Vulkánkitörés

A homonim cikkhez lásd: Kitörés .

Műholdfelvétel a pileus -sapkás vulkáni csóváról és Sarychev tüzes felhőiről Oroszországban a Plinius kitörése során .

A vulkánkitörés egy geológiai jelenség , amelyet a vulkán láva vagy tefra vulkáni gázok kíséretében történő kibocsátása jellemez . Amikor egy vulkánkitörés anyagi károkat és halált okoz az emberi fajok , de más állat- vagy növényfajok körében is , ami a szárazföldi vulkánok eseteinek többsége, ez a jelenség rövid- vagy középtávon természeti katasztrófának minősül, amelynek helyi, ill. globális hatású, és képes felborítani az állati és emberi szokásokat, a domborzatot stb.

A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a vulkánkitörések jelentős hatást gyakorolnak a globális éghajlatra, és alapvető katalitikus jelenségnek kell tekinteni őket az ökológiai változások és az emberi társadalmakban bekövetkezett történelmi megrázkódtatások magyarázatában ^{[ 1 ]} .

Mechanizmusok

A kitöréseknek három típusa van a mechanizmusuk szerint:

• A magmás kitöréseket a magma gáztalanítása okozza a dekompresszió hatására, ami sűrűségcsökkenést okoz , ami Arkhimédész lökésének hatására felfelé hajtja a magmát .
• A Phreato-magmatikus kitöréseket a magma vízzel való érintkezés hatására bekövetkező hirtelen lehűlése okozza, ami felhasadást és a víz-magma érintkezési felület robbanásszerű növekedését idézi elő.
• A phreatikus kitöréseket a magmával érintkező víz elpárologtatása okozza , amely a környező anyagokat kilöki, a magma a helyén marad.

A magmás kitöréseknél a magma felemelkedése során a domináns folyamat a gáztalanítás, amely az illékony anyagok dekompressziós kioldódása következtében (főleg víz, szerényebben a kevésbé oldódó szén-dioxid, az illékony anyagok mennyiségét a kémia szabályozza) a szilikátfürdő, annak nyomása és hőmérséklete). „Ez a gáztalanítás különböző hatásokat fejt ki a szilikát folyadék viszkozitására, a nukleáció révén a folyékony és gázfázisok közötti megoszlásra , a gázbuborékok növekedésére és esetleg összeolvadására, a szilárd fázis arányára a mikrolitok kristályosodásával ^{. 2 ]}  ” . A buborékok emelkedési sebessége általA flotáció fordítottan a magma viszkozitásának függvénye, amelyben mozogni fognak, és sokkal kisebb, mint a magma emelkedése ^{[ 3 ]} . Ha a magma emelkedése kellően lassú (cm/s nagyságrendű), akkor ezek a buborékok hajlamosak növekedni, majd összeforrni ( vezikuláció jelensége ) ^{[ 4 ]} , ami elősegíti az illékony anyagok elvesztését a csatorna körülvevő falai felé, ill. megakadályozza a nagy gázhalmazállapotú túlnyomások kialakulását, lehetővé téve az effúziós típusú kitörést (a magma már gáztalanítva éri el a felszínt) ^{[ 5 ]}. Ha a magma emelkedése nagyon gyors (körülbelül 1 m/s), a buborékoknak nincs elegendő idejük az egyesüléshez, az illékony anyagok a magmában maradnak, és elegendő túlnyomást keltenek, hogy a magma feldarabolódását okozza az origónál. robbanásveszélyes kitörésről ^{[ 6 ]} .

Gyakoriság és időtartam

A kitörések időtartama erősen változó ^{[ 7 ]}  : néhányuk néhány óráig tart, mint például a Vezúv 79- es kitörése  ; a Föld mintegy 1500 aktív vulkánja közül a kitörések valamivel több mint fele nem haladja meg a két hónapos aktivitást, és valamivel több mint száz tart egy évnél tovább. Tanulmányok szerint 1,5 millió tengeralattjáró vulkán felelős az összes vulkán által évente kibocsátott láva mennyiségének 75%-áért ^{[ 8 ]} .

Évente általában 50-70 paroxizmális földi kitörés fordul elő, átlagosan 15 napig tartanak. A Puʻu ʻŌʻō , a hawaii Kīlauea egyik torkolata kitört1983. január 3nak nek2018. április 30vagy 35 évig ^{[ 9 ]} .

Az alábbi táblázat a különböző időtartam-eloszlásokat tartalmazza ^{[ 10 ]}  :

A vulkánkitörések típusai

Az idők során a kitörések többféle kategorizálását javasolták. 1805-ben George Poulett Scrope megkülönböztette az állandó, köztes és paroxizmális kitöréseket. 1891-ben ^{[ 11 ]} James Dwight Dana , a hawaii vulkánok tanulmányozása alapján, hogy különbséget tegyen a robbanásveszélyes, a közepes és a nyugodt kitörések között ^{[ 12 ]} . Giuseppe Mercalli 1907 -es olasz vulkánokkal kapcsolatos tanulmányai és Alfred Lacroix 1908-as, a Pelée - hegy kitörésének tanulmányozása nyomán egy bonyolultabb osztályozást dolgoztak ki, amely a vulkánok geometriáján (a vulkáni kúp alakja) alapult.), viselkedésük (robbanékony vagy nyugodt) és az általuk kibocsátott termékek ( tüzes felhők , lávafolyamok , tömbök , lávaszökőkutak ), ami négy típusba való besoroláshoz vezet: hawaii, stromboliai, plini/vulkáni, pelei, később pedig a Izlandi típus és a szolfatári színpad ^{[ 13 ]} . Ezt a besorolást továbbra is használják az iskolai tankönyvekben, bár ez a vulkáni robbanások típusainak félreértelmezéséből adódik ^{[ 14 ]} .

Ez a kategorizálás több kortárs osztályozássá fejlődött, mint például a következők:

Ezek a vulkánok vagy régiók nevéből származó elnevezések nem vezethetik azt a feltételezést, hogy ezeken a vulkánokon rendszeresen előfordulnak a megfelelő típusú kitörések, sem az a tény, hogy egy vulkánt egyetlen típusú kitörés jellemez. Egyszerűen lefordítják azt a tényt, hogy a modell leírása ennek a vulkánnak vagy ennek a régiónak a kitöréséből készült. A valóságban azok az átalakulások, amelyeken a magma a magmakamrában megy keresztül , a kitörések kialakulását idézi elő mind a vulkán élettartama, mind a kitörési ciklus során . A magma lehűlése a kamra mennyezetén a folyékony fázis frakcionált kristályosodását okozza , az első kristályok alapvető ásványok., nehezebbek, amelyek a kamra alján ülepednek, és a tetején szilícium -dioxiddal dúsított magmát hagynak maguk után , amit magma differenciálódásnak neveznek . Így a kitörés kezdete, különösen, ha az előző régi, egy viszkózusabb és robbanékonyabb lávával jellemezhető, mint a következő. Ezenkívül hosszú időn keresztül a magma hajlamos részben feloldani a környező kőzeteket. A kontinentális vulkánok esetében általában a földkéregből származó felzikus ásványok , amelyek szintén szilícium-dioxiddal dúsítják a magmát. Ebben az esetben minél régebbi a vulkán, annál viszkózusabb lesz a láva, és annál inkább robbanásveszélyes kitörései lesznek. Vannak kivételek: ha a magmakamra meszes üledékekben van, mint aA Vezúv , a magma egyre alaposabb lesz, a kitörések pedig egyre kevésbé robbanékonyak.

Tömör kitörések

Az effúziós kitöréseket egy viszonylag oldott gázban szegény magma kibocsátása jellemzi , amely gyakran nagymértékű lávafolyamok kialakításával terjed . Ezek a kitörések viszonylag csendesek, nincsenek nagy robbanások. Ezeknek a kitöréseknek az egyetlen veszélye a lávafolyamok előretörése (akár több tíz km/h ): a gazdasági károk tetemesek lehetnek, de a lakosságnak általában van idejük néhány holmi elvitelével evakuálni otthonaikat.

A kibocsátott magma általában bazaltos , kevés szilícium -dioxidot tartalmaz (SiO ₂), ezért nagyon folyékony, és a felszabaduló gázok könnyen távoznak. Vannak szilícium-dioxidban gazdagabb összetételű lávafolyamok, sőt obszidiánfolyamok is .

Azok a vulkánok, amelyek kitörése általában effúzív, az óceán közepén található hegygerinceken és forró pontokon található (például a Hawaii -on , a Piton de la Fournaise -n és az Etnán ).

Hawaii kiütés

Egy hawaii kitörés diagramja .

A hawaii kitörést nagyon folyékony, bazaltos és szilícium -dioxid-szegény láva jellemzi , ami lehetővé teszi, hogy a vulkán oldalain folyjon, néha több tíz kilométeren keresztül. A láva gáztalanítása nagyon egyszerű, kilökése történhet akár több száz méter magas, szabályos áramlású lávaszökőkutak formájában, akár egy kráterben kialakított többé-kevésbé ideiglenes lávató formájában .

Nem túl veszélyes, de ezek a kitörések jelentős károkat okozhatnak, ha az emberi infrastruktúrát lávafolyamok érintik . Az emberi kockázat viszont szinte nulla, mivel nincs robbanásveszély, és a láva hagy időt a kiürítésre.

A hawaii stílusú kitörésű vulkánok a Mauna Kea , Mauna Loa , Piton de la Fournaise , Nyiragongo , Erta Ale stb  .

Az ilyen típusú kitörésekvulkáni robbanékonysági indexe 0 és 1 között van.

Stromboliai kitörés

A stromboliai kitörés diagramja .

A hawaii és vulkáni típusok közti stílus , a stromboliai típus mérsékelten folyékony lávát bocsát ki áramlásként , tefrákat pedig vulkáni bombákként , salakokként stb  . gyakori robbanások vetítik előre. Néhány száz méter magasra emelkedhet egy hamufelhő . A veszélyesség az emberi települések közelségétől függ.

A Stromboli típusú kitörésekkel rendelkező vulkánok a Stromboli vagy az Etna , bár az utóbbiak néha vulkánkitöréseket is okozhatnak.

Az ilyen típusú kitörésekvulkáni robbanékonysági indexe 1 és 2 között van.

Robbanásveszélyes kitörések

A robbanásveszélyes kitörések szilícium- dioxidban gazdag, ezért nagyon viszkózus andezit lávát bocsátanak ki , amely nehezen engedi ki vulkáni gázait . Ezek a kitörések nem képeznek lávafolyamokat , hanem robbanások kísérik őket, amelyek nagy mennyiségű hamut termelnek, ami tüzes felhőket és vulkáni csóvákat eredményez . A vulkánkitörések körülbelül 80%-a ilyen típusú vulkánokon történik ^{[ 16 ]}. Nagyon veszélyesek, mivel kiszámíthatatlanok, az ilyen típusú kitörések néha nem hagynak időt az égő gázok és hamu által veszélyeztetett lakosság evakuálására. A legreprezentatívabb vulkánok   a „  csendes-óceáni tűzgyűrű ” „ szürke vulkánjai ”,  mint például a Pinatubo , a Krakatoa , a Mayon vagy akár a Merapi .

Vulkán kitörése

A vulkánkitörés diagramja .

A vulkáni típusú lávák nehezebben áramlanak, mivel szilícium- dioxidban gazdagabbak, és gáztalanításuk kevésbé egyszerű. A szökőkutak és a lávakiemelkedések áramlásokat idéznek elő, amelyek a vulkán mentén ereszkednek le, és elérhetik az alatta lévő épületeket.

Az emberi kockázat nagyobb, mert habkő , hamu és bombák kiemelkedései több kilométer magasra emelkedhetnek. A típusú kitörés a Vulkán utolsó kitörése 1888 és 1890 között .

Az ilyen típusú kitörésekvulkáni robbanékonysági indexe 2 és 5 között van.

Pelean kitörés

A Pelean-kitörés diagramja .

Az ilyen típusú kitöréseknél a pépes láva alig folyik, és hajlamos lávakupolát képezni . Ez a magma nyomása alatt széteshet vagy felrobbanhat, tüzes felhőket és vulkáni csóvákat hozva létre . A kitörés instabil természete és a tüzes felhők sebessége miatt nagyon halálos, a tipikus kitörés a Pelée -hegy, amely 1902 -ben 28 000 ember halálát okozta Martinique -on .

A Pelean kitörésű vulkánok a következők: Mount Pelée , Soufrière de Montserrat , Soufrière de la Guadeloupe stb.

Az ilyen típusú kitörésekvulkáni robbanékonysági indexe 1 és 8 között van.

Plinianus kitörés

A Plinius-kitörés diagramja .

Az ilyen típusú kitöréseknél a láva rendkívül pépes, mert nagyon gazdag szilícium- dioxidban . Mivel a vulkáni gázok nem szabadulhatnak fel, a nyomás a magmakamrában megnövekszik, és robbanásokat idéz elő, amelyek porrá zúzzák a lávát, és néha a vulkánt is, hamut lövellve ki több tíz kilométer magasra, így elérve a sztratoszférát . A vulkáni csóva általában saját súlya alá esik, és mérföldeken keresztül pusztítja a vulkán oldalait. A talajvíz jelenléteA láva útja növeli ezeknek a vulkánoknak a robbanásveszélyességét és veszélyességét, amelyek első leírása a Vezúvról volt 79 - ben ifjabb Plinius , és amely elpusztította Pompeimet .

A plinusi kitörésű vulkánok többsége alkotja a "  csendes-óceáni tűzgyűrűt  ", mint például a Merapi , a Krakatoa , a Pinatubo , a Mount Saint Helens vagy az Augustine -hegy .

Az ilyen típusú kitörésekvulkáni robbanékonysági indexe 3 és 8 között mozog.

Kiütések víz jelenlétében

Surtseyan kitörés

A Surtseyan kitörés diagramja .

A Surtsey -kitörések olyan kitörések, amelyek nagy mennyiségű vizet tartalmaznak . Általában a felszínhez közeli, általában kevesebb, mint száz méter mélységű tengeralattjáró vagy szublakusztriás kitörések, vagy szubglaciálisak , amikor a magma hője nagy mennyiségű jeget képes megolvasztani ^{[ 17 ]} .

A felszínre jutó tengeralattjáró vagy tó alatti vulkánok a Surtseyan kitörése során szigetet alkotva emelkednek ki a vízből. Így született meg 1963 -ban Surtsey szigete , amely ennek a típusú kitörésnek a nevét adta .

A Surtseyan kitörése során a vulkán felszíne néhány méterrel vagy néhány tíz méterrel a víz felszíne alatt van. A víznyomás ekkor már nem elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a láva érintkezéskor felrobbanását. Ezután ciprus alakú „ciprusz alakú” robbanások következnek be, amelyekben a lehűtött láva és tefra , folyékony víz és vízgőz keveredik . A sziget megjelenése után a kitörés klasszikus módon meghosszabbodik a magma típusától függően ^{[ 18 ]} .

Ha a kitörés szubglaciális, az olvadékvizet a vulkán felett kell csapdába ejteni, hogy Surtseyan kitörést okozzon. A Nevado del Ruiz nem okozott Surtseyan kitörést, amikor 1985 -ben kitört, mert a vulkán tetején olvadó jégből származó víz a vulkán lejtőin lefelé gördült, és laharokat alkotott , amelyek elpusztították Armero városát . Másrészt a Grímsvötn 1996 - os kitörése Vatnajökull alatt Surtseyan kitöréssé változott, mert a jégsapka olvadó vizetavat alkottak a vulkán felett. Ahogy a magma a felszínre került, ciprusz alakú kiemelkedések törtek át a jégen, és a tó jökulhlaupként kiürült .

Az ilyen típusú kitörések vulkáni robbanékonysági indexe 2 és 5 között van, de nagymértékben függ a magma típusától, hogy bazaltos vagy andezites .

jég alatti kitörés

A jég alatti kitörés diagramja .

Víz alatti kifújás

Víz alatti kitörés diagramja .

phreatikus kitörés

Freatikus kitörés diagramja .

Phreato-magmatikus kitörés

Limnic kiütés

A leghalálosabb kiütések

Kitörés	Vulkán	Ország	Dátum	Halottak száma
Samalas kitörése 1257-ben	Samalas	Indonézia	1257	Nem becsülik (de Lombok királyságának , valamint Bali és Sumbawa sziget lakosságának egy részének kiirtását Európában , az élelmiszerhiány súlyosbodását súlyosan halálos éhínséggé) [ 19 ] .
Tambora kitörés 1815-ben	Tambora	Indonézia	1815	92 000 [ 20 ]
A Krakatau kitörése 1883-ban	Krakatoa	Indonézia	1883	36 417 [ 20 ]
A Vezúv kitörése 79-ben	Vezúv	Olaszország	79	> 1500 holttest került elő, <33 000 valószínűsíthető lakos a régióban
A Mount Pelee kitörése 1902-ben	Mount Pelee	Franciaország ( Martinique )	1902	29 000 [ 20 ]
A Nevado del Ruiz kitörése 1985-ben	Nevado del Ruiz	Colombia	1985	25 000 [ 20 ]
Az Unzen-hegy kitörése 1792-ben	Az Unzen hegy	Japán	1792	15 000
Kelud kitörése 1586-ban	Kelud	Indonézia	1586	10 000
Laki kitörés 1783-ban	Laki	Izland	1783	9 336 [ 20 ]
A Santa María kitörése 1902-ben	Santa Maria	Guatemala	1902	6000 [ 20 ]
Kelud kitörése 1919-ben	Kelud	Indonézia	1919	5115 [ 20 ]

A tefra becsapódási távolságának és sebességének előrejelzése

A vulkánkitörés során a vulkán lávát és tefrat lövell ki . A következő egyenletek segítségével megbecsülhető, hogy ezek az előrejelzések hova esnek:

Távolság előrejelzés

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {h} }=V_{\mathrm {i} }\,\Delta t\,\cos \theta }$

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {v} }=V_{\mathrm {i} }\,\Delta t\,\sin \theta +{\frac {1}{2}}g\,(\Delta t)^{2}}$

val vel :

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {h} }}$ : vízszintes távolság;

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {v} }}$ : függőleges távolság;

${\displaystyle V_{\mathrm {i} }}$ : a kezdősebesség modulusa;

${\displaystyle \Delta t}$ : idő ;

${\displaystyle g}$ : gravitációs gyorsulás  ;

${\displaystyle \theta }$ : a kezdeti sebesség szöge a vízszintessel.

Sebesség előrejelzés

Lionel Wilson professzor, a Lancaster Egyetemről Bernoulli módosított tételét használja a vetületek kilökési sebességének kiszámításához:

${\displaystyle {\frac {1}{2}}U_{s}^{2}={\frac {P_{i}-P_{s}}{S_{c}}}}$

val vel :

${\displaystyle U_{s}}$- Kidobási sebesség

${\displaystyle P_{i}}$- Gáznyomás

${\displaystyle P_{s}}$- Légköri nyomás

${\displaystyle S_{c}}$- Magma sűrűsége

Wilson egy Bernoulli-tételből származó második egyenletet is használ, a pisztolyegyenletet, amely a keskeny nyíláson áthaladó gyors lövedékek sebességének kiszámítására szolgál:

${\displaystyle P_{i}={\frac {4mU_{s}^{2}}{27gAb}}}$

val vel :

${\displaystyle P_{i}}$- Kezdeti nyomás

${\displaystyle m}$- A lövedék tömege

${\displaystyle U_{s}}$- Kidobási sebesség

${\displaystyle g}$- Gravitációs gyorsulás

${\displaystyle A}$- Terület, ahol nyomást alkalmaznak

${\displaystyle b}$- Bernoulli állandó

Jegyzetek és hivatkozások

Lásd is

Források és bibliográfia

• (hu) Kitörések fizikája : ffden-2.phys.uaf.edu
• A vulkánok eredete a http://ici.radio-canada.ca oldalon

Kapcsolódó cikkek

• Vulkáni robbanékonysági index
• Vulkanológiai előrejelzés
• egy vulkán tevékenysége
• A vulkánkitörések listája

• Vulkanizmus portál
• Főbb kockázati portál