Volkanik püskürme

Eşadlı makale için bkz Eruption .

Bir Plinian patlaması sırasında Rusya'daki Sarychev'in tüylü volkanik dumanının ve ateşli bulutlarının uydu görüntüsü .

Volkanik bir patlama , volkanik gazların eşlik ettiği bir yanardağ tarafından lav veya tephra emisyonu ile karakterize edilen jeolojik bir olgudur . Volkanik bir patlama, insan türleri arasında ve aynı zamanda diğer hayvan veya bitki türleri arasında maddi hasara ve ölüme neden olduğunda , ki bu durum karasal volkanların çoğunda görülür, bu olay kısa veya orta vadede, yerel veya küresel etki ve hayvan ve insan alışkanlıklarını, topografyayı vb . altüst edebilen.

Son araştırmalar, volkanik patlamaların küresel iklim üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ve insan toplumlarındaki ekolojik değişimleri ve tarihsel altüst oluşları açıklamada temel katalitik fenomenler olarak değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir ^{[ 1 ]} .

Mekanizmalar

Mekanizmalarına göre üç tür patlama vardır:

• Magmatik püskürmeler , yoğunlukta bir düşüş oluşturan ve Arşimet'in itme kuvvetinin etkisiyle magmayı yukarı doğru iten dekompresyon etkisi altında magmanın gazının alınmasından kaynaklanır .
• Phreato-magmatik püskürmeler , magmanın su ile temas ederek aniden soğumasından kaynaklanır, bu da onun bölünmesine ve su-magma temas yüzeyindeki patlayıcı artışa neden olur.
• Freatik püskürmeler , magma ile temas halindeki suyun buharlaşmasından kaynaklanır , bu da çevredeki malzemeleri dışarı atar, magma yerinde kalır.

Magmatik püskürmelerde, magmanın yükselişi sırasındaki baskın süreç , uçucuların dekompresyonla (esas olarak su ve daha mütevazı olarak, daha az çözünür karbon dioksit) dışarı atılması nedeniyle gazın giderilmesidir, uçucuların miktarı kimyası tarafından kontrol edilir. silikat banyosu, basıncı ve sıcaklığı). "Bu gazdan arındırma, silikat sıvısının viskozitesi üzerinde, çekirdeklenme yoluyla sıvı ve gaz fazları arasındaki ayrım üzerinde, gaz kabarcıklarının büyümesi ve muhtemelen birleşmesiyle, mikrolitlerin kristalleşmesiyle katı fazın oranı üzerinde farklı etkiler üretir ^{[ 2 ]}  ” . Baloncukların yükselme hızıyüzdürme , içinde hareket edecekleri magmanın viskozitesinin ters bir fonksiyonudur ve magmanın yükselmesinden çok daha düşüktür ^{[ 3 ]} . Magmanın yükselişi yeterince yavaşsa (cm/s mertebesinde), bu kabarcıklar büyüme eğilimi gösterir, sonra birleşir ( vezikülasyon olgusu ) ^{[ 4 ]} , bu da kanalı çevreleyen duvarlara doğru uçucuların kaybını destekler ve büyük gazlı aşırı basınçların gelişmesini engeller, efüzif tipte bir patlamaya izin verir (magma zaten gazdan arındırılmış yüzeye ulaşır) ^{[ 5 ]}. Magmanın yükselmesi çok hızlıysa (yaklaşık bir m/s), kabarcıkların birleşmesi için gerekli zaman yoktur, uçucu maddeler magma içinde hapsolur ve magmanın kaynak noktasında parçalanmasına neden olmak için yeterli bir aşırı basınç üretir. patlayıcı bir patlamanın ^{[ 6 ]} .

Sıklık ve süre

Patlamaların süresi oldukça değişkendir ^{[ 7 ]}  : bazıları birkaç saat sürer, örneğin 79'da Vezüv'ün patlaması gibi  ; Yeryüzündeki yaklaşık 1.500 aktif yanardağdan, patlamaların yarısından biraz fazlası iki aylık aktiviteyi geçmez ve yüzden biraz fazlası bir yıldan fazla sürer. Çalışmalara göre, tüm volkanlar tarafından her yıl yayılan lav hacminin %75'inden sorumlu olan 1,5 milyon denizaltı volkanı bulunmaktadır ^{[ 8 ]} .

Genellikle yılda ortalama 15 gün süren 50 ila 70 paroksismal karasal patlama vardır. Hawaii'deki Kīlauea'nın ağızlarından biri olan Puʻu ʻŌʻō3 Ocak 1983ile30 Nisan 2018veya 35 yıldır ^{[ 9 ]} .

Aşağıdaki tablo farklı süre dağılımlarını vermektedir ^{[ 10 ]}  :

Volkanik patlama türleri

Zaman içinde birkaç patlama kategorizasyonu önerilmiştir. 1805'te George Poulett Scrope , kalıcı, orta ve paroksismal patlamaları ayırt etti. 1891'de ^{[ 11 ]} , James Dwight Dana , patlayıcı , orta ve sakin patlamalar arasında ayrım yapmak için Hawaii yanardağları üzerine yaptığı çalışmalara dayanmaktadır ^{[ 12 ]} . Giuseppe Mercalli'nin 1907'de İtalyan volkanları üzerine yaptığı çalışmaların ve 1908'de Alfred Lacroix'in Pelée Dağı'nın patlaması üzerine yaptığı çalışmanın itici gücü altında, volkanların geometrisine ( volkanik koninin şekli) dayalı daha karmaşık bir sınıflandırma geliştirildi.), davranışları (patlayıcı veya sakin) ve yaydıkları ürünler ( ateşli bulutlar , lav akıntıları , bloklar , lav çeşmeleri ), bu da Hawaii, Stromboli, Plinian/Vulcanian, Pelean olmak üzere dört türde sınıflandırmaya yol açar, daha sonra İzlanda tipi ve Solfatarya aşaması ^{[ 13 ]} . Bu sınıflandırma, volkanik patlama türlerinin yanlış yorumlanmasından kaynaklansa da okul ders kitaplarında kullanılmaya devam etmektedir ^{[ 14 ]} .

Bu sınıflandırma, aşağıdakiler gibi birkaç çağdaş sınıflandırmaya dönüşmüştür:

Volkanların veya bölgelerin isimlerinden gelen bu mezhepler, bu volkanların sistematik olarak karşılık gelen tipte püskürmelere sahip olduğuna veya dolayısıyla bir volkanın tek bir tür püskürme ile karakterize edildiğine inanılmasına yol açmamalıdır. Basitçe, modelin tanımının bu volkanın veya bu bölgenin patlamasından yapıldığı gerçeğini tercüme ediyorlar. Gerçekte, magmanın magma odasında geçirdiği dönüşümler, hem yanardağın ömrü boyunca hem de bir patlama döngüsü sırasında patlamaların evrimini tetikler . Magmanın odanın tavanında soğuması, sıvı fazın fraksiyonel kristalleşmesine neden olur , oluşan ilk kristaller temel minerallerdir., daha ağır, odanın dibine yerleşen ve tepesinde silika bakımından zengin bir magma bırakan, buna magma farklılaşması denir . Bu nedenle, bir patlamanın başlangıcı, özellikle önceki eskiyse, bir sonrakinden daha viskoz bir lav ve daha patlayıcı bir tür ile karakterize edilebilir. Ayrıca, uzun süreler boyunca magma, çevredeki kayaları kısmen çözme eğilimindedir. Kıta volkanları için, magmayı silisle zenginleştirecek olan genellikle kabuktan gelen felsik minerallerdir. Bu durumda, yanardağ ne kadar eskiyse, lavları o kadar viskoz ve patlayıcı püskürmeleri olacaktır. İstisnalar vardır: magma odası kireçli çökeltilerde ise, örneğin,Vezüv'de , magma giderek daha basit hale gelecek ve püskürmeler giderek daha az patlayıcı hale gelecek.

etkili patlamalar

Etkili püskürmeler , genellikle büyük ölçüde lav akıntıları oluşturarak yayılan, çözünmüş gaz bakımından nispeten zayıf bir magmanın emisyonu ile karakterize edilir . Bu patlamalar, büyük patlamalar olmadan nispeten sessizdir. Bu püskürmelerin tek tehlikesi lav akıntılarının ilerlemesidir (birkaç on km/saate kadar ): ekonomik zarar önemli olabilir, ancak halk genellikle birkaç şey alarak evlerini boşaltmak için zaman bulur.

Yayılan magma çok genel olarak bazalttır , silis oranı düşüktür (SiO ₂) ve bu nedenle çok akışkandır ve çözünmüş gazlar kolayca kaçar. Silis açısından daha zengin bir bileşime sahip lav akışları ve hatta obsidyen akışları da vardır .

Patlamaları genellikle coşkulu olan volkanlar, okyanus ortasındaki sırtlar ve sıcak noktalardakilerdir ( Hawaii , Piton de la Fournaise ve Etna'dakiler gibi ).

Hawaii döküntüsü

Bir Hawaii patlamasının şeması .

Hawaii püskürmesi , volkanın yanları boyunca bazen onlarca kilometre boyunca akmasına izin veren çok sıvı, bazaltik ve silis açısından fakir lav ile karakterize edilir . Lavın gazdan arındırılması çok kolaydır ve fışkırması ya birkaç yüz metre yüksekliğinde ve düzenli akışta lav çeşmeleri şeklinde ya da bir kraterde yer alan az ya da çok geçici bir lav gölü şeklinde yapılabilir .

Çok tehlikeli olmasa da, bu püskürmeler yine de insan altyapısı lav akıntılarından etkilendiğinde önemli hasara neden olabilir . Öte yandan insan riski neredeyse sıfırdır çünkü patlama riski yoktur ve lav tahliye için zaman tanır.

Hawaii tarzı patlamalara sahip volkanlar Mauna Kea , Mauna Loa , Piton de la Fournaise , Nyiragongo , Erta Ale vb  .

Bu tür patlamalar için Volkanik Patlayıcılık İndeksi 0 ile 1 arasında değişir.

Stromboli patlaması

Bir Stromboli patlamasının şeması .

Hawai ve Vulcanian türleri arasında bir ara stil olan Strombolian türü , akıntılar halinde orta derecede sıvı lavlar ve volkanik bombalar , cüruflar ,  vb. gibi tefralar yayar . sık sık patlamalarla tahmin ediliyor. Bir kül bulutu birkaç yüz metre yükselebilir. Tehlike, insan yerleşimlerinin yakınlığına bağlıdır.

Stromboli tipi püskürmelere sahip volkanlar, Stromboli veya Etna'dır , ancak ikincisi bazen volkanik püskürmelere sahip olabilir.

Bu tür patlamalar için volkanik patlama indeksi 1 ile 2 arasında değişmektedir.

Patlayıcı Patlamalar

Patlayıcı patlamalar , silis açısından zengin andezitik lav yayar ve bu nedenle çok viskozdur ve volkanik gazlarını zorlukla serbest bırakır. Bu püskürmeler lav akıntıları oluşturmazlar, bunun yerine ateşli bulutlara ve volkanik dumanlara yol açan büyük miktarlarda kül üreten patlamalar eşlik eder . Volkanik patlamaların yaklaşık %80'i bu tür volkanlarda gerçekleşir ^{[ 16 ]}. Öngörülemedikleri için çok tehlikelidirler, bu tür püskürmeler bazen yanan gazlar ve küller tarafından tehdit edilen popülasyonları tahliye etmek için zaman bırakmaz. En temsili volkanlar,  Pinatubo , Krakatoa , Mayon ve hatta Merapi  gibi “ Pasifik ateş çemberi ”nin “ gri volkanları  ”  dır .

Vulkan patlaması

Bir Vulkan patlamasının şeması .

Vulkan tipinde lavlar daha zor akar çünkü silisçe daha zengindirler ve gazdan arındırılmaları daha zordur. Çeşmeler ve lav çıkıntıları , yanardağ boyunca alçalan ve aşağıdaki binalara ulaşabilenakışlara yol açar.

Ponza taşı , kül ve bomba çıkıntıları oluşabileceği ve birkaç kilometre yüksekliğe çıkabileceği için insan riski daha yüksektir . Tip patlama, Vulcano'nun 1888 ile 1890 arasındaki son patlamasıdır .

Bu tür patlamalar için Volkanik Patlayıcılık İndeksi 2 ile 5 arasında değişir.

Pelean patlaması

Bir Pelean patlamasının şeması .

Bu tip püskürmede macunsu lav zorlukla akar ve bir lav kubbesi oluşturma eğilimindedir . Bu, magmanın baskısı altında parçalanabilir veya patlayabilir, ateşli bulutlar ve volkanik tüyler üretebilir . Püskürmenin kararsız doğası ve ateşli bulutların hızı nedeniyle çok ölümcül olan tipik patlama, 1902'de Martinik'te 28.000 kişinin ölümüne neden olan Pelée Dağı'nınkidir .

Pelean püskürmelerine sahip volkanlar Pelée Dağı , Soufrière de Montserrat , Soufrière de la Guadeloupe vb.

Bu tür patlamalar için Volkanik Patlama İndeksi 1 ile 8 arasında değişir.

Plinian patlaması

Bir Plinian patlamasının şeması .

Bu tür püskürmelerde lav , silis açısından çok zengin olduğu için son derece macunsu olur . Volkanik gazlar serbest kalamadığı için, magma odasındaki basınç artar ve lavları ve bazen de volkanı toz haline getiren patlamalar meydana gelir ve küller onlarca kilometre yükseğe fırlayarak stratosfere ulaşır . Volkanik duman genellikle kendi ağırlığının altına düşer ve yanardağın kenarlarını kilometrelerce harap eder. Yeraltı suyunun varlığılav yolundaki patlama riskini ve bu volkanların tehlikeliliğini artırıyor, ilk tanımı 79'da Genç Plinius tarafından Vezüv'ünki olan ve Pompeii'yi yok eden .

Merapi , Krakatoa , Pinatubo , Saint Helens Dağı veya Augustine Dağı  gibi Plinian patlamalı volkanlar “ Pasifik Ateş Çemberi ”ni oluşturan volkanların çoğunluğunu oluşturur  .

Bu tür patlamalar için Volkanik Patlayıcılık İndeksi 3 ile 8 arasında değişir.

Su varlığında döküntüler

Surtseyan patlaması

Surtseyan patlamasının şeması .

Surtsey püskürmeleri , büyük miktarda su içeren püskürmelerdir . Bunlar genellikle yüzeye yakın, genellikle yüz metreden daha az derinlikte veya magmanın ısısı büyük miktarlarda buzu eritmeyi başardığında buzul altı , denizaltı veya yer altı püskürmeleridir ^{[ 17 ]} .

Yüzeye ulaşmayı başaran denizaltı veya göl altı volkanları, Surtseyan patlaması sırasında bir ada oluşturmak için sudan çıkar . Bu tür patlamalara adını veren Surtsey adası 1963 yılında bu şekilde doğmuştur .

Bir Surtseyan patlaması sırasında, volkanın yüzeyi su yüzeyinin birkaç metre veya birkaç on metre altındadır. Su basıncı artık lavın temas halinde patlamasını önlemek için yeterli değildir. Daha sonra selvi şeklindeki "selvi" patlamaları meydana gelir ve soğutulmuş lav ve tephra , sıvı su ve su buharını karıştırır . Ada ortaya çıktıktan sonra, püskürme magmanın türüne bağlı olarak klasik bir şekilde uzar ^{[ 18 ]} .

Patlama buzul altı ise, bir Surtseyan patlamasına neden olmak için erimiş su volkanın üzerinde hapsolmalıdır. Nevado del Ruiz , 1985'te patladığında bir Surtseyan patlamasına neden olmadı çünkü yanardağın tepesindeki eriyen buzdan gelen su, Armero kasabasını yok eden laharlar oluşturarak yanardağın yamaçlarından aşağı yuvarlandı . Öte yandan, Grímsvötn'in 1996 yılında Vatnajökull altında patlaması, buz örtüsünün eriyen suları nedeniyle Surtseyan patlamasına dönüştü.yanardağın üzerinde bir göl oluşturdu. Magma yüzeye çıkarken, servi çıkıntıları buzları yarıp gölü bir jökulhlaup gibi boşalttı .

Bu tür patlamaların volkanik patlama indeksi 2 ila 5 arasında değişir, ancak büyük ölçüde bazaltik veya andezitik magmanın türüne bağlıdır .

buzul altı patlaması

Buzul altı bir patlamanın şeması .

sualtı patlaması

Bir sualtı patlamasının şeması .

freatik patlama

Bir freatik patlamanın şeması .

Phreato-magmatik patlama

Limnik döküntü

En ölümcül döküntüler

patlama	volkan	Ülke	Tarih	ölü sayısı
1257'de Samalas'ın patlaması	Samalalar	Endonezya	1257	Tahmini değil (ancak Avrupa'daki Bali ve Sumbawa adalarının nüfusunun bir kısmının yanı sıra Lombok krallığının yok edilmesi, gıda kıtlığının ağırlaşarak son derece ölümcül kıtlıklara dönüşmesi) [ 19 ] .
1815'te tambora patlaması	tambora	Endonezya	1815	92.000 [ 20 ]
1883'te Krakatoa'nın patlaması	Krakatoa	Endonezya	1883	36.417 [ 20 ]
79'da Vezüv'ün patlaması	Vezüv Yanardağı	İtalya	79	> 1.500 ceset bulundu, bölgenin < 33.000 olası sakini
1902'de Pelee Dağı'nın patlaması	Pelee Dağı	Fransa ( Martinik )	1902	29.000 [ 20 ]
1985'te Nevado del Ruiz'in patlaması	Nevado del Ruiz	Kolombiya	1985	25.000 [ 20 ]
1792'de Unzen Dağı'nın patlaması	Ünzen Dağı	Japonya	1792	15.000
1586'da Kelud'un patlaması	Kelud	Endonezya	1586	10.000
1783'te Laki patlaması	Laki	İzlanda	1783	9.336 [ 20 ]
1902'de Santa María'nın patlaması	Santa Maria	Guatemala	1902	6.000 [ 20 ]
1919'da Kelud'un patlaması	Kelud	Endonezya	1919	5.115 [ 20 ]

Tefraların çarpma mesafesinin ve hızlarının tahmini

Volkanik bir patlama sırasında, bir yanardağ lav ve tefra püskürtür . Bu projeksiyonların nereye düşeceğini tahmin etmek için aşağıdaki denklemler kullanılabilir:

Mesafe tahmini

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

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

ile :

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {h} }}$ : yatay mesafe;

${\displaystyle \Delta d_{\mathrm {v} }}$ : Dikey mesafe;

${\displaystyle V_{\mathrm {i} }}$ : ilk hızın modülü;

${\displaystyle \Delta t}$ : zaman ;

${\displaystyle g}$ : yer çekimine bağlı ivme  ;

${\displaystyle \theta }$ : ilk hızın yatayla yaptığı açı.

hız tahmini

Lancaster Üniversitesi'nden Profesör Lionel Wilson, projeksiyonların fırlatma hızını hesaplamak içinBernoulli'nin değiştirilmiş teoremini kullanıyor :

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

ile :

${\displaystyle U_{s}}$- Fırlatma hızı

${\displaystyle P_{i}}$- Gaz basıncı

${\displaystyle P_{s}}$- Atmosferik basınç

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

Wilson ayrıca, dar bir açıklıktan geçen hızlı mermilerin hızını hesaplamak için kullanılan, Bernoulli teoreminden türetilen ikinci bir denklem olan silah denklemini kullanır:

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

ile :

${\displaystyle P_{i}}$- İlk basınç

${\displaystyle m}$- merminin kütlesi

${\displaystyle U_{s}}$- Fırlatma hızı

${\displaystyle g}$- Yerçekimi ivmesi

${\displaystyle A}$- Basınç uygulanan bölge

${\displaystyle b}$- Bernoulli sabiti

Notlar ve referanslar

Şuna da bakın:

Kaynaklar ve bibliyografya

• (en) Ffden-2.phys.uaf.edu adresindeki Patlamaların Fiziği
• http://ici.radio-canada.ca adresinde volkanların kökeni

İlgili Makaleler

• Volkanik Patlama İndeksi
• volkanolojik tahmin
• bir volkanın etkinliği
• Volkanik patlamaların listeleri

• Volkanizma Portalı
• Büyük riskler portalı