Въпроси и отговори за вулканите - ESKP
На често задавани въпроси за вулканите отговарят учени от Асоциацията на Хелмхолц.
1. Какво е вулкан?
Вулканът е място на земната повърхност, където разтопената скала от вътрешността на земята, магмата, се пренася нагоре през земната кора и излиза. Съответно, вулканично изригване се случва, когато магмата достигне повърхността. На изходните точки често се образуват добре познатите конични вулканични планини. Но вулканите могат да образуват и други форми като цепнатини или чайници.
2. Каква е разликата между магма и лава?
И двата термина описват разтопена скала: Магма я нарича, стига да е под повърхността на земята. Веднага след като се изведе на повърхността от изригване, разтопената скална маса се нарича лава. В противен случай няма допълнителна разлика.
3. Какви видове вулкани има?
Вулканите могат да бъдат разделени на различни видове според тяхната структура и химичния състав на магмата:
Има плоски и често много големи Щит вулкани, които се образуват от много тънка лава. Пример за това е вулканът Килауеа на Хаваите.
С по-вискозна лава се образуват по-стръмни вулкани. Те могат да произведат потоци от лава, но могат и да избухнат по-експлозивно. Тези вулкани често образуват редуващи се слоеве от лава, пепел и други изхвърлени продукти. Следователно те се наричат вулкани Стратовулкани или стратовулкани. Пример за това е вулканът Майон във Филипините.
Ако има много голямо вулканично изригване, голяма част от камерата на магмата се изпразва и се създава кухина. Това прави вулкана над магменната камера нестабилен и се срутва. След това остава котел и заедно с него голяма дупка на мястото на бившия вулкан. Този тип вулкан е кръстен на испанската дума за котел Калдера на име. Обикновено се образува в много вискозни и богати на газ магми, които причиняват големи взривни изригвания. Пример за това е вулканът Йелоустоун в САЩ.
Вулкани Crevasse може да се образува без голяма вулканична сграда. Често това са няколко километра дълги пукнатини или пукнатини в земната повърхност, където лавата излиза от много малки кратери по линията. Тук лавата обикновено е много тънка и големи количества лава могат да се изпомпват за кратки периоди от време. Пример за това е Laki Fissure в Исландия.
В допълнение има няколко други вулканични форми, които могат да се образуват в зависимост от изхвърляния материал или взаимодействието с околната среда или предишния пейзаж. Те включват например Конуси от пепел и шлаки (малки могили от пепел или скала, изхвърлени в течна форма: шлака), Маарс (експлозионни кратери, пълни с вода), Куполи от лава (Куполи от вискозна лава) или Сомас (по-млад вулкан в рамките на по-стар).
Как могат да се различат вулканите?
За да изследвате и оценявате потенциала за опасност на вулканите, трябва да знаете техните свойства. Научните критерии помагат да се разграничат вулканите един от друг и да се опишат диференцирано.
4. Как възниква вулканично изригване?
Ако налягането върху магмите в магмена камера се увеличи - например поради притока на нова магма или промени в плътността - те се издигат на повърхността. Поради намаляващото натоварване на земната кора и свързаното с това облекчаване на налягането, газовете се отделят от магмата и образуват мехурчета, подобно на отварянето на бутилка шампанско. Тези газови мехурчета са движещата сила зад вулканичните изригвания, докато разпенват магмата и я изтласкват на повърхността.
В зависимост от химичния състав и температурата и по този начин вискозитета или жилавостта на магмата, газовите мехурчета могат да излязат лесно или само с големи трудности. Ако магмата е много течна, те лесно могат да избягат. Това предотвратява натрупването на налягане и газовете излизат в зрелищни фонтани на лава по време на такова вулканично изригване. При вискозна магма газовете не могат да се движат през магмата толкова лесно. Това натрупва налягане, което по-късно се освобождава от силни експлозии. Това обикновено са по-големите и далеч по-опасни огнища.
5. Къде са най-много вулканите?
Земната литосфера е горният слой на земната мантия, често наричан земна кора. Състои се от континентални и океански плочи. На границите на плочите плочите се отдалечават една от друга или една към друга. Удължени вулканични планински вериги, предимно в морето, така наречените средноокеански хребети, се образуват върху разминаващи се плочи, които се разминават.
В случай на конвергентни граници на плочите, в зоните на субдукция едната плоча се бута под другата и в морето се развиват дъги на вулканични острови и вулканични вериги на континентите. В тези зони скалните стопилки се образуват на големи дълбочини и проправят пътя си към повърхността.
Повечето от вулканите в света са разположени по Тихоокеанския огнен пръстен. Това се простира от западния бряг на Америка през Япония до Индонезия и Папуа Нова Гвинея. Въпреки това вулканите могат да бъдат разположени далеч от границите на плочите в така наречените „горещи точки“. Те включват например Хавайския архипелаг, Канарите и Азорските острови.
6. Колко действащи вулкана съществуват?
Вулканите, изригнали по време на холоцена, т.е. през последните 10 000 години, се считат за потенциално активни. В момента има около 1500 вулкана над морското равнище. Точният брой на подводните вулкани не е известен. Учените предполагат обаче, че 60 процента от всички вулканични дейности се извършват под морето (вж. Също статията на ESKP „С подводния JAGO до подводния вулкан“). Всяка година има 50-70 вулканични изригвания по целия свят.
7. Има ли вулкани в Германия?
Айфел, Рон, Фогелсберг, районът около Кайзерщул и Хегау, Горният Пфалц, Горна Лужица и Фогтланд имат дълга вулканична история. В някои от тези региони се повтарят леки земетресения и деформации.
Сегашните вулканични дейности обаче са ограничени до безшумно отделяне на газ в Laacher See в Айфел. Най-скорошното вулканично изригване в Германия също се е случило там, преди около 11 000 години. Тихите фази от няколко хиляди години са нормални за вулканите, така че Айфел не може да се определи като изчезнал.
8. Как се определя силата на вулканично изригване?
Индексът на вулканична експлозия (VEI) е мярка за силата на вулканично изригване. Това описва основно обема на изригналия материал. Освен това в скалата са включени височината на колоната на изригване и характеристиките на поведението на изригване. Скалата варира от 0 до 8. Тя не е структурирана линейно, а е логаритмична. Това означава, че всеки етап е десет пъти по-силен от предишния.
0 означава малки, пространствено много ограничени и предимно невзривни изригвания. Ниво 8 се достига при най-големите вулканични изригвания, при които изригват над 1000 км 3 магма. Колоните на изригването при такива изригвания достигат височина до 30 или дори 65 километра. Частиците газ и пепел, които попадат там, могат да останат в атмосферата с години.
9. Как могат да се предвидят вулканични изригвания?
Времевата последователност от минали изригвания може да се използва, за да се оцени колко вероятно е предстоящо изригване. Това може да се използва за оценка на вероятността от изригване на вулкан в близко бъдеще. За краткосрочната прогноза има различни предшественици, които могат да показват вулканично изригване. Научното наблюдение на вулканите се използва за възприемане на тези сигнали и за интерпретиране на получените данни.
Например, вулканично изригване може да бъде обявено от увеличаването на по-малките земетресения. Тези земни вибрации се записват с така наречените сеизмографи. Промените в химичния състав и температурата на вулканичните газове също могат да бъдат индикация за предстоящо изригване. Такива газове излизат от кратерите, горещите извори или земята във вулканични райони и могат да бъдат измерени там.
В допълнение вулканът често се повдига или разширява преди изригване през магмата, издигаща се вътре. Получените промени в наклона и височината на склоновете на вулканичната сграда могат да бъдат записани с инклинометри или сателитни изображения.
10. Колко опасни са вулканичните изригвания за хората?
Колко опасни са вулканичните изригвания зависи до голяма степен от съответните обстоятелства.Това включва, например, как и къде изригва вулканът или на какво разстояние от хората на вулкана. Времето също може да играе роля, дъждът или определени посоки на вятъра влияят на вулканичните опасности.
Като цяло повечето изригвания са много локални и опасни за хората само когато има хора на вулкана или в кратера. С някои вулкани като Стромболи или Килауеа можете дори да стоите на ръба на кратера по време на редовните изригвания и да наблюдавате с относителна безопасност. От друга страна, има и вулкани, при които в случай на изригване цялата планина и части от района трябва да бъдат затворени или евакуирани и подходът към вулкана означава остра опасност за живота. Отделни изригвания на такива вулкани могат да доведат до огромна разруха. Изригването дори не трябва да е особено силно. Следователно подходящата оценка на риска за хората или инфраструктурата е много важна и варира от вулкан до вулкан.
От глобална гледна точка около четвърт милион души са станали жертва на вулканични изригвания през последните 250 години. За сравнение: Подобни цифри на загубите се приписват на отделни земетресения и техните последици, например голямото земетресение в Суматра, което предизвика опустошителното цунами през 2004 г. В сравнение със засушаванията или наводненията, загубите от вулканични изригвания изглеждат относително малки.
Тези цифри обаче са трудни за директно сравняване, тъй като вулканите също могат да окажат влияние върху климата и околната среда. Така че те вече бяха задействащи събития на изчезване в историята на земята. И в исторически времена те предизвикваха т. Нар. „Вулканични зими“, водещи до широко разпространени урожаи и последвали глад. Например, приема се, че изригването на цепнатината на Лаки в Исландия през 1783 г. е косвен спусък на Френската революция, тъй като е довело до масивни реколти в селското стопанство в цяла Европа поради киселинните дъждове и необичайно хладните температури.
11. Примери за важни вулканични изригвания в историята?
Едно от най-известните вулканични изригвания се е случило през 79 г. сл. Хр., Когато Везувий е погребал римските градове Помпей и Херкуланум под слой пемза и пепел с дебелина почти десет метра. Вулканите не се възприемаха навсякъде като опасност до началото на 20-ти век. В по-новата история обаче има и други примери за вулканични изригвания с далеч по-сериозни последици. През 1902 г. град Свети Пиер на остров Мартиника не е евакуиран, въпреки явните признаци на изригване на планината Пеле, тъй като изборите трябваше да се проведат през следващите дни. Епидемията е убила 28 000 души за броени минути.
При много от вулканичните изригвания разрушаването не е пряко причинено от изхвърлена пепел или лава, а по-скоро се дължи на естеството на околната среда. Изригването на Невадо дел Руис през 1985 г. всъщност беше много малко изригване, но топеше голямо количество ледников лед, който, смесен с пепелта, създаде голям кален поток "лахар". Той погребва град Армеро на 40 километра и претендира за 23 000 жертви. Изригването на Кракатау в Индонезия през 1883 г. предизвика цунами, което опустоши околните брегове и отне 36 000 живота. Подобно събитие, макар и с много по-малко жертви, се повтори в Кракатау през 2018 г. (вж. Също статията на ESKP „Когато вулканите предизвикват цунами“).
Най-голямото вулканично изригване от началото на историческите записи, това на Тамбора в Индонезия през 1815 г., изхвърля повече от 100 км 3 скали. Над 80 000 души загинаха в резултат на самото огнище, но огромните количества пепел и газове доведоха до охлаждане на глобалния климат. Следващата 1816 г. влезе в историята като „година без лято“ и предизвика глад и болести по целия свят. Поради многото косвени последици от това вулканично изригване броят на жертвите все още не може да бъде точно определен.
Когато връх Сейнт Хелънс избухна в щата Вашингтон, 400 метра от върха бяха издухани. 600 км 2 земя е изгорена и 57 души загиват. През 1991 г. вулканът Пинатубо във Филипините хвърли пепелен облак с височина до 30 километра в стратосферата. Огнището отне около 1000 живота.
12. Оказват ли влияние вулканичните изригвания върху атмосферата/озоновия слой/озоновата дупка?
По време на големи експлозивни вулканични изригвания големи количества газ и пепелни частици (аерозоли) се транспортират в стратосферата, вторият слой на земната атмосфера. Те могат да останат там до пет години.
Това може да има различни последици, в зависимост от газовия състав: Халогени като хлор и бром например причиняват разграждането на озона. Това означава, че в миналото може да е имало естествени озонови дупки поради вулканична активност и следователно фази на повишено UV лъчение.
Сярните частици в стратосферата имат обратен ефект: те частично отразяват слънчевата радиация и по този начин я отслабват, което временно може да понижи температурите на земята.
13. Какво е Тихоокеанският огнен пръстен?
Тихоокеанският огнен пръстен е името на пръстеновиден пояс в тихоокеанския регион. По този пояс има много активни вулкани и две трети от всички вулканични изригвания по света се случват в тихоокеанския регион.
Тихоокеанският огнен пръстен минава до голяма степен по границите на тектоничната тихоокеанска плоча. Плочите, които се сблъскват там, транспортират разтопена скала до земната повърхност, като непрекъснато образуват нова земна кора, оформят и изместват континентите и по този начин формират образа на земята, каквато я познаваме.
Въпросите отговориха u. а. Д-р Хайди Верман, GEOMAR Хелмхолц Център за изследване на океана Кил. Рецензия от Едгар Зорн, Helmholtz Center Potsdam - Германски изследователски център по геонауки (GFZ).