Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пирокластических потоков развертки вниз флангах вулкана Майон , Филиппины , в 1984 году

Пирокластическая поток (также известная как ток пирокластической плотности или пирокластическим облако ) [1] является быстро двигающимся потоком горячего газа и вулканического вещества (известным под общим названием тефры ) , которая течет по земле от вулкана на средних скоростях 100 км / ч (62 миль / ч), но способен развивать скорость до 700 км / ч (430 миль / ч). [2] Газы и тефра могут достигать температуры около 1000 ° C (1830 ° F).

Пирокластические потоки являются наиболее смертоносными из всех вулканических опасностей [3] и возникают в результате определенных взрывных извержений ; они обычно касаются земли и падают вниз по склону или разносятся в стороны под действием силы тяжести. Их скорость зависит от плотности течения, скорости вулканического выброса и крутизны склона.

Происхождение термина [ править ]

Камни из туфа Бишопа , несжатые пемзой (слева); сжатый с помощью fiamme (справа).

Слово пирокласт происходит от греческого πῦρ , что означает «огонь», и κλαστός , что означает «разбитый на куски». [4] [5] Название пирокластических потоков, которые светятся красным в темноте, - nuée ardente (французское «горящее облако»); в частности, это было использовано для описания катастрофического извержения вулкана Пеле на Мартинике в 1902 году . [6] [примечание 1]

Пирокластические потоки, которые содержат гораздо более высокую долю газа и породы, известны как «полностью разбавленные потоки пирокластической плотности» или пирокластические нагоны . Более низкая плотность иногда позволяет им течь по более высоким топографическим объектам или водам, таким как хребты, холмы, реки и моря. Они также могут содержать пар, воду и камни при температуре ниже 250 ° C (482 ° F); они называются «холодными» по сравнению с другими потоками, хотя температура все еще смертельно высока. Холодные пирокластические волны могут возникать, когда извержение происходит из жерла под мелким озером или морем. Фронты некоторых токов пирокластической плотности полностью разрежены; например, во время извержения горы Пеле в 1902 году полностью разбавленное течение захлестнуло город Сен-Пьер и унесло жизни почти 30 000 человек.[7]

Пирокластический поток - это разновидность гравитационного течения ; в научной литературе они иногда сокращенно обозначаются PDC (ток пирокластической плотности).

Причины [ править ]

Есть несколько механизмов, которые могут создать пирокластический поток:

  • Fountain коллапс из колонки извержения из плинианского извержения (например , уничтожение горы Везувий из Геркуланума и Помпей ). При таком извержении материал, с силой выбрасываемый из вентиляционного отверстия, нагревает окружающий воздух, и турбулентная смесь поднимается за счет конвекции на многие километры. Если извергнутая струя не может достаточно нагреть окружающий воздух, конвекционные потоки не будут достаточно сильными, чтобы поднять шлейф вверх, и он падает, стекая по склонам вулкана.
  • Fountain коллапс из колонки извержения , связанная с вулканическим извержением (например, Монтсеррат Суфриер вулкан сформировал многие из этих смертельных пирокластических потоков). Газ и снаряды создают облако, более плотное, чем окружающий воздух, и превращаются в пирокластический поток.
  • Вспенивание в устье жерла во время дегазации извергнутой лавы. Это может привести к образованию камня, называемого игнимбритом . Это произошло во время извержения Новарупты в 1912 году.
  • Гравитационный коллапс лавового купола или хребта с последующими сходами лавин и потоками вниз по крутому склону (например, вулкан Суфриер-Хиллс на Монтсеррате, в 1997 году унесший жизни девятнадцать человек).
  • Направленный взрыв (или струи) , когда часть вулкана коллапсирует или взрываются (например, извержение вулкана Сент - Хеленс 18 мая 1980 г. ). По мере увеличения расстояния от вулкана он быстро превращается в гравитационное течение.

Размер и эффекты [ править ]

Остатки здания во Франсиско Леоне, разрушенные пирокластическими волнами и потоками во время извержения вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 году. Арматурные стержни в бетоне изогнуты в направлении потока.
Ученый исследует блоки пемзы на краю отложения пирокластического потока с горы Сент-Хеленс.
Броски некоторых жертв в так называемом «саду беглецов», Помпеи .

Объемы потока колеблются от нескольких сотен кубических метров (ярдов) до более 1000 кубических километров (~ 240 кубических миль). Более крупные потоки могут перемещаться на сотни километров (миль), хотя ни одного такого масштаба не происходило в течение нескольких сотен тысяч лет. Большинство пирокластических потоков имеют размер от 1 до 10 км 3 (от до 2½ кубических миль) и распространяются на несколько километров. Потоки обычно состоят из двух частей: базальный поток охватывает землю и содержит более крупные крупные валуны и обломки горных пород, в то время как чрезвычайно горячий шлейф пепла поднимается над ним из-за турбулентности между потоком и вышележащим воздухом, смешивая и нагревая холодный атмосферный воздух. вызывая расширение и конвекцию. [8]

Кинетическая энергия движущегося облака будут выравниваться деревья и здания на своем пути. Горячие газы и высокая скорость делают их особенно смертоносными, поскольку они мгновенно сжигают живые организмы или превращают их в обугленные окаменелости:

  • Например, города Помпеи и Геркуланум в Италии были охвачены пирокластическими скачками 24 августа 79 г. н.э., унесшими жизни многих людей. [9]
  • Извержение горы Пеле в 1902 году разрушило город Сен-Пьер на Мартинике . Несмотря на признаки надвигающегося извержения, правительство сочло Сен-Пьер безопасным из-за холмов и долин между ним и вулканом, но пирокластический поток обугил почти весь город, убив всех, кроме двух из его 30 000 жителей. [ необходима цитата ]
  • Пирокластический всплеск убил вулканологи Харри~d Гликен и Катю и Морис Крафт и 40 других человек на Ундзэне , в Японии, 3 июня 1991 года всплеск начался как пирокластический поток и более энергичный всплеск лазил шпору , на котором Kraffts и другие стояли; он поглотил их, и трупы были покрыты пеплом толщиной около 5 мм (0,2 дюйма). [10]
  • 25 июня 1997 года пирокластический поток прошел по Москито-Гаут на карибском острове Монтсеррат . Развилась крупная высокоэнергетическая пирокластическая волна. Этот поток не мог быть остановлен гаутом и вылился из него, в результате чего погибли 19 человек, которые находились в районе деревни Стритхэм (которая была официально эвакуирована). Несколько человек в этом районе получили серьезные ожоги. [ необходима цитата ]

Взаимодействие с водой [ править ]

Свидетельские свидетельства извержения Кракатау 1883 года , подкрепленные экспериментальными данными [11], показывают, что пирокластические потоки могут пересекать значительные водоемы. Однако это может быть пирокластический всплеск , а не поток, потому что плотность гравитационного течения означает, что оно не может перемещаться по поверхности воды. [11] Один поток достиг побережья Суматры на расстояние 48 км (30 миль). [12]

2006 BBC документальный фильм, Десять вещей , которые вы не знали о вулканах , [13] продемонстрировали тесты исследовательской группой на Кильского университета , Германия, пирокластических потоков движущихся над водой. [14] Когда реконструированный пирокластический поток (поток, состоящий в основном из горячего пепла с различной плотностью) ударил в воду, произошли две вещи: более тяжелый материал упал в воду, выпадая из пирокластического потока в жидкость; температура пепла вызвала испарение воды, продвигая пирокластический поток (теперь состоящий только из более легкого материала) по слою пара с еще большей скоростью, чем раньше.

Во время некоторых фаз вулкана Суфриер-Хиллз на Монтсеррате пирокластические потоки снимались примерно в 1 км от берега. Они показывают, как вода кипит, когда поток проходит по ней. Потоки в конечном итоге образовали дельту, которая покрыла около 1 км 2 (250 акров).

Пирокластический поток может взаимодействовать с водоемом, образуя большое количество ила, который затем может продолжать стекать вниз в виде лахара . Это один из нескольких механизмов, которые могут создать лахар. [ необходима цитата ]

На Луне [ править ]

В 1963 году астроном НАСА Уинифред Кэмерон предположил, что лунный эквивалент земных пирокластических потоков мог образовывать извилистые борозды на Луне . При лунном извержении вулкана пирокластическое облако будет следовать за местным рельефом, в результате чего след часто будет извилистым. Лунная долина Шретера предлагает один пример. [15] [необходим неосновной источник ]

См. Также [ править ]

  • Пирокластическое падение
  • Пирокластическая порода
  • Сварной туф

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бранни MJ & Kokelaar, BP 2002, Пирокластические течения плотности и седиментация игнимбритов. Геологическое общество Лондона Memoir 27, 143pp.
  2. ^ "MSH Пирокластический поток [USGS]" . pubs.usgs.gov .
  3. ^ Аукер, Мелани Роуз; Спаркс, Роберт Стивен Джон; Зиберт, Ли; Кросвеллер, Хелен Сиан; Эверт, Джон (14 февраля 2013 г.). «Статистический анализ глобального исторического отчета о гибели вулканов» . Журнал прикладной вулканологии . 2 (1): 2. DOI : 10,1186 / 2191-5040-2-2 . ISSN 2191-5040 . S2CID 44008872 .  
  4. ^ См .:
    • Джукс, Джозеф Бит (1862). Пособие по геологии для студентов (2-е изд.). Эдинбург, Шотландия, Великобритания: Адам и Чарльз Блэк. п. 68 .С п. 68: «Слово« пепел »не очень хорошо подходит для включения всех механических составляющих субаэрального или субаквального извержения, поскольку пепел, кажется, ограничен тонким порошком, остатком горения. Слово хочет выразить все такие аккомпанементы, независимо от их размера или состояния, когда они накапливаются в такой массе, что образуют пласты «горных пород». Мы могли бы назвать их, возможно, «пирокластическими материалами»…
  5. ^ «Определение κλαστός» . Греческий словарь Персея . Университет Тафтса . Проверено 8 октября 2020 .
  6. ↑ Lacroix, A. (1904) La Montagne Pelée et ses Eruptions , Париж, Массон (на французском языке) Из т. 1, стр. 38: После описания на стр. 37 извержение «плотного черного облака» ( nuée noire ), Лакруа вводит термин nuée ardente : « Peu après l'éruption de ce que j'appellerai désormais la nuée ardente , undense nuage de cendres couvrait l'ile tout entière, la saupoudrant d'une mince couche de débris volcaniques ". (Вскоре после извержения того, что я буду называть в дальнейшем плотным светящимся облаком [ nuée ardente ], огромное облако золы покрыло весь остров, посыпав его тонкой слой вулканического мусора.)
  7. ^ Артур Н. Strahler (1972), Планета Земля: ее физические системы через геологическое время
  8. ^ Майерс и Брантли (1995). Информационный бюллетень об опасностях вулканов: опасные явления на вулканах, отчет USGS Open File Report 95-231
  9. ^ Веллер, Роджер (2005). Гора Везувий, Италия . Кафедра геологии колледжа Кочизе. Архивировано из оригинального 23 октября 2010 года . Проверено 15 октября 2010 года .
  10. ^ Сазерленд, Лин. Ридерз Дайджест Следопыты Землетрясений и Вулканов. Нью-Йорк: Издательство Велдона Оуэна, 2000.
  11. ^ a b Фройндт, Армин (2003). «Вход горячих пирокластических потоков в море: экспериментальные наблюдения». Вестник вулканологии . 65 (2): 144–164. Bibcode : 2002BVol ... 65..144F . DOI : 10.1007 / s00445-002-0250-1 . S2CID 73620085 . 
  12. ^ Лагерь, Вик. «КРАКАТАУ, ИНДОНЕЗИЯ (1883 г.)». Как работают вулканы. Департамент геологических наук, Государственный университет Сан-Диего, 31 марта 2006 г. Web. 15 октября 2010 г. [1] .
  13. ^ Десять фактов, которые вы не знали о вулканах (2006) на IMDb
  14. ^ Вход горячих пирокластических потоков в море: экспериментальные наблюдения , ИНИСТ .
  15. Перейти ↑ Cameron, WS (1964). «Интерпретация долины Шретера и других извилистых лунных водоворотов». J. Geophys. Res . 69 (12): 2423–2430. Bibcode : 1964JGR .... 69.2423C . DOI : 10.1029 / JZ069i012p02423 .
  • Сигурдсон, Харалдур: Энциклопедия вулканов. Academic Press, 546–548. ISBN 0-12-643140-X . 

Заметки [ править ]

  1. ^ Хотя чеканка термина NUEE Ardente в 1904 году приписывается французскому геологу Antoine Lacroix ,соответствии с:
    • Хукер, Марджори (1965). «Происхождение вулканологической концепции nuée ardente ». Исида . 56 (4): 401–407. DOI : 10.1086 / 350041 . S2CID  144772310 .
    этот термин был использован в 1873 году тесть Лакруа и бывший профессор, французский геолог Фердинанд Андре Фуке в его описании извержений вулкана 1580 и 1808 годов на острове Сан-Хорхе на Азорских островах .
    • Фуке, Фердинанд (1873). «Сан -Хорхе и его извержения » [Сан-Хорхе и его извержения]. Revue Scientifique de la France et de l'Étranger . 2-я серия (на французском языке). 2 (51): 1198–1201.
    • С п. 1199: « Un des phénomènes les plus singuliers de cette grande éruption est la production de ce que les témoins contemporains ont appelé des nuées ardentes» . (Одно из самых странных явлений этого великого извержения - возникновение того, что современные свидетели называют nuées ardentes . )
    • С п. 1200: « Les détonations cessent dans la journée du 17, mais alors apparaissent des nuées ardent semblables à celles de l'éruption de 1580. » (Взрывы прекращаются в день 17-го, но затем [появляются] горящие облака [ nuées пылкие ], подобные извержению 1580 года.)
    Марджори Хукер - (Хукер, 1965), стр. 405 - записано, что отец Жуан Инасио да Силвейра (1767–1852) из ​​деревни Санто Амаро на острове Сан-Хорхе написал отчет об извержении 1808 года, в котором он описал ardente nuven (« пылающее облако» на португальском языке), которое стекало с реки. склоны вулкана. Отчет Сильвейры был опубликован в 1871 году и переиздан в 1883 году.
    • Сильвейра, Жоао Инасио да (1883). "XXVIII. Anno de 1808. Erupção na ilha de S. Jorge [XXVIII. Год 1808. Извержение на острове Сан-Хорхе.]". В Канто, Эрнесто делать (ред.). Archivo dos Açores [Архив Азорских островов] (на португальском языке). Понта-Делгада, Сан-Мигель, Азорские острова: Archivo dos Açores. С. 437–441.Из стр. 439–440: « Em desassete do dito mês de Maio… de repente se levantou um tufão de fogo ou vulcão e Introductionzindo-se nas terras lavradias levantou todos aqueles campos até abaixo às vinhas com todas as árvores- e bardos se uma medonha e ardente nuvem e correndo até abaixo de igreja queimou trinta e tantas pessoas na igreja e nos campos… "(Семнадцатого числа указанного месяца мая ... внезапно из вулкана поднялся тайфун огня и [он] вошел в сельскохозяйственные угодья, поднял все эти поля до виноградников, со всеми деревьями и живыми изгородями, образуя грозное и пылающее облако [ ardente nuvem ] и сбегая к церкви, сожгли более тридцати человек в церкви и в поля…)

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео о пирокластических потоках