Visoka tehnoloska skola strukovnih studija

Visoka tehnoloka kola strukovnih studijaSeminarski rad

-Vulkani kao izvor zagaenja zemljita-

Student: Mentor:

Marko Antoni Mirjana Antonijevi-Nikoli

abac 2011.

Sadraj:

1. Vulkani i vulkanske erupcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1. Najvie vulkanske kupe .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2. Geografski raspored vulkanskih oblasti na zemlji. . . . . . . . 41.3. Vulkanske erupcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3.1. Znaajne vulkanske erupcije za koje postoje podaci. . 51.3.2. Erupcijesupervulkana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4. Lava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62. Uticaj vulkana na zemljite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1. Opti uticaj. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2. Uticaj vulkanskog pepela na zemljite. . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3. Uticaj erupcije na poljoprivredu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.4. Kisele kie kao posledica vulkanske erupcije i uticaj na zemljite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103. Zakljuak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124. Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131. Vulkani i vulkanske erupcije "ovek je od zemljane praine stvoren i u nju e se vratiti" "Biblija"

Vulkan predstavlja otvor (ili rupu) u Zemljinoj kori, kroz koji istopljena stenska masa (lava), pepeo i gasovi bivaju istisnuti na povrinu, gde se hlade i taloe. Re vulkan potie od ostrva Vulkano u Tirenskom moru, a nauka koja se bavi izuavanjem vulkana naziva se vulkanologija. Sa stanovita odreivanja geografskog poloaja i opisom vulkana kao morfoloki nastalih oblika nakon vulkanskih erupcija, bez pretenzija ulaenja u sam proces nastanka i njegovog objanjenja, vulkanima se bavi geografija.Pojavni oblik vulkana zavisi od vie faktora a jedan od njih je svakako kiselost magme:

Ukoliko su magme sa sadrajem silicijuma (Si) veim od 63% radi se o kiselim magmama. Ovakve magme su najopasnije jer imaju veliku viskoznost i tee da zarobe gasove koji su prisutni, ovo dalje izaziva da magma izbija pod izuzetno velikim pritiscima i dolazi do stvaranja stratovulkana. Posledice ovakve erupcije su katastrofalne. Stvaraju se piroklastini tokovi (ovako nastaju stene ignimbriti), razvijaju se temperature do 1200C usled kojih ovi tokovi pre sve pred sobom, a formiraju slojeve koji mogu biti i nekoliko metara debeli. Vulkanski pepeo koji se iznese u atmosferu moe prei veoma velike udaljenosti a njegovom sedimentacijom (taloenjem) nastaju tufovi. Ukoliko magma sadri od 52-63% silicijuma (Si) lava je intermedijarna. Ovakva lava se obino javlja iznad zona subdukcije. Ukoliko magma sadri izmeu 52% i 45% silicijuma (Si) onda je bazina lava. Ova lava (sadri poveani procenat magnezijuma (Mg) i gvoa (Fe)), je mnogo manje viskoznosti od kisele magme, a viskoznost zavisi od temperature. Ovakva lava obino ima nekoliko estih pojavnih oblika: pillow lava (iznad okeanskih riftova), formira novu okeansku i kontinentalnu koru, i bazaltni platoi. Ree se javljaju magme sa manje od 45% silicijuma, a zovu se ultrabazine. Ustanovljeno je da se poslednja erupcija ovakve magme odigrala tokom proterozoika.1.1. Najvie vulkanske kupe:

1. Mauna Kea (Havaji) - 8818 m (pod vodom 4650 m), aktivan 2. Kilimandaro (Afrika) - 5895 m, ugaen 3. Damavand (Iran) - 5670 m, ugaen 4. Popokatepetl (Meksiko) - 5452 m, ugaen 5. Kenija (Afrika) - 5200 m, ugaen 6. Ararat (Turska) - 5165 m, ugaen 7. Kljuevskaja Sopka (Kamatka) - 4800 m, aktivanTakoe i prenik kratera moe imati znatne razmere. Vezuv i Etna imaju prenik kratera oko 600 m, vulkani na Javi oko 7 km, dok vulkani na Havajskim ostrvima dostiu i do 15 km u preniku. 1.2.Geografski raspored vulkanskih oblasti na zemlji: 1. vatreni pojas Pacifika 2. Sredozemno-transazijska oblast 3. Atlantsko-okeanska oblast

Vatrenom pojasu Pacifika pripada najvei broj aktivnih vulkana. Od preko 600 aktivnih vulkana, vatrenom pojasu Pacifika pripada 418 vulkana.1.3. Vulkanske erupcijeZastraujue eksplozije i spektakularni izlivi vrele lave iz unutranjosti Zemlje ine vulkane prirodnim pojavama koje loe obaveteni ovek najmanje razume, a kojih se najvie plai. Vulkani jesu izazivali katastrofe u kojima su stradale stare civilizacije i savremene kulture, od Pompeja i Stromoblija u Italiji, preko Pinatuba u Indoneziji i Fudijame u Japanu, do Popokatepetla u Meksiku i Jeloustona u SAD, ali vulkanske erupcije su u nedavnoj istoriji, ipak izazvale manje rtava od zemljotresa i uragana.Erupcija vulkana Tambore na indoneanskom ostrvu Sumbava 1815. godine najvea je erupcija u istorijsko doba. Do erupcije 1815. godine planina Tambora bila je visoka oko 4.000 metara, a danas samo 2.850 metara. Prenik vulkana na nivou mora iznosi 60 kilometara, a krater je dubok 1.110 metara i ima prenik 6 kilometara.Usavravanje meteorolokih satelita, namenjenih osmatranjima i prouavanjima Zemlje, omoguilo je da se tokom poslednje decenije prolog, 20. veka, preciznije odredi koji vulkan je aktivan, koji ugaen, a koji samo uspavan. Termin uspavani vulkan je novijeg doba i ne bi ga, jasnoe radi, trebalo meati sa nazivom ugaeni vulkan.1.3.1. Znaajne vulkanske erupcije za koje postoje podaci1. Erupcija vulkana Vezuv (U podne 24. avgusta 79. godine snana erupcija je unitila Pompeju, usmrtivi oko 20.000 ljudi). 2. Erupcija vulkana Tamboro (Erupcija ovog vulkana koji se nalazi na Sumatri 1815. godine, je potpuno zatrpala Sumbavu, gradi sa 14.000 stanovnika. Od direktnih posledica erupcije, obruavanja velikih talasa na okolna ostrva i gladi stradalo je preko 44.000 ljudi.3. Erupcija vulkana KrakatauTabela 1. Podaci o erupciji vulkana u Svetu

Naziv vulkanaMesto eksplozijeGod. eksplozijePoginulih

TamboraIndonezija181592000

KrakatauIndonezija188336000

Mont peleMartinik190230000

Nevado del ruizKolumbija198522000

EtnaSicilija166920000

VezuvItalija7916000

KelutIndonezija19195000

Unzen dakeJapan179210400

LakiIsland178310000

Jedan od najstravinijih vulkana se nalazi na istoimenom ostrvu u Indoneziji. Vulkan je 1883. godine bukvalno eksplodirao, raznevi dve treine ostrva, formirao je depresiju dubine 300 m. Vulkan je izazvao velike talase (cunamije) koji su bili uoeni na svim otvorenim morima sveta. Zvuk koji je proizvela eksplozija vulkana, ula je jedna dvanaestina Zemljine kugle, to je inae najjai zvuk ikada proizveden na Zemlji. Na Indoneanskim ostrvima od posledica erupcije stradalo je preko 40.000 ljudi. Slika 1. Vulkanske erupcije

1.3.2. Erupcijesupervulkana dovoljno su snane da pepeo i estice praine, koje izbace visoko u atmosferu, stvore debeo zastor. On upija i odbija Suneve zrake natrag u vasionu, a Zemlja se rashlauje. Ova pojava nazvana jevulkanska zima. Poto ivot biljaka zavisi od fotosinteze, smanjenje Suneve svetlosti ima pogubne posledice po vegetaciju. Padaju i otrovne, kisele kie. To se dalje odraava na ivotinjski svet koji moe da preivi jo samo nekoliko nedelja. Erupcije supervulkana nanose tetu svetskom ekosistemu od dna lanca ishrane pa sve do vrha. Smatra se da neposredne posledice ovih erupcija traju punih est godina, tako da je veliki deo planete, naroito onaj iznad ekvatora, pretrpi velike tete.1.4. Lava Lava je tena, usijana masa ili magma, temperature 1050-1300C.To je istopljena stena koja se probija iz velikih dubina usled neverovatno visokih temperatura i pritisaka. Tek kada izbije na povrinu, ona se zove lava. A kada se ohladi i ovrsne, stvara stene koje se nazivaju endogene ili eruptivne. Izliva se iz kratera i sliva niz vulkansku kupu brzinom od 30 km/as. U zavisnosti od koliine silicijuma, lava moe biti bazaltna(40-80% Si) ikisela(65-80% Si). Bazaltna se znatno bre kree dok je kisela gua i sporije se kree. vrsta vulkanska masa sastoji se odbombi(veliine nekoliko m) koje izbacuje erupcija uvis,lapila(veliine do 3 cm, nastalih od izbaene ohlaene lave),peskaipepela. Mlazevi dima s pepelom izbijaju iz kratera brzinom do 500 m/sek, a vetar ih raznosi i preko 600 km.Deo lave je idak i tean. On vri iz vulkana kao kipui sirup i rasprostire se preko velike povrine.Tokomhlaenja pretvara se u prekriva`` od vrste stene koja se zovebazalt. Prilikom svake vulkanske erupcije poveava se debljina prekrivaa i stvaraju slojevi lave debeli do 10 m. Erupcije vulkana koji stvaraju prekrivae su blage.U eksplozivnim erupcijama lava je gusta i lepljiva, kree se sporo i stvrdnjava se u blizini vulkanskog izlaza ili kratera. Mogu protei meseci pre nego to ona ovrsne. Posle uestalih i ponovljenih erupcija ovog tipa vulkana lava postepeno stvara visoku planinu strmih padina koja se zove konus. Neki vulkani izbacuju oblake pepela i gare koji se podie visoko u vazduh. Gare moe da padne blizu vulkana i stvori gareni konus.Dakle, eruptivni proizvodi mogu biti u gasovitom, tenom i vrstom stanju. Gasovi koji se izbacuju su: azot, ugljen-dioksid, vodonik, vodena para, hlor, sumporvodonik.Lava ima dva tipina izgleda: lava glatke povrine ili pahoehoe'' i lava hrapave povrine aa''. Najee tena lava tee polako, dok je erupcija gue lave praena eksplozijama. Erupcija vrlo guste magme je isto eksplozivna (raspraeni proizvodi) i izuzetno estoka. Krateri se kat-kad zavravaju jezerom. Kad lava, u toku nove erupcije, doe u dodir sa dnom jezera izaziva kljuale izlive koji su jo opasniji od tokova lave.Padanje pepela izaziva vie tete od izliva lave, jer pogaa vee povrine. Pepeo se sastoji iz zrnaca srednjeg prenika 4 mm i manjeg, ali se izbacuju itavi kubni kilometri.

2. Uticaj vulkana na zemljite2.1. Opti uticaj Vulkani utiu na zemljite na mnogo naina. Prvi razlog je taj to se unitava vei deo oblasti oko njih, i sniava temperaturu Zemlje. Zemljitresi potiu od dejstva vulkana. U sluaju vulkanske erupcije, ako se desi da se obrui vulkanska kupa pod zemljinom korom i time se desi da se srui viklanska upljina, ili bilo ta, to bi preseklo i blokiralo oduak vulkana prema povrini zemlje. U tom sluaju, pod zemljinom korom, gde se voda jo uvek probija u tada zatvoren hermetiki zatvoren prostor nastupa vodena eksplozija koja napravi zemljotres, jer je oduak bio preseen. Kada vulkan eksplodira on na zemlju deponuje pepeo; i lavu koja vremenom prerasta u stenu i formira novo zemljite. Vulkani kreiraju razliite forme zemljita i terena. Medjutim geolozi su pronali are kada su prouavali ove razliite terene, koji su im omoguili da ih grupiu u katereogije, na osnovu toga kako su oni isti i kako su razliiti.

Slika 2. Uarena lava.

Lava je dobila svoje ime zbog naina na koji se vrue rastopljene lave kreu paralelno po povrini Zemlje. Kao rezultat nastaju ravne povrine pokrivene lavom.

Slika 3. Tok lave.

Vulkanski vrhovi su ono o emu prvo pomislimo kada je re o vulkanima. To je vulkan koji je formirala velika membrana u obliku brda ili planine. Ovi korneti obino imaju veliku iniju u obliku kratera na vrhu centra.

Vulkanska erupcija moe oboriti ume, blokirati reke. Osteenja mogu doi i daleko od mesta nastanka erupcije. Vulkan kako moze da izgradi tako moe i da uniti. Materijal koji je izbio iz vulkana moe formirati novu zemlju. Tokom vremena lave mogu formirati nove, bogate zemlje.

Efekti vulkanske erupcije u velikoj meri zavise od toga koliko materijala i koje vrste materijala vulkan izbacuje. Blizu vulkana lave mogu pokriti zemlju sa novim stenama. Mnoge vee oblasti mogu biti pod uticajem pepela, klizita, pare, eksplozija itd.

2.2. Uticaj vulkanskog pepela na zemljite

Vulkanski pepeo u blizini vulkanske erupcije moe da dostigne visinu do krovova zgrada i da dovede do kolapsa. Ovaj pepeo je teak jer je izgraen od sitnih komada stena i Mg. Pepeo ini puteve klizavim, velike koliine gue biljke, ivotinje i ljude.

Slika 4. Vulkanski pepeo

Tokovi gliba i blata stvaraju klizita koja se javljaju kada se labave stene i zemlja meaju sa vodom. Toplota iz erupcije topi sneg i led sa vuklana veoma brzo. Brzo kretanje ovog gliba i kalje moe da sahrani desetine gradova oko erupcije.Vulkanski pepeo se javlja samo kod eksplozivnog tipa erupcije. Nastaje uz sve vei pritisak, koji se javlja dok se stene i magma menjaju u plin i fine estice. Ove estice eksplozija baca u zrak, koje se potom hlade i onda ih vetar iri oko podruja dok padaju natrag na zemlju u obliku slojeva razliitih debljina (nalik na sneg), kao sto se vidi na slici 4..Za razliku od pepela stvorenog sagorevanjem organskog materijala, vulkanski pepeo je tvrd i abrazivan, pa se ne otapa u vodi. Zbog svega toga vie podsea na pesak nego na pepeo. Takav pesak se kasnije transformira u vulkanoklastine stene poznate kaotuf.

Velike koliine vulkanske praine se u atmosferi mogu zadrati dugo vremena, to moe dovesti do naglog sputanja temperature zraka. Vee koliine praine mogu unititi velika podruja obradive povrine, a i praina sama po sebi je takoe opasna za ljude. Udisanje prekomerne koliine praine moe imati ozbiljne posledice, jer se ona lepi za plua pa moe izazvati ak i smrt. Praina je zbog sitnih estica opasna za sve vrste motora s unutarnjim sagorevanjem. Takvi motori zahtevaju strujanje zraka kroz filtar, a koji se zbog vulkanskog pepela moe blokirati.Sa druge strane, vulkanski pepeo osim negativnih moe imati i pozitivne efekte. Tlo koje je u prolosti bilo izloeno pepelu je vrlo plodno i puno korisnih minerala. Zbog svega toga je poljoprivreda obino vrlo razvijena u vulkanski aktivnim delovima sveta.2.3. Uticaj erupcije na poljoprivreduUticaj vulkana zavisi od sezone i useva koji se beru, razliitih dugotrajnih ili kratkotrajnih efekata koji e se desiti nakon toka lave.Vreme i koliina pepela koja e pasti imae razliit uticaj i ansu za opstanak, zrna itarica, kukuruza. Kada je kukuruz u vegetacionom periodu, tokom prva dva meseca rasta, male koliine pepela nee uticati na oekivani prinos. Medjutim vee koliine pepela u tom poetnom vegetacionom periodu dovodi do promene karakteristike zemljita i rezultat useva je neuspean. Dolazi do oteenja stabljika koje su sve vie podlone bolestima, to takoe moe smanjiti prinos.Dugoroni efekti su ipak malo drugaiji, a to su leenje vegetacije posle erupcije. Generalno postoje dve strategije na koje se leenje moe podeliti:1) Sve mora ii prirodnim tokom i saeka se da vegetacija izraste;2) Da se proba koristiti pepeo u korist farmera.Ova strategija se primenjuje u umama i oblastima gde ne ive ljudi. Pre svega je bitno da se razbije tefra (fragmentni materijal proizveden od strane erupcije bez obzira na sastav ili veliinu). Prva metoda je oranje tefre i pravljenje rovova, kako bi se napravilo mesta da izniknu biljke iz semena, i spreava se erozija zemljita. Redovi u kojima su kulture bile zasaene, menjaju se svake godine.

Drugi nain bi bio da se mea tefra (pogotovo pepeo) sa zemljitem, jer tefra ima mogunost da sadri puno vlage. Kada se mea sa tlom ona je u stanju da obezbedi dovoljno vode da useve. Tefra je takoe puna razliitih hranljivih sastojaka, u njoj se nalaze i estice stakla (pesak, kre, natrijum-karbonat), i razlaganje stakla je korisno za zemlju. Slika 5. Tefra2.4. Kisele kie kao posledica vulkanske erupcije i uticaj na zemljiteU toku vulkanske erupcije iz zemlje se oslobaaju:

sumpor-dioksid SO2, ugljen-dioksid CO2, HF, HCl, i pepeo.

Kisela kia je padavina zagaena sumpor-dioksidom, oksidima azota. Dok je normalna pH vrednost kie oko 5,5 pH vrednost kisele kie iznosi 4 do 4,5. Smanjenje pH vrednosti za jednu meru (sa 5,5 na 4,5) znai desetostruku prirast kiselosti od uobiajene.Uticaj kiselih kia na sadraj kalcijuma i magnezijuma u zemljitu vrlo je indikativan, nastajanje sulfata, magnezijuma koji je rastvoran i sulfata kalcijuma (gipsa) koji je slabo rastvoran (oko 2g/dm3 kinice) ima za posledicu da se s vremenom ovi katjoni ispiraju iz zemljita i ostavljaju za sobom naruenu ravnoteu katjona u zemljitu. Naroito je opasan nedostatak kalcijuma jer u nedostatku kalcijuma biljke resorbuju aluminijum, a to je poguban proces za biljke.

Slika 6. Proces vulkanske erupcije

Kada dospe u tlo oslobaaju se teki metali koji mogu opteretiti podzemne vode a time i plitku vodu, na taj nain se i ovek izlae unoenju tekih metala u organizam.

Osloboeni sumpor-dioksid iz erupcije se iri u atmosferi oko vulkana iz kojeg potie. Tako osloboen oksid oksiduje u vlanoj atmosferi sa vodenom parom a zatim i spiranjem sa kiom.SO2 + H2O H2SO4Ovi oksidi se tako rastvaraju i padavinama dospevaju na zemljinu povrinu. U zemljitu kiseline zapoinju svoje tetno dejstvo. Kisela kia pre svega deluje na oskudne brdske predele jer kiselina rastvara hranljive materije (kalcijum, humus) pa stabla ostaju bez Ca koji im je preko potreban.

Kiselina oteuje koru stabla, vodom dospeva u lie ili iglice drvea i tako oteuju njihova tkiva. Kisele kie takoe rastvaraju teke metale i aluminijum u zemljitu.

Slika 7. Efekat kisele kie

Umesto zakljuka:

Literatura:

Enciklopedija planete

M. Markovi, R. Pavlovi, T. upkovi, Savremena geologija i vulkani, Zavod za udbenike i nastavna sredstva, Beograd www.serbianmeteo.comwww.znanje.orgwww.wikipedia.orgwww.kidsgeo.com/geologywww.geology.sdsu.eduwww.google.com/images/volcanoes11