Vulkaniniai pelenai ir vulkaninės dulkės | Nuotraukos, palydoviniai vaizdai, daugiau

Turinys

• Kas yra vulkaniniai pelenai?
• Vulkaninių pelenų savybės
• Pelenų išsiveržimai ir pelenų kolonos
• Pelenų pliūpsniai, pelenų kriokliai ir pelenų laukai
• Vulkaninių pelenų poveikis
• Poveikis žmonių sveikatai:
• Poveikis žemės ūkiui:
• Poveikis pastatams:
• Poveikis prietaisams:
• Poveikis ryšiams:
• Poveikis energijos gamybos įrenginiams:
• Poveikis antžeminiam transportui:
• Poveikis oro transportui:
• Poveikis vandens tiekimo sistemoms:
• Poveikis nuotekų sistemoms:
• Planavimas vulkaniniams pelenams

Vulkaninių pelenų pliūpsnis nuo Cleveland ugnikalnio, esančio Chuginadako saloje Aleuto salų grandinėje prie Aliaskos. NASA vaizdas, padarytas skrydžio inžinieriaus Jeffo Williamso iš Tarptautinės kosminės stoties. Didesnis vaizdas.

Kas yra vulkaniniai pelenai?

Vulkaniniai pelenai susideda iš negirdėtų uolienų miltelių dydžio iki smėlio dydžio dalelių, kurias į orą išpūtė išsiveržęs ugnikalnis. Šis terminas yra naudojamas medžiagai, kai ji yra ore, po to, kai ji nukrenta ant žemės, o kartais ir po to, kai ji yra litifikuota į uolą. Sąvokos „vulkaninės dulkės“ ir „vulkaniniai pelenai“ yra vartojamos tai pačiai medžiagai; tačiau miltelių dydžio medžiagoms labiau tinka „vulkaninės dulkės“.

Vulkaniniai pelenai nuo Šv. Heleno kalno, 1980 m. išsiveržimas. USGS vaizdas, D.E. Wieprecht. Didesnis vaizdas.

Vulkaninių pelenų dalelės žiūrima skenavimo elektronų mikroskopu. USGS atvaizdas - A.M. Sarna-Wojcicki. Didesnis vaizdas.

Vulkaninių pelenų savybės

Iš pirmo žvilgsnio vulkaniniai pelenai atrodo kaip minkšti, nekenksmingi milteliai. Vulkaniniai pelenai yra uolienų medžiaga, kurios kietumas pagal Moho kietumo skalę yra apie 5 ir daugiau. Jį sudaro netaisyklingos formos dalelės su aštriais, nelygiais kraštais (žr. Mikroskopinį vaizdą). Aukštą kietumą derinkite su netaisyklinga dalelių forma, o vulkaniniai pelenai gali būti abrazyvinė medžiaga. Tai suteikia šioms mažoms dalelėms galimybę pažeisti orlaivio langus, dirginti akis, sukelti neįprastą judančių įrangos dalių, su kuriomis jos liečiasi, susidėvėjimą ir sukelti daugybę kitų problemų, aptariamų toliau skyriuje „Vulkaninių pelenų poveikis“.

Vulkaninių pelenų dalelės yra labai mažos ir turi vezikulinę struktūrą su daugybe ertmių. Tai suteikia jiems palyginti mažą akmens masės tankį. Dėl mažo tankio ir labai mažų dalelių vulkaniniai pelenai gali išsiveržti į atmosferą per išsiveržimą ir vėjo pernešti didelius atstumus. Vulkaniniai pelenai gali sukelti problemų dideliu atstumu nuo išsiveržusio ugnikalnio.

Vulkaninių pelenų dalelės netirpsta vandenyje. Kai jie tampa šlapi, jie sudaro srutą arba purvą, dėl kurio greitkeliai ir kilimo ir tūpimo takai gali būti slidūs. Šlapūs vulkaniniai pelenai gali išdžiūti į vientisą, betoninę masę. Tai leidžia užkirsti kelią audros kanalizacijai ir įklijuoti į gyvūnų kailį, esantį lauke, kai pelenai krenta tuo pačiu metu kaip lietus.

Vulkaninių pelenų kolona: Šv. Helenso kalno išsiveržimo kolona 1980 m. Gegužės 18 d. Dėl šios sprogstamosios medžiagos susidarė karšta tefros, vulkaninių dujų ir patekusio oro kolonėlė, kuri per mažiau nei dešimt minučių pakilo į 22 kilometrų aukštį. Stiprus vyraujantis vėjas pelenus į rytus nešė maždaug 100 kilometrų per valandą greičiu. Mažiau nei per keturias valandas pelenai nukrito ant Spokanės miesto, esančio maždaug už 400 kilometrų, o po dviejų savaičių išsiveržimo debesis apsupo žemę. USGS atvaizdas - A. Post.

Pelenų išsiveržimai ir pelenų kolonos

Kai kuriose magmose yra didžiulis ištirpusių dujų kiekis esant labai aukštam slėgiui. Kai išsiveržimas įvyksta, staigus šių dujų slėgis yra laisvas ir jos greitai plečiasi, sklinda iš ugnikalnio angos ir su savimi nešiojasi mažus magmos gabaliukus. Po tuo pačiu rezultatu požeminis vanduo, esantis šalia magmos kameros. Tai yra pelenų dalelių šaltinis kai kuriems išsiveržimams. Iš ventiliacijos angos sklindantis didžiulis karštų, išbėgančių, besiplečiančių dujų kiekis gali pelenų ir karštų dujų išsiveržimo koloną iškelti į orą.

Kartu pateiktame paveikslėlyje pavaizduota pelenų kolonėlės dalis, gauta 1980 m. Gegužės mėn. Išsiveržus Šv. Helenso kalnui. Tame išsiveržime sprogus karštų vulkaninių dujų išmetimui į atmosferą susidarė kylančios tefros, vulkaninių dujų ir patekusio oro kolonėlė, kuri per mažiau nei dešimt minučių pakilo į 22 kilometrų aukštį. Tuomet stiprūs vyraujantys vėjai pelenus į rytus nešė maždaug 100 kilometrų per valandą greičiu. Mažiau nei per keturias valandas pelenai nukrito ant Spokane miesto, esančio maždaug 400 kilometrų nuo ventiliacijos angos. Po dviejų savaičių išsiveržimo dulkės buvo nešamos aplink Žemę.

Šv. Helenso kalno išsiveržimas buvo išskirtinis savo dydžiu ir intensyvumu. Tipiškesnis pelenų išsiskyrimas parodytas paveikslėlyje šio puslapio viršuje. Tame paveikslėlyje Clevelando ugnikalnis, esantis Chuginadako saloje Aleutijos salų grandinėje Aliaskoje, išskiria nedidelį pelenų srautą, kuris per kelias minutes atsiskiria nuo ugnikalnio ir jį nuneša vėjas.

Vulkaninių pelenų žemėlapis: Žemėlapis, rodantis pelenų, susidariusių 1980 m. Gegužės 18 d. Išsiveržus Šv. Helenso kalnui, geografinį pasiskirstymą JAV. USGS vaizdas. Didesnis žemėlapis.

Pelenų storis: Pelenų nuosėdos paprastai yra storos ir stambios dalelių dydžio šalia ugnikalnio. Tačiau per atstumą indėlis tampa plonesnis ir smulkesnis.

Pelenų pliūpsnis: Visame žemyne ​​išpūstas ilgas pelenų srautas iš Chaitén ugnikalnio pietų Čilėje. Didesnis vaizdas.

Pelenų pliūpsniai, pelenų kriokliai ir pelenų laukai

Pelenus išleidęs į orą ugnikalnis, vėjas turi galimybę juos perkelti. Šis judėjimas kartu su oro turbulencija padeda paskirstyti pakabinamus pelenus plačiame plote. Šie vėjo pelenų debesys yra žinomi kaip pelenų pliūpsniai. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas pelenų srautas, susidaręs iš Chaitén ugnikalnio išsiveržimo pietų Čilėje 2008 m. Gegužės 3 d. Šis pliūpsnis prasideda Čilėje, kerta Argentiną ir šimtus kilometrų tęsiasi per Atlanto vandenyną, o pasklinda keliaujant.

Pelenų nuosėdoms tolstant nuo ugnikalnio angos, jo palaikyti nebereikia bėgti dujų. Nepalaikomos pelenų dalelės pradeda iškristi. Pirmiausia iškrenta didžiausios pelenų dalelės, o mažesnės dalelės ilgiau suspenduotos. Tai gali sudaryti pelenų nuosėdas žemėje po pelenų sankaupu. Paprastai šios pelenų nuosėdos yra storiausios šalia angos ir yra mažos, atsižvelgiant į atstumą. Šiame puslapyje parodytas žemėlapis, kuriame pelenai pasiskirstę nuo 1980 m. Gegužės 18 d. Išsiveržusio Šv. Helenso kalno.

Pelenų laukas yra geografinė sritis, kurioje žemė buvo užpildyta pelenų nuosėdų nuosėdomis. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas pelenų laukas į rytus nuo Chaitén ugnikalnio pietinėje Čilėje nuo 2008 m. Gegužės mėn. Aiškiai matomas baltas pelenų dangtis.

Pelenų laukas: Pelenų laukas į rytus nuo Chaitén ugnikalnio nuo 2008 m. Gegužės mėn. Didesnis vaizdas.

Vulkaninių pelenų poveikis

Vulkaniniai pelenai kelia daugybę pavojų žmonėms, turtui, mašinoms, bendruomenėms ir aplinkai. Keletas iš jų yra išsamiai aprašyti žemiau.

Poveikis žmonių sveikatai:

Žmonės, susidūrę su krentančiais pelenais arba gyvenantys dulkėtoje aplinkoje po pelenų, gali patirti daugybę problemų. Kvėpavimo sistemos problemos yra nosies ir gerklės dirginimas, kosulys, į bronchitą panašios ligos ir diskomfortas kvėpuojant. Jų galima sumažinti naudojant didelio efektyvumo kaukes, tačiau, jei įmanoma, reikėtų vengti pelenų poveikio.

Ilgalaikės problemos gali apimti ligos, vadinamos „silikoze“, vystymąsi, jei pelenuose yra didelis silicio dioksido kiekis. JAV nacionalinis darbuotojų saugos ir sveikatos institutas rekomenduoja specialių tipų kaukes tiems, kurie yra veikiami vulkaninių pelenų. Kiekvienas, kuris jau kenčia nuo tokių problemų kaip bronchitas, emfizema ar astma, turėtų vengti poveikio.

Sausi vulkaniniai pelenai gali prilipti prie drėgnų žmogaus akių, o mažos pelenų dalelės greitai dirgina akis. Ši problema yra pati sunkiausia žmonėms, nešiojantiems kontaktinius lęšius. Žmonės apie kai kuriuos odos dirginimus praneša pelenų vietose; tačiau atvejų skaičius ir sunkumas yra maži.

Novarupta pelenai: Palydovinis kraštovaizdžio vaizdas aplink Novaruptos ugnikalnį su pelenų kontūrais ir 1912 m. Išsiveržimo piroklastinio srauto plotas, parodytas spalvotomis linijomis. Palydovinis vaizdas, kurį pateikė J. Allenas (NASA), naudojant Merilando universiteto visuotinės žemės dangos įrenginio duomenis. Kartografija: B. Cole,. Didesnis vaizdas.

Poveikis žemės ūkiui:

Gyvuliai patiria tas pačias akių ir kvėpavimo problemas, kurios buvo aprašytos aukščiau žmonėms. Gyvūnai, kurie maitinasi ganydami, gali nebegalėti valgyti, jei pelenai padengia jų maisto šaltinį. Tie, kurie valgo iš pelenais padengto maisto šaltinio, dažnai kenčia nuo daugybės ligų. Ūkininkams, kurie gyvena pelenų zonose, gali tekti tiekti papildomą pašarą savo gyvūnams, juos evakuoti arba siųsti į ankstyvą skerdimą.

Vos kelių milimetrų pelenai paprastai nepadarys didelės žalos ganykloms ir pasėliams. Tačiau tankesnės pelenų sankaupos gali pakenkti arba sunaikinti augalus ir ganyklas. Storos sankaupos gali pakenkti dirvožemiui, nes užmušami mikrofitai ir blokuojamas deguonies ir vandens patekimas. Dėl to gali susidaryti sterili dirvožemio būklė.

Žala vulkaniniams pelenams: Dėl šlapio pelenų pažeisti pastatai. USGS vaizdas. Didesnis vaizdas.

Vulkaniniai pelenai: USGS vaizdo įrašas, kuriame paaiškinamas vulkaninių pelenų poveikis oro eismui.

Poveikis pastatams:

Sausi pelenai sveria maždaug dešimt kartų daugiau nei šviežias sniegas. Stori pelenai ant pastato stogo gali jį perkrauti ir sukelti griūtį (žr. Paveikslėlį). Daugelis pastatų nėra suprojektuoti palaikyti šį papildomą svorį.

Iš karto po gausaus pelenų vienas iš prioritetinių darbų yra pelenų valymas nuo pastatų stogų. Jei lietaus patenka prieš pašalinant pelenus, pelenai gali juos absorbuoti ir padidinti svorį. Šlapių pelenų tankis gali būti dvidešimt kartų didesnis nei šviežio sniego.

Vulkaniniai pelenai gali užpildyti latakus ant pastato ir užkimšti nuosėdas. Vien pelenai gali būti labai sunkūs, ir jei nuo lietaus jie sušlampa, svoris dažnai traukia latakus iš namų. Pelenai kartu su vandeniu gali ėsdinti metalines stogo dangas. Šlapieji pelenai taip pat yra laidininkai, o susikaupę aplink išorinius pastato elektrinius elementus, jie gali sukelti rimtus sužalojimus ar žalą.

Oro kondicionieriai ir vėdinimo sistemos gali sugesti ar sugesti, jei jų filtrai yra užsikimšę arba jų angas uždengia vulkaniniai pelenai. Įrangos judančios dalys gali būti greitai dėvimos, jei tarp jų patenka šlifavimo pelenai.

Poveikis prietaisams:

Smulkūs pelenai ir dulkės gali patekti į pastatus ir sukelti problemų su prietaisais. Abrazyviniai pelenai gali sukelti neįprastą judesį elektrinių variklių dalims. Dulkių siurbliai, krosnys ir kompiuterinės sistemos yra ypač pažeidžiamos, nes jos apdoroja daug oro.

Tamsa dėl ugnikalnio pelenų: Ore esantys pelenai gali užblokuoti saulės spindulius ir dienos metu po pelenų esančiomis vietomis tamsėti. „Soufriere Hills“ ugnikalnis, vaizdas iš 1997. USGS vaizdas. Didesnis vaizdas.

Poveikis ryšiams:

Vulkaniniai pelenai gali turėti elektros krūvį, trikdantį radijo bangas ir kitas oru perduodamas transliacijas. Radijo, telefono ir GPS įranga gali nesugebėti siųsti ar priimti signalų, jei šalia yra išsiveržęs ugnikalnis. Pelenai taip pat gali pakenkti fizinėms patalpoms, tokioms kaip laidai, bokštai, pastatai ir įranga, reikalingi palaikyti ryšius.

Poveikis energijos gamybos įrenginiams:

Vulkaniniai pelenai gali sukelti energijos gamybos įrenginių uždarymą. Šie įrenginiai kartais išjungiami, kad būtų išvengta pelenų pažeidimų. Jie gali likti žemyn, kol pelenai nebus pašalinti. Tai apsaugo pagrindinę įrangą nuo gedimo, tačiau trikdo milijonų žmonių energiją.

Automobilių vulkaniniai pelenai Clark oro bazėje Filipinuose po 1991 m. Pinatubo kalno išsiveržimo. Ši stovėjimo aikštelė yra maždaug 25 kilometrų į rytus nuo išsiveržimo ir joje buvo apie 9 centimetrų pelenų. USGS atvaizdas - R. P. Hoblitt. Didesnis vaizdas.

Poveikis antžeminiam transportui:

Pradinis poveikis transportavimui yra matomumo apribojimas. Pelenai užpildo orą ir blokuoja saulės šviesą. Dieną gali būti taip tamsu, kaip naktį. Pelenai taip pat dengia kelio ženklinimą. Tik vienas milimetras pelenų gali užmaskuoti greitkelio centrą ir pagrindines linijas.

Kitas poveikis yra automobiliams. Jie perdirba didžiulį oro kiekį, kuriame bus ugnikalnių dulkių ir pelenų. Iš pradžių tai užfiksuoja oro filtras, tačiau jis greitai gali būti priblokštas. Tada į variklį patenka abrazyvinės dulkės, kad pažeistų kruopščiai apdirbtas dalis ir užkimštų mažas angas.

Vulkaniniai pelenai kaupiasi ant automobilių priekinių stiklų, todėl atsiranda poreikis naudoti valytuvus. Jei naudojami valytuvai, abrazyviniai pelenai tarp priekinio stiklo ir valytuvų gali subraižyti langą, kartais susidarantį matinį paviršių, kurio neįmanoma peržvelgti.

Kelius dengiančios vulkaninės dulkės ir pelenai gali prarasti sukibimą. Jei keliai sušyla, sausi pelenai virsta labai slidžiu purvu. Keliai ir gatvės turi būti išasfaltuoti taip, lyg būtų iškritęs neištirpęs sniegas.

Pelenų sluoksniai Filipinuose: A) atkarpa ant Santo Tomo upės tilto į šiaurę nuo San Narciso, Zambales; 32 km į vakarus-pietvakarius nuo angos. A sluoksnis yra 8 mm smėlio dydžio pelenų; sluoksnis B yra 4 mm daugiausia smulkių pelenų. Atkreipkite dėmesį į silpną normalų C sluoksnio klasifikavimą ir išsisklaidžiusias šiurkščias skiautes ant nuosėdų paviršiaus.

B) Tefros kritimo sankaupos nepataisytu keliu palei Marella upę 10,5 km į pietvakarius nuo orlaidės. A sluoksnį, maždaug 4 cm storio, sudaro šiurkštūs pelenai ir smulkūs lapiliai; sluoksnį B sudaro keli ploni pelenų sluoksniai; C sluoksnio storis yra 33 cm, jis yra storiausias iki šiol rastas klimaksinio pemzos kritimo telkinio ruožas. Atkreipkite dėmesį į įprastą klasifikavimą, bet viršutinėje kairėje pusėje yra 2 cm pemzos lapilis. D sluoksnį sudaro dvi nuo 3 iki 4 cm storio smulkaus pelenų lovos, atskirtos vandeniu paruoštų pemzinių pelenų sluoksniu.

C) Tefros sankaupos netvarkingame kelyje apie 9 km į pietryčius nuo orlaidės, šiaurinėje Gumaino upės pusėje. B sluoksnis yra 23 cm storio ir susideda iš daugybės rūšiuotų pelenų; C sluoksnio storis yra 31 cm, apatinėje dalyje yra dvi zonos, turinčios nedidelę smulkių pelenų dangą.

D) Pasig upės kanjono žiočių ruožas apie 15 km į rytus nuo angos. B sluoksnis yra 10 cm storio, o C sluoksnis yra apie 18 cm storio; atkreipkite dėmesį į zonas, kuriose gausu pelenų, kurios išsiskiria dėl padidėjusio derėjimo. „USGS Images“ pateikė W.E. Scotas ir J.J. Majoras. Didesnis vaizdas.

Poveikis oro transportui:

Šiuolaikiniai reaktyviniai varikliai apdoroja nepaprastai daug oro. Jie įtraukia orą į variklio priekį ir išstumia jį iš galinės dalies. Jei vulkaniniai pelenai įpilami į reaktyvinį variklį, juos galima įkaitinti iki aukštesnės nei pelenų lydymosi temperatūros. Pelenai gali ištirpti variklyje, o minkštas lipnus produktas gali prilipti prie variklio vidaus. Tai riboja oro srautą per variklį ir prideda svorį plokštumai.

Vulkaniniai pelenai sukėlė variklio gedimą keliuose lėktuvuose. Laimei, lakūnai galėjo saugiai tūpti su likusiais varikliais. Šiandien ugnikalniai yra stebimi, ar nėra išsiveržimo požymių, o lėktuvai yra nukreipiami aplink teritorijas, kuriose gali būti ore esančių pelenų.

Ore suspenduoti vulkaniniai pelenai gali šlifuoti lėktuvus, skriejančius per jį šimtais kilometrų per valandą. Tokiu greičiu pelenų dalelės, veikiančios priekinį stiklą, gali nušlifuoti paviršių iki matinio paviršiaus, kuris užgožia pilotų vaizdą. Smėlio pūtimas taip pat gali pašalinti dažus ir metalo duobes iš nosies ir priekinių sparnų kraštų bei navigacijos įrangos.

Oro uostuose su trasomis susiduria tos pačios problemos, kaip ir keliuose. Ant kilimo ir tūpimo takų žymenys gali būti padengti pelenais. Lėktuvai gali prarasti sukibimą tūpdami ir kildami. Prieš pradedant operacijas, pelenai turi būti pašalinti.

Tarptautinė civilinės aviacijos organizacija pripažino būtinybę pilotus ir skrydžių vadovus informuoti apie ugnikalnių pavojus. Tam jie dirbo kartu su vyriausybinėmis agentūromis, norėdami įsteigti kelis vulkaninių pelenų konsultavimo centrus. Šie centrai stebi ugnikalnių aktyvumą ir praneša apie pelenų pliūpsnius savo stebėjimo zonoje.

Vulkaniniai pelenai: USGS vaizdo įrašas, kuriame paaiškinamas vulkaninių pelenų poveikis oro eismui.

Poveikis vandens tiekimo sistemoms:

Vandens tiekimo sistemas gali paveikti kritimas. Kai bendruomenė naudoja atvirą vandens tiekimą, pvz., Upę, rezervuarą ar ežerą, nukritę pelenai taps suspenduota vandens tiekimo medžiaga, kuri prieš naudojimą turi būti filtruojama. Apdorojant vandenį su suspenduotais abrazyviniais pelenais, gali būti padaryta žala siurbliams ir filtravimo įrangai.

Pelenai taip pat gali sukelti laikinus vandens chemijos pokyčius. Pelenai, liečiami su vandeniu, gali sumažinti pH ir padidinti iš pelenų ištekėjusių jonų koncentraciją. Tai apima: Cl, SO₄, Na, Ca, K, Mg, F ir daugelis kitų.

Poveikis nuotekų sistemoms:

Miesto gatvėse krintantys pelenai iškart pateks į lietaus kanalizacijos sistemą. Jei perdirbamas iš pelenų nutekėjęs kanalizacijos vanduo, suspenduoti pelenai gali perkrauti įrangą ir filtrus bei sugadinti siurblius ir vožtuvus. Tai taip pat tampa šalinimo problema. Pelenai ar srutos gali sukietėti į medžiagą, panašią į betoną.

Planavimas vulkaniniams pelenams

Bendruomenės, esančios šalia ugnikalnių ar pasroviui nuo ugnikalnių, galinčių sukelti pelenų išsiveržimus, turėtų apsvarstyti galimą ugnikalnio pelenų poveikį ir planuoti būdus, kaip su juo susidoroti ir sumažinti jo poveikį. Daug lengviau įsisąmoninti problemą ir imtis veiksmų iš anksto, nei be įspėjimo susidurti su milžiniška problema.