4 VULKANIZAM (2. dio) - pmf.unizg.hr2._dio)[1].pdf · Atmosferske pojave • nastaju kao posljedica velike količine vulkanskog pepela, plinova i para izbačenih u atmosferu, što

VULKANIZAM (2)

GEOLOŠKI HAZARDI (44088, 57287)

Katarina Gobo2018.

Erupcija Etne na Sicilijihttps://www.magical-planet.com/wp-content/uploads/2018/02/Mount-Etna-Sicily.jpg

• Vulkanizam• Magma• Piroklasti i piroklastični tokovi• Uzroci vulkanizma• Vulkanske erupcije• Tipovi erupcija• Vrste vulkana• Primarni učinci vulkana• Sekundarni učinci vulkana• Tercijarni učinci vulkana• Supervulkani• Predviđanje vulkanskih erupcija• Kontrola rizika i hazarda

Sekundarni učinci vulkana

Erupcija vulkana Eyjafjallajokull na Islandu, 2010.85

Sekundarni učinci vulkanskih erupcija su:

• lahari

• debritni tokovi i lavine

• poplave

• tsunamiji

• vulkanski potresi

• tremori

• atmosferske pojave

• klimatske promjene

Lahari (muljni tokovi)

• nastaju pretaloživanjem razmočenog (fluidiziranog) vulkanskog pepela

• mogu nastati u toku same erupcije (npr. erupcija Vezuva i Mt. St. Helens) ili u bilo koje vrijeme nakon erupcije

• voda može potjecati od kiša koje padaju iz erupcijskog oblaka, ali i topljenja snijega i leda izazvanog erupcijom (Mt. St. Helens)

• vrlo su brzi, teku dolinama, a ponekad se mogu preliti i preko rubova dolina (npr. Huascaran lahar)

• velike su gustoće i velike brzine i izrazito su destruktivni (ruše kuće, mostove, ceste...), teku poput svježeg cementa, zaustavljaju se naglo i naglo očvrsnu u stijenu čvršću od betona! Lahar na Novom Zelandu, 2007.

Transportna moć lahara. Mt. St. Helens, 1980.

86

Lahari u Japanu (1:24)

https://www.youtube.com/watch?v=kznwnpNTB6k 87

Debritni tokovi i lavine

• obrušavaju se sa strmih vulkanskih padina

• sadržavaju čestice (komade) stijena i vulkanskog pepela

• tokovi obično kreću kao klizišta, pa se nekonsolidirani materijal brzo raspada u bujicu detritusa (debrisflow)

• erupcija Mt. St. Helens započela je kao klizište koje je odlomilo dio vulkanskog čunja i otvorilo začepljen dimnjak, što je omogućilo bočnu eksploziju nakupljenih plinova i para

• debritni tok se sručio u jezero Spirit Lake i stvorio 40 m visok jezerski tsunami, nakon čega se proširio i u rijeke

Vulkanski debrit pokriva karbonate. Zeleni proslojak su metamorfozirani karbonati (kontaktni

metamorfizam). Španjolska

88Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Poplave

• nastaju u vrijeme vulkanskih erupcija kada vulkanski detritus i lava naglo prodru u riječna korita i stvore brane koje zaustavljaju tečenje, uslijed čega nastaju poplave i privremena riječna jezera

• u hladnim podnebljima vulkani izazivaju topljenje snijega i leda, čime se naglo oslobađa velika količina vode koja stvara katastrofalnu poplavu poznatu kao „jökulhlaup”


Jökulhlaup na Islandu, 14.4.2010. (1:23)

https://www.youtube.com/watch?v=fJII-u-41Lg 90

Tsunamiji

• mogu nastati za vrijeme erupcije vulkana uslijed:

a) naglog prodora piroklastičnog toka u vodeni bazen

b) velikog odrona u vodeni bazen

c) urušavanja vulkanskog čunja u more (npr. Krakatau, od čijeg je tsunamija stradalo više od 36.000 ljudi)

91

Vulkanski potresi i tremori

• prate i prethode erupcijama

• većinom su slabi, ali su zbog plitkog žarišta zamjetni

• ponekad su dovoljno jaki da pokrenu lavine, klizišta i odrone (npr., potres M=5 pokrenuo je klizanje vrha vulkana Mt. St. Helens, čime je pokrenuta njegova eksplozija)

• tremori su harmonične trešnje tla koje nastaju kretanjem magme u podzemlju


Atmosferske pojave

• nastaju kao posljedica velike količine vulkanskog pepela, plinova i para izbačenih u atmosferu, što može kratkotrajno promijeniti klimu na cijeloj planeti

• vulkanski pepeo smanjuje insolaciju (može stvoriti i potpuno zamračenje), što za posljedicu ima zahlađenje u trajanju od 1-2 godine!

• kratkoročno, vulkanski pepeo ometa zračni promet

Rasprostranjenost vulkanskog pepela nakon erupcije Eyjafjallajokulla 2010. g.93

British Airways let 9 (Boeing 747) na liniji London-Auckland je 1982.g. uletio u vulkanski pepeo vulkana Mt. Galunggung u Indoneziji na visini od 11.000 m. Sva četiri motora su stala, ali je avion ipak doletio nazad u Jakartu nakon poniranja kada su motori proradili.

Od statičkog naboja avion je u zraku svijetlio, a motori su bili zalijepljenji rastaljenim vulkanskim pepelom. U kabinu je prodirao vulkanski dim bogat s H2S. Prozori i oplata aviona bili su izbrušeni od vulkanskog pepela, a prozori neprozirni.


Vulkanski pepeo i zračni promet (2:17)

https://www.youtube.com/watch?v=3_5pxJjFFPk95

Klimatske promjene

• nakon erupcije vulkana Mt. Tambora u Indoneziji 1815. g. došlo je do tolikog zahlađenja da je u Novoj Engleskoj padao snijeg u srpnju, pa su 1815. i 1816. u engleskoj povijesti nazvane „godine bez ljeta”

• ta promjena klime bitno je smanjila prinose usjeva, uzrokujući glad koja je potakla emigraciju Engleza i Iraca u Ameriku

• sličan je učinak imala i erupcija Mt. Pinatuba na Filipinima 1991. g. koja je također izazvala dvogodišnje zahlađenje od 1-2°C.

• osim zahlađenja, vulkanizam može prouzročiti i zatopljenje jer su vodena para i CO2 staklenički plinovi


Učinci vulkanskih erupcija mogu imati dugotrajne i dalekosežne posljedice!

97

Vulkanski hazardi i učinci - tercijarni

Tercijarni učinci vulkanskih erupcija obuhvaćaju:

• promjenu reljefa – rast novih čunjeva (planina) i kolaps postojećih• promjene riječnih tokova – zbog promjene topografije• promjene dinamike podzemnih voda – pojavljuju se novi izvori, presušuju

postojeći zbog promjene u geološkoj građi, stvaranja novih rasjeda i podzemnih uspora (dajkovi, silovi)

• promjene kemizma podzemnih voda• promjene temperature podzemnih voda• mineralizacija podzemne vode• promjene u kvaliteti tla koje je pokriveno pepelom• promjene uroda prehrambenih kultura• oštećenja/uništenje infrastrukture (prometnica, željezničke mreže, vodovoda,

plinovoda, naftovoda...)• glad i bolesti• materijalno-ekonomski gubitci• oštećena/uništena naselja – ponekad je nemoguće ili neisplativo obnavljati pa se

stanovništvo mora raseliti (npr. stanovništvo grada San Juan kojeg je zatrpala erupcija Paricutina)


Magnituda vulkanskih erupcijaVulkane možemo uspoređivati prema veličini erupcije, tj. po volumenu izbačenog materijala (u km3).


VEI = Volcano Explosivity Index

VEI je uveden 1982. da bi se prikazala snage neke erupcije, a zasniva se na volumenu izbačenog materijala, visini erupcijskog oblaka i trajanju erupcije.

Skala je logaritamska: od 1-2 je porast za 100x, a od 2-8 je po 10x za svaku „magnitudu”.


Supervulkani

101

Eifel

Balaton (?)

Campi Flegrei

Potencijalni supervulkani u Europi

102

Campi Flegrei, Italija

Vezuv nije supervulkan, ali...

Vulkan Campi Flegrei nalazi se blizu Vezuva, a Napulj sa 3.000.000 stanovnika je između njih!

103

Campi Flegrei, Italija

104

https://www.youtube.com/watch?v=rH8hgOea7k0

Eifel, Njemačka

Vulkan Eifel je po nekima supervulkan, s periodom od oko 10-12.000 godina. Njegova erupcija u gusto naseljenom zapadnom dijelu Njemačke izazvala bi milijunske žrtve!


Balaton (?), Mađarska

160 km od Zagreba nalaze se ugasli (?) vulkani na obali Balatonskog jezera!

106

Na obali Balatonskog jezera nalazi se 6 vulkana koji su stari oko 5.000 godina.

107

Yellowstone

Yellowstone supervulkan

108

Yellowstone supervulkan (3:29)

https://www.youtube.com/watch?v=lMLo0E66O8A109

Predviđanje vulkanskih erupcija

110

Dugoročno predviđanje vulkanskih erupcija

Istraživanje geološke prošlosti nekog vulkana omogućuje procjenu vrste hazarda kojom vulkan može djelovati i učestalost pojave tih hazarda tijekom prošlosti.

Poznavajući hazarde i njihovu učestalost, može se predvidjeti na kojim bi se područjima mogao dogoditi neki od hazardnih događaja prilikom neke buduće erupcije i kolika je dugoročna vjerojatnost da se u tom području ponovi vulkanska erupcija.

U navedenom istraživanju geolozi istražuju sljedove izlivene lave i piroklastičnog materijala da bi upoznali evoluciju, tj. tijek prošlihvulkanskih erupcija.

Izotopnim datiranjem nastoji se upoznati starost pojedinih vulkanskih događaja i njihovu učestalost.


Građa recentnog vulkana daje odgovore o tipu erupcija, učestalosti, promjenama kemijskog sastava detritusa/lave.


Na temelju topografije modernog vulkana izrađuju se karte vulkanskog hazarda koje trebaju omogućiti lokalnoj upravi i prostornim planerima da naprave planove evakuacije, spašavanja i obnove, ukoliko kratkoročna prognoza predviđa novu erupciju.

Karte hazarda izdvajaju područja ugrožena od:

• tokova lave

• piroklastičnih tokova

• tokova pepela

• muljnih tokova

• poplava

• itd.



Kratkoročno predviđanje vulkanskih erupcija

Kratkoročno predviđanje vulkanske erupcije temelji se na monitoringu koji treba dati odgovore kada se magma približava površini i monitoringu najavnih (prethodnih) događaja koji ukazuju na nadolazeću erupciju.

• seizmička istraživanja– provode radi utvrđivanja

prisutnosti tekuće magme u dimnjaku

– kao izvor se koristi eksploziv, a geofoni se postavljaju na suprotnu stranu vulkana

– na prisutnost magme ukazuje zona sjene s-valova u području dimnjaka (transverzalni valovi se ne šire kroz fluide)



• seizmički monitoring– provodi se postavljanjem mreže

seizmografa uokolo vulkana da bi se pratila seizmička aktivnost vulkana

– erupciji obično prethodi pojačana seizmička aktivnost, a s vremenom se mijenja i položaj žarišta potresa, pa se tako može pratiti kretanje magme u podzemlju

• slabljenje magnetskog polja– Nastaje uslijed zagrijavanja stijena iznad

Curyjeve temperature (ca. 470°C), čime se stijene demagnetiziraju

• slabljenje el. otpora– posljedica je promjena u kemizmu

(mineralizaciji) podzemnih voda

Stanica za seizmički monitoring i mjerenje deformacija tla u podnožju vulkana Mt. Rainier



• deformacije tla– nastaju uslijed izdizanja magme koja podiže

krovinske stijene– može se utvrditi preciznim geodetskim

mjerenjem– ponekad se za mjerenja koriste automatski

mjerači nagiba (tilt metri) koji mogu ukazati na mjesto izdizanja

– na području Yellowstone kaldere nedavno je uočeno izdizanje od cca. 5 m

• promjene u dinamici podzemnih voda– očituju se po porastu ili padu razine vode u

bunarima i porastu temperature vode

• promjene toplinskog toka– nastaju uslijed izdizanja vruće magme

prema površini

• promjene u sastavu plinova na fumarolama neposredno prethode erupciji � obično raste količina HCl i SO2

Privremena GPS stanica za mjerenje deformacija tla, Oregon

117


118

• monitoring vulkanskih zvukova („buke”)– senzori postavljeni u blizini

vulkana detektiraju zvukove koje proizvodi vulkan i automatski obavještavaju lokalne vlasti o neminovnoj erupciji

– vulkanska aktivnost proizvodi zvučne valove niske frekvenicije (infrazvukove) koje ljudsko uho ne može percipirati, ali detektori su uspješno predvidjeli 60-ak erupcija tom metodom

– testirano na Etni

Listopad 2018.

119https://www.youtube.com/watch?v=NLhjNzQHphQ

Erupcija vulkana Anak Krakatau

Općenito, erupcije ne najavljuje jedan izolirani pokazatelj, ali skup opažanja može s dosta pouzdanosti upućivati na blisku erupciju, pa se izdaje upozorenje višeg ranga (zeleno-normalno, narančasto-visoka uzbuna, crveno-najviši stupanj uzbune).

Nažalost, svaki se vulkan ponaša donekle originalno, pa su neki vulkani imali i nenajavljene erupcije.

Monitoring je skup, pa se ne prate svi aktivni, niti potencijalno aktivni vulkani.

Obližnje stanovništvo mora biti educirano o mogućim rizicima i mogućim prethodnim prirodnim pojavama kako bi, ako budu uočene, mogli na njih upozoriti znanstvenike koji će tada započeti s monitoringom i omogućiti da se izbjegne katastrofa.

120

Kontrola rizika i hazarda

Vulkanizam je nemoguće spriječiti niti kontrolirati, ali njegovi se učinci mogu predvidjeti i umanjiti preventivnim i samozaštitnim djelovanjem, te ranim upozorenjem.

• preventivno djelovanje– temelji se na istraživanju prethodnih pretpovijesnih i

povijesnih vulkanskih erupcija određenog vulkana radi utvrđivanja učestalosti njegovih erupcija

– obuhvaća i praćenje najvnih pojava koje mogu ukazati na mogući porast rizika od vulkanske erupcije



Lokalne uprave, središnja vlast i prostorni planeri trebaju uvažavati područja prethodnih razaranja izazvanih erupcijom nekog vulkana i predvidjeti odgovarajući (prilagođeni) razvoj naselja, te napraviti planove evakuacije i oporavka nakon prestanka erupcije.

Stanovništvo treba biti educirano o samozaštitnom djelovanju u ugroženom području, što se u SAD postiže publikacijama FEMA-e i USGS-a.


123

124


• samozaštitno djelovanje obuhvaća

– napuštanje ugroženog područja

– sklanjanje u zaštićena područja uz vjetar (radi izbjegavanja piroklastičnih oborina)

– nošenje zaštitnih maski (za zaštitu od udisanja pepela)

– sklanjanje iz dolina na povišeni teren (radi izbjegavanja mogućih lahara)

– prikupljanje čiste vode za piće (u vrijeme erupcije izvorska i bunarska voda više nisu podesne za konzumaciju)



• rano upozorenje ovisi o:

– stupnju pripremljenosti lokalne uprave za nadolazeću erupciju

– postojanju geološke i seizmološke službe koja prati vulkansku aktivnost

– koordiniranom djelovanju znanstvenika/stručnjaka i lokalne uprave kako bi se izdala odgovarajuća upozorenja



Pravovremena najava neizbježnih erupcija i pravovremena evakuacija mogu znatno reducirati broj žrtava.

Primjer:Evakuacije su provedene prilikom erupcije vulkana Mt. St. Helens 1980. g. i erupcije vulkana Soufrière Hills na Karibima 1995. g. kada je evakuiran cijeli grad Plymouth koji je u erupciji nakon tjedan dana bio potpuno uništen.

Izostanak evakuacije može prouzročiti smrt cjelokupnog stanovništva (npr. Herculaneuma i Pompeja u erupciji Vezuva 79. g., St. Pierre na Martiniku u erupciji vulkana Mt. Pelée 1902. g.)


Pozitivni učinci vulkanizma

• stvarenje atmosfere i hidrosfere u dalekoj zemljinoj prošlosti

• plodno tlo

• rude i mineralne sirovine

• geotermalna energija

128

Saznajte više – pogledajte video

Dokumentarni film o razornim erupcijama:Most Deadliest Volcanoes in the World (89:34)

Dokumentarni film o Vezuvu:How the Earth Was Made: Vesuvius (43:43)

Dokumentarni film o erupciji vulkana Krakatau:How the Earth Was Made: Krakatoa (51:50)

Dokumentarni film o supervulkanima:Naked Science - Super Volcanoes (49:51)

129

Domaća zadaća 4

Tri grupe po šest studenata izrađuje izvještaj i prezentaciju na osnovu gledanja filmova:

130

Dante’s Peak Volcano Supervolcano

ROK ZA PREDAJU IZVJEŠTAJA: 14.12.2018. PREZENTACIJA: 17.12.2018.

Domaća zadaća 4

Nakon gledanja filma odgovorite na sljedeća pitanja:

1. Koji tip vulkana pokazuje film?

2. Koju vrstu erupcije/erupcija pokazuje film?

3. Koje su pojave prethodile erupciji/erupcijama na filmu?

4. Koje su pojave prikazane u filmu kao naknadne?

5. Koje je štete izazvala erupcija/erupcije?

6. Koje ste faze erupcija uočili?

7. Što je povećalo rizik?

8. Što je moglo smanjiti rizik?

9. Koje su pozitivne odlike filma?

10. Koje ste greške uočili na filmu? Obrazložite što je pogrešno.

Sažetak filma i odgovore na gornja pitanja šaljite u obliku pisanog izvještaja putem e-maila na adresu: [email protected]. Zakašnjeli zadaci bit će ocijenjeni nižom ocjenom.

Prije predaje konačnog uratka treba provjeriti tekst, pravopis i stil pisanja jer će se i na tome temeljiti ocjena rada.

Izvještaj mora imati naslovnu stranicu s naslovom koji tumači o čemu je riječ, te imenom i prezimenom studen(a)ta, uvod, razradu i zaključak.

Trajanje prezentacije: 10-15 minuta. 131

Documents

4 VULKANIZAM (2. dio) - pmf.unizg.hr2._dio)[1].pdf · Atmosferske pojave • nastaju kao posljedica velike količine vulkanskog pepela, plinova i para izbačenih u atmosferu, što