Продукты извержения вулканов и их воздействие на организм. Справка
Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль на юге Исландии началось в ночь на 14 апреля. Из зоны бедствия было эвакуировано около 800 человек. 15 апреля из-за выбросов вулканического пепла ряд стран на севере Европы вынуждены были закрыть аэропорты.
Ниже приводится справочная информация по составу продуктов извержения вулканов.
Основными продуктами извержения являются лава, пепел, и др. вещества, которые выходят на поверхность земли после деятельности вулкана.
Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (h3), аммиак (Nh4), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (h3S), метан (Ch5), борная кислота (h4BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные h3O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.
Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.
Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.
Двуокись серы
Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.
Фтороводород и сероводород
Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.
Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность
Углекислый газ
Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5% углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5%, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.
Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.
Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.
Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.
Состав лавы вулкана Эйяфьятлайокудль
Диоксид кремния (SiO2) — 46,99
Оксид алюминия (Al2O3) — 15, 91
Оксид железа (FeO)- 12,12
Оксид марганца (MnO) — 0,19
Оксид магния (MgO) — 6,55
Оксид кальция (CaO) — 10,28
Оксид натрия (Na2O) — 3,11
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Оксид калия (K2O) — 0,71
Диоксид титана (TiO2) — 3,32
Оксид фосфора (P2O5) — 0,64
Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.
При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см и более. Скопления вулканических бомб — агломераты.
Лапикки («шарик») — размеры 1-5 см — более мелкие продукты выброса — вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.
Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.
Что делает вулкан смертоносным? — BBC News Русская служба
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Извержение вулкана Стромболи в Италии
Все вулканы разные, и их потенциальная разрушительная сила зависит от многих факторов: истории извержений конкретного вулкана, типа его магмы, типа самого вулкана и от того, сколько людей живут в непосредственной близости.
Но начнем с начала…
Можно ли предсказать следующее крупное извержение?
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Для многих вулканов вопрос состоит не в том, произойдет ли извержение, а в том, когда именно это случится
Доктор Эрик Клеметти из Университета Денисона в штате Огайо говорит, что масштабы извержения предсказать сложно.
«Когда вы наблюдаете за вулканами, то признаки грядущего масштабного извержения — и извержения небольшого — часто бывают весьма схожими», — пояснил он в интервью Би-би-си.
По словам доктора Клеметти, признаками скорого извержения может быть серия землетрясений, выбросы газа в атмосферу и появлений вздутий на поверхности вулкана — из-за того что находящаяся на глубине лава продвигается к поверхности и смещает пласты каменных пород вверх и в стороны.
«Приходится учитывать сразу две вещи: когда именно начнется извержение и каковы будут его масштабы, но вычислить и то и другое сложно», — говорит доктор Клеметти.
- Насколько смертоносны вулканы на самом деле?
- Страшная находка в Помпеях проливает новый свет на масштаб бедствия 2000 лет назад
- Ученые: вулкан Этна сползает к Средиземному морю
В случае с вулканом Фуэго в Гватемале, извержение, по словам доктора Клеметти, было необычайно мощным, поэтому специалистам было крайне сложно предсказать его масштабы, основываясь на предыдущем опыте.
Как заметить опасность
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Исландский вулкан Эйяфьятлайокудль. Лед и снег вокруг вулкана покрыты слоем пепла. Вулканический пепел, поднявшись на много километров в атмосферу, может за несколько дней окутать всю планету.
Как ученые определяют, какой именно вулкан представляет наибольшую опасность?
Классифицировать вулканы сложно. Например, до недавнего времени вулкан Килауэа на Гавайских островах считался наиболее активным в мире, но не самым опасным.
Массив Таму — потухший подводный вулкан в северо-западной части Тихого океана — считается крупнейшим вулканом в мире: его размеры сопоставимы с территорией Британских островов. Но при этом его опасность для людей невелика — ведь он находится на дне океана в 1600 километрах к востоку от Японии.
Многие масштабные извержения в прошлом происходили в отдаленных местах — и, соответственно, не представляли непосредственной угрозы для людей.
Вот за чем следят вулканологи.
История извержений вулкана
История извержений вулкана может насчитывать многие тысячелетия.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Лава остывает в течение долгого времени, но ее поток движется относительно медленно и лишь на небольшие расстояния
На основании данных о прошлых извержениях невозможно с точностью предсказать, как именно будет вести себя вулкан в будущем, но исторические данные дают возможность понять, как именно он обычно извергается. Вот на что смотрят ученые:
- радиус местности, затронутой извержением;
- тип вулкана: шлаковый конус (такой вулкан с каждым извержением становится все выше, по мере того как крупные фрагменты пористых шлаков нагромождаются вокруг кратера слоями в форме конуса) менее разрушителен, чем так называемый сложный вулкан с несколькими вершинами и кратерами;
- разновидности магмы (расплавленных пород в глубине вулкана): базальтовая магма реже приводит к бурным извержениям с взрывами, чем гранитная магма;
- разновидности лавы (магмы, достигающей поверхности Земли): она может двигаться относительно быстро или быть более вязкой и медленной.
Местное население
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Жизнь неподалеку от вулкана может быть непредсказуемой. Люди, живущие близ вулкана Майон на Филиппинах, занимаются своими делами, несмотря на небольшое извержение
Чем больше плотность населения вблизи вулкана, тем выше риск для жизни людей.
Но есть и другие факторы, о которых не стоит забывать. С какой скоростью течет лава из этого конкретного вулкана? Насколько хороши дороги и другая транспортная инфраструктура в этой местности? Легко ли добраться до местных жителей? Находятся ли местные деревни и поселки непосредственно на пути движения лавы?
При этом не стоит забывать, что слово «непосредственно» — относительное, ведь поток лавы может растянуться на нескольких десятков километров.
Радиус зоны опасности большого, мощного вулкана, склонного к взрывным извержениям, может достигать 100 километров, а пепел и газ, могут затронуть местность в сотнях километрах от кратера.
Наблюдение за вулканами
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Если вы знаете, как обычно происходит извержение конкретного вулкана, то вы можете определить степень риска
Хотя с точностью предсказать момент извержения вулкана чрезвычайно сложно, определенные индикаторы должны вызывать тревогу.
В районах с известными рисками власти могут заранее подготовиться к наихудшему варианту развития событий.
Но при отсутствии мониторинга сейсмической активности — или же в случае, когда результаты такого мониторинга игнорируются, — риск для местного населения возрастает.
Все ли готовы к возможному извержению?
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,В январе 2018 года началось извержение вулкана Майон на Филиппинах, и местным жителям понадобились респираторы
Вулканы начинают извергаться когда им вздумается, но если местные жители и власти готовы к подобному развитию событий и существует реальный план эвакуации населения, то человеческие жертвы можно свести к минимуму.
Не лавой единой: чем еще смертельны вулканы
Извержения могут быть опасны для жизни, и речь идет не только о том, как убежать от потока раскаленной лавы.
Около 600 миллионов человек живут вблизи активных вулканов, которые могут стать смертоносными. При этом риск для людей сравнительно невелик: в среднем за последние 40 лет в результате вулканических извержений в год погибает «всего лишь» 900 человек.
Но если вы оказались вблизи извергающегося вулкана, последствия могут быть непредсказуемыми — и, вполне возможно, летальными.
Причем не так много людей гибнет в потоках лавы. Лава продвигается относительно медленно, и часто люди могут убежать от нее.
Однако есть и другие смертельные опасности.
Грязевые оползни
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,18 ноября 1985 года город Армеро в Колумбии был стерт с лица земли лавиной грязи, воды, камней и пепла, хлынувшей со склонов вулкана Невадо-дель-Руис
Смертельным для людей может быть не столько само извержение вулкана, сколько последствия этого извержения.
В 1985 году в Колумбии началось извержение вулкана Невадо-дель-Руис, который выбросил много пирокластов — обломочной горной породы.
В результате растаяли тонны снега и льда на склонах вулкана, что привело к целому ряду грязевых потоков — смеси воды, льда, пемзы и камней. Эти потоки переполнили местные реки и затопили близлежащие поселения. Погибло около 24 тысяч человек.
Пирокласты
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,У жителей Помпеи не было никакого шанса спастись от извержения Везувия
В 79 году нашей эры произошло одно из самых известных вулканических извержений.
В результате извержения Везувия погибли почти все жители близлежащих городов, в особенности в Помпеях и Геркулануме.
Наиболее смертоносным был пирокластический поток: смесь высокотемпературных вулканических газов, пепла и камней, продвигавшаяся с чрезвычайно большой скоростью.
Все находившиеся на пути этого потока — а это около 15 тысяч человек — погибли.
Облака пепла
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,После извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году окружающие поля были погребены под несколькими метрами пепла
В июне 1991 года началось извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах. О предстоящем извержении было известно заранее, и тысячи человек были эвакуированы.
Около 300 больных и пожилых людей скончались в лагерях для эвакуированных.
Но извержение сопровождалось огромным пепельным облаком, и вся окрестность была покрыта многометровым слоем пепла. В результате крыши многих зданий не выдержали и рухнули, раздавив находящихся внутри людей.
Ядовитые газы
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,В результате извержения на дне озера Ньос в Камеруне в 1986 году на поверхность был выброшен ядовитый газ, и на побережье погибли тысячи людей и животных
Некоторые вулканы оказываются смертельными практически незаметно.
В 1986 году тысячи людей погибли на северо-западе Камеруна, близ озера Ньос.
В результате вулканической деятельности на дне озера в атмосферу было выброшено много углекислого газа.
Этот газ не обладает запахом или цветом, к тому же его плотность выше плотности воздуха, поэтому, поднявшись ночью из глубин высокогорного озера, он стек в долину, где во сне погибло около 1700 местных жителей.
*
Вулканические газы могут нанести вред здоровью, растительности и инфраструктуре
Углекислый газ может накапливаться в низменных вулканических районах, представляя смертельную опасность для людей и животных. Горящий факел, опущенный в карман с углекислым газом (вверху), заставляет пламя гаснуть (внизу).Магма содержит растворенные газы, которые обеспечивают движущую силу, вызывающую большинство извержений вулканов. По мере того, как магма поднимается к поверхности, а давление снижается, газы выделяются из жидкой части магмы (расплава) и продолжают двигаться вверх и в конечном итоге выбрасываются в атмосферу. Крупные извержения могут высвободить огромное количество газа за короткое время. 19Считается, что в результате извержения вулкана Пинатубо 91 года в верхние слои атмосферы за один день было выброшено более 250 мегатонн газа. Однако, даже если магма никогда не достигает поверхности, газы часто могут непрерывно выходить в атмосферу из почвы, вулканических жерл, фумарол и гидротермальных систем.
Самым распространенным вулканическим газом является безвредный водяной пар. Однако из вулканов также могут выбрасываться значительные количества двуокиси углерода, двуокиси серы, сероводорода и галогеноводородов. В зависимости от концентрации все эти газы потенциально опасны для людей, животных, сельского хозяйства и имущества.
Углекислый газ (CO
2 ), попавший в низинные районы, может быть смертельным для людей и животныхУглекислый газ составляет примерно 0,04% воздуха в атмосфере Земли. В среднем в год вулканы выделяют от 180 до 440 миллионов тонн углекислого газа. Когда этот бесцветный газ без запаха выбрасывается из вулканов, он обычно очень быстро разбавляется до низких концентраций и не опасен для жизни. Однако, поскольку холодный углекислый газ тяжелее воздуха, он может попасть в низменные районы, где его концентрация может достигать гораздо более высоких концентраций при определенных, очень стабильных атмосферных условиях. Это может представлять серьезную опасность для людей и животных. Воздух для дыхания с содержанием CO более 3% 2 может быстро привести к головным болям, головокружению, учащению пульса и затруднению дыхания. При соотношении смешивания, превышающем примерно 15%, углекислый газ быстро вызывает потерю сознания и смерть.
Вулканический смог (вог) образуется из газа SO2 и представляет опасность на Гавайях. Ученые наблюдают за интенсивностью выбросов SO2 на вулкане Килауэа. В вулканических или других районах, где происходят выбросы CO 2 , важно избегать небольших впадин и понижений, которые могут быть CO 2 ловушки. Граница между здоровым воздухом и смертельным газом может быть чрезвычайно резкой; даже одного шага вверх по склону может быть достаточно, чтобы избежать смерти. В 2006 году трое членов лыжного патруля погибли на горнолыжном курорте Мамонт-Маунтин после того, как упали в снежную впадину, окружающую вулканическую фумаролу и заполненную прохладным газом CO
В дополнение к их непосредственной опасности вулканический CO 2 выбросы также могут влиять на глобальный климат, но научные исследования показывают, что средний глобальный выброс вулканов незначителен по сравнению с выбросами в результате деятельности человека.
Двуокись серы (SO
2 ) раздражает глаза, кожу и органы дыханияДвуокись серы представляет собой бесцветный газ с резким запахом, который раздражает кожу, ткани и слизистые оболочки глаз, носа и горла. Выбросы SO 2 могут вызвать кислотные дожди и загрязнение воздуха с подветренной стороны вулкана — на вулкане Килауэа на Гавайях высокие концентрации двуокиси серы образуют вулканический смог (ВОГ), вызывающий постоянные проблемы со здоровьем у населения с подветренной стороны. Во время очень крупных извержений SO 2 могут быть введены в стратосферу на высоте более 10 км. Здесь SO 2 преобразуется в сульфатные аэрозоли, которые отражают солнечный свет и поэтому оказывают охлаждающее воздействие на климат Земли. Они также играют роль в разрушении озона, поскольку многие реакции, разрушающие озон, происходят на поверхности таких аэрозолей.
Дополнительную информацию см. в нашем обсуждении вулканических газов и изменения климата.
Сероводород (H
2 S) очень токсичен в высоких концентрациях Газовый шлейф во время извержения вулкана Мауна-Лоа в 1984 году на Гавайях закрывает солнце.Сероводород — бесцветный легковоспламеняющийся газ с сильным неприятным запахом.
Иногда его называют канализационным газом. Интересно, что человеческий нос более чувствителен к H 2 S, чем любой современный прибор для мониторинга газа: воздушные смеси с содержанием H 2 S всего 0,000001% ассоциируются с запахом тухлых яиц. Однако, к сожалению, наше обоняние не является надежным сигналом тревоги — при соотношении компонентов смеси выше примерно 0,01% H 2 S становится без запаха и очень токсичным, вызывая раздражение верхних дыхательных путей и, при длительном воздействии, отек легких. Воздействие 500 частей на миллион может привести к тому, что человек потеряет сознание через 5 минут и умрет через час или меньше.Галогениды водорода (HF, HCl, HBr) являются токсичными кислотами
Когда магма поднимается близко к поверхности, вулканы могут выделять галогены фтор, хлор и бром в форме галогеноводородов (HF, HCl и HBr). Эти виды обладают высокой растворимостью; поэтому они быстро растворяются в каплях воды внутри вулканических шлейфов или в атмосфере, где потенциально могут вызывать кислотные дожди. При извержении пепла частицы пепла также часто покрыты галогеноводородом. После осаждения эти покрытые оболочкой частицы пепла могут отравить источники питьевой воды, сельскохозяйственные культуры и пастбища.
вулкан | Определение, типы и факты
Вулкан Сент-Хеленс
Смотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- сэр Уильям Гамильтон Артур Л. Дэй Уолтер Герман Бухер
- Связанные темы:
- горячий источник грязевой вулкан фумарол горячий вулкан сложный вулкан
Просмотреть весь связанный контент →
Сводка
Прочтите краткий обзор этой темы
вулкан , отверстие в земной коре или другой планете или спутнике, из которого выбрасываются расплавленные породы, горячие обломки горных пород и горячие газы. Извержение вулкана — это потрясающее проявление силы Земли. Тем не менее, несмотря на то, что наблюдать за извержениями очень зрелищно, они могут привести к катастрофическим потерям жизни и имущества, особенно в густонаселенных регионах мира. Иногда, начиная с накопления газонасыщенной магмы (расплавленной подземной породы) в резервуарах у поверхности Земли, им могут предшествовать выбросы пара и газа из небольших жерл в земле. Рой небольших землетрясений, которые могут быть вызваны поднимающейся пробкой плотной, вязкой магмы, колеблющейся в оболочке из более проницаемой магмы, также могут сигнализировать об извержениях вулканов, особенно эксплозивных. В некоторых случаях магма поднимается по каналам на поверхность в виде тонкой и жидкой лавы, либо непрерывно вытекающей, либо выбрасывающейся вверх светящимися фонтанами или завесами. В других случаях захваченные газы разрывают магму на куски и выбрасывают в воздух вязкие сгустки лавы. При более сильных извержениях магматический канал вырывается взрывным взрывом, и твердые фрагменты выбрасываются в виде большого облака насыщенного пеплом газа, которое поднимается в воздух на десятки тысяч метров. Одним из вызывающих опасения явлений, сопровождающих некоторые эксплозивные извержения, является nuée ardente , или пирокластический поток, псевдоожиженная смесь горячего газа и раскаленных частиц, которая сметает склоны вулкана, испепеляя все на своем пути.
Строго говоря, термин вулкан означает жерло, из которого на поверхность извергается магма и другие вещества, но оно также может относиться к форме рельефа, созданной скоплением застывшей лавы и вулканических обломков возле жерла. Можно сказать, например, что большие потоки лавы извергаются из вулкана Мауна-Лоа на Гавайях, имея в виду жерло; но можно также сказать, что Мауна-Лоа представляет собой пологий вулкан больших размеров, имея в виду в данном случае форму рельефа. Вулканические формы рельефа со временем эволюционировали в результате повторяющейся вулканической активности. Мауна-Лоа представляет собой типичный щитовой вулкан, который представляет собой огромную, пологую форму рельефа, образованную множеством извержений жидкой лавы.
Гора Фудзи в Японии — это совершенно другое образование. С его поразительными крутыми склонами, состоящими из слоев пепла и лавы, гора Фудзи является классическим стратовулканом. Исландия представляет собой прекрасные примеры вулканических плато, а морское дно вокруг Исландии представляет собой прекрасные примеры подводных вулканических структур.Вулканы занимают видное место в мифологии многих народов, которые научились жить с извержениями, но наука поздно признала важную роль вулканизма в эволюции Земли. Еще в 1768 году первое издание Британской энциклопедии озвучило распространенное заблуждение, определив вулканы как «горящие горы, которые, вероятно, состоят из серы и какого-то другого вещества, способного бродить вместе с ним и воспламеняться». Сегодня геологи сходятся во мнении, что вулканизм — это глубокий процесс, являющийся результатом тепловой эволюции планетарных тел. Тепло не может легко уйти от больших тел, таких как Земля, в результате процессов теплопроводности или излучения.
Вулканы тесно связаны с тектонической активностью плит. Большинство вулканов, таких как вулканы Японии и Исландии, возникают на окраинах огромных твердых скалистых плит, составляющих поверхность Земли. Другие вулканы, такие как вулканы Гавайских островов, возникают в середине плиты, предоставляя важные доказательства направления и скорости движения плиты.
Викторина «Британника»
Викторина «Вулканы»
Что означает фраза «Огненное кольцо»? Какой самый высокий действующий вулкан в Европе? Проверьте свои знания о вулканах с помощью этого теста.
Изучение вулканов и их продуктов известно как вулканология, но эти явления не являются областью какой-либо отдельной научной дисциплины. Скорее, их изучают многие ученые нескольких специальностей: геофизики и геохимики, которые исследуют глубокие корни вулканов и следят за признаками будущих извержений; геологи, которые расшифровывают доисторическую вулканическую активность и делают выводы о вероятной природе будущих извержений; биологи, изучающие, как растения и животные колонизируют недавно извергавшиеся вулканические породы; и метеорологи, определяющие влияние вулканической пыли и газов на атмосферу, погоду и климат.
Очевидно, что разрушительный потенциал вулканов огромен. Но риск для людей, живущих поблизости, можно значительно снизить за счет оценки вулканической опасности, мониторинга вулканической активности и прогнозирования извержений, а также введения процедур эвакуации населения. Кроме того, вулканизм благотворно влияет на человечество. Вулканизм обеспечивает красивые пейзажи, плодородные почвы, ценные месторождения полезных ископаемых и геотермальную энергию. В течение геологического времени вулканы перерабатывают гидросферу и атмосферу Земли.
Ваш комментарий будет первым