المحتوى
- ما هو الرماد البركاني؟
- خصائص الرماد البركاني
- ثوران الرماد وأعمدة الرماد
- أعمدة الرماد ، الرماد والحقول الرماد
- تأثير الرماد البركاني
- التأثير على صحة الإنسان:
- التأثير على الزراعة:
- التأثير على المباني:
- التأثير على الأجهزة:
- التأثير على الاتصالات:
- التأثير على منشآت توليد الطاقة:
- التأثير على النقل البري:
- التأثير على النقل الجوي:
- التأثير على أنظمة إمدادات المياه:
- التأثير على أنظمة المياه العادمة:
- التخطيط للرماد البركاني
عمود الرماد البركاني من بركان كليفلاند ، الذي يقع في جزيرة تشوغيناداك في سلسلة جزيرة ألوتيان قبالة ألاسكا. صورة ناسا التقطها جيف ويليامز ، مهندس طيران ، من محطة الفضاء الدولية. صورة أكبر.
ما هو الرماد البركاني؟
يتكون الرماد البركاني من جزيئات المسحوق إلى حجم الرمل من المواد الصخرية النارية التي تم تفجيرها في الهواء بواسطة بركان ثائر. يستخدم المصطلح للمادة أثناء وجودها في الهواء ، وبعد سقوطها على الأرض ، وأحيانًا بعد أن يتم تحميرها إلى صخور. يتم استخدام مصطلحي "الغبار البركاني" و "الرماد البركاني" في نفس المادة ؛ ومع ذلك ، يتم استخدام "الغبار البركاني" بشكل أكثر ملاءمة للمواد حجم مسحوق.
الرماد البركاني من جبل سانت هيلينز ، ثوران 1980. صورة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، دي إي. Wieprecht. صورة أكبر.
جسيم الرماد البركاني ينظر إليها مع المجهر الإلكتروني المسح. صورة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية سارنا-جسيكي. صورة أكبر.
خصائص الرماد البركاني
للوهلة الأولى ، يبدو الرماد البركاني وكأنه مسحوق ناعم وغير ضار. بدلاً من ذلك ، الرماد البركاني هو مادة صخرية بصلابة حوالي 5+ على مقياس صلابة موس. وهي تتألف من جزيئات غير منتظمة الشكل ذات حواف خشنة حادة (انظر المنظر المجهري). الجمع بين صلابة عالية مع شكل الجسيمات غير النظامية ، ويمكن أن يكون الرماد البركاني مادة جلخ. هذا يمنح هذه الجزيئات الصغيرة القدرة على إتلاف نوافذ الطائرات ، وتكون مصدر إزعاج للعين ، وتسبب في تآكل غير معتاد على الأجزاء المتحركة من المعدات التي تتلامس معها ، وتتسبب في العديد من المشاكل الأخرى التي تمت مناقشتها أدناه في قسم "تأثير الرماد البركاني".
جزيئات الرماد البركاني صغيرة الحجم وذات بنية حويصلية بها تجاويف عديدة. هذا يعطيهم كثافة منخفضة نسبيا للمواد الصخرية. تسمح هذه الكثافة المنخفضة ، جنبًا إلى جنب مع حجم الجسيمات الصغير جدًا ، بحمل الرماد البركاني عالياً في الغلاف الجوي عن طريق الاندفاع وحمل مسافات طويلة بواسطة الرياح. الرماد البركاني يمكن أن يسبب مشاكل على مسافة طويلة من البركان المنفجر.
جزيئات الرماد البركاني غير قابلة للذوبان في الماء. عندما تصبح رطبة ، فإنها تشكل ملاطًا أو طينًا يمكن أن يصنع الطرق السريعة والممرات. يمكن أن يجف الرماد البركاني الرطب إلى كتلة صلبة تشبه الخرسانة. وهذا يتيح لها سد المجاري العاصفة والعصا في فراء الحيوانات الموجودة في العراء عندما يسقط الرماد في نفس الوقت الذي تسقط فيه الأمطار.
عمود الرماد البركاني: عمود ثوران في جبل سانت هيلينز في 18 مايو 1980. أنتج هذا الإصدار المتفجر عمودًا ساخنًا من ارتفاع التيفرا والغازات البركانية والهواء المحبوس الذي ارتفع إلى ارتفاع 22 كيلومترًا في أقل من عشر دقائق. حملت الرياح القوية السائدة الرماد إلى الشرق بسرعة حوالي 100 كيلومتر في الساعة. في أقل من أربع ساعات ، كان الرماد يسقط على مدينة سبوكان على بعد حوالي 400 كيلومتر ، وبعد أسبوعين سحبت ثوران الأرض الأرض. صورة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية بواسطة أ.
ثوران الرماد وأعمدة الرماد
تحتوي بعض المواد المنصهرة على كميات هائلة من الغاز الذائب تحت ضغوط عالية للغاية. عندما يحدث ثوران ، يتم إطلاق الضغط المحصور على هذه الغازات فجأة وتتوسع بسرعة ، متسارعة من الفتحة البركانية وتحمل أجزاء صغيرة من الصهارة معها. يمكن ضخ المياه الجوفية بالقرب من حجرة الصهارة في البخار مع نفس النتيجة. هذه هي مصدر جزيئات الرماد لبعض الانفجارات. يمكن أن تؤدي الكمية الهائلة من الاندفاع السريع للهروب من الغازات الساخنة والهروب من الفتحة إلى عمود ثوران من الرماد والغازات الساخنة في الهواء.
تُظهر الصورة المصاحبة جزءًا من عمود الرماد الذي تم إنتاجه في ثوران ماونت سانت هيلينز عام 1980. في هذا الثوران ، أنتج الإطلاق المتفجر للغازات البركانية الساخنة في الغلاف الجوي عمودًا من ارتفاع التيفرا ، والغازات البركانية والهواء المحبوس ارتفع إلى ارتفاع 22 كيلومترًا في أقل من عشر دقائق. ثم ، حملت الرياح القوية السائدة الرماد إلى الشرق بسرعة حوالي 100 كيلومتر في الساعة. في أقل من أربع ساعات ، كان الرماد يتساقط على مدينة سبوكان على بعد حوالي 400 كيلومتر من الفتحة. بعد أسبوعين ، تم نقل الغبار الناتج عن الثوران حول الأرض.
كان انفجار جبل سانت هيلينز استثنائيًا في حجمه وشدته. يتم عرض إصدار رماد أكثر نموذجية في الصورة أعلى هذه الصفحة. في تلك الصورة ، يطلق كليفلاند بركان ، الواقع على جزيرة تشوغيناداك في سلسلة جزر ألوتيان في ألاسكا ، عمودًا صغيرًا من الرماد ينفصل عن البركان في غضون دقائق وينقله الريح.
خريطة الرماد البركاني: خريطة توضح التوزيع الجغرافي داخل الولايات المتحدة لتداعيات الرماد من اندلاع جبل سانت هيلينز في 18 مايو 1980. صورة هيئة المسح الجيولوجي الامريكية. خريطة أكبر.
سمك الرماد: تكون رواسب الأشجار سميكة بشكل عام وخشنة في حجم الجسيمات بالقرب من البركان. ومع ذلك ، على مسافة الودائع يصبح أرق وأدق.
عمود الرماد: يتم تفريغ عمود طويل من الرماد من بركان شيتين في جنوب تشيلي عبر القارة. صورة أكبر.
أعمدة الرماد ، الرماد والحقول الرماد
بمجرد إطلاق الرماد في الهواء بواسطة بركان ، ستتاح للرياح فرصة لتحريكه. تعمل هذه الحركة جنبًا إلى جنب مع الاضطرابات الهوائية على توزيع الرماد المعلق على مساحة واسعة. تُعرف غيوم الرماد التي يتم نقلها بواسطة الرياح باسم أعمدة الرماد. تظهر الصورة أدناه عمود الرماد الناتج عن ثوران بركان شيتين في جنوب تشيلي في 3 مايو 2008. يبدأ هذا العمود في تشيلي ويعبر الأرجنتين ويمتد على بعد مئات الكيلومترات فوق المحيط الأطلسي ، ممتدًا أثناء سفره.
عندما يتحرك عمود الرماد بعيدًا عن الفتحة البركانية ، لم يعد لديه اندفاع من الغازات المنبعثة لدعمه. تبدأ جسيمات الرماد غير المدعومة بالتساقط. تسقط جزيئات الرماد الكبيرة أولاً وتبقى الجزيئات الأصغر معلقة لفترة أطول. هذا يمكن أن ينتج ترسب الرماد على الأرض أسفل عمود الرماد. تكون رواسب الرماد أكثر سُمكًا بالقرب من الفتحة ورقيقة بمسافة. تظهر خريطة توضح توزيع الرماد من ثوران جبل سانت هيلينز في 18 مايو 1980.
حقل الرماد هو منطقة جغرافية حيث كانت الأرض مغطاة بفعل سقوط عمود الرماد. تظهر الصورة أدناه حقل الرماد شرق بركان شيتين في جنوب تشيلي اعتبارًا من مايو 2008. يمكن رؤية الغطاء الرماد الأبيض بوضوح.
حقل الرماد: حقل رماد شرق بركان شيتين من مايو 2008. صورة أكبر
تأثير الرماد البركاني
الرماد البركاني يعرض العديد من المخاطر على الناس والممتلكات والآلات والمجتمعات والبيئة. العديد من هذه مفصلة أدناه.
التأثير على صحة الإنسان:
قد يتعرض الأشخاص الذين يتعرضون للرماد المتساقط أو الذين يعيشون في بيئة متربة بعد سقوط الأمطار إلى عدد من المشكلات. تشمل مشكلات الجهاز التنفسي تهيج الأنف والحنجرة والسعال ومرض الشبيه بالتهاب الشعب الهوائية وعدم الراحة أثناء التنفس. يمكن تقليل هذه باستخدام أقنعة الغبار عالية الكفاءة ، ولكن يجب تجنب التعرض للرماد إذا أمكن ذلك.
قد تشمل المشكلات طويلة المدى ظهور مرض يعرف باسم "السيليكات" إذا كان الرماد يحتوي على محتوى سيليكا كبير. يوصي المعهد القومي الأمريكي للسلامة والصحة المهنية بأنواع معينة من الأقنعة للأشخاص المعرضين للرماد البركاني. يجب على أي شخص يعاني بالفعل من مشاكل مثل التهاب الشعب الهوائية وانتفاخ الربو أو الربو تجنب التعرض.
يمكن للرماد البركاني الجاف التمسك العين البشرية رطبة ، وجسيمات الرماد صغيرة تسبب بسرعة تهيج العين. هذه المشكلة أشد بين الأشخاص الذين يرتدون العدسات اللاصقة. تم الإبلاغ عن بعض تهيج الجلد من قبل الناس في مناطق أشفال. ومع ذلك ، فإن عدد الحالات وشدتها منخفضة.
نوفاروبتا آشفال: صورة الأقمار الصناعية للمناظر الطبيعية حول بركان نوفاروبتا مع ملامح أشفال ومنطقة تدفق الحمم البركانية لعام 1912 التي تظهر كخطوط ملونة. صورة الأقمار الصناعية بواسطة ج. ألين (ناسا) باستخدام بيانات من مرفق الغطاء الأرضي لجامعة ماريلاندز. رسم الخرائط بقلم كول. صورة أكبر.
التأثير على الزراعة:
الماشية تعاني من نفس مشاكل العين والجهاز التنفسي الموضحة أعلاه للبشر. قد تصبح الحيوانات التي تتغذى بالرعي غير قادرة على تناول الطعام إذا كان الرماد يغطي مصدر الغذاء. أولئك الذين يتناولون الطعام من مصدر غذائي مغطى بالرماد غالبا ما يعانون من عدد من الأمراض. قد يحتاج المزارعون في مناطق أشفال إلى توفير علف تكميلي لحيواناتهم أو إجلائهم أو إرسالهم إلى الذبح المبكر.
عادةً لا يتسبب سقوط الرماد الذي لا يتجاوز بضعة ملليمترات في أضرار جسيمة للمراعي والمحاصيل. ومع ذلك ، فإن تراكمات الرماد السميكة يمكن أن تتلف أو تقتل النباتات والمراعي. التراكمات السميكة يمكن أن تلحق الضرر بالتربة عن طريق قتل الخلايا المجهرية ومنع دخول الأكسجين والماء. هذا يمكن أن يؤدي إلى حالة التربة المعقمة.
الضرر الرماد البركاني: المباني التي لحقت بها أضرار مبللة. صورة هيئة المسح الجيولوجي الامريكية. صورة أكبر.
الرماد البركاني: فيديو هيئة المسح الجيولوجي الأمريكي يشرح تأثير الرماد البركاني على الحركة الجوية.
التأثير على المباني:
يزن الرماد الجاف حوالي عشرة أضعاف كثافة الثلج الطازج. يمكن أن يتسبب سقوط الرماد الكثيف على سطح المبنى في زيادة تحميله وتسبب في انهياره (انظر الصورة). معظم المباني غير مصممة لدعم هذا الوزن الإضافي.
بعد سقوط أشجار كثيف مباشرة ، تتمثل إحدى الوظائف ذات الأولوية في إزالة الرماد من أسطح المباني. إذا سقط المطر قبل إزالة الرماد ، فيمكن أن يمتصه الرماد ويزيد من وزنه. يمكن أن يكون للرماد الرطب كثافة تساوي عشرين ضعف كثافة الثلج الطازج.
يمكن للرماد البركاني ملء البالوعات على أحد المباني وتسد مجاري المياه. يمكن أن يكون الرماد وحده ثقيلًا جدًا ، وإذا أصبح مبللاً بالمطر ، فإن الوزن غالباً ما يسحب البالوعات من المنازل. الرماد في تركيبة مع الماء يمكن أن يؤدي إلى تآكل مواد التسقيف المعدنية. الرماد الرطب هو أيضا موصل ، وعندما يتراكم حول العناصر الكهربائية الخارجية للمبنى ، فإنه يمكن أن يؤدي إلى إصابة خطيرة أو تلف.
يمكن أن تتعطل أجهزة تكييف الهواء وأنظمة مناولة الهواء أو تتلف في حالة انسداد المرشحات أو إذا كانت فتحاتها مغطاة بالرماد البركاني. يمكن ارتداء الأجزاء المتحركة على المعدات بسرعة إذا كان الرماد الكاشطة بينهما.
التأثير على الأجهزة:
يمكن أن يتسلل الرماد والغبار إلى المباني ويسبب مشاكل في الأجهزة. يمكن أن ينتج الرماد الكاشطة تآكلًا غير عادي على الأجزاء المتحركة داخل المحركات الكهربائية. المكانس الكهربائية والأفران وأنظمة الكمبيوتر معرضة بشكل خاص لأنها تعالج الكثير من الهواء.
الظلام بسبب البركان الرماد: يمكن للرماد في الهواء أن يحجب أشعة الشمس ويجعل المناطق الموجودة أسفل الرماد مظلمة في منتصف اليوم. بركان سوفريير هيلز ، صورة من عام 1997. صورة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. صورة أكبر.
التأثير على الاتصالات:
يمكن أن يكون للرماد البركاني شحنة كهربائية تتداخل مع موجات الراديو وعمليات البث الأخرى المنقولة عبر الهواء. قد لا تتمكن أجهزة الراديو والهاتف ونظام تحديد المواقع من إرسال أو استقبال الإشارات باستخدام بركان ثائر قريب. يمكن أن يتسبب الرماد أيضًا في تلف المنشآت المادية مثل الأسلاك والأبراج والمباني والمعدات اللازمة لدعم الاتصالات.
التأثير على منشآت توليد الطاقة:
الرماد البركاني يمكن أن يسبب إغلاق منشآت توليد الطاقة. يتم إيقاف تشغيل هذه المرافق في بعض الأحيان لتجنب الأضرار الناجمة عن الرماد. يمكن أن تبقى لأسفل حتى تتم إزالة الرماد. هذا يحمي المعدات الأساسية من الفشل ولكن يعطل خدمة الطاقة لملايين الأشخاص.
الرماد البركاني على السيارات في قاعدة كلارك الجوية في الفلبين بعد ثوران جبل بيناتوبو عام 1991. تقع ساحة انتظار السيارات هذه على بعد حوالي 25 كم شرق ثوران البركان وتلقت حوالي 9 سم من الرماد. صورة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية من قبل آر بي هوبليت. صورة أكبر.
التأثير على النقل البري:
التأثير الأولي على النقل هو الحد من الرؤية. الرماد يملأ الهواء ويمنع أشعة الشمس. يمكن أن يكون الظلام كما الليل في منتصف النهار. يغطي الرماد أيضًا علامات الطرق. فقط ملليمتر واحد من الرماد يمكن أن يحجب مركز وخطوط الأساس للطريق السريع.
تأثير آخر على السيارات. أنها معالجة كميات هائلة من الهواء والتي سوف تحتوي على الغبار البركاني والرماد. يحصل هذا في البداية على مرشح الهواء ، ولكن يمكن أن تطغى عليه بسرعة. ثم يذهب الغبار الكاشطة إلى المحرك لتلف الأجزاء المجهزة بعناية ويسد الفتحات الصغيرة.
يتراكم الرماد البركاني على الزجاج الأمامي للسيارات ، مما يخلق الحاجة إلى استخدام المساحات. إذا تم استخدام المساحات ، يمكن للرماد الكاشطة بين الزجاج الأمامي والمساحات أن تخدش النافذة ، مما ينتج أحيانًا سطحًا متجمدًا يصعب رؤيته.
قد يؤدي الغبار البركاني والرماد الذي يغطي الطرق إلى فقد الجر. إذا أصبحت الطرق مبللة ، يتحول الرماد الجاف إلى طين زلق للغاية. يجب تجريف الطرق والشوارع كما لو أن ثلجًا لا يذوب قد سقط.
طبقات الرماد في الفلبين: أ) قسم على جسر نهر سانتو توماس شمال سان نارسيسو ، زامباليس ؛ 32 كم غرب - جنوب غرب تنفيس. الطبقة A 8 ملم من الرماد بحجم الرمال ؛ الطبقة ب 4 ملم من الرماد الناعم. لاحظ الدرجات العادية الضعيفة للطبقة C والقطع الخشنة المتناثرة على سطح الرواسب.
ب) رواسب السقوط على طريق غير محسّن على طول نهر ماريلا على بعد 10.5 كم جنوب غرب مدينة تنفيس. الطبقة (أ) ، التي يبلغ سمكها حوالي 4 سم ، تتكون من رماد خشن وزيوت رقيقة. تتكون الطبقة ب من عدة طبقات رقيقة من الرماد ؛ الطبقة C يبلغ سمكها 33 سم وهي القسم الأكثر سمكًا في رواسب الخفاف المناخية التي تم العثور عليها حتى الآن. لاحظ الدرجات العادية بشكل عام ، ولكن لابيلوس الخفاف 2 سم في أعلى اليسار. تتكون الطبقة (د) من سريرين كثيفين من 3 إلى 4 سم من الرماد الناعم مفصولين بسرير من الرماد الخفافي المعاد تصنيعه بالماء.
ج) رواسب التيفرا على طريق غير محسّن على بعد حوالي 9 كم جنوب شرق مدينة تنفيس ، الجانب الشمالي من نهر جومين. الطبقة بسمك 23 سم وتتكون من العديد من أسرة الرماد المتدرج ؛ الطبقة C يبلغ سمكها 31 سم ولديها منطقتان في الجزء السفلي مع طبقات طفيفة من الرماد الناعم.
د) قسم عند مصب وادي نهر باسيج حوالي 15 كم شرق تنفيس. الطبقة ب سمكها 10 سم والطبقة ج حوالي 18 سم. لاحظ المناطق الغنية بالرماد التي تبرز بسبب زيادة التماسك. USGS Images by W.E. سكوت وجي رائد. صورة أكبر.
التأثير على النقل الجوي:
المحركات النفاثة الحديثة معالجة كميات هائلة من الهواء. يقومون بسحب الهواء إلى مقدمة المحرك واستنفاده للخلف. إذا تم سحب الرماد البركاني إلى محرك نفاث ، فيمكن تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من درجة حرارة انصهار الرماد. يمكن أن يذوب الرماد في المحرك ، ويمكن أن يلتصق المنتج اللزج الناعم بداخل المحرك. هذا يقيد تدفق الهواء من خلال المحرك ويضيف وزنا للطائرة.
أدى الرماد البركاني إلى تعطل المحرك في عدد قليل من الطائرات. لحسن الحظ ، كان الطيارون قادرين على الهبوط بأمان مع محركاتهم المتبقية. اليوم ، يتم رصد البراكين بحثًا عن علامات الانفجار ، ويتم توجيه الطائرات حول المناطق التي قد تحتوي على الرماد المحمول جواً.
الرماد البركاني المعلق في الهواء يمكن أن يكون له تأثير جلخ على الطائرات التي تطير من خلالها بسرعة مئات الكيلومترات في الساعة. في هذه السرعات ، يمكن لجزيئات الرماد التي تؤثر على الزجاج الأمامي أن تصل إلى السطح بتشطيب متجمد يحجب رؤية الطيارين. يمكن للسفع الرملي أيضًا إزالة الطلاء والحفر المعدني على الأنف وعلى الحواف الرئيسية للأجنحة وأجهزة الملاحة.
في المطارات ، تواجه نفس المشكلات مع مدارج الطائرات كما تظهر على الطرق. علامات على مدارج يمكن تغطيتها بالرماد. يمكن أن تفقد الطائرات الجر عند الهبوط والإقلاع. ويجب إزالة الرماد قبل عودة العمليات إلى طبيعتها.
أقرت منظمة الطيران المدني الدولي بضرورة إبقاء الطيارين ومراقبي الحركة الجوية على علم بالمخاطر البركانية. للقيام بذلك ، عملوا مع الوكالات الحكومية لإنشاء العديد من المراكز الاستشارية للرماد البركاني. تراقب هذه المراكز النشاط البركاني وتبلغ عن أعمدة الرماد داخل منطقة المراقبة الخاصة بها.
الرماد البركاني: فيديو هيئة المسح الجيولوجي الأمريكي يشرح تأثير الرماد البركاني على الحركة الجوية.
التأثير على أنظمة إمدادات المياه:
يمكن أن تتأثر أنظمة الإمداد بالمياه بسبب الرماد. عندما يستخدم مجتمع ما مصدر مياه مفتوح مثل النهر أو الخزان أو البحيرة ، فإن الرماد المتساقط سيصبح مادة معلقة في مصدر المياه الذي يجب تصفيته قبل الاستخدام. معالجة المياه باستخدام الرماد الكاشطة المعلق يمكن أن تلحق الضرر بالمضخات ومعدات الترشيح.
يمكن أن يسبب الرماد أيضًا تغيرات مؤقتة في كيمياء الماء. يمكن للرماد الملامس للماء أن يخفض درجة الحموضة ويزيد من تركيز الأيونات المغسولة من مادة الرماد. وتشمل هذه: Cl ، SO4و Na و Ca و K و Mg و F وغيرها الكثير.
التأثير على أنظمة المياه العادمة:
سوف الرماد السقوط في شوارع المدينة تدخل على الفور نظام الصرف الصحي العاصفة. إذا تم معالجة مياه الصرف الصحي المحملة بالرماد ، يمكن للرماد المعلق تعليق الحمولة الزائدة للمعدات والفلاتر وتسبب في تلف المضخات والصمامات. يصبح أيضا مشكلة التخلص منها. الطين أو الطين الرماد يمكن أن تصلب في مادة مماثلة للخرسانة.
التخطيط للرماد البركاني
يجب على المجتمعات التي تقع بالقرب من أو بالقرب من البراكين مع إمكانية إنتاج ثوران الرماد النظر في التأثير المحتمل للرماد البركاني والتخطيط لطرق التعامل معه وتقليل تأثيره. من الأسهل بكثير أن نتعلم مشكلة ما وأن نتحرك مقدمًا أكثر من مواجهة مشكلة هائلة دون سابق إنذار.