Vulkanische Gefahren | Lavaströme, Lahare, Gase, Pyroklastik

Inhalt

• Vulkanische Gefahren
• Lava fließt
• Pyroklastische Dichteströme
• Pyroklastische Fälle
• Lahars
• Gase
• Über den Autor

Dies ist einer von mehreren Lavaströmen der Prince Avenue, die durch den Wald zwischen den Querstraßen von Paradise und Orchid fließen. Der Lavastrom ist ungefähr 3 Meter breit. (Kalapana / Royal Gardens, Hawaii). Bild von USGS. Bild vergrößern

Vulkanische Gefahren

Vulkane können aufregend und faszinierend sein, aber auch sehr gefährlich. Jede Art von Vulkan kann schädliche oder tödliche Phänomene hervorrufen, sei es während eines Ausbruchs oder einer Ruhephase. Zu verstehen, was ein Vulkan tun kann, ist der erste Schritt zur Minderung der Vulkangefahren. Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass Wissenschaftler, die einen Vulkan jahrzehntelang untersucht haben, nicht unbedingt alles wissen, was er kann. Vulkane sind natürliche Systeme und haben immer ein Element der Unvorhersehbarkeit.

Vulkanologen arbeiten ständig daran zu verstehen, wie sich Vulkanrisiken verhalten und was getan werden kann, um sie zu vermeiden. Hier sind einige der häufigsten Gefahren und einige der Arten, wie sie entstehen und sich verhalten. (Bitte beachten Sie, dass dies nur als grundlegende Informationsquelle gedacht ist und nicht als Überlebensleitfaden für Menschen in der Nähe eines Vulkans angesehen werden sollte. Beachten Sie immer die Warnungen und Informationen Ihrer örtlichen Vulkanologen und Zivilbehörden.)

Lava fließt

Lava ist geschmolzenes Gestein, das aus einem Vulkan oder Vulkanschlot fließt. Je nach Zusammensetzung und Temperatur kann Lava sehr flüssig oder sehr klebrig (viskos) sein. Flüssigkeitsströme sind heißer und bewegen sich am schnellsten. Sie können Bäche oder Flüsse bilden oder sich in Lappen über die Landschaft ausbreiten. Viskose Ströme sind kühler und legen kürzere Strecken zurück und können sich manchmal zu Lavadomen oder -pfropfen aufbauen. Zusammenbrüche von Fließfronten oder Kuppeln können pyroklastische Dichteströme bilden (später erörtert).

Die meisten Lavaströme können leicht von einer Person zu Fuß vermieden werden, da sie sich nicht viel schneller als mit Schrittgeschwindigkeit bewegen, aber ein Lavastrom kann normalerweise nicht gestoppt oder umgeleitet werden. Da die Lavaströme extrem heiß sind (zwischen 1.000 und 2.000 ° C), können sie schwere Verbrennungen verursachen und häufig Vegetation und Strukturen niederbrennen. Lava, die aus einer Öffnung fließt, erzeugt auch enormen Druck, der alles, was verbrannt wird, zerdrücken oder begraben kann.

Pyroklastische Ablagerungen bedecken die Altstadt von Plymouth auf der Karibikinsel Montserrat. Bildcopyright iStockphoto / S. Hannah. Bild vergrößern

Pyroklastische Strömung am Mount St. Helens, Washington, 7. August 1980. Bild von USGS. Bild vergrößern

Pyroklastische Dichteströme

Pyroklastische Dichteströme sind ein explosives Eruptionsphänomen. Sie sind Gemische aus pulverisiertem Gestein, Asche und heißen Gasen und können sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren hundert Kilometern pro Stunde bewegen. Diese Ströme können wie bei pyroklastischen Stößen verdünnt oder wie bei pyroklastischen Strömen konzentriert sein. Sie werden durch die Schwerkraft angetrieben, was bedeutet, dass sie bergab fließen.

Ein pyroklastischer Schwall ist ein verdünnter, turbulenter Dichtestrom, der normalerweise entsteht, wenn Magma explosionsartig mit Wasser in Wechselwirkung tritt. Überspannungen können über Hindernisse wie Talwände wandern und dünne Ablagerungen von Asche und Gestein hinterlassen, die über der Topographie liegen. Eine pyroklastische Strömung ist eine konzentrierte Lawine von Material, die häufig aus dem Zusammenbruch einer Lavakuppel oder Eruptionssäule stammt und massive Ablagerungen von Asche bis Felsbrocken erzeugt. Pyroklastische Strömungen folgen eher Tälern und anderen Vertiefungen, und ihre Ablagerungen füllen diese Topographie. Gelegentlich löst sich jedoch der obere Teil einer pyroklastischen Strömungswolke (die hauptsächlich aus Asche besteht) von der Strömung und wandert als Schwall von alleine.

Pyroklastische Dichteströme jeglicher Art sind tödlich. Sie können kurze Strecken oder Hunderte von Meilen von ihrer Quelle zurücklegen und sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.000 km / h fortbewegen. Sie sind extrem heiß - bis zu 400 ° C. Die Geschwindigkeit und Kraft eines Stroms mit pyroklastischer Dichte in Kombination mit seiner Wärme bedeuten, dass diese vulkanischen Phänomene normalerweise alles auf ihrem Weg zerstören, entweder durch Verbrennen oder Zerkleinern oder beides. Alles, was in einem Strom mit pyroklastischer Dichte gefangen ist, würde stark verbrannt und von Trümmern zertrümmert (einschließlich Resten von allem, was der Strom überfließt). Es gibt keine andere Möglichkeit, einem Strom mit pyroklastischer Dichte zu entkommen, als wenn er nicht da ist!

Ein unglückliches Beispiel für die Zerstörung durch Strömungen mit pyroklastischer Dichte ist die verlassene Stadt Plymouth auf der karibischen Insel Montserrat. Als der Vulkan Soufrière Hills 1996 heftig ausbrach, flossen pyroklastische Dichteströme aus Eruptionswolken und Lavakuppeln durch Täler, in denen sich viele Menschen niedergelassen hatten, und überschwemmten die Stadt Plymouth. Dieser Teil der Insel wurde inzwischen zur Sperrzone erklärt und evakuiert, obwohl es immer noch möglich ist, die Überreste von umgestürzten und begrabenen Gebäuden und Gegenstände zu sehen, die durch die Hitze der pyroklastischen Dichteströme geschmolzen wurden .

Berg Pinatubo, Philippinen. Ansicht der Flugzeugeinstellung von World Airways DC-10 am Heck wegen des Gewichts der Asche vom 15. Juni 1991. Cubi Point Naval Air Station. USN Foto von R. L. Rieger. 17. Juni 1991. Bild vergrößern

Pyroklastische Fälle

Pyroklastische Stürze, auch als vulkanischer Fallout bekannt, treten auf, wenn Tephra - fragmentiertes Gestein mit einer Größe von mm bis zehn Zentimetern (Bruchteilen von Zoll bis Fuß) - während eines Ausbruchs aus einem Vulkanschlot ausgestoßen wird und in einiger Entfernung vom Stein auf den Boden fällt die Entlüftung. Wasserfälle sind in der Regel mit plinianischen Eruptivsäulen, Aschewolken oder Vulkanfahnen verbunden. Tephra in pyroklastischen Fallablagerungen wurde möglicherweise nur ein kurzes Stück vom Abzug entfernt transportiert (einige Meter bis einige Kilometer) oder kann, wenn es in die obere Atmosphäre injiziert wird, die Erdkugel umkreisen. Jede Art von pyroklastischer Fallablagerung bedeckt die Landschaft oder hüllt sich in sie und nimmt in Größe und Dicke ab, je weiter sie von ihrer Quelle entfernt ist.

Tephra-Stürze sind normalerweise nicht direkt gefährlich, es sei denn, eine Person ist nahe genug an einem Ausbruch, um von größeren Fragmenten getroffen zu werden. Die Auswirkungen von Stürzen können jedoch sein. Asche kann die Vegetation ersticken, bewegliche Teile in Motoren (insbesondere in Flugzeugen) zerstören und Oberflächen zerkratzen. Schlacken und kleine Bomben können empfindliche Gegenstände zerbrechen, Metalle eindellen und sich in Holz einbetten. Einige pyroklastische Stürze enthalten giftige Chemikalien, die von Pflanzen und der örtlichen Wasserversorgung aufgenommen werden können und sowohl für Menschen als auch für Nutztiere gefährlich sein können. Die Hauptgefahr von pyroklastischen Stürzen ist ihr Gewicht: Tephra jeder Größe besteht aus pulverisiertem Gestein und kann extrem schwer sein, insbesondere wenn es nass wird. Die meisten durch Stürze verursachten Schäden treten auf, wenn feuchte Asche und Schlacken auf den Dächern von Gebäuden zum Einsturz führen.

In die Atmosphäre injiziertes pyroklastisches Material kann sowohl globale als auch lokale Konsequenzen haben. Wenn das Volumen einer Eruptionswolke groß genug ist und die Wolke vom Wind weit genug verbreitet wird, kann pyroklastisches Material tatsächlich das Sonnenlicht blockieren und eine vorübergehende Abkühlung der Erdoberfläche verursachen. Nach dem Ausbruch des Mount Tambora im Jahr 1815 erreichte und verblieb so viel pyroklastisches Material in der Erdatmosphäre, dass die globalen Temperaturen um durchschnittlich etwa 0,5 ° C fielen. Dies verursachte weltweit extreme Wetterereignisse und führte dazu, dass das Jahr 1816 als das Jahr ohne Sommer bekannt wurde.

Großer Felsbrocken im Laharfluss, Muddy River, östlich des Mount St. Helens, Washington. Geologen für Skala. Foto von Lyn Topinka, USGS. 16. September 1980. Bild vergrößern

Lahars

Lahare sind eine spezielle Art von Schlamm, der aus vulkanischen Trümmern besteht. Sie können sich in einer Reihe von Situationen bilden: Wenn ein kleiner Abhang zusammenbricht, sammelt sich Wasser auf dem Weg zum Vulkan durch schnelles Abschmelzen von Schnee und Eis während eines Ausbruchs, aufgrund von starken Niederschlägen auf losen vulkanischen Trümmern, wenn ein Vulkan durch einen Kratersee ausbricht. oder wenn ein Kratersee durch Überlauf oder Mauerfall entwässert.

Lahare fließen wie Flüssigkeiten, aber weil sie Schwebstoffe enthalten, haben sie normalerweise eine ähnliche Konsistenz wie nasser Beton. Sie fließen bergab und folgen Vertiefungen und Tälern, können sich aber ausbreiten, wenn sie einen flachen Bereich erreichen. Lahare können sich mit einer Geschwindigkeit von über 80 km / h fortbewegen und Entfernungen von Dutzenden von Kilometern von ihrer Quelle aus erreichen. Wenn sie durch einen Vulkanausbruch entstanden sind, können sie genügend Wärme speichern, um im Ruhezustand immer noch 60-70 ° C zu haben.

Lahare sind nicht so schnell oder heiß wie andere vulkanische Gefahren, aber sie sind äußerst zerstörerisch. Sie werden entweder planschen oder irgendetwas auf ihrem Weg begraben, manchmal in Ablagerungen, die dutzende Fuß dick sind. Was einem Laharpfad nicht entgeht, wird entweder weggefegt oder begraben. Lahars können jedoch durch akustische (Schall-) Monitore im Voraus erkannt werden, sodass die Menschen Zeit haben, in die Höhe zu gelangen. Sie können auch manchmal durch Betonbarrieren von Gebäuden und Menschen weggeführt werden, obwohl es unmöglich ist, sie vollständig aufzuhalten.

Nyos-See, Kamerun, Gasfreigabe 21. August 1986. Totes Vieh und umgebende Verbindungen in Nyos-Dorf. 3. September 1986. Bild von USGS. Bild vergrößern

Schwefeldioxid aus Fumarolen der Sulphur Banks auf dem Gipfel des Kilauea Volcano, Hawaii. Bild vergrößern

Gase

Vulkangase sind wahrscheinlich der am wenigsten auffällige Teil eines Vulkanausbruchs, aber sie können eine der tödlichsten Auswirkungen eines Ausbruchs sein. Der größte Teil des bei einem Ausbruch freigesetzten Gases ist Wasserdampf (H₂O) und relativ harmlos, aber Vulkane produzieren auch Kohlendioxid (CO₂), Schwefeldioxid (SO₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Fluorgas (F₂), Fluorwasserstoff (HF) und andere Gase. Alle diese Gase können unter den richtigen Bedingungen gefährlich sein - sogar tödlich.

Kohlendioxid ist nicht giftig, aber es verdrängt normale sauerstoffhaltige Luft und ist geruchs- und farblos. Da es schwerer als Luft ist, sammelt es sich in Depressionen und kann Menschen und Tiere ersticken, die in Taschen wandern, in denen es normale Luft verdrängt hat. Es kann sich auch in Wasser lösen und sich auf dem Grund des Sees ansammeln. In einigen Situationen kann das Wasser in diesen Seen plötzlich riesige Kohlendioxidblasen ausstoßen, die die Vegetation, das Vieh und die in der Nähe lebenden Menschen töten. Dies war 1986 beim Umsturz des Nyos-Sees in Kamerun, Afrika, der Fall, als CO ausbrach₂ Aus dem See erstickten mehr als 1.700 Menschen und 3.500 Vieh in umliegenden Dörfern.

Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff sind beide Gase auf Schwefelbasis und haben im Gegensatz zu Kohlendioxid einen ausgeprägten sauren Geruch nach faulen Eiern. SO₂ kann sich mit Wasserdampf in der Luft zu Schwefelsäure verbinden (H₂SO₄), eine ätzende Säure; H₂S ist auch sehr sauer und selbst in kleinen Mengen extrem giftig. Beide Säuren reizen das Weichgewebe (Augen, Nase, Rachen, Lunge usw.), und wenn die Gase in ausreichender Menge Säuren bilden, vermischen sie sich mit Wasserdampf zu Vogelnebel oder Vulkannebel, der gefährlich zum Atmen und Verursachen sein kann Schädigung der Lunge und der Augen. Wenn schwefelhaltige Aerosole in die obere Atmosphäre gelangen, können sie das Sonnenlicht blockieren und Ozon beeinträchtigen, was sowohl kurz- als auch langfristige Auswirkungen auf das Klima hat.

Eines der fiesesten, wenn auch selteneren Gase, die von Vulkanen freigesetzt werden, ist Fluorgas (F₂). Dieses Gas ist gelblichbraun, ätzend und extrem giftig. Wie CO₂Es ist dichter als Luft und sammelt sich in niedrigen Bereichen. Seine Begleitsäure, Fluorwasserstoff (HF), ist stark ätzend und giftig und verursacht schreckliche innere Verbrennungen und greift Kalzium im Skelettsystem an. Selbst nachdem sichtbares Gas oder sichtbare Säure verschwunden ist, kann Fluor von Pflanzen absorbiert werden und nach einem Ausbruch Menschen und Tiere für längere Zeit vergiften. Nach dem Ausbruch von Laki in Island im Jahr 1783 starben mehr als die Hälfte des Viehbestandes und fast ein Viertel der Bevölkerung an Fluorvergiftungen und Hungersnöten.

Über den Autor

Jessica Ball ist Doktorandin am Institut für Geologie der State University of New York in Buffalo. Ihre Konzentration liegt in der Vulkanologie und sie erforscht derzeit Lavakuppelkollaps und pyroklastische Strömungen. Jessica erwarb ihren Bachelor of Science am College of William and Mary und arbeitete ein Jahr lang am American Geological Institute im Education / Outreach-Programm. Sie schreibt auch den Magma Cum Laude Blog und in ihrer Freizeit spielt sie gerne Klettern und verschiedene Saiteninstrumente.