Negatywne i pozytywne skutki zjawisk wulkanicznych

Negatywne i pozytywne skutki zjawisk wulkanicznych

Wybuch wulkanu to gwałtowne wydostanie się na powierzchnię Ziemi magmy, która staje się lawą. Zjawisko to najczęściej kojarzone jest z negatywnymi skutkami. Na dzisiejszej lekcji dowiesz się, czy wybuch wulkanu może mieć także skutki pozytywne oraz w jaki sposób taki wybuch może być wykorzystany przez człowieka.

Wybuch wulkanu i materiały piroklastyczne

Wybuch wulkanu to bardzo gwałtowne zjawisko. Wydostawaniu się magmy podczas wybuchu mogą towarzyszyć również inne procesy. Wybuchy niejednokrotnie skutkują wysadzaniem stożków wulkanicznych, wydostawaniem się ogromnych chmur gazów i pyłów czy wydostawaniem się materiałów zwanych materiałami piroklastycznymi. Wysadzanie stożków wulkanicznych powoduje niekiedy zniszczenie znacznej części wyspy lub tworzenie nowych. Wydostawanie się chmur gazów i pyłów wulkanicznych powoduje zmniejszenie ilości promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, a co za tym idzie obniżenie temperatury powietrza czy utrudnienia w lotnictwie.

Materiały piroklastyczne są efektem rozpylenia lawy albo niszczenia podłoża skalnego lub stożka wulkanicznego podczas wybuchu wulkanu. Do materiałów piroklastycznych zalicza się:

  • bomby wulkaniczne – bryły stygnącej w powietrzu lawy, mają duże rozmiary i z dużą siłą uderzają o powierzchnię Ziemi;
  • scoria – części lawy o niewielkich rozmiarach stygnące w powietrzu, mają porowatą strukturę;
  • lapille – części lawy o niewielkich rozmiarach będące efektem rozkruszenia starej pokrywy lawowej;
  • popioły wulkaniczne – bardzo małe części lawy rozpylonej w powietrzu;
  • pumeks – porowaty materiał będący efektem rozpylenia niewielkich brył lawy o dużej zawartości gazów, przez co po wystygnięciu powstaje charakterystyczna porowata struktura.
Budowa wulkanu stożkowego,źródło Englishsquare.pl Sp. z o.o., CC BY-SA 3.0.
Budowa wulkanu stożkowego, źródło Englishsquare.pl Sp. z o.o., CC BY-SA 3.0.

Właściwości materiałów powstających na skutek wybuchu wulkanu zależą w dużej mierze od składu magmy wylewającej się na powierzchnię Ziemi w postaci strumieni lawowych. Na tej podstawie wyróżnia się:

  • lawy kwaśne o dużej lepkości, przemieszczające się wolniej, krótkie, zawierające skały podłoża oraz bardzo dużo gazów, zawierają ponad 65% dwutlenku krzemu;
  • lawy zasadowe o mniejszej lepkości, przemieszczające się szybciej, o mniejszej zawartości gazów, zawierają one poniżej 53% dwutlenku krzemu, tworzą dłuższe potoki.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, zajrzyj do Rodzaje i rozmieszczenie wulkanów na Ziemi oraz do Plutonizm i wulkanizm (która lawa jest bezpieczniejsza? 🙂 ).

Pozytywne skutki wybuchów wulkanów

Powstawanie żyznych gleb

Efektem procesów wulkanicznych, a dokładnie powstawania osadów piroklastycznych, są gleby wulkaniczne – andosole i gleby allofanowo‑próchniczne. Gleby takie powstają na pyłach i popiołach wulkanicznych. Charakteryzują się wysoką zawartością próchnicy.

Zawierają też pewne ilości frakcji ilastej, ale zachodzi w niej silny proces wietrzenia krzemianów. Gleby wulkaniczne uznawane są za żyzne, zawierają wiele składników odżywczych i mają zastosowanie rolnicze. Występują przede wszystkim w Pacyficznym Pierścieniu Ognia. Są zaliczane do gleb astrefowych, ale z czasem – na skutek silnego procesu wietrzenia – przekształcają się w glebę strefową, charakterystyczną dla otoczenia.

Powstawanie energii geotermalnej

Występowanie zjawisk wulkanicznych związane jest zarówno z wysokim ciśnieniem, jak i z wysoką temperaturą. Ta druga właściwość zapoczątkowała myślenie o terenach wulkanicznych jako o potencjalnych źródłach energii. Przykładami państw, w których pozyskuje się energię z wnętrza Ziemi, są Islandia i Nowa Zelandia. Energię geotermalną pozyskuje się poprzez wykonywanie głębokich odwiertów (nawet na ponad 4 km) do zbiorników wód geotermalnych. Gorącą wodę i parę wodną znajdującą się pod bardzo wysokim ciśnieniem, o bardzo wysokiej temperaturze (ponad 400°C) wykorzystuje się do ogrzewania lub produkcji energii elektrycznej.

Powstawanie nowych skał

Wulkany są źródłem nowych skał, które powstają po zastygnięciu magmy. Może do tego dochodzić zarówno na powierzchni Ziemi, jak i pod nią. W pierwszym przypadku powstają skały wylewne, w drugim – głębinowe. Przykładem skały wylewnej jest bazalt. Ze względu na to, że skała ta powstaje na skutek szybkiego ochładzania się lawy na powierzchni Ziemi, struktura skały jest drobnoziarnista, ma budowę skrytokrystaliczną (brak możliwości fizycznych dla wytworzenia się dużych kryształów). Barwa bazaltu jest ciemna – czarna, szara lub zielona.
Zbudowane są najczęściej z plagioklazów piroksenów, zawierają związki wapnia i magnezu, są natomiast ubogie w krzem. Pod względem gospodarczym bazalt ma przede wszystkim znaczenie w budownictwie.

Innym przykładem skały wylewnej jest porfir, który powstaje poprzez wstępne zastyganie magmy pod powierzchnią Ziemi. Powolne zastyganie pod powierzchnią tworzy w skale prakryształy (budowa jawnokrystaliczna). Częściowo wychłodzona magma zostaje następnie wyrzucona na powierzchnię Ziemi, gdzie dochodzi do dalszego i całkowitego wystudzenia materiału. Taki sposób zastygania magmy powoduje, że porfiry mogą zawierać widoczne kryształy, ale widoczne są też drobne i nierozbudowane ziarna. Natomiast szybkie zastyganie lawy wiąże się powstaniem ciasta skalnego o skrytokrystalicznej budowie.

W przypadku, gdy lawa bardzo szybko zastyga i ma kontakt z wodą, dochodzi do uwięzienia gazów zawartych w magmie, co w efekcie daje widoczne pory. Przykładem takiej skały jest pumeks.

Do skał głębinowych natomiast zalicza się granit. Fakt, że magma w tym przypadku zastyga powoli pod powierzchnią Ziemi, wpływa na budowę granitu, w którym widoczne są wyraźne kryształy. Budowa taka nosi nazwę jawnokrystalicznej.

Tuf wulkaniczny to skała osadowa pochodzenia wulkanicznego, powstała z piasków i popiołów wulkanicznych. Materiał ten związany jest spoiwem ilastym lub krzemionkowym. Tufy wykorzystywane są w budownictwie, natomiast tufy bazaltowe mają zastosowanie w lecznictwie w postaci błota zwanego fangiem.

Powstanie atrakcji wulkanicznych (wulkany, jeziora wulkaniczne‑kalderowe)

Atrakcjami turystycznymi nazywa się wszelkie obiekty fizyczne, przyrodnicze i antropogeniczne lub cechy obiektów, które przyciągają odwiedzających. Wśród przyrodniczych atrakcji można wyróżnić między innymi wulkany i jeziora wulkaniczne. Wśród wulkanów, które przyciągają turystów, znajdują się zarówno te wygasłe, jak i aktywne. Do atrakcji turystycznych można zaliczyć dwa indonezyjskie wulkany – Bromo i Kawah Ijen. W przypadku drugiego dodatkowo można obserwować wydobycie siarki przez miejscową ludność.

Inne znane z działalności wulkanicznej regiony to Japonia i Islandia. W Japonii turystów przyciąga wulkan Aso San w Parku Narodowym Aso oraz Fudżi na wyspie Honsiu, który stanowi święte miejsce shintoistów i buddystów. Nie tylko w Japonii niektóre wulkany objęte są ochroną. W Stanach Zjednoczonych na zwiedzających czeka Park Narodowy Wulkanów Hawajskich, gdzie największą atrakcją jest wulkan Kilauea, w którym można obejrzeć nie tylko sam krater, ale także wylewanie się magmy. Jest to możliwe, ponieważ wylewy są bardzo łagodne i nie stanowią zagrożenia. Park narodowy został utworzony także w rejonie wulkanu Wezuwiusz we Włoszech, a pod ochroną znajdują się liczne gatunki roślin i zwierząt żyjących na terenie wulkanicznym. Atrakcją turystyczną jest także najwyższy czynny wulkan na świecie – Cotopaxi w Ekwadorze, a także najwyższy wulkan w Europie – Etna na Sycylii.

Jeziora wulkaniczne powstają w kalderach, czyli poszerzonych kraterach wulkanów. Do najbardziej znanych jezior wulkanicznych zaliczyć można Kawali Ijen (Indonezja), Ljotipollur (Islandia), Paulina Lake i East Lake (USA), Green Lake (Nowa Zelandia), Laguna Caliente (Kostaryka), Pinatibo (Filipiny), Taupo (Nowa Zelandia), Crater Lake (Szetlandy), Crater Lake (Nowa Zelandia), jezioro Troickoje (Rosja), jezioro Darwina (Galapagos), Oloiden (Kenia), Atitlan (Gwatemala), Kussnaro (Japonia), Laguna del Diamante (Argentyna).

Negatywne skutki wybuchów wulkanów

Wulkaniczne trzęsienie ziemi

Skutkiem ubocznym zjawisk wulkanicznych są trzęsienia ziemi. W porównaniu z trzęsieniami powstającymi w efekcie przemieszczania się płyt litosfery nie są one jednak zbyt częste. Trzęsienia wulkaniczne stanowią do 7% wszystkich trzęsień ziemi na świecie.

Tsunami

Fale oceaniczne o pochodzeniu grawitacyjnym nazywane są tsunami (z jap. fale przybrzeżne). Powstają w wodach głębokich, natomiast odczuwalne są w płytkich. Jedną z przyczyn ich tworzenia się mogą być procesy wulkaniczne. Fale takie stanowią ok. 5% wszystkich tsunami. Różnią się one znacznie od zwykłych, porównanie parametrów tsunami i fali wiatrowej prezentuje poniższa tabela.

wysokość długość prędkość
tsunami na oceanie kilkadziesiąt cm >100 km 700 km/h
tsunami przy brzegu 30 m 3 km kilkadziesiąt km/h
fala wiatrowa 3 m 100 m 4-8 km/h

Źródło: P.F. Góra, Tsunami, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki UJ, Kraków 2017.

Do największych tsunami wywołanych przez zjawiska wulkaniczne zalicza się:

  • tsunami będące skutkiem wybuchu wulkanu Krakatau w 1883 roku,
  • tsunami w Cieśninie Sundajskiej będące skutkiem wybuchu wulkanu Anak Krakatau w 2018 roku,
  • tsunami będące skutkiem wybuchu wulkanu Unzen w 1792 roku.

Obecnie obszarem zagrożonym wystąpieniem tsunami na skutek zjawisk wulkanicznych jest np. obszar wysp wulkanicznych La Palma (Wyspy Kanaryjskie). W tym przypadku istnieje ryzyko oberwania się skał, które z dużą siłą uderzą w wody oceanu, wywołując fale.

Lawiny piroklastyczne

Lawinami piroklastycznymi nazywa się mieszaninę materiału piroklastycznego i gazów. Lawiny takie mają dużą objętość i prędkość przemieszczania się (do 150 km/h). Niesiony materiał ma także wysoką temperaturę (do 1000°C). Przejście takiej lawiny powoduje ogromne zniszczenia obiektów znajdujących się na jej trasie. Nad lawiną wytwarza się chmura gazowa, zwana chmurą gorejącą. Do największych lawin piroklastycznych zaliczono te, które towarzyszyły wybuchowi wulkanu Wezuwiusz w 79 roku, Montagne Pelée na Martynice w 1902 roku oraz St. Helens w 1980 roku. Na skutek zejścia lawiny piroklastycznej i wytworzonej nad nią chmury gorejącej zginęła para francuskich wulkanologów – Katia i Maurice Krafft, którzy badali wulkan Unzen dokładnie podczas trwania erupcji.

Gazy wulkaniczne

Gazowe produkty wulkaniczne nazywane są ekshalacjami (wyziewami wulkanicznymi) i mogą być toksyczne. Składają się one między innymi z następujących elementów:

  • pary wodnej (H2O),
  • dwutlenku węgla (CO),
  • wodoru (H),
  • azotu (N),
  • chloru (Cl),
  • fluoru (F),
  • dwutlenku siarki (SO2).

Ekshalacje mogą mieć różny skład, będący mieszaniną wyżej wymienionych gazów, wyróżnia się zatem:

  • fumarole, złożone z pary wodnej, dwutlenku węgla, wodoru i chlorowodoru;
  • solfatary, złożone z pary wodnej, dwutlenku węgla i siarkowodoru;
  • mofety, złożone z pary wodnej i dwutlenku węgla;
  • soffioni, złożone z pary wodnej, siarkowodoru, dwutlenku węgla.

Spływy popiołowe

Spływ popiołu wulkanicznego zmieszanego z wodą tworzy tzw. lahary. Spływy takie mają bardzo negatywne konsekwencje zarówno dla człowieka, jak i przyrody, niszczą to, co znajduje się na ich drodze.

Lahar po erupcji Mount St. Helens w 1982 roku Źródło domena publiczna, dostępny w internecie commons.wikimedia.org.
Lahar po erupcji Mount St. Helens w 1982 roku Źródło domena publiczna, dostępny w internecie commons.wikimedia.org.

Wybrane tragiczne spływy popiołu wulkanicznego:

  • 1985 – wulkan Nevado del Ruiz w Kolumbii – zniszczenie miasta Armero
  • 1953 – wulkan Raupehu, Nowa Zelandia – zerwanie mostu kolejowego i katastrofa kolejowa
  • 1991 – wulkan Pinatubo, Filipiny – dewastacja domów i infrastruktury, w tym bazy lotniczej Clark
  • 1586 – wulkan Kelud – dewastacja domów i infrastruktury
  • 1919 – wulkan Kelud – dewastacja domów i infrastruktury
  • 1980 – wulkan St. Helens – dewastacja domów i środowiska przyrodniczego

Słownik

ekshalacje

wyziewy gazów wulkanicznych

kaldera

poszerzony, zniszczony krater wulkanu

krater

miejsce wydobywania się magmy i gazów wulkanicznych

materiał piroklastyczny

materiał skalny powstający na skutek rozpylenia lawy lub oderwania skał podłoża

pirokseny

pospolite minerały skałotwórcze, są to krzemiany i glinokrzemiany łańcuchowe

plagioklazy

minerały z grupy skaleni, glinokrzemiany przestrzenne sodu i wapnia

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.