Wulkanizm i trzęsienia ziemi na świecie

Wulkanizm

Planeta Ziemia zgłębia w sobie wiele niewyjaśnionych tajemnic. Ludzie od wieków starają się je poznać, zbadać. Część wiedzy na dany temat udało im się już posiąść. Części może nigdy nie uda się wyjaśnić...Ziemia serwuje nam niezliczone zjawiska przyrodnicze, które wywierają na nas duże wrażenie. Wybuchy wulkanów należą do tych najbardziej spektakularnych. Widok drzemiących przez dziesięciolecia gór , które nagle ożywają pozostaje chyba na zawsze w pamięci. Gdy rozżarzona lawa zaczyna spływać po stokach, człowiek po raz kolejny uświadamia sobie jaki on jest malutki, a jak potężna jest moc sił natury.

Termin wulkan oznacza otwór w skorupie ziemskiej, przez który wydostaje się z wnętrza ziemi magma, czyli płynna skała. Nazwę „wulkan” wprowadził do słownika geograf Bernhardus Valerius. Zaczerpnął ją z mitologii rzymskiej od boga Wulkana. Valerius w swojej wydanej w 1650r. książce „Geographia geberalis” po raz pierwszy podął położenie znanych wówczas wulkanów. Wulkanizm obejmuje wszystkie zjawiska związane z działalnością wulkanów, to znaczy : wydobywanie się płynnych, stałych i gazowych produktów wulkanicznych. Tworzą je: magma oraz rozdrobnione siłą wybuchu materiały skalne (piroklastyczne) i gazy wulkaniczne. Miejsce ich wydobywania, czyli erupcji, nazywamy wulkanem. Erupcja dokonuje się bądź przez komin i krater wulkanu- tworzą się wówczas stożki wulkaniczne, bądź poprzez szczeliny, tworząc rozległe pokrywy wulkaniczne. Erupcje wulkaniczne dokonują się pod wpływem ciśnienia gazów lub wskutek przemieszczeń materiału w skorupie ziemskiej, wyciskających płynną magmę ku powierzchni Ziemi.

Występowanie wulkanów jest ściśle związane ze strefą młodej górotwórczości i z obszarami aktywnych trzęsień ziemi. Związek tych zjawisk tłumaczy teoria tektoniki płyt litosfery. W miejscach gdzie jedna płyta litosfery zagłębia się pod druga, wulkany powstają wzdłuż ich krawędzi- na kontynencie oraz wzdłuż rowów oceanicznych., np. wybrzeże Pacyfiku, Europa południowa, wyspy Japonii, Filipiny. Wulkany powstają także w miejscach rozsuwania się płyt litosfery od siebie, czyli w grzbietach śródoceanicznych i w dolinach ryftowych, np. w Grzbiecie Środkowoatlantyckim, na Islandii, w Afryce wschodniej. Najwięcej wulkanów występuje w tak zwanym Pierścieniu Ognia wokół Oceanu Spokojnego(ponad połowa czynnych wulkanów).

Wulkany, wyrzucając w powietrze materiał skalny i lawę, powoduje jego opadanie dookoła krateru, tworząc formy mniej lub bardziej stożkowate. Rzadko wulkany mają kształt idealnego stożka. Najbardziej regularne formy tworzone są podczas erupcji mieszanych, kiedy to równocześnie lub w stosunkowo krótkich odstępach czasu następuje wypływ lawy i wyrzucany jest materiał sypki. Ze względu na rodzaj wydostających się na powierzchnie materiałów wyróżniamy wulkany lawowe czyli efuzywne, gazowe czyli eksplozywne oraz mieszane czyli stratowulkany. Same erupcje dzielimy na centralne(typu hawajskiego, Stromboli, Vulcano, Wezuwiusza, Pelee), szczelinowe (linearne) i arealne.
Jak dochodzi do wybuchu

Pod skorupą ziemską na głębokości około 100 kilometrów znajduje się warstwa, zwana astenosferą. Panuje tam bardzo wysoka temperatura, która powoduje topnienie skał. Tworzą one półpłynną maź, zawierającą także wodę i różne gazy. To jest właśnie magma. Jest ona lżejsza od wszystkiego wokół więc podnosi się topiąc skały, znajdujące się nad nią. Przedostając się jak najwyżej do powierzchni, tworzy kanał zwany przewodem wulkanicznym. Gazy, znajdujące się w magmie, chcąc wydostać się na powierzchnię powodują wzrost ciśnienia. Ciśnienie tak wzrasta, że ostatecznie gazy wypychają magmę na powierzchnię w postaci lawy.

Wulkany stanowią zagrożenie i w razie wybuchu przynoszą mnóstwo strat. Można jednak w jakiś sposób określić zbliżający się wybuch . Co prawda jest to trudne, czasami nawet wulkanolodzy są zaskoczeni, jednak mimo wszystko nie wolno lekceważyć sygnałów, informujących o zbliżającej się katastrofie. Wulkany przed wybuchem wysyłają pewne „sygnały ostrzegawcze”, wypuszczając zamiast śnieżno białego- szary dym, święcąc w nocy kraterem, wysuszając wodę w studniach. Ponadto notuje się wzrost aktywności sejsmicznej( trzęsienia ziemi i mniejsze wstrząsy) oraz drobne zmiany rzeźby ziemi jak także poziomu i chemizmu wód podziemnych. Ma miejsce nasilenie się emisji gazów (wydobywających się z bocznych kominów i szczelin). Z wulkanu, w którym zwiększa się poziom magmy, dochodzą różne, dziwne odgłosy, a na zboczu pojawiają się wypukłości, wypełnione magmą. O zbliżającej się katastrofie mogą sygnalizować także węże, wychodzące z nor, bowiem przed erupcją wzrasta temperatura gleby. Wulkanolodzy twierdzą, że żadna wulkaniczna katastrofa nie nastąpiła w momencie rozpoczęcia się erupcji. Zawsze istniał czas, na ewentualna ewakuacje lub inne działania(bowiem trudniej jest przewidzieć przebieg rozpoczętej już erupcji niż wcześniej przewidzieć jej wystąpienie). Jednak najprostszą metodą unikania szkód jest lokalizacja osadnictwa poza obszarami wulkanicznymi. Zwykle jest to jednak niemożliwe albo niecelowe ekonomicznie lub społecznie. W związku z tym, podstawową rolę odgrywa odpowiednio wczesne ostrzeganie oraz specjalne zagospodarowanie terenu. Nawet niewysoki murek lub zapora ziemna są w stanie skierować płynącą lawę z dala od miasta. Zaporę taką można sporządzić także na miejscu z lawy, schładzając ją wodą. Utworzy ona wówczas mur, skutecznie powstrzymujący kolejne strumienie lawowe. Ten sam skutek osiągnąć można, bombardując ścianę krateru lub kanał lawowy tak, aby skierować wypływ w pożądanym kierunku.

Skutki wybuchu wulkanu.

Wulkany stwarzają ogromne zagrożenie dla mieszkańców i przyrody. Posiadają duży „arsenał” broni w postaci: lawy, błota, trujących wyziewów, żrących gazów, pyłów, z których każda sieje spustoszenie i śmierć. Giną ludzie, zwierzęta, rośliny. Kompletnie zniszczone zostają całe gospodarstwa. Ludzie ponoszą niewyobrażalne straty pieniężne i zdrowotne. W historii zapisało się wiele tragicznych erupcji wulkanu, które pociągnęły za sobą ofiary śmiertelne i ogromne zniszczenia:

Wybuchy wulkanów budzą zrozumiały strach, ponieważ powodują ofiary śmiertelne, niszczą cale miasta i zamieniają rozległe obszary w jałowe pustynie. Zdarza się jednak, że ich działalność może być korzystna. Bogaty w minerały materiał wulkaniczny przekształca się w żyzną glebę (gwarantującą wspaniałe warunki dla rolnictwa), wraca naturalna roślinność, a ludzie ponownie osiedlają się na terenach wulkanicznych, wabieni perspektywami wysokich plonów (np. ananasów na Hawajach, kawy w Brazylii, bawełny na wyżynie Dekanu). Iły montmorillonitowe, będące produktem rozkładu wulkanicznych popiołów, są materiałem poprawiającym strukturę gleby. Bazalty, andezyty, porfiry i ich tufy są cennymi kamieniami budowlanymi i dekoracyjnymi.

Wulkanizm to nie tylko wylewy lawy i erupcje materiałów piroklastycznych. Towarzyszy mu emisja gorących roztworów. Wszystkie te przejawy wynoszą na powierzchnie ziemi nowe porcje cennych dla człowieka pierwiastków np. siarki, miedzi, selenu, rtęci, srebra, złota.

Trzęsienia Ziemi

Trzęsienie Ziemi należy do najbardziej niszczących zjawisk naturalnych na Ziemi. Jego siła może 10 000 razy przewyższyć siłę bomby atomowej, zrzuconej na Hiroszimę w 1945r. Trzęsienie Ziemi rodzi się zwykle głęboko pod skorupą ziemską. Zewnątrz powłokę Ziemi tworzą ruchome płyty. Najgroźniejsze trzęsienia powstają wewnątrz Ziemi, wzdłuż krawędzi tych płyt. Ruch płyt nie przebiega spokojnie i stopniowo, bowiem wzdłuż krawędzi, aż do momentu pęknięcia i przemieszczenia się płyt, gromadzą się silne naprężenia. Rozładowanie następuje w postaci wstrząsów o różnej intensywności. Sutki trzęsienia ziemi zależą od siły wstrząsów, głębokości, na której powstają, oraz od rodzaju skał na powierzchni ziemi. Grunt może pękać, unosić się i zapadać. W obszarach górzystych mogą powstawać lawiny i osuwiska, nawet na łagodnych stokach gliniaste gleby mogą zacząć pełznąć na podobieństwo płynnej lawy. Słabo związane osady mogą wskutek gwałtownych wstrząsów przekształcić się w kurzawkę. Gdy ognisko trzęsienia znajduje się pod dnem morza, powstają ogromne fale, zwane tsunami. Zależnie od przyczyny, która je wywołuje dzielimy trzęsienia ziemi na:
- tektoniczne - związane z ruchami kier litosfery, ruchami górotwórczymi, izostatycznymi
- wulkaniczne - towarzyszą wybuchom wulkanów, przy czym wstrząs Ziemi następuje poprzez erupcję
- zapadliskowe - powstają wskutek zapadnięcia się stropu jaskini, wyrobiska górniczego. Należą do najsłabszych i najrzadszych.

Nikt nie potrafi przewidzieć dokładnie, kiedy może nastąpić trzęsienie ziemi. Jednak naukowcy wciąż próbują zdobyć wiedzę na temat trzęsień ziemi, aby moc je zawczasu określić i w jakiś sposób ochronić się przed ich skutkami. Skrupulatnie opracowywanie map i monitoring aktywności sejsmicznej umożliwia im określenie stref zagrożenia i częstości występowania wstrząsów sejsmicznych. Rosyjscy badacze wykazali, że zmiany prędkości fal P przy niewielkich wstrząsach zwykle poprzedzają główny wstrząs. Poza tym jako zwiastuny trzęsienia możemy traktować także: subtelne zmiany ukształtowania terenu i lokalne zmiany w rozkładzie ziemskiego pola magnetycznego. O nadchodzącym trzęsieniu możemy dowiedzieć się obserwując zachowanie zwierząt, bowiem psy zaczynają wyć, konie rozbiegają się, ptaki niespokojnie krążą wokół. Poza tym wzrost zawartości radonu w wodach studziennych alarmuje naukowców o możliwym zagrożeniu, a w powietrzu możemy zaobserwować charakterystyczną poświatę, powodowaną przez cząsteczki zjonizowanych gazów. Jednak powyższe zjawiska nie towarzyszą każdemu trzęsieniu. W związku z tym naukowcy opracowali bardziej precyzyjne metody przewidywania wstrząsów np., dokonują pomiaru naprężeń w skalach wzdłuż linii uskoku. Stosują sejsmometry, które dostarczają bardzo precyzyjnych danych o przewidywanym trzęsieniu .Dzięki niemu sejsmolodzy są w stanie śledzić natychmiast każde gwałtowne rozładowanie napięć w skalach skorupy ziemskiej. Istnieje także inna technika monitoringu, polegająca ma wysyłaniu sygnałów poprzez satelitę do innych stacji odbiorczych. Sejsmolodzy rejestrują każdego roku aż 500 000 wstrząsów.

Żadna z tych metod nie gwarantuje jednak skutecznej prognozy. Naukowcy poszukują sposobów, by zmniejszyć skutki tych śmiercionośnych kataklizmów. Niektórzy głoszą teorie, że można rozładować naprężenia w skałach, grożących silnymi trzęsieniami, stosując serie małych wstrząsów, wywołanych sztucznymi wybuchami (np. wprowadzając ciecz w strefy uskoków). Architekci amerykańscy i japońscy pracują nad zaprojektowaniem budynków sejsmoodpornych. Nie powinny one posiadać elementów ozdobnych i kominów (bowiem to one, w razie odpadnięcia od ściany budynku, są przyczyna śmierci ludzi). Powinny być wznoszone na specjalnych fundamentach, ograniczających kołysanie budowli, posiadać szerokie podstawy i zwężać się ku górze (np. TransAmerica we Frisco). Ponadto prowadzi się specjalne szkolenia dla ludzi, by wiedzieli jak się maja zachować w razie trzęsienia ziemi. Dzieci zachęca się do trzymania przy swoich łóżkach latarek i pary mocnych butów, aby w razie trzęsienia ziemi w nocy, mogły odnaleźć drogę ratunku. Mieszkańcom domów zaleca się pozostanie w domach i ukrycie pod solidnymi meblami lub w otworach drzwiowych, by uniknąć spadających fragmentów ścian. Natychmiast należy wyłączać wszelkie źródła ognia, aby uniknąć groźby wybuchu. Mimo wszystko najskuteczniejszym sposobem zapobieżenia ofiarom byłaby ewakuacja wszystkich mieszkańców stref sejsmicznych. Jednak jest to niemożliwe przy tak gwałtownym wzroście zaludnienia .Ocenia się, że w 20035 r. ponad 600 milionów ludzi będzie mieszkało w obrębie strefy sejsmicznej.

Do oceny skutków trzęsienia służą nam dwie skale: Richtera i Mercallegoa. Natomiast do samych skutków zaliczamy: ofiary śmiertelne (San Francisco- 470 osób, Kobe- 5 500 osób, Meksyk- 10 000 ludzi), pozbawienie ludności dachu nad głową (300 000 osób utrąciło swe domy w czasie katastrofy w Kobe), szkody budowlane (pękające mury, rysy na budynkach), szkody gospodarcze (pękające rurociągi, powyginane szyny kolejowe), zmiany w ukształtowaniu powierzchni ziemi.