Питання та відповіді про вулкани - ESKP
На часто задавані запитання про вулкани відповідають вчені з Асоціації Гельмгольца.
1. Що таке вулкан?
Вулкан - це місце на земній поверхні, де розплавлена гірська порода з глибин землі, магма, транспортується вгору через земну кору і виходить із неї. Відповідно, виверження вулкана відбувається, коли магма досягає поверхні. У місцях виходу часто утворюються добре відомі конічні вулканічні гори. Але вулкани можуть утворювати й інші форми, такі як щілини або чайники.
2. У чому різниця між магмою та лавою?
Обидва терміни описують розплавлену породу: Магмою називають її до тих пір, поки вона знаходиться під поверхнею землі. Як тільки воно вивергається на поверхню, розплавлена гірська маса називається лавою. В іншому випадку немає подальшої різниці.
3. Які типи вулканів існують?
Вулкани можна розділити на різні типи за їх будовою та хімічним складом магми:
Є плоскі і часто дуже великі Щит вулканів, які утворені дуже тонкою лавою. Прикладом цього є вулкан Кілауеа на Гаваях.
З більш в’язкою лавою утворюються крутіші вулкани. Вони можуть створювати потоки лави, але вони також можуть вибухати більш вибухонебезпечно. Ці вулкани часто утворюють чергуються шари лави, попелу та інших продуктів, що викидаються. Тому їх називають вулканами Стратовулкани або стратовулкани. Прикладом цього є вулкан Майон на Філіппінах.
Якщо відбувається дуже велике виверження вулкана, велика частина камери магми спорожняється і створюється порожнина. Це робить вулкан над камерою магми нестійким і руйнується. Потім залишається котел, а разом із ним і велика діра на місці колишнього вулкана. Цей тип вулканів був названий на честь іспанського слова казан Кальдера названий. Зазвичай він утворюється у дуже в’язких і багатих газами магмах, що спричинює великі вибухові виверження. Прикладом цього є вулкан Єллоустоун у США.
Вулкани Тріщини може утворитися без великої вулканічної споруди. Це часто кількакілометрові щілини або тріщини на поверхні землі, де лава виходить із безлічі невеликих кратерів уздовж лінії. Тут лава, як правило, дуже тонка, і велику кількість лави можна видобути за короткий проміжок часу. Прикладом цього є щілина Лакі в Ісландії.
Крім того, існує кілька інших вулканічних форм, які можуть утворюватися залежно від матеріалу викиду або взаємодії з навколишнім середовищем або попереднім ландшафтом. До них, наприклад, належать Зола та шлаки (невеликі насипи золи або породи, що викидаються у рідкій формі: шлак), Маарс (вибухові кратери, заповнені водою), Куполи лави (Куполи з в'язкої лави) або Сомми (молодший вулкан у межах старшого).
Як можна відрізнити вулкани?
Щоб дослідити та оцінити потенціал небезпеки вулканів, потрібно знати їх властивості. Наукові критерії допомагають відрізнити вулкани один від одного та диференційовано описати їх.
4. Як відбувається виверження вулкана?
Якщо тиск на магми в магматичній камері зростає - наприклад, внаслідок припливу нової магми або зміни щільності - вони піднімаються на поверхню. Внаслідок зменшення навантаження на земну кору та пов’язаного з цим зниження тиску, гази виділяються з магми і утворюють бульбашки, подібні до відкриття пляшки шампанського. Ці бульбашки газу є рушійною силою виверження вулканів, оскільки вони спінюють магму і виштовхують її на поверхню.
Залежно від хімічного складу та температури, а отже в'язкості або в'язкості магми, бульбашки газу можуть легко виходити або лише з великими труднощами. Якщо магма дуже рідка, вони можуть легко втекти. Це запобігає накопиченню тиску, і гази виходять у вражаючих фонтанах лави під час такого виверження вулкана. При в’язкій магмі гази не можуть так легко рухатися через магму. Це створює тиск, який згодом видається сильними вибухами. Зазвичай це більші та набагато небезпечніші спалахи.
5. Де найбільше вулканів?
Літосфера Землі - це верхній шар земної мантії, який часто називають земною корою. Складається з континентальної та океанічної плит. На кордонах плит плити віддаляються один від одного або назустріч одна одній. Видовжені вулканічні гірські хребти, переважно в морі, так звані хребти середнього океану, утворюються на розбіжних плитах, що розходяться.
У разі збіжних меж плит, в зонах субдукції одна плита просувається під іншу, і вулканічні острівні дуги розвиваються в морі та вулканічних ланцюгах на континентах. У цих зонах розплави гірських порід утворюються на великих глибинах і прокладають собі шлях до поверхні.
Більшість вулканів світу розташовані вздовж Тихоокеанського вогняного кільця. Це простягається від західного узбережжя Америки через Японію до Індонезії та Папуа-Нової Гвінеї. Однак вулкани також можуть розташовуватися далеко від меж плит у так званих гарячих точках. До них належать, наприклад, Гавайський архіпелаг, Канарські острови та Азорські острови.
6. Скільки діючих вулканів існує?
Вулкани, що вибухнули в межах голоцену, тобто за останні 10 000 років, вважаються потенційно активними. В даний час над рівнем моря знаходиться близько 1500 вулканів. Точна кількість підводних вулканів невідома. Однак вчені припускають, що 60 відсотків всієї вулканічної діяльності відбувається під водою (див. Також статтю ESKP "З зануренням JAGO до підводного вулкана"). Щороку у світі відбувається 50-70 вивержень вулканів.
7. Чи є в Німеччині вулкани?
Ейфель, Рен, Фогельсберг, область навколо Кайзерштуль- і Хегау, Верхній Пфальц, Верхня Лужиця та Фогтланд мають довгу вулканічну історію. У деяких із цих регіонів повторюються незначні землетруси та деформації.
Однак нинішня вулканічна діяльність обмежується безшумним викидом газу в Лаешер-Ейфель. Там також відбулося найновіше виверження вулкана в Німеччині, приблизно 11 000 років тому. Тихі фази кількох тисяч років є нормальними для вулканів, тому Ейфель не можна вважати вимерлим.
8. Як визначається сила виверження вулкана?
Індекс вулканічної вибуховості (VEI) є мірою сили виверження вулкана. Це в основному описує обсяг виверженого матеріалу. Крім того, висота стовпа виверження та характеристики поведінки виверження включені до шкали. Шкала варіюється від 0 до 8. Вона структурована не лінійно, а логарифмічно. Це означає, що кожен етап в десять разів сильніший за попередній.
0 позначає невеликі, просторово дуже обмежені та переважно невибухові виверження. Рівень 8 досягається при найбільших виверженнях вулканів, в яких вивергається понад 1000 км 3 магми. Колони виверження таких вивержень досягають висоти до 30 і навіть 65 кілометрів. Частинки газу та попелу, які потрапляють туди, можуть залишатися в атмосфері роками.
9. Як можна передбачити виверження вулканів?
Часова послідовність минулих вивержень може бути використана для оцінки того, наскільки ймовірно майбутнє виверження. Це можна використовувати для оцінки того, чи ймовірно найближчим часом виверження вулкана. Для короткострокового прогнозу існують різні явища-попередники, які можуть свідчити про виверження вулкана. Для сприйняття цих сигналів та інтерпретації отриманих даних використовується наукове спостереження за вулканами.
Наприклад, виверження вулкана може бути оголошено збільшенням менших землетрусів. Ці коливання ґрунту реєструються так званими сейсмографами. Зміни хімічного складу та температури вулканічних газів також можуть бути ознакою майбутнього виверження. Такі гази виходять із кратерів, гарячих джерел чи землі у вулканічних районах і можуть там вимірюватися.
Крім того, вулкан часто піднімається або розширюється до виверження через піднімається всередині магму. Отримані в результаті зміни нахилу та висоти схилів вулканічної будівлі можна реєструвати за допомогою інклінометрів або супутникових знімків.
10. Наскільки небезпечні виверження вулканів для людини?
Наскільки небезпечні виверження вулканів, значною мірою залежить від відповідних обставин. Сюди входить, наприклад, те, як і де вивержується вулкан або на якій відстані від вулкана знаходяться люди. Погода також може зіграти свою роль, дощ або певні напрямки вітру впливають на вулканічну небезпеку.
Загалом, більшість вивержень дуже локальні і небезпечні для людей лише тоді, коли люди перебувають на вулкані або в кратері. З деякими вулканами, такими як Стромболі або Кілауеа, ви навіть можете стояти на краю кратера під час регулярних вивержень і спостерігати у відносній безпеці. З іншого боку, є також вулкани, в яких у разі виверження всю гору та частини району потрібно закрити або евакуювати, а підхід до вулкана означає гостру небезпеку для життя. Окремі виверження таких вулканів можуть призвести до величезних руйнувань. Виверження навіть не повинно бути особливо сильним. Тому відповідна оцінка ризику для людей або інфраструктури є дуже важливою і варіюється від вулкана до вулкана.
З глобальної точки зору, близько чверті мільйона людей стали жертвами виверження вулканів за останні 250 років. Для порівняння: Подібні цифри втрат пояснюються окремими землетрусами та їх наслідками, наприклад, великий землетрус на Суматрі, який спричинив руйнівне цунамі у 2004 році.
Однак ці цифри важко порівняти безпосередньо, оскільки вулкани також можуть впливати на клімат та навколишнє середовище. Тож вони вже були тригерами для вимирань в історії Землі. В історичні часи вони також спричинили так звані "вулканічні зими", що призвело до широкомасштабних неврожаїв та подальшого голоду. Наприклад, вважається, що виверження тріщини Лакі в Ісландії в 1783 р. Стало непрямим спусковим механізмом Французької революції, оскільки це призвело до масового збору врожаю в сільському господарстві по всій Європі через кислотні дощі та незвично прохолодні температури.
11. Приклади важливих вивержень вулканів в історії?
Одне з найвідоміших вивержень вулканів сталося в 79 р. Н.е., коли Везувій поховав римські міста Помпеї та Геркуланум під шаром пемзи та попелу, що був товщиною майже десяти метрів. Вулкани не сприймалися як небезпека скрізь до початку 20 століття. Однак в недавній історії є й інші приклади виверження вулканів з набагато серйознішими наслідками. У 1902 році місто Сен-П'єр на острові Мартініка не було евакуйоване, незважаючи на явні ознаки виверження на горі Пеле, оскільки вибори мали відбутися наступних днів. В результаті спалаху загинуло 28 000 людей за лічені хвилини.
У багатьох виверженнях вулканів руйнування безпосередньо не спричинене викидом попелу чи лави, а скоріше через природу навколишнього середовища. Виверження Невадо-дель-Руїс у 1985 р. Насправді було дуже невеликим виверженням, але воно розтопило велику кількість льодовикового льоду, який в суміші з попелом створив великий грязьовий потік "лахар". Він поховав місто Армеро, що за 40 кілометрів, і забрав 23 000 жертв. Виверження Кракатау в Індонезії в 1883 році спричинило цунамі, яке спустошило навколишні узбережжя і забрало 36 000 життів. Подібна подія, хоча і з набагато меншою кількістю жертв, повторилася в Кракатау у 2018 році (див. Також статтю ESKP "Коли вулкани викликають цунамі").
Найбільше виверження вулкана з тих пір, як почалося, - тамбора в Індонезії в 1815 році, викинуло понад 100 км 3 гірських порід. В результаті самої спалаху загинуло понад 80 000 людей, але величезна кількість попелу та газів спричинила охолодження глобального клімату. Наступний 1816 рік увійшов в історію як «рік без літа» і спричинив голод та хвороби у всьому світі. Через численні непрямі наслідки цього виверження вулкана кількість жертв поки неможливо точно визначити.
Коли гора Сент-Хеленс вибухнула у штаті Вашингтон, 400 метрів вершини було зірвано. 600 км 2 землі було спалено, а 57 людей загинуло. У 1991 році вулкан Пінатубо на Філіппінах викинув у стратосферу хмару попелу висотою до 30 кілометрів. Спалах забрав близько 1000 життів.
12. Чи впливають виверження вулканів на атмосферу/озоновий шар/озонову діру?
Під час великих вибухонебезпечних вивержень вулканів велика кількість частинок газу та попелу (аерозолів) транспортується у стратосферу, другий шар земної атмосфери. Вони можуть пробути там до п’яти років.
Це може мати різні наслідки, залежно від складу газу: Такі галогени, як хлор і бром, наприклад, спричиняють руйнування озону. Це означає, що в минулому через вулканічну активність і, як наслідок, фази підвищеного ультрафіолетового випромінювання могли бути природні озонові діри.
Частинки сірки в стратосфері дають протилежний ефект: вони частково відображають сонячне випромінювання і тим самим послаблюють його, що може тимчасово знизити температуру на землі.
13. Що таке Тихоокеанське вогневе кільце?
Тихоокеанське вогневе кільце - назва кільцеподібного поясу в Тихоокеанському регіоні. Уздовж цього поясу є багато діючих вулканів, і дві третини всіх вивержень вулканів у всьому світі відбуваються в Тихоокеанському регіоні.
Тихоокеанське вогневе кільце проходить в основному вздовж меж тектонічної Тихоокеанської плити. Плити, які там стикаються, переносять розплавлену породу на земну поверхню, постійно утворюючи нову земну кору, формуючи і зміщуючи континенти і формуючи таким чином образ Землі таким, яким ми її знаємо.
Запитання відповіли u. a. Лікар. Хайді Верманн, Центр досліджень океану Гельмар Гельмгольц, Кіль. Відгук Едгара Цорна, Центр Гельмгольца Потсдам - Німецький дослідницький центр геологічних наук (GFZ).