Vulkaanid

Vulkaaniline tuhk

Vulkaaniline tuhk



Vulkaaniline oht, mille geograafilist ulatust ja mõju sageli alahinnatakse.


Vulkaanilise tuha rämps alates Clevelandi vulkaanist, mis asub Chuginadaki saarel Aleuudi saarte ahelas Alaska lähedal. NASA pilt, mille on teinud lennuinsener Jeff Williams rahvusvahelisest kosmosejaamast. Suurem pilt.

Mis on vulkaaniline tuhk?

Vulkaaniline tuhk koosneb tardkivimite pulbri suurusest kuni liiva suurusega osakestest, mille purskav vulkaan on õhku puhunud. Mõistet kasutatakse materjali jaoks õhus, pärast selle maapinnale langemist ja mõnikord pärast kivisse kivistamist. Mõisteid "vulkaaniline tolm" ja "vulkaaniline tuhk" kasutatakse sama materjali jaoks; pulbri suuruse materjali jaoks on sobivam kasutada "vulkaanilist tolmu".

Vulkaaniline tuhk alates St. Helensi mäest, 1980. USGS pilt, D.E. Wieprecht. Suurem pilt.

Tephra / püroklastiline terminoloogia

Osakese nimiOsakese suurus
Plokid / pommidüle 64 mm (2,5 tolli)
Lapillialla 64 mm (2,5 tolli)
Vulkaaniline tuhkalla 2 mm (0,79 tolli)
Vulkaaniline tolm
(Peen vulkaaniline tuhk)
alla 0,063 mm (0,0025 tolli)
"Tephra" ja "püroclastics" on üldmõisted, mida kasutatakse vulkaanidest väljunud erineva suurusega tardkivimite osakeste osas. Neid liigitatakse suuruse järgi. Mõisted "tuhk" ja "tolm" tähistavad tefra või püroklastiliste osakeste konkreetset suurust. Need on kokku võetud ülaltoodud tabelis.

Vulkaanilise tuha osake vaadatud skaneeriva elektronmikroskoobiga. USGS-i pilt autor A.M. Sarna-Wojcicki. Suurem pilt.

Vulkaanilise tuha omadused

Esmapilgul näib vulkaaniline tuhk pehme kahjutu pulbrina. Selle asemel on vulkaaniline tuhk kivimaterjal, mille kõvadus Mohsi kõvadusskaalal on umbes 5+. See koosneb ebakorrapärase kujuga teravate, sakiliste servadega osakestest (vt mikroskoopilist vaadet). Kombineerige kõrge karedus ebakorrapärase osakese kujuga ja vulkaaniline tuhk võib olla abrasiivne materjal. See annab nendele pisikestele osakestele võimaluse kahjustada õhusõiduki aknaid, olla silmi ärritav, põhjustada selliste seadmete liikuvate osade ebaharilikku kulumist, millega nad kokku puutuvad, ja põhjustada paljusid muid probleeme, mida käsitletakse allpool jaotises "Vulkaanilise tuha mõju".

Vulkaanilise tuha osakesed on väga väikesed ja vesikulaarstruktuuriga, millel on palju õõnsusi. See annab neile kivimaterjali suhteliselt madala tiheduse. See madal tihedus koos väga väikeste osakeste suurusega võimaldab vulkaanilise tuha purse kõrge atmosfääri viia ja tuule poolt pikki vahemaid kanda. Vulkaaniline tuhk võib purskavast vulkaanist kaugel põhjustada probleeme.

Vulkaanilise tuha osakesed ei lahustu vees. Märjaks saades moodustavad need läga või muda, mis võib muuta maanteed ja rajad libedaks. Märg vulkaaniline tuhk võib kuivada tahkeks, betoonitaoliseks massiks. See võimaldab torul kanalisatsiooni sulgeda ja kinni jääda loomade karusnahasse, kes on tuhaga samal ajal kui vihm.

Vulkaanilise tuha kolonn: Püha Helensi mäe purskekolonn 18. mail 1980. See plahvatusohtlik keskkond tekitas tõusva tefra, vulkaaniliste gaaside ja sissepritud õhu kuuma kolonni, mis tõusis vähem kui kümne minutiga 22 kilomeetri kõrgusele. Tugevad valitsevad tuuled kandsid tuhka itta kiirusega umbes 100 kilomeetrit tunnis. Vähem kui nelja tunniga langes tuhk Spokane linnale umbes 400 kilomeetri kaugusele ja kaks nädalat hiljem oli purskepilv maa ümbritsetud. USGS-i pildi autor A. Post.

Tuha pursked ja tuhasambad

Mõned magmad sisaldavad tohutul hulgal lahustunud gaasi väga kõrge rõhu all. Purske korral vabaneb ootamatult nende gaaside surve ja nad laienevad kiiresti, tormates vulkaanilisest õhust välja ja kandes endaga kaasa väikeseid magma tükke. Magma kambri lähedal asuvat põhjavett võib sama tulemusega aurutada. Need on tuhaosakeste allikad mõne purse korral. Ventilatsioonitorust väljuv tohutu kogus väljuvat ja paisuvat gaasi võib juhtida tuha ja kuumade gaaside purskekolonni õhku.

Lisatud pildil on osa tuhasammast, mis on toodetud 1980. aasta mais Püha Helensi mäe purse korral. Selle purske tagajärjel tekkis kuumade vulkaaniliste gaaside plahvatuslik eraldumine atmosfääri tõusva tefra, vulkaaniliste gaaside ja kaasavõetud õhu sammas, mis tõusis vähem kui kümne minutiga 22 kilomeetri kõrgusele. Seejärel kandsid tugevad valitsevad tuuled tuhka ida suunas kiirusega umbes 100 kilomeetrit tunnis. Vähem kui nelja tunniga sadas tuhka Spokane linna umbes 400 kilomeetri kaugusel õhuavast. Kaks nädalat hiljem oli purske tolm Maa ümber kandunud.

Püha Heleni mäe purse oli oma suuruse ja intensiivsuse poolest erandlik. Tüüpilisem tuha eraldumine on näidatud selle lehe ülaosas oleval pildil. Sellel pildil eraldab Clevelandi vulkaan, mis asub Chuginadaki saarel Alaska Aleuudi saarte ahelas, väikese tuhaohu, mis mõne minuti jooksul vulkaanist eraldub ja tuule poolt ära kantakse.

Vulkaanilise tuhakaardi kaart: Kaart, mis näitab tuha sademete geograafilist jaotust Ameerika Ühendriikides 18. mai 1980. aasta Püha Helensi mäe purse korral. USGS-i pilt. Suurem kaart.

Tuha paksus: Tuhavarude ladestused on vulkaani lähedal üldiselt paksud ja osakeste suurusega jämedad. Kuid eemalt muutub hoius õhemaks ja peenemaks.

Tuhapuud: Tšiili lõunaosas asuvast Chaiténi vulkaanist tuhastatakse üle kogu mandri. Suurem pilt.

Ash Plumes, Ashfalls ja Ash Fields

Kui tuhk on vulkaani poolt õhku eraldatud, on tuulel võimalus seda liigutada. See liikumine koos õhuturbulentsiga hõljub hõljuva tuha jaotamiseks laiale alale. Neid tuule poolt tuule poolt liigutatavaid tuhapilvi tuntakse tuhahunnikena. Alloleval pildil on näha Tšiili lõunaosas asuva Chaiténi vulkaani purskamisel 3. mail 2008. aastal tekkivat tuhaploki. See haru algab Tšiilis, ületab Argentiina ja ulatub sadade kilomeetriteni üle Atlandi ookeani, levides laiali liikudes.

Kuna tuhavärk eemaldub vulkaanilisest õhuavadest, ei ole tal enam toitu gaasidest väljuda. Toetamata tuhaosakesed hakkavad välja kukkuma. Suurimad tuhaosakesed kukuvad kõigepealt välja ja väiksemad osakesed püsivad kauem heljumis. See võib tekitada tuhasademe maapinnal tuhavarre all. Need tuhastamisjäägid on õhuava lähedal kõige paksemad ja vahemaad õhukesed. Sellel lehel on näidatud kaart, mis näitab tuhajaotust 18. mai 1980. aasta Mount Helensi mäe purskest.

Tuhaväli on geograafiline piirkond, kus maapind on tuhavarre sadenemise tõttu kaevatud. Alloleval pildil on Tšiili lõunaosas Chaiténi vulkaanist idas asuv tuhaväli alates 2008. aasta maist. Tuha valge pinnakate on selgelt näha.

Tuhaväli: Tuhaväli Chaiténi vulkaanist idas alates maist 2008. Suurem pilt.

Vulkaanilise tuha mõju

Vulkaaniline tuhk on ohtlik inimestele, varale, masinatele, kogukondadele ja keskkonnale. Mitmeid neist kirjeldatakse allpool.

Mõju inimeste tervisele:

Inimesed, kes puutuvad kokku tuha langusega või elavad pärast tuhast tolmuses keskkonnas, võivad kannatada paljude probleemide all. Hingamisprobleemide hulka kuuluvad nina ja kurgu ärritus, köha, bronhiidilaadne haigus ja ebamugavustunne hingamise ajal. Neid saab vähendada ülitõhusate tolmumaskide abil, kuid tuhaga kokkupuudet tuleks võimaluse korral vältida.

Pikaajaliste probleemide hulka võib kuuluda "silikoosiks" tuntud haiguse areng, kui tuhas on märkimisväärselt ränidioksiidi. USA Riiklik Tööohutuse ja Töötervishoiu Instituut soovitab vulkaanilise tuhaga kokkupuutuvatele inimestele kindlat tüüpi maske. Igaüks, kes juba põeb selliseid probleeme nagu bronhiit, emfüseem või astma, peaks kokkupuudet vältima.

Kuiv vulkaaniline tuhk võib jääda niiske inimsilma külge ja pisikesed tuhaosakesed põhjustavad kiiresti silmade ärritust. See probleem on kõige tõsisem kontaktläätsi kandvate inimeste seas. Inimesed teatavad naha ärritusest tuhastamisaladel; juhtumite arv ja nende raskusaste on siiski madal.

Novarupta tuhahaug: Novarupta vulkaani ümbruse maastiku satelliidipilt koos tuhakontuuride ja 1912. aasta pursete püroclastilise voolualaga, värvitud joontena. J. Alleni (NASA) satelliidipilt, kasutades Marylandi ülikooli ülemaailmse maakatterajatise andmeid. Kartograafia autor: B. Cole, Geology.com. Suurem pilt.

Mõju põllumajandusele:

Kariloomad kannatavad samade silma- ja hingamisprobleemide all, mida eespool kirjeldati inimestele. Loomi, kes söödavad karjatamise ajal, ei saa enam süüa, kui tuhk katab nende toiduallika. Need, kes söövad tuhaga kaetud toiduallikast, põevad sageli mitmeid haigusi. Võimalik, et tuhastamispiirkondade põllumajandustootjad peavad loomadele andma täiendavat sööta, neid evakueerima või saatma nad varasele tapmisele.

Mõne millimeetri pikkune tuhastamine ei põhjusta tavaliselt karjamaadele ja põllukultuuridele tõsist kahju. Paksemad tuha kogunemised võivad aga taimi ja karjamaad kahjustada või tappa. Paksud kogunemised võivad pinnast kahjustada, tappes mikrofüüdid ja blokeerides hapniku ja vee sisenemise. Selle tulemuseks võib olla steriilne pinnase seisund.

Vulkaanilise tuhakahjustused: Märja tuha tõttu kahjustatud hooned. USGS-i pilt. Suurem pilt.

Vulkaaniline tuhk: USGS-i video, milles selgitatakse vulkaanilise tuha mõju lennuliiklusele.

Mõju ehitistele:

Kuiv tuhk kaalub värske lume tihedust kümme korda. Paks tuhahaigus hoone katusel võib selle üle koormata ja põhjustada selle varisemise (vt pilti). Enamik hooneid pole kavandatud toetama seda lisaraskust.

Vahetult pärast tugevat tuhastamist on üks prioriteetsemaid töid tuha puhastamine hoonete katustelt. Kui enne tuha eemaldamist satub vihma, võib tuhk selle imada ja kaalu suurendada. Märja tuha tihedus võib värske lume korral olla kakskümmend korda suurem.

Vulkaaniline tuhk võib täita ehitise vihmaveerennid ja ummistada vihmaveerennid. Ainuüksi tuhk võib olla väga raske ja kui see muutub vihmast märjaks, tõmbab kaal majadest sageli vihmaveerennid. Tuhk koos veega võib söövitada katusekattematerjale. Märg tuhk on ka dirigent ja hoone väliste elektriliste elementide ümber kogunedes võib see põhjustada tõsiseid vigastusi või kahjustusi.

Kliimaseadmed ja õhukäitlussüsteemid võivad tõrkeid või kahjustusi saada, kui nende filtrid on ummistunud või kui nende tuulutusavad on kaetud vulkaanilise tuhaga. Seadme liikuvaid osi saab kiiresti kanda, kui nende vahele satub abrasiivset tuhka.

Mõju seadmetele:

Peene tuhk ja tolm võivad imbuda hoonetesse ja põhjustada probleeme seadmetes. Abrasiivtuhk võib elektrimootorite liikuvaid osi ebaharilikult kulutada. Tolmuimejad, ahjud ja arvutisüsteemid on eriti haavatavad, kuna töötlevad palju õhku.

Pimedus vulkaanilise tuha tõttu: Õhus olev tuhk võib blokeerida päikesevalguse ja muuta tuha all olevad alad päeva keskel pimedaks. Soufriere Hillsi vulkaan, pilt aastast 1997. USGS pilt. Suurem pilt.

Mõju kommunikatsioonile:

Vulkaanilisel tuhal võib olla elektrilaeng, mis häirib raadiolaineid ja muid õhu kaudu edastatavaid saateid. Raadio-, telefoni- ja GPS-seadmed ei pruugi olla võimelised signaale saatma ega vastu võtma läheduses asuva purskuva vulkaani korral. Tuhk võib kahjustada ka füüsilisi rajatisi, näiteks juhtmeid, torne, hooneid ja kommunikatsiooni toetamiseks vajalikke seadmeid.

Mõju elektritootmisrajatistele:

Vulkaaniline tuhk võib põhjustada elektritootmisrajatiste seiskamise. Tuhakahjustuste vältimiseks lülitatakse need rajatised mõnikord välja. Need võivad jääda allapoole, kuni tuhk on eemaldatud. See kaitseb hädavajalikke seadmeid rikke eest, kuid häirib miljonite inimeste energiateenuseid.

Autode vulkaaniline tuhk Filipiinide Clarki lennubaasis pärast Pinatubo mäe 1991. aasta purset. See parkimisplats asub purskest umbes 25 kilomeetrit ida pool ja sinna saadi umbes 9 sentimeetrit tuhka. USGS-i pildi autor R. P. Hoblitt. Suurem pilt.

Mõju maismaatranspordile:

Esialgne mõju transpordile on nähtavuse piirang. Tuhk täidab õhku ja blokeerib päikesevalgust. Päeva keskel võib olla sama pime kui öö. Tuhk katab ka teemärgistuse. Vaid ühe millimeetri tuhk võib varjata maantee keskpunkti ja lähtejooni.

Teine mõju avaldub autodele. Nad töötlevad tohutul hulgal õhku, mis sisaldab vulkaanilist tolmu ja tuhka. Algselt satub see õhufiltrisse, kuid see võib kiiresti üle saada. Seejärel läheb mootorisse abrasiivne tolm, et kahjustada hoolikalt töödeldud osi ja ummistada pisikesi avasid.

Vulkaaniline tuhk koguneb autode esiklaasidele, tekitades vajaduse klaasipuhastite kasutamiseks. Kui kasutate klaasipuhastajaid, võib esiklaasi ja klaasipuhastite vaheline abrasiivtuhk akna kriimustada, tekitades mõnikord jäätunud pinna, mida pole võimalik läbi näha.

Maanteid kattev vulkaaniline tolm ja tuhk võivad veojõu kaotada. Kui teed saavad märjaks, muutub kuiv tuhk väga libedaks mudaks. Teed ja tänavad tuleb kühveldada nii, nagu oleks langenud lumi, mis ei sula.

Tuhakarvade kihid Filipiinidel: A) lõik Santo Tomasi jõe sillal San Narcisost põhja pool, Zambales; Ventilatsioonist 32 km läänes-edelas. Kiht A on 8 mm liiva suurusega tuhk; kiht B on 4 mm peamiselt peent tuhka. Pange tähele, et kihi C nõrk normaalne liigitus ja ladestunud pinnale hajuvad jämedad plaadid.
B) Tephra-languse ladestused Marella jõe ääres asuval hoonestamata teel 10,5 km edelast läänes. Kiht A, umbes 4 cm paksune, koosneb jämedast tuhast ja peenest lapillist; kiht B koosneb mitmest õhukesest tuhakihist; kiht C on 33 cm paks ja see on veel leitud kliimaktika pimss-langusmaardla kõige paksem osa. Pange tähele tavalist üldklassi, kuid vasakus ülanurgas on 2-sentimeetrine pimsskivi lapillus. Kiht D koosneb kahest 3–4 cm paksusest peene tuhaga kihist, mida eraldab veega töödeldud pimss-tuhk.
C) Tephra ladestused hooldamata maanteel umbes 9 km ventist kagusse, Gumaini jõe põhjaküljele. Kihi B paksus on 23 cm ja see koosneb paljudest sorteeritud tuhakihtidest; kiht C on 31 cm paks ja selle alumises osas on kaks tsooni väiksemate peenete tuhakatetega.
D) Lõige Pasigi jõe kanjoni suudmes umbes 15 km õhuavast ida pool. Kihi B paksus on 10 cm ja kihi C paksus on umbes 18 cm; pange tähele tuharohkeid tsoone, mis paistavad silma suurema sidususe tõttu. USGS pildid autor W.E. Scott ja J.J. Major. Suurem pilt.

Mõju õhutranspordile:

Kaasaegsed reaktiivmootorid töötlevad tohutult õhku. Nad tõmbavad õhu mootori esiossa ja juhivad selle tagant välja. Kui vulkaaniline tuhk tõmmatakse reaktiivmootorisse, saab selle kuumutada temperatuurini, mis on kõrgem kui tuha sulamistemperatuur. Tuhk võib mootoris sulada ja pehme kleepuv toode võib kleepuda mootori sisemusse. See piirab õhuvoolu läbi mootori ja lisab lennukile kaalu.

Vulkaaniline tuhk on mõnel lennukil põhjustanud mootoririkke. Õnneks suutsid piloodid järelejäänud mootoritega turvaliselt maanduda. Täna jälgitakse vulkaanide purske märke ja lennukid suunatakse ümber piirkondade, kus võib olla õhus levivat tuhka.

Õhus hõljuval vulkaanilisel tuhal võib olla sadu kilomeetreid tunnis läbi selle lendavate lennukite abrasiivne mõju. Sellistel kiirustel võivad esiklaasi mõjutavad tuhaosakesed pinna liivapritsiga hõõrduda, mis piloodi vaatepilti varjab. Liivapritsiga saab eemaldada värvi ja pitmetallid ka ninaotsast ning tiibade ja navigatsiooniseadmete esiservadest.

Lennujaamades puutuvad kokku rajadega samad probleemid, mis maanteedel. Radade märgistused võib katta tuhaga. Lennukid võivad maandumisel ja stardil veojõu kaotada. Ja tuhk tuleb enne toimingute normaliseerumist eemaldada.

Rahvusvaheline tsiviillennunduse organisatsioon tunnistas pilootide ja lennujuhtide kursis hoidmist vulkaaniliste ohtudega. Selleks tegid nad valitsusasutustega koostööd mitme vulkaanilise tuha nõustamiskeskuse rajamiseks. Need keskused jälgivad vulkaanilist aktiivsust ja annavad aru oma seirepiirkonna tuhakahjustustest.

Vulkaaniline tuhk: USGS-i video, milles selgitatakse vulkaanilise tuha mõju lennuliiklusele.

Mõju veevarustussüsteemidele:

Tuhalangemine võib mõjutada veevarustussüsteeme. Kui kogukond kasutab avatud veevarustust, näiteks jõge, veehoidlat või järve, muutub langenud tuhk veevarustuses hõljuvaks materjaliks, mis tuleb enne kasutamist välja filtreerida. Vee töötlemine suspendeeritud abrasiivtuhaga võib kahjustada pumbasid ja filtreerimisseadmeid.

Tuhk võib põhjustada ka ajutisi muutusi vee keemias. Veega kokkupuutel olev tuhk võib alandada pH-d ja suurendada tuhast leostunud ioonide kontsentratsiooni. Nende hulka kuuluvad: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F ja paljud teised.

Rohkem informatsiooni
Geology.com artikkel:
Novarupta: 20. sajandi võimsaim vulkaanipurse
Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus:
Vulkaanilise tuha mõjud ja leevendamine
NASA maavaatluskeskus:
Erinevad vulkaanilise tegevusega seotud artiklid ja pildid
Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus:
Vulkaaniohtude tüübid ja tagajärjed
Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus:
Pinatubo mäe 1991. aasta pursete Tephra juga

Mõju reoveesüsteemidele:

Linnatänavatele langev tuhk siseneb kohe tormi kanalisatsioonisüsteemi. Tuhaga koormatud kanalisatsioonivee töötlemisel võib hõljuv tuhk seadmeid ja filtreid üle koormata ning kahjustada pumpasid ja ventiile. Sellest saab ka kõrvaldamisprobleem. Tuha muda või läga võib kõveneda betooniga sarnaseks materjaliks.

Planeerimine vulkaanilise tuha jaoks

Kogukonnad, mis asuvad vulkaanide läheduses või nende vastastuules ja mis võivad tekitada tuha purskeid, peaksid kaaluma vulkaanilise tuha võimalikku mõju ja kavandama võimalusi selle likvideerimiseks ja selle mõju minimeerimiseks. On palju lihtsam saada probleemi kohta haritust ja tegutseda juba ette, kui see on silmitsi tohutu probleemiga ilma ette teatamata.


Vaata videot: Indoor Air Quality IAQ SISERUUMIDE ÕHU KVALITEEDIST