowe stratowulkany wulkany popiołowe stożki rozbryzgowe plateau wulkaniczne kaldera maar neki
Wulkany tarczowe rozległe stoki lawowe, otaczające punkt erupcji Islandia Olympus Mons (łac. "Góra Olimp") - najwyższa znana góra w naszym Układzie Słonecznym, położona na planecie Mars.
Stratowulkany wysokie, przeważnie strome stożki zbudowane z zastygłej lawy oraz materiału piroklastycznego Volcan Osorno is one of the most active volcanoes in the Chilean Andes. This stratovolcano is located in the Los Lagos Region of Chile with an elevation of 2,652 m
Kilimandżaro - stratowulkan
Wulkany popiołowe stosunkowo niskie ale bardzo strome stożki, zbudowane z materiału piroklastycznego Sierra Nevada
Stożki rozbryzgowe o wysokości do 10 metrów, strome stożki rozbryzgów lawy na potokach lawy
Plateau wulkaniczne to rozległe, wyniesione tereny, zbudowane ze skał wylewnych, rodzaj płaskowyżu Butte County, CA
Kaldera owalne zagłębienie na wulkanie o średnicy poniżej 1 km Aniakchak Caldera in the Aleutian Range, Alaska. This 10 km diameter caldera formed approximately 3,450 years ago. Oregon, USA
Maar koliste zagłębienie terenu wokół komina wulkanicznego z niskim wałem, zbudowanym z materiału okruchowego Maar - Harrat Shamah, northwest Saudi Arabia
Neki pagóry wypreparowanych kominów wulkanicznych, które są wypełnione zastygłą lawą Nek wulkaniczny w Ochoco National Forest w stanie Oregon, USA Shiprock, a 1700 feet high volcanic plug near Farmington, New Mexico
SUPERWULKANY Na świcie istnieje około 140 wulkanów, których średnica kaldery przekracza 8 km Około 40 z nich zaliczane są do superwulkanów między innymi: Kaldera Yellowstone, Trapy Syberyjskie, Krakatau Tambora Toba https://www.youtube.com/watch?v= u-ha1k9jj9e
Kaldera Yellowstone o rozmiarach ok. 55 x 80 km znajduje się nad tzw. plamą gorąca i jest pozostałością po gigantycznych eksplozjach superwulkanu, jakie miały miejsce 2,1 mln, 1,3 mln oraz 640 tys. lat temu. Były to erupcje o najwyższym stopniu w 8- stopniowej skali VEI Yellowstone
Yellowstone
Trapy Syberyjskie - największe fanerozoiczne pokrywy lawowe (trapy) na Ziemi, znajdujące się na Syberii, powstałe na przełomie paleozoiku i mezozoiku.
Krakatau, nazywana też Krakatoa lub Krakatao (dawna nazwa nieużywana od ok. 2 stuleci to Pralape ) wyspa znajdująca się w Cieśninie Sundajskiej, pomiędzy wyspami Sumatra i Jawa w Indonezji. Wyspa jest aktywnym wulkanem klasyfikowanym jako stratowulkan.
Prawdopodobnie około 416 r. n.e. nastąpiło zapadnięcie się pierwotnego wulkanu i powstała kaldera 7-kilometrowej długości. Pozostałości tego dawnego wulkanu tworzą wysepki Verlaten i Lang. 20 maja 1883 rozpoczęła się erupcja z krateru Perbuwatan Wulkan wyrzucił w powietrze 19 km³ (niektóre źródła podają wartości nawet 25 km³) popiołów na wysokość 55 km, czyli do stratosfery Eksplozja Krakatau spowodowała najgłośniejszy i odnotowany rekord odległości przebytej przez dźwięk Fala uderzeniowa powstała przy eksplozji przemieszczała się z prędkością ponad 1100 km/h. Szacuje się, że poziom natężenia dźwięku w odległości 160 km od epicentrum wynosił ponad 180 decybeli.
Lista erupcji wulkanicznych powyżej 4 VEI od początku XX w
Największe erupcje w XX i XXI wieku nr wulkan miejsce data VEI 1 2 3 4 5 1 Kasatochi Aleuty, Alaska 2008 08 07 4 2 Okmok Aleuty, Alaska 2008 07 12 4 3 Chaiten Pd Chile 2008 05 02 4 4 Rabaul Nowa Brytania 2006 10 07 4 5 Manam pn-wsch Nowa Gwinea 2005 01 27 4 6 Reventador Ekwador 2002 11 03 4 7 Shiveluch Płw. Kamczatka 2001 05 22 4 8 Ruang Wyspy Sangihe (Indonezja) 2001 05 22 4 9 Ulawun Nowa Brytania 2000 09 29 4 10 Rabaul Nowa Brytania 1994 09 19 4 źródło: strony Global Volcanism Program
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 11 Lascar pn Chile 1993 04 19 4 12 Spurr pd-zach Alaska 1992 06 27 4 13 Hudson Cerro pd Chile 1991 08 12 5 14 Pinatubo Luzon (Filipiny) 1991 06 15 6 15 Kelut Jawa 1990 02 10 4 16 Kliuczewskoj Płw. Kamczatka 1990 01 30 4 17 Chikurachki Kuryle 1986 11 20 4 18 Augustine pd-zach Alaska 1986 03 27 4 19 Colo Sulawesi (Indonezja) 1983 07 23 4 20 Galunggung Jawa 1982 05 17 4 źródło: strony Global Volcanism Program
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 21 El Chichon Meksyk 1982 04 03 5 22 El Chichon Meksyk 1982 03 28 4 23 Pagan Mariana Islands 1981 05 15 4 24 Alaid Kuryle 1981 04 30 4 25 St Helens Waszyngton 1980 05 18 5 26 Augustine pd-zach Alaska 1976 01 22 4 27 Tolbaczyk Płw. Kamczatka 1975 07 06 4 28 Fuego Gwatemala 1974 10 17 4 29 Tiata Kuryle 1973 07 14 4 30 Fernandina Wyspy Galapagos 1968 06 11 4 źródło: strony Global Volcanism Program
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 31 Awu Wyspy Sangihe (Indonezja) 1966 08 12 4 32 Kelut Jawa 1966 04 26 4 33 Taal Luzon (Filipiny) 1965 09 28 4 34 Shiveluch Płw. Kamczatka 1964 11 12 4 35 Agung 36 Agung Wyspy Lesser Sunda (Indonezja) 1963 05 16 4 Wyspy Lesser Sunda (Indonezja) 1963 03 17 5 37 Bezymianny Płw. Kamczatka 1956 03 30 5 38 Carran- Los Venados środkowe Chile 1955 07 27 4 39 Spurr pd-zach Alaska 1953 07 09 4 40 Bagana Wyspa Bougainville źródło: strony Global Volcanism 1952 Program 02 29 4
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 41 Kelut Jawa 1951 08 31 4 42 Lamigton Nowa Gwinea 1951 01 21 4 43 Ambrym Vanuatu 1951 00 00 4 44 Hekla S Islandia 1947 03 29 4 45 Sarychew Peak Arcipelag Kurylski 1946 11 09 4 46 Awaczyński Płw. Kamczatka 1945 02 20 4 47 Michoakan-Guanajuato Meksyk 1943 02 20 4 48 Rabaul Nowa Brytania 1937 05 29 4 49 Kuchinoerabu Wyspy Ryukyu (Japonia) 1933 12 24 4 50 Suoh Sumatra (Indonezja) 1933 07 10 4 źródło: strony Global Volcanism Program
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 51 Kharimkotan Kuryle 1933 01 08 5 52 Cerro Azul środkowe Chile 1932 05 10 5 53 Fuego Gwatemala 1932 01 21 4 54 Tungirahua Ekwador 1918 04 05 4 55 Agrigan Mariana Islands 1917 04 09 4 56 Sakura-Jima Kyushu (Japonia) 1914 01 12 4 57 Colima Meksyk 1913 01 20 4 58 Novarupta Płw. Alaska 1912 06 06 6 59 Lolobau Nowa Brytania 1911 00 00 4 60 Ksudach Płw. Kamczatka 1907 03 28 5 źródło: strony Global Volcanism Program
Największe erupcje w XX i XXI wieku 1 2 3 4 5 61 Wezuwiusz Włochy 1906 04 08 4 62 Lolobau Nowa Brytania 1905 00 00 63 Grimstown pn Islandia 1903 05 28 4 64 Grimstown pn Islandia 1903 05 28 4 65 Santa Maria Gwatemala 1902 10 24 6 66 Pelee Indie Zachodnie 1902 05 08 4 67 Soufriere St. Vincent Indie Zachodnie 1902 05 06 4 68 Pelee Indie Zachodnie (Francja) 1902 05 02 4 źródło: strony Global Volcanism Program
Wybrane erupcje XX wieku Czas trwania, etapy erupcji i zniszczenia
St Helens, 18.05.1980, g 11-30, źródło: USGS, VEI 5
Góra St. Helens Start Date: 1980 Mar 27 Volcanic Explosivity Index (VEI): 5 Lava Volume: 7.4 x 10 7 m 3 Tephra Volume: 1.2 x 10 9 m 3 Area of Activity: Wierzchołek i północne zbocze Stop Date: 1980 Oct 28 ± 3 days Eruptive Characteristics: Erupcja w centralnym kominie erupcja boczna podlodowcowa erupcja eksplozja główna spływ piroklastyczny eksplozja freatyczna wypływ lawy śmiertelne uszkodzenia lahary Lawiny gruzu
Pokrywa lodowa Hudson Cerro
Hudson Cerro
Hudson Cerro Start Date: 1991 Aug 8 Volcanic Explosivity Index (VEI): 5+ Tephra Volume: 7.6 x 10^9 m3 Area of Activity: NW brzeg kaldery SW spód kaldery Stop Date: 1991 Oct 27 Eruptive Characteristics: centralna erupcja w kominie erupcja wzdłuż radialnych spękań erupcja podlodowcowa główny wybuch spływ piroklastyczny spływ lawy uszkodzenia lahary
Pinatubo
Pinatubo
Pinatubo Start Date: 1991 Apr 2 Volcanic Explosivity Index (VEI): 6 Tephra Volume: 1.1 ± 0.5 x 1010 m3 Area of Activity: niższe północne zbocze i wierzchołek Stop Date: 1991 Sep 2 Eruptive Characteristics: cetnralna erupcja w kominie erupcja na zboczu główna erupcja (eksplozja) spływ piroklastyczny eksplozja freatyczna wypływ lawy śmiertelne uszkodzenia natur lahary zapadnięcie się kaldery
Zapobieganie skutkom erupcji wulkanicznych: Badania wulkanów w celu prognozowania erupcji, ich siły i przebiegu monitoring sejsmiczny, akustyczny, Termiczny Geochemiczny monitoring satelitarny wybuchów wulkanów komputerowe modelowanie dynamiki i termodynamiki procesów wulkanicznych dla osiedli znajdujących się w pobliżu wulkanów są opracowywane szczegółowe plany ewakuacyjne rozwój systemów ostrzegania, powoływanie i szkolenie specjalnych służb ratowniczych, edukacja mieszkańców zagrożonych obszarów, a także długoterminowe planowanie urbanistyczne buduje się zapory i kanały (Etna)
Problem hazardu wulkanicznego