Rizikové endogenní procesy. Sopečnáčinnost

Transkript

1 Rizikové endogenní procesy Sopečnáčinnost

2 typy sopečnéčinnosti: hlubinný magmatismus = plutonismus povrchový magmatismus = vulkanismus

3 Magmatismus plutonismus a vulkanismus

4 Zdroje vulkanismu - astenosféra - rifty, subdukční zóny, příp. kolizní struktury, hot spots (horké skvrny)

5 Vulkanizmus Efuzivní Explozivní Forma výstupu magma je ovlivněna: - chemizmem magmatu (lávy) - obsahem plynné složky - viskozitou (kyselá pastovitá), bazická (silně tekutá, fluidní) Produktem efuzivníčinnosti jsou výlevná tělesa lávy ve formě lávových proudů a příkrovů. Produktem explozivníčinnosti jsou pyroklastika (bloky,bomby,lapilli, písek, prach a popel) - označují se ve zpevněné podobě jako tufy, resp. Tefra - explozivita narůstá s obsahem SiO 2 a plynů v magmatu

6 Vulkanismus lineární erupce vulkanické tabule centrální erupce sopky

7 Centrální vulkanismus efuzivníčinnost efuzivní sopky explozivníčinnost explozivní sopky smíšenáčinnost stratovulkány - výstup k ZP - sopouch = vertikálně orientovaná přívodní dráha - nálevkovité vyústění = kráter

8 podle činnosti lze sopky rozdělit na: aktivní vyhaslé podle počtu erupcí: monogenetické (vzniklé jedním výbuchem) polygenetické (vzniklé více výbuchy)

9 lávové sopky štítové sopky parazitické krátery Efuzivníčinnost zvětrávající láva lávový tunel

10 Explozivníčinnost vyvrženiny: alotigenní autigenní Pyroklastický materiál: sopečné bomby (pumy) lapilly (do 5 cm) prach

11 Stratovulkány nejčetnější kaldera rozdílná propustnost lahary - Cotton (1952) - z Jávy - horké a studené

12 Schéma stratovulkánu

13 Kaldera Krátery riziko úniku plynů Kaldera Voatepeque

14 Jezero Nyos (Kamerun)

15 Jezero Nyos (Kamerun) kráterové jezero vyhaslé sopky : únik množství CO a CO 2 do atmosféry (odhad 600 tis. t) špatně větratelná sníženina zahynulo lidí hospodářských zvířat rychlost 100 km/h okruh 25 km vše zahynulo 20 tisíc osob zdravotně postiženo mrak CO 2 Další jezero: Monoun (Kamerun)

16 Jezera Monoun a Nyos potenciální riziko pro region obě jezera ještě obsahují obrovské množství oxidu uhličitého (10 mil. m 3 a 300 mil. m 3 ) 2001 pokus o degazaci jezera pomocí elektronického čerpadla, které by simulovalo erupci

17 Historicky významné projevy vulkanismu Santorin (Thera) Vesuv (Itálie) Tambora (Indonésie) Krakatau (Indonésie) Mont Peleé (Martinik) Etna (Itálie) St. Helens (USA) Nevado del Ruiz (Kolumbie)

18

19 Santorin (Thera) -Řecko

20

21 Santorin (Thera) stratovulkán se zaplavenou kalderou v Egejském moři při výbuchu před 1500 lety př. n. l byl patrně příčinou zániku minojské civilizace (? zánik bájné Atlantidy) poslední aktivity v roce 1950 vytvořil se lávový dóm a lávové proudy

22

23 Pompeje a Vesuv - Itálie

24 Vesuv (Monte Vesuvio ) stratovulkán složený z rozsáhlé kaldery (Monte Somma) + kužele Vesuvu zdánlivě vyhaslý vulkán, který obnovil mohutným výbuchem svou aktivitu v r. 79 n. l. velké množství popele a sopečného prachu zničilo město Pompeje, Stabiae a Herculaneum svědectví očitého svědka Plinia st. obsahují dopisy psané jeho synovcem historiku Tacitovi od katastrofy evidováno asi 50 vulkanických aktivit, poslední velká v roce 1944 činnost bývá zahajována explozí po níž následují lávové proudy (klasický stratovulkán)

25

26

27

28

29 Tambora (Indonésie)

30 Tambora stratovulkán s vrcholovou kalderou ohromný výbuch v roce 1815 byl doprovázen kolapsem kaldery vyvrženo 40 km 3 prachu, popela a úlomků hornin, zahynulo lidí výbuch měl vliv na klima následujícího roku, který byl v Evropě a Severní Americe charakterizován současníky jako rok bez léta

31 Krakatau (Indonésie)

32 Krakatau stratovulkán tvoří ostrov s kalderou mezi v Jávou a Sumatrou mohutný sopečný výbuch v roce 1883 byl akusticky evidován až do vzdálenosti 4 000km erupce vyvrhla 18 km 3 prachu a popela a vznikla 6 km široká kaldera výbuch vyvolal 30 m vysokou vlnu tsunami a zahynulo lidí, vlivem sopečného popela v ovzduší klesl příkon sluneční energie na zemský povrch o 10% poslední aktivita v roce 1988

33 Etna (Itálie)

34 Etna vulkán na přechodu mezi štítovou sopkou a stratovulkánem první projevy již před 1500 n.l., evidováno celkem přes 150 aktivit typické střídání malých a silnějších erupcí

35 Mont St. Helens (USA)

36 Mount St. Helens výbuch sopky v r uvolnil energii odpovídající 400 megatunám nukleárního výbuchu v průběhu 9 hod, vrchol snížen o 400 m, vytvořila se široká kaldera výbuch předcházel seismický otřes intenzity 5, který vznikl přetlakem magmatu aktivita začala výronem sloupce páry, který rozmetal vrchol a uvolnil cestu plvno-prachovým exhalacím a později i výronu lávových proudů stratovulkán dále produkoval plyno-prachové mraky, úlomkovité žhavé laviny Lahary uvnitř kaldery se vytvořil lávový dóm

37 Nevado del Ruiz (Kolumbie) Lahar

38 Nevado del Ruiz stratovulkán (5 389m n. m., po explozi m n. m.) plocha: víc než 200 km 2 v Kolumbii, s vrcholem nad sněžnou čarou vrcholováčást: ledovce oživení vulkanickéčinnosti i menšího rozsahu, spojené se slabšími zemětřesnými pohyby vyvolávají vznik laharů silně explozivní, proudy žhavých pyroklastik a vulkanických úlomkovitých lavin, lahary zčásti narušen vrcholový ledovec - následný lahar - v údolí 25 tis. obětí

39 aktivita již od roku několik zemětřesením od září přípravy na případnou přírodní katastrofu, vytvořena mapa, na základě které se určily ohrožené lokality jak vulkanickým materiálem, tak lahary 13. listopadu 1985 mohutná erupce spojená s explozivní činností - vysoká teplota tání ledovce na vrcholu sopky

40 důsledek: zaplavení 36 km 2 v okolí města Armero (východně od vulkánu) lahary o mocnosti až 15 m Lahary zničily část města Chinichiná po erupci - série zemětřesení požáry silné deště tekutější konzistenci laharů celkový počet obětí přírodní katastrofy: (většina obyvatelé Armera 2. největší katastrofa spojená bezprostředně se sopečnou aktivitou 1. místo: Mont Pelée (Martinik) , obětí Hlavní problém: nedošlo k evakulaci obyvatelstva

41 Zdroj: USGS

42

43 Mont Peleé (Martinique)

44 Mont Pelleé stratovulkán v Karibském moři s produkcí žhavých plynoprachových lavin O C, pohybujících se rychlostí až 160 km/hod mohutná exploze v r při níž bylo zničeno město Saint Pierrre a během několika minut zahynulo lidí, od té doby pozorovány 3 explozivní výbuchy (poslední velký v roce 1932) zajímavostí je vytlačená lávová jehla silně viskózní lávy v r. 1903, která dosáhla výšky 375m

45 Havajské ostrovy ostrov Hawai ostrov tvořený 5 vulkány, produkt vulkanizmu horké skvrny v současnosti: aktivní Kilauea (v. část ostrova) : vystoupilo cca 850 mil.m 3 lávy lávové proudy 11 km dlouhé ostrov se zvětšil o 0,4 km 2, aktivita doprovázena seismickou činností a poklesy v kráteru, teplota lávy C vývoj vulkanické aktivity proběhl v 50 dílčích událostech,vývoj vulkanismu byl monitorován Havajskou vulkanologickou observatoří, založenou v roce 1912

46 Mauna Loa (Havaj)

47 Kilauea ( )

48 Pahoehoe láva

49 Rizikové jevy (hazardy) Primární - souvisejí přímo se sopečnou erupcí, jsou iniciována výlevy lávy a vyvrhováním pyroklastického materiálu lávové proudy výbuchy spojené se spádem tefry žhavá mračna exhalace plynných látek sopečná zemětřesení Sekundární - jsou generovány nepřímo v důsledku vulkanické aktivity deformace povrchu (zdvih nebo pokles související s pohybem magmatu v nitru sopky), ukládání vrstev pyroklastik, které mohou způsobit nestabilitu svahů vulkánu, sesuvy svahového materiálu (především nánosů tefry), lahary tsunami povodně (např. v důsledku tání ledovců -tento proces bývá označován islandským termínem jäkulhlaups)

50 Tsunami obrovské ničivé mořské vlny, vyvolané většinou podmořskými zemětřeseními, mohutnými sesuvy půdy a výbuchy podmořských sopek, které posunou část oceánského dna (kerný pohyb) jsou charakteristické: velkou rychlostí až 950 km/h, délkou km nepravidelnou periodicitou v intervalu od 5 minut do několika hodin na hlubokých vodách volného moře - nevýrazné! ničivé jsou na pobřeží a v zátokách - zvedají se jako mohutná vodní stěna 30 až 60 metrů vysoká devastuje přímořské pásmo

51 Původ názvu: z japonštiny, tsoo NAH - mee = velká zálivová vlna, zemětřesné vlny, dnes zvláště nebezpečný druh vln

52 Rychlost šíření tsunami závisí na: teplotě a tlaku prostředí, ale i na jeho minerálních vlastnostech Rychlost šíření seismických vln: v horninách na zemském povrchu se pohybuje od 2,5 3,5 km/s, do 8,2 8,5 km/s v místě největších zemětřesení (hloubka 700 km) se pohybují okolo 10,8 km/s, s rostoucí hloubkou se jejich rychlost zvětšuje, ve spodním plášti (v hloubce 2900 km) je jejich rychlost 13,7 km/s energie tsunami je konstantní, závisí na její rychlosti a čtverci výšky; když vlna dorazí k pobřeží, její výška roste a rychlost klesá

53 tsunami získz ská na hlubokém m moři i rychlost aža km/h u pobřeží se ale vlna značně zpomalí na hlubokém m moři i je tsunami těžt ěžko pozorovatelná (obvykle má výšku v cm aža desítk tkách cm) u pobřeží nahromaděná energie zvedá vlnu aža do výšky 30 metrů a vícev díky velmi dlouhé vlnové délce můžm ůže e na hlubokém m moři tsunami putovat tisíce kilometrů bez většív ších ztrát t energie

54 Vznik a vývoj Příčiny tsunami: známy Podmínky vývoje: zůstávají stále nejasné Ze záznamů vyplývá - tsunami vzniká v průměru jen v 1 ze 20 případů tektonickéčinnosti uvolněná energie vyvolá tlak na vodu, vlny se šíří zemským tělesem do všech stran - vzniká ničivá vlna na moři: normální vlna (do 1 m výšky), do pohybu: celá vodní masa od hladiny až po dno na břehu: vidíme spíše než vodní stěnu, náhlou záplavu, vlna se zvedá do výšky až při změně rovnosti dna, tj. u pobřeží v oblasti mělkého šelfu - mění se v pohybující stěnu, která se zvyšuje při kontaktu s mělkými zálivy a ústími řek, následně vlna zpomalí a rozšiřuje se na pevninu

55 Šestistupňová škála britského seismologa Ambraseyse: I. tsunami velmi slabá - pouhým okem ji nespatříme, je znatelná pouze na mareografu (přístroj měřící výšku mořské hladiny) II. tsunami slabá - může zaplavit ploché přímoří, zpozorují ji jen lidé, co znají dobře mořskou hladinu III. středně silná vlna - je pozorovatelná všemi, ploché přímoří je zaplaveno, způsobuje zanesení lehkých lodí na břeh, v nálevkovitých ústířek je proud dočasně obrácen k pevnině, způsobuje menší škody na přístavním zařízení

56 IV. silná tsunami - přímoří je celé zaplaveno, umělé pobřežní konstrukce jsou poškozeny, velké plachetnice a malé motorovéčluny jsou vrženy na břeh a následně zpět na moře, přímoří je zamořeno úlomky a odpadky V. velmi silná tsunami - přímoří je zaplaveno, vlnolamy a mola jsou těžce poškozena, na břeh jsou vrženy i větší lodě, škody se objevují i hluboko ve vnitrozemí, vše je zaneseno úlomky, v ústích řek jsou velké bouřlivé přílivy, oběti na životech VI. vlna tohoto stupně je katastrofální - zcela ničí pobřeží a přímořské oblasti, pevnina je zaplavena do značné hloubky, i největší lodě jsou poškozeny, mnoho obětí na životech

57 Účinky tsunami Vlny se šíří z různých podnětů, na různých místech, s rozdílnými charakteristikami: před příchodem hlavní vlny silný vítr pobřeží zaplaveno menší vlnou vlna může být jedna, zpravidla více vlny mají obrovskou sílu (trhají skály, přináší těžké předměty na pobřeží, )

58 varovný systém Varovný systém proti tsunami v Tichém oceánu (pacifický varovný systém NOAA). Bóje vysílají informace o výšce mořské hladiny. Ohrožené pobřežní oblasti pak mají čas na evakuaci. Foto: NOAA,

59

60 Ochrana před tsunami varovná služba Honolulu (Havaj), 31 stanic, 50 mareografů doba mezi zemětřesením a příchodem vlny krátká varování okamžité, záchranné práce bleskové o původu tsunami mnoho nejasného, proto mezinárodní služba vydává varování při každém silnějším zemětřesení, i když vlna nevznikne stinné stránky ztráty na životech

61 Stanice monitorující tsunami pracují v Tichém oceánu již od roku 1949 mohou před nimi včas varovat, ale před jejich ničivou vlnou neexistuje jiná obrana než evakuace.

62 Výskyt dna hlubokomořských příkopů Tichého oceánu (Aleutský, Kurilsko Kamčatský, Peruánsko Chilský) průběh celým oceánem, pustošení vzdálených míst (četnost jednou za 15 let) intenzita v Evropě nižší než na pacifických pobřežích (Egejské, Jónské, Severní, vyj. Jaderské moře a západní Středomoří) Hloubkové rozložení ohnisek zemětřesení v řezu vedeném přes vulkán Krakatau. Ohniska zemětřesení, soustředěna ve sloupci pod vulkánem, jsou označena červeně.

63 Přehled historicky významných vln tsunami Santorin (Řecko, 1400 př. n. l. ) - vyvoláno sopečnou erupcí, několik tisíc obětí (pravděpodobně zánik mykénské kultury) Kamčatka, Kurilské ostrovy, Sachalin (1737) - zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny m, rychlost až 700 km/h, stovky mrtvých Lisabon (1755) - zemětřesení na Azorsko-gibraltarském hřbetu, zaplavena část Lisabonu, výška vlny 15 m, obětí Japonsko (1854) - zemětřesení v Japonském příkopu, vlna 9 m vysoká, za 12,5 hodin proběhla Pacifikem a ještě v San Francisku byla zaznamenána jako půlmetrová

64 Bengálský záliv (1872) - výška vlny 20 m, mrtvých Krakatoa ( ) - sopečný výbuch, výška vlny m, zaplavena část Jávy a Sumatry, rychlost vlny 200 km/h, vlna zaznamenána ještě km od místa vzniku, zahynulo lidí Japonsko ( ) - Sanriku - zemětřesení v Japonském příkopu, vlna 15 m vysoká, mrtvých Sicílie, Mesina (1908) - zemětřesení v Messinském příkopu, intenzita XII., vlna 10 m vysoká, mrtvých

65 Japonsko,Sanriku (1937) - zemětřesení v Japonském příkopu, 8 m vysoká vlna, 2986 mrtvých Japonsko, Ronankai (1944) - zemětřesení v Japonském příkopu, 10 m vysoká vlna Havaj (1946) - zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny 10 m, rychlost v oceánu 700 km/h, 156 mrtvých Kamčatka, Kurily, Japonsko (1952) - zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny 8-18 m, rychlost 500 km/h, stovky mrtvých Aljaška (1953)- zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny m, rychlost nad 700 km/h, desítky mrtvých

66 silné zemětřesení o síle 9,6 stupně Richterovy škály v Chile vyvolalo tsunami, která způsobila rozsáhlé škody na Havaji a zasáhla i km vzdálené Japonsko, kde zabila stovky lidí Kolumbie - zemětřesení na pacifickém pobřeží, 5 m vysoká vlna, 125 mrtvých

67 Významné tsunami v posledních 20 letech Japonsko - západní (1983) zemětřesení, 104 mrtvých Okuširi, Japonsko ( ) zemětřesení, 30 m vysoká, město Aonae zničeno, přes 200 obětí Papua, Nová Guinea ( ) - sopečné zemětřesení, 12,5 m vysoká vlna, mrtvých katastrofa 26. prosince 2004: postihla jihovýchodní Asii, kde zahynulo nejméně lidí (300 tisíc) příčina: podmořské zemětřesení o síle 8,9 stupňů severního cípu ostrova Sumatra

68 Sumatra, Indonésie, 26. prosince 2004

69 Satelitní snímek - originální data: The Living Earth, Inc., Data stažena z Earth and Moon Viewer

71 Euro-asijská deska Indo-australská deska Hlubokomořský příkop Satelitní snímek - originální data: The Living Earth, Inc., Data stažena z Earth and Moon Viewer

72 Na této linii vznikla primární vlna tsunami Satelitní snímek - originální data: The Living Earth, Inc., Data stažena z Earth and Moon Viewer

73 Model postupu vlny tsunami Indickým oceánem Červená barva: Hladina oceánu je výše než normální stav Modrá barva: Hladina je níž než je normální stav

74 Rychlost postupu vlny tsunami Čísla udávají dobu v hodinách, za kterou na dané místo dorazila vlna tsunami

75 Rychlost postupu vlny tsunami Čísla udávají dobu v hodinách, za kterou na dané místo dorazila vlna tsunami

77 Tsunami v jv. Asii, 26. prosince 2004 Příčina: velmi silné zemětřesení zapříčiněné uvolněním energie při podsouvání Indo-australské desky pod Euro-asijskou desku. Indo-australská deska se v oblasti vzniklého zemětřesení pohybuje k severovýchodu průměrnou rychlostí 6 cm/rok. Při zemětřesení se tato deska posunula o 15 až 30 m. Síla zemětřesení: 9 (odpovídá energii v řádu J) Hloubka hypocentra: 30 km Přesný čas zemětřesení: 00:58:53 světového času (UTC, GMT)

78 Kurilské ostrovy

79 Peru

80

81

82 Lávové proudy láva tekoucí z nitra vulkánu ničí díky své teplotě vše, co jí stojí v cestě malá rychlost proudů nejsou zpravidla žádné oběti na životech na evakuaci obyvatel je dostatek času a většině proudů lze lehce uniknout i pěšky Riziko: pouze pokud lidé uvíznou mezi více proudy bez otevřené únikové cesty Hazard: představuje tekoucí láva pro samotnou krajinu ničení vegetace, zemědělské půdy i lidských sídel požáry vzniklé v důsledku vysoké teploty sopečné hmoty láva může dále kontaminovat zdroje podzemních vod či způsobovat otravy v souvislosti s uvolňováním toxických plynů

83 Ochrana před lávovými proudy: evakuace bombardování lávových proudů - bombardován je přímo proud taveniny porušení kompaktnosti a láva se rozprostře na větší ploše ztrácíčást své ničivé schopnosti Bombardování kráteru sopky nedojde k hromadění magmatu uvnitř kráteru a láva tak vytéká postupně v malém množství a tuhne v nejbližším okolí vulkánu stavba umělých bariér a koryt - metoda byla použita na Sicílii při erupci Etny již roku 1669.!!! Stavby musí být z materiálu, který odolá vysokým teplotám a upravená trasa pohybu taveniny musí vést do oblastí, kde nehrozí žádná rizika umělé urychlené ochlazování povrchu lávy - poprvé použit na Islandu v 70. letech 20. století. Účinné, ale: technicky i finančně náročné

84 Výbuchy spojené se spádem tefry Při explozi vulkánu Tambora (1815) - bylo vyvrženo až 100 km 2 pyroklastik, které v následujícím roce v důsledku zastínění a oslabení slunečního záření snížily globální teplotu o 0,3 C Žhavá sopečná mračna jsou tvořena směsí horkých plynů a pyrklastického materiálu dosahují teplot až 1000 C (většinou C) a rychlostí až kolem 100 km/h mohou vznikat při erupci sopky, ale i samovolně např. kolapsem materiálu tvořící kráter vulkánu Jedinou efektivní obranou proti žhavým mračnům je včasná evakuace