VULKANIZAM (2) GEOLOŠKI HAZARDI (44088, 57287) Katarina Gobo 2018.

Transcription

1 GEOLOŠKI HAZARDI (44088, 57287) VULKANIZAM (2) Erupcija Etne na Siciliji Katarina Gobo 2018.

2 Vulkanizam Magma Piroklasti i piroklastični tokovi Uzroci vulkanizma Vulkanske erupcije Tipovi erupcija Vrste vulkana Primarni učinci vulkana Sekundarni učinci vulkana Tercijarni učinci vulkana Supervulkani Predviđanje vulkanskih erupcija Kontrola rizika i hazarda

3 Sekundarni učinci vulkana Sekundarni učinci vulkanskih erupcija su: lahari debritni tokovi i lavine poplave tsunamiji vulkanski potresi tremori atmosferske pojave klimatske promjene Erupcija vulkana Eyjafjallajokull na Islandu,

4 Lahari (muljni tokovi) nastaju pretaloživanjem razmočenog (fluidiziranog) vulkanskog pepela mogu nastati u toku same erupcije (npr. erupcija Vezuva i Mt. St. Helens) ili u bilo koje vrijeme nakon erupcije voda može potjecati od kiša koje padaju iz erupcijskog oblaka, ali i topljenja snijega i leda izazvanog erupcijom (Mt. St. Helens) Transportna moć lahara. Mt. St. Helens, vrlo su brzi, teku dolinama, a ponekad se mogu preliti i preko rubova dolina (npr. Huascaran lahar) velike su gustoće i velike brzine i izrazito su destruktivni (ruše kuće, mostove, ceste...), teku poput svježeg cementa, zaustavljaju se naglo i naglo očvrsnu u stijenu čvršću od betona! Lahar na Novom Zelandu,

5 Lahari u Japanu (1:24) 87

6 Debritni tokovi i lavine obrušavaju se sa strmih vulkanskih padina sadržavaju čestice (komade) stijena i vulkanskog pepela tokovi obično kreću kao klizišta, pa se nekonsolidirani materijal brzo raspada u bujicu detritusa (debrisflow) erupcija Mt. St. Helens započela je kao klizište koje je odlomilo dio vulkanskog čunja i otvorilo začepljen dimnjak, što je omogućilo bočnu eksploziju nakupljenih plinova i para debritni tok se sručio u jezero Spirit Lake i stvorio 40 m visok jezerski tsunami, nakon čega se proširio i u rijeke Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac Vulkanski debrit pokriva karbonate. Zeleni proslojak su metamorfozirani karbonati (kontaktni metamorfizam). Španjolska 88

7 Poplave nastaju u vrijeme vulkanskih erupcija kada vulkanski detritus i lava naglo prodru u riječna korita i stvore brane koje zaustavljaju tečenje, uslijed čega nastaju poplave i privremena riječna jezera uhladnim podnebljima vulkani izazivaju topljenje snijega i leda, čime se naglo oslobađa velika količina vode koja stvara katastrofalnu poplavu poznatu kao jökulhlaup Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

8 Jökulhlaup na Islandu, (1:23) 90

9 Tsunamiji mogu nastati za vrijeme erupcije vulkana uslijed: a) naglog prodora piroklastičnog toka u vodeni bazen b) velikog odrona u vodeni bazen c) urušavanja vulkanskog čunja u more (npr. Krakatau, od čijeg je tsunamija stradalo više od ljudi) 91

10 Vulkanski potresi i tremori prate i prethode erupcijama većinom su slabi, ali su zbog plitkog žarišta zamjetni ponekad su dovoljno jaki da pokrenu lavine, klizišta i odrone (npr., potres M=5 pokrenuo je klizanje vrha vulkana Mt. St. Helens, čime je pokrenuta njegova eksplozija) tremori su harmonične trešnje tla koje nastaju kretanjem magme u podzemlju Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

11 Atmosferske pojave nastaju kao posljedica velike količine vulkanskog pepela, plinova i para izbačenih u atmosferu, što može kratkotrajno promijeniti klimu na cijeloj planeti vulkanski pepeo smanjuje insolaciju (može stvoriti i potpuno zamračenje), što za posljedicu ima zahlađenje u trajanju od 1-2 godine! kratkoročno, vulkanski pepeo ometa zračni promet 93 Rasprostranjenost vulkanskog pepela nakon erupcije Eyjafjallajokulla g.

12 British Airways let 9 (Boeing 747) na liniji London-Auckland je 1982.g. uletio u vulkanski pepeo vulkana Mt. Galunggung u Indoneziji na visini od m. Sva četiri motora su stala, ali je avion ipak doletio nazad u Jakartu nakon poniranja kada su motori proradili. Od statičkog naboja avion je u zraku svijetlio, a motori su bili zalijepljenji rastaljenim vulkanskim pepelom. U kabinu je prodirao vulkanski dim bogat s H 2 S. Prozori i oplata aviona bili su izbrušeni od vulkanskog pepela, a prozori neprozirni. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

13 Vulkanski pepeo i zračni promet (2:17) 95

14 Klimatske promjene nakon erupcije vulkana Mt. Tambora u Indoneziji g. došlo je do tolikog zahlađenja da je u Novoj Engleskoj padao snijeg u srpnju, pa su i u engleskoj povijesti nazvane godine bez ljeta ta promjena klime bitno je smanjila prinose usjeva, uzrokujući glad koja je potakla emigraciju Engleza i Iraca u Ameriku sličan je učinak imala i erupcija Mt. Pinatuba na Filipinima g. koja je također izazvala dvogodišnje zahlađenje od 1-2 C. osim zahlađenja, vulkanizam može prouzročiti i zatopljenje jer su vodena para i CO 2 staklenički plinovi Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

15 Učinci vulkanskih erupcija mogu imati dugotrajne i dalekosežne posljedice! 97

16 Vulkanski hazardi i učinci -tercijarni Tercijarni učinci vulkanskih erupcija obuhvaćaju: promjenu reljefa rast novih čunjeva (planina) i kolaps postojećih promjene riječnih tokova zbog promjene topografije promjene dinamike podzemnih voda pojavljuju se novi izvori, presušuju postojeći zbog promjene u geološkoj građi, stvaranja novih rasjeda i podzemnih uspora (dajkovi, silovi) promjene kemizma podzemnih voda promjene temperature podzemnih voda mineralizacija podzemne vode promjene u kvaliteti tla koje je pokriveno pepelom promjene uroda prehrambenih kultura oštećenja/uništenje infrastrukture (prometnica, željezničke mreže, vodovoda, plinovoda, naftovoda...) glad i bolesti materijalno-ekonomski gubitci oštećena/uništena naselja ponekad je nemoguće ili neisplativo obnavljati pa se stanovništvo mora raseliti (npr. stanovništvo grada San Juan kojeg je zatrpala erupcija Paricutina) 98 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac 2013.

17 Magnituda vulkanskih erupcija Vulkane možemo uspoređivati prema veličini erupcije, tj. po volumenu izbačenog materijala (u km 3 ). Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

18 VEI = Volcano Explosivity Index VEI je uveden da bi se prikazala snage neke erupcije, a zasniva se na volumenu izbačenog materijala, visini erupcijskog oblaka i trajanju erupcije. Skala je logaritamska: od 1-2 je porast za 100x, a od 2-8 je po 10x za svaku magnitudu. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

19 Supervulkani 101

20 Potencijalni supervulkani u Europi Eifel Balaton (?) Campi Flegrei 102

21 Campi Flegrei, Italija Vezuv nije supervulkan, ali... Vulkan Campi Flegrei nalazi se blizu Vezuva, a Napulj sa stanovnika je između njih! 103

22 Campi Flegrei, Italija 104

23 Eifel, Njemačka Vulkan Eifel je po nekima supervulkan, s periodom od oko godina. Njegova erupcija u gusto naseljenom zapadnom dijelu Njemačke izazvala bi milijunske žrtve! Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

24 Balaton (?), Mađarska 160 km od Zagreba nalaze se ugasli (?) vulkani na obali Balatonskog jezera! 106

25 Na obali Balatonskog jezera nalazi se 6 vulkana koji su stari oko godina. 107

26 Yellowstone supervulkan Yellowstone 108

27 Yellowstone supervulkan (3:29) 109

28 Predviđanje vulkanskih erupcija 110

29 Dugoročno predviđanje vulkanskih erupcija Istraživanje geološke prošlosti nekog vulkana omogućuje procjenu vrste hazarda kojom vulkan može djelovati i učestalost pojave tih hazarda tijekom prošlosti. Poznavajući hazarde i njihovu učestalost, može se predvidjetina kojim bi se područjima mogao dogoditi neki od hazardnih događaja prilikom neke buduće erupcije i kolika je dugoročna vjerojatnostda se u tom području ponovi vulkanska erupcija. U navedenom istraživanju geolozi istražuju sljedove izlivene lave i piroklastičnog materijala da bi upoznali evoluciju, tj. tijek prošlih vulkanskih erupcija. Izotopnim datiranjem nastoji se upoznati starost pojedinih vulkanskih događaja i njihovu učestalost. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

30 Građa recentnog vulkana daje odgovore o tipu erupcija, učestalosti, promjenama kemijskog sastava detritusa/lave. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

31 Na temelju topografije modernog vulkana izrađuju se karte vulkanskog hazarda koje trebaju omogućiti lokalnoj upravi i prostornim planerima da naprave planove evakuacije, spašavanja i obnove, ukoliko kratkoročna prognoza predviđa novu erupciju. Karte hazarda izdvajaju područja ugrožena od: tokova lave piroklastičnih tokova tokova pepela muljnih tokova poplava itd. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

32 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

33 Kratkoročno predviđanje vulkanskih Kratkoročno predviđanje vulkanske erupcije temelji se na monitoringu koji treba dati odgovore kada se magma približava površini i monitoringu najavnih (prethodnih) događaja koji ukazuju na nadolazeću erupciju. seizmička istraživanja provode radi utvrđivanja prisutnosti tekuće magme u dimnjaku kao izvor se koristi eksploziv, a geofoni se postavljaju na suprotnu stranu vulkana na prisutnost magme ukazuje zona sjene s-valova u području dimnjaka (transverzalni valovi se ne šire kroz fluide) erupcija Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

34 Kratkoročno predviđanje vulkanskih erupcija seizmički monitoring provodi se postavljanjem mreže seizmografa uokolo vulkana da bi se pratila seizmička aktivnost vulkana erupciji obično prethodi pojačana seizmička aktivnost, a s vremenom se mijenja i položaj žarišta potresa, pa se tako može pratiti kretanje magme u podzemlju slabljenje magnetskog polja Nastaje uslijed zagrijavanja stijena iznad Curyjeve temperature (ca. 470 C), čime se stijene demagnetiziraju slabljenje el. otpora posljedica je promjena u kemizmu (mineralizaciji) podzemnih voda Stanica za seizmički monitoring i mjerenje deformacija tla u podnožju vulkana Mt. Rainier Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

35 Kratkoročno predviđanje vulkanskih erupcija deformacije tla nastaju uslijed izdizanja magme koja podiže krovinske stijene može se utvrditi preciznim geodetskim mjerenjem ponekad se za mjerenja koriste automatski mjerači nagiba (tilt metri) koji mogu ukazati na mjesto izdizanja na području Yellowstone kaldere nedavno je uočeno izdizanje od cca. 5 m promjene u dinamici podzemnih voda očituju se po porastu ili padu razine vode u bunarima i porastu temperature vode promjene toplinskog toka nastaju uslijed izdizanja vruće magme prema površini promjene u sastavu plinova na fumarolama neposredno prethode erupciji obično raste količina HCl i SO 2 Privremena GPS stanica za mjerenje deformacija tla, Oregon 117

36 Kratkoročno predviđanje vulkanskih monitoring vulkanskih zvukova ( buke ) senzori postavljeni u blizini vulkana detektiraju zvukove koje proizvodi vulkan i automatski obavještavaju lokalne vlasti o neminovnoj erupciji vulkanska aktivnost proizvodi zvučne valove niske frekvenicije (infrazvukove) koje ljudsko uho ne može percipirati, ali detektori su uspješno predvidjeli 60-ak erupcija tom metodom testirano na Etni erupcija 118

37 Listopad Erupcija vulkana Anak Krakatau 119

38 Općenito, erupcije ne najavljuje jedan izolirani pokazatelj, ali skup opažanja može s dosta pouzdanosti upućivati na blisku erupciju, pa se izdaje upozorenje višeg ranga (zeleno-normalno, narančasto-visoka uzbuna, crveno-najviši stupanj uzbune). Nažalost, svaki se vulkan ponaša donekle originalno, pa su neki vulkani imali i nenajavljene erupcije. Monitoring je skup, pa se ne prate svi aktivni, niti potencijalno aktivni vulkani. Obližnje stanovništvo mora biti educirano o mogućim rizicima i mogućim prethodnim prirodnim pojavama kako bi, ako budu uočene, mogli na njih upozoriti znanstvenike koji će tada započeti s monitoringom i omogućiti da se izbjegne katastrofa. 120

39 Kontrola rizika i hazarda Vulkanizam je nemoguće spriječiti niti kontrolirati, ali njegovi se učinci mogu predvidjeti i umanjiti preventivnim i samozaštitnim djelovanjem, te ranim upozorenjem. preventivno djelovanje temelji se na istraživanju prethodnih pretpovijesnih i povijesnih vulkanskih erupcija određenog vulkana radi utvrđivanja učestalosti njegovih erupcija obuhvaća i praćenje najvnih pojava koje mogu ukazati na mogući porast rizika od vulkanske erupcije Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

40 Kontrola rizika i hazarda Lokalne uprave, središnja vlast i prostorni planeri trebaju uvažavati područja prethodnih razaranja izazvanih erupcijom nekog vulkana i predvidjeti odgovarajući (prilagođeni) razvoj naselja, te napraviti planove evakuacije i oporavka nakon prestanka erupcije. Stanovništvo treba biti educirano o samozaštitnom djelovanju u ugroženom području, što se u SAD postiže publikacijama FEMA-e i USGS-a. Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

41 123

42 124

43 Kontrola rizika i hazarda samozaštitno djelovanje obuhvaća napuštanje ugroženog područja sklanjanje u zaštićena područja uz vjetar (radi izbjegavanja piroklastičnih oborina) nošenje zaštitnih maski (za zaštitu od udisanja pepela) sklanjanje iz dolina na povišeni teren (radi izbjegavanja mogućih lahara) prikupljanje čiste vode za piće (u vrijeme erupcije izvorska i bunarska voda više nisu podesne za konzumaciju) Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

44 Kontrola rizika i hazarda rano upozorenje ovisi o: stupnju pripremljenosti lokalne uprave za nadolazeću erupciju postojanju geološke i seizmološke službe koja prati vulkansku aktivnost koordiniranom djelovanju znanstvenika/stručnjaka i lokalne uprave kako bi se izdala odgovarajuća upozorenja Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

45 Kontrola rizika i hazarda Pravovremena najava neizbježnih erupcija i pravovremena evakuacija mogu znatno reducirati broj žrtava. Primjer: Evakuacije su provedene prilikom erupcije vulkana Mt. St. Helens g. i erupcije vulkana Soufrière Hills na Karibima g. kada je evakuiran cijeli grad Plymouth koji je u erupciji nakon tjedan dana bio potpuno uništen. Izostanak evakuacije može prouzročiti smrt cjelokupnog stanovništva (npr. Herculaneuma i Pompeja u erupciji Vezuva 79. g., St. Pierre na Martiniku u erupciji vulkana Mt. Pelée g.) Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? Tihomir Marjanac

46 Pozitivni učinci vulkanizma stvarenje atmosfere i hidrosfere u dalekoj zemljinoj prošlosti plodno tlo rude i mineralne sirovine geotermalna energija 128

47 Saznajte više pogledajte video Dokumentarni film o razornim erupcijama: Most Deadliest Volcanoes in the World(89:34) Dokumentarni film o Vezuvu: How the Earth Was Made: Vesuvius(43:43) Dokumentarni film o erupciji vulkana Krakatau: How the Earth Was Made: Krakatoa(51:50) Dokumentarni film o supervulkanima: Naked Science - Super Volcanoes(49:51) 129

48 Domaća zadaća 4 Tri grupe po šest studenata izrađuje izvještaj i prezentaciju na osnovu gledanja filmova: Dante s Peak Volcano Supervolcano ROK ZA PREDAJU IZVJEŠTAJA: PREZENTACIJA:

49 Domaća zadaća 4 Nakon gledanja filma odgovorite na sljedeća pitanja: 1. Koji tip vulkana pokazuje film? 2. Koju vrstu erupcije/erupcija pokazuje film? 3. Koje su pojave prethodile erupciji/erupcijama na filmu? 4. Koje su pojave prikazane u filmu kao naknadne? 5. Koje je štete izazvala erupcija/erupcije? 6. Koje ste faze erupcija uočili? 7. Što je povećalo rizik? 8. Što je moglo smanjiti rizik? 9. Koje su pozitivne odlike filma? 10. Koje ste greške uočili na filmu? Obrazložite što je pogrešno. Sažetak filma i odgovore na gornja pitanja šaljite u obliku pisanog izvještaja putem a na adresu: katarina.gobo@geol.pmf.hr. Zakašnjeli zadaci bit će ocijenjeni nižom ocjenom. Prije predaje konačnog uratka treba provjeriti tekst, pravopis i stil pisanja jer će se i na tome temeljiti ocjena rada. Izvještaj mora imati naslovnu stranicus naslovom koji tumači o čemu je riječ, te imenom i prezimenom studen(a)ta, uvod, razradu i zaključak. Trajanje prezentacije: minuta. 131