Życie pod wulkanem, Wulkanizm

„Oto miejsca, gdzie cztery żywioły ukazują swoje groźne piękno i potęgę majestatu - Nawet gdy ziemię pokrywa skalna skorupa albo warstwa soli, życie nie daje za wygraną; Przez miliony lat Matka Natura za pomocą wody i wiatru rzeźbiła w litosferze uskoki, szczeliny i podziemne korytarze; Nikt nie potrafi przewidzieć, kiedy ognisty potwór kłębiący się we wnętrzu Ziemi obudzi się i zacznie pluć strumieniami lawy i popiołu.”
(Focus: 7/2004)

Postanowiłem w swej pracy przedstawić wulkany. Zaintrygował mnie ten temat już w dzieciństwie, kiedy to wraz z rodzicami wjechałem na hiszpański krater wysp kanaryjskich, bliżej mówiąc Teneryfy, który nosi nazwę Pico del Teide. Już wtedy, mając 10 lat zaczęły mnie fascynować te potężne góry, na których szczytach znajdują się tak zwane kratery, potocznie zwane wulkanami. W swej pracy postaram się bardziej pokazać jak przeciwdziałać i pokazać skutki niszczące tego nieokiełznanego „cuda natury” niż opisać i przedstawić zasady działania, które można znaleźć w publikacjach naukowych na ten temat, Internecie lub w każdej encyklopedii.

Słynne, niezapomniane, dotkliwe eksplozje - przyjrzyjmy się im bliżej…

13 listopada 1985 roku. Wulkan Nevado del Ruiz wydaje niepokojące pomruki. Władze kolumbijskie lekceważą ostrzeżenia wulkanologów o grożącym wybuchu. Mieszkańcy położonego u stóp śmiercionośnej góry miasteczka Armero, przyzwyczajeni do niebezpieczeństwa stale wiszącego nad ich głowami, nie przerywają swoich zwykłych zajęć. Drogo przyjdzie im za to zapłacić. W strumieniach lawy i błotnistego potoku ginie 22.000 osób.

W 1991 roku 25.000 istnień ludzkich uratowano przed furią wulkanu Pinatubo na Flilipanach. Tym razem doceniono wysiłki wulkanologów i ich ostrzeżenia zostały potraktowane poważnie.

W 1783 roku wulkan Laki na Islandii wyrzucił z siebie 12.000 metrów sześciennych lawy, tworząc 80 kilometrowy strumień. Wyzionął do atmosfery 20.000.000 ton dwutlenku węgla i 13.000.000 ton dwutlenku siarki. Chmura gazów obiegła kulę ziemską zmieniając klimat planety! Kwas fluorowodorowy skaził glebę i wodę, powodując śmierć zwierząt hodowlanych i skazując ponad 9.000 osób na biedę.

W Kamerunie 1986 roku wyziewy wulkanu Nyos, składające się m.in. z tlenku węgla, spowodowały śmierć 1700 ludzi. Z kolei żarząca się chmura gazów i popiołów wydobywająca się z krateru z prędkością sięgającą 400km/h, pochłonęła 2.942 ofiary podczas erupcji wulkanu Lamington (Nowa Gwinea) w 1951 roku. Sześciometrowa warstwa popiołów pochowała żywcem mieszkańców Pompei w 79 roku naszej ery.

Fale tsunami wywołane wybuchem Kratakau (Indonezja) w 1883 roku zmiotły z powierzchni ziemi wszystkie wsie leżące na wybrzeżach pobliskich wysp. Utonęło 36.000 ludzi. Nie będę już wspominał o Tsunami z ostatnich miesięcy, które było największym w historii świata. Pochłonęło ono najwięcej ludzkich ofiar i spowodowało najwięcej szkód materialnych w historii naszego globu.

Wulkany dysponują różnymi rodzajami broni, z których każda niesie ze sobą śmierć i spustoszenie. Jednak człowiek wytrwale ignoruje to ogromne zagrożenie. Wbrew wszystkim ostrzeżeniom, mieszkańcy Saint-Pierre na Martynice ponownie osiedlili się na ziemiach opuszczonych przez swych przodków w 1902 roku po wybuchu Mount Pelee, kiedy to zginęło 28.000 ludzi. Tak, jakby nieszczęście nie mogło się przydarzyć dwukrotnie w tym samym miejscu. Na Filipinach w razie zagrożenia władzę sięgają po pomoc wojska. Żołnierze siłą zmuszają mieszkańców wiosek do opuszczenia domów i przeniesienia się w bezpieczne miejsca.

Ludzie przebywający w towarzystwie wulkanów uczą się z nimi żyć, obserwować je. O zbliżającym się niebezpieczeństwie ostrzegają uciekające zwierzęta, woda wysychająca w studniach, krater świecący nocą, a w dzień wypuszczający kłęby szarej pary, zamiast białej, jak zazwyczaj.

Zdarza się jednak, że wulkan wybucha bez widocznego gołym okiem ostrzeżenia. Tak było z Mount Mayon 2 lutego 1993 roku.

W rejonie Neapolu w śmiertelnym zagrożeniu żyje milion osób. Nikt nie rozważa jednak możliwości opuszczenia go. Tym bardziej, że Wezuwiusz nie tylko sieje grozę, ale też... przyciąga miliony turystów. Na całym świecie rejony wulkaniczne wabią ludzi żądnych niecodziennych emocji.

Co skłania mieszkańców zagrożonych rejonów do powrotu? Przede wszystkim gleby powstające na osadach wulkanicznych. Doskonałe warunki dla rolnictwa, hodowli zwierząt, wykorzystującej wyśmienite pasze, upraw najlepszych gatunków winorośli, oliwek i owoców cytrusowych, rozwoju przemysłu bazującego na niezwykle taniej i czystej energii geotermicznej.

Czy można walczyć z wulkanami? Takie pytanie zwykle wywołuje uśmiech na twarzach wulkanologów: to tak, jakby z gołymi rękami stawić czoło czołgom. Energia wyzwalana w czasie wybuchu jest trudna do wyobrażenia. Szacuje się, że siła wybuchu Saint Helen w 1980 roku była 500 razy większa niż moc bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę!

Jak przewidzieć wybuch? Jak się schronić?

Światowa organizacja wulkanologiczna od ok. 15 lat usiłuje promować stacje zautomatyzowanej kontroli. Informacje przekazywane są przez satelitę do laboratoriów dokonujących analizy danych. Fizyk Michel Halbwachs wyposażył kwaśne jezioro usytuowane na dnie wulkanu Kelud w Indonezji w mikrofony połączone przez satelitę z jego laboratorium w Chambery. Regularne śledzenie burczenia gazów w tym jeziorze pozwoliło uniknąć katastrofy: w 1991 roku ostrzegł on władze indonezyjskie o zbliżającym się wybuchu, co umożliwiło ewakuację zagrożonej ludności.

Satelity nie odgrywają jedynie roli przekaźnika, mogą też uczestniczyć bezpośrednio w kontroli. Interferometry radiolokacyjne pozwalają zmierzyć każde nabrzmienie ziemi z dokładnością do kilku milimetrów. Nieustająca kontrola obszarów wulkanicznych tą metodą pozwoliłaby wulkanologom wykryć podejrzane zmiany zachodzące w kształcie wulkanu.

Zdjęcia z kosmosu nie pozostawiają wątpliwości: wulkany „oddychają”. „Rosną” i „opadają” jak ciasto drożdżowe, a ruchy te związane są z ich aktywnością. Wskutek ciśnienia wywieranego przez gazy masy skalne są wypychane do góry. Zapowiada to gotowość do wybuchu. Po „wypluciu wnętrzności” w postaci lawy, gazów i materiału piroklastycznego (pyły i okruchy skał), ponownie się zapadają.

Naukowcy z Paryskiego Instytutu Geofizyki zaobserwowali to zjawisko na zdjęciach radarowych z satelity ERS-1. W 1990 roku kości Etny o 6,5 cm. Porównując zaś obrazy ze zdjęć wykonanych w okresie od maja 1992 roku do października 1993 roku ustalono, że stożek skurczył się o 12 centymetrów. Obserwacje te pokrywają się z okresem aktywności wulkanu. Etna wybuchła w grudniu 1991 roku, a w maju 1993 roku uspokoiła się. Odkrywca tych ruchów, geofizyk Pierze Briole, zamierza dzięki satelitarnym „oczom” nadzorować również inne czynne wulkany.

Desperacja ludzka wobec żywiołu

W 1669 roku około pięćdziesięciu odważnych Włochów uzbrojonych w kilofy, młoty i łopaty, postanowiło rozbić i rozerwać zastygłą lawę, by w ten sposób dać ujście płynnej. Miejsce zostało tak wybrane, by potok skierował się w bok, oszczędzając Katanię. Niestety, mimo tych wysiłków miasto zostało na wpół zniszczone. Trzy wieki później, w 1983 roku ponownie taką samą walkę. Tym razem nowocześniejszymi środkami, jak choćby przy pomocy silnych materiałów wybuchowych. Zbudowano ogromną zaporę, której zadaniem była ochrona infrastruktury turystycznej. Jednak nic nie było w stanie powstrzymać wypływającej z Etny płynnej lawy, która bez trudu przedarła się przez zaporę.

Kolejne techniki z reguły przynoszą porażki: potoki błota bardzo szybko pokonały kamienne ściany wzniesione na Jawie u stóp wulkanu Kelud w czasie straszliwego wybuchu w 1919 roku, który spowodował śmierć ponad 5.000 osób. Wulkanolog G.A. Mac Donald podjął walkę z lawą wyrzucaną przez wulkan Kilauea na Hawajach. W 1955 i w 1960 roku nakazał on budowę 6-metrowej zapory z popiołów i żużlu wulkanicznego. Jego przedsięwzięcie też zakończyło się niepowodzeniem.

Walka z siłami natury wydaję się zatem z góry przegrana. Tym niemniej w przypadku lżejszych wybuchów zdarzają się udane interwencję. W 1935 roku wulkanolog T.A Jaguar zrzucił za pomocą samolotów pięć ton materiałów wybuchowych na hawajski wulkan Mauna Loa. Zamierzał w ten sposób wysadzić pokrywę tunelu, którym przepływa lawa stanie płynnym, by doprowadzić do jej oziębienia i zakrzepnięcia. Akcja ta miała zapobiec zagładzie miasta Hilo. Operację powtarzano z sukcesem w latach 1942, 1975, 1976. Jednak tego typu technika staje się bezużyteczna, jeśli natężenie przepływu lawy jest zbyt duże.

Próbowano też doprowadzić lawę do temperatury krzepnięcia – poprzez chłodzenie jej za pomocą wody. Taką właśnie skalę w 1973 roku w czasie wybuchu wulkanu Eldfell na Islandii. Gigantyczny potop ochronił miasto Vestmannaeyjar.

Przez kilka miesięcy ponad czterdzieści pomp przetoczyło ponad 6.000.000 metrów sześciennych wody morskiej! Jedynie akcja prowadzona na tak ogromną skalę ma szansę powodzenia. Tymczasem właściciele posiadłości na Hawajach, prowadzący tym sposobem prywatną batalię z ognistymi rzekami, z góry są skazani na porażkę. Wybuch Mauna Loa w 1984 roku, trwający 21 dni, wylał tyle lawy, że można by z niej zbudować autostradę o szerokości 5 m i grubości 1 m, obiegającą dookoła kulę ziemską!

Potrafimy przewidywać, ale brakuje nam finansów

Japończycy, mieszkający w pobliżu wulkanu Sakurashima zbudowali betonowe kanały mające ich chronić przed skutkami wybuchów. Mniej zamożni Indonezyjczycy znaleźli rozwiązanie na miarę własnych kieszeni. Zamiast usiłować zatrzymać potoki błota, zbudowali sztuczne wzgórza, na których szukają schronienia.

Franck Perret, amerykański uczony, dzięki metalowej ramie swojego łóżka zainstalowanego na Wezuwiuszu odkrył w 1906 roku wibracje zapowiadające jego wybuch. Dziś wulkanolodzy nie muszą już używać łóżek. Dysponują nie tylko sejsmografami, ale też urządzeniami szacującymi nabrzmiewanie wulkanu i zmiany jego pola magnetycznego.

Niestety tylko bardzo niewielka część wulkanów jest stale poddanych takiej kontroli. A za potencjalnie aktywne uznaje się 1400 wulkanów!

Dzieję się tak z uwagi na brak środków finansowych. Wulkany leżące na bogatych kontynentach obserwuje się bardzo dokładnie. Na kontrolę Wezuwiusza, Etny, Saint Helen w USA i Laki na Islandii przeznacza się miliony dolarów. Te na ziemiach zamieszkiwanych przez ubogą ludność pozostawione są na pastwę losu i własnej wściekłości.

Wulkany nadal nas zaskakują

Minęły już ponad 33 lata od ranka 14 listopada 1963 roku, kiedy o 7.15 rybacy łowiący niedaleko wybrzeża Islandii zauważyli niezwykłe zjawisko – wydobywanie się z morza nowego lądu. Pierwszym sygnałem był wysoki pióropusz dymu, który początkowo skojarzono z płonącym statkiem, Na głębokości 140 metrów powstał krater o długości 0,5 kilometra. Nowa wyspa została nazwana Surtsey i uformowała się niezwykle szybko. Już po tygodniu wystawała ponad 100 metrów ponad poziom morza, a w styczniu 1964 roku osiągnęła wysokość 180 metrów i długość 1500!

Kiedy wszystko się uspokoiło, wysepka stała się naturalnym laboratorium dla badaczy. Istnieje do dzisiaj. Znane są jednak przypadki, kiedy to wyspa zrodzona z podmorskich wybuchów znikała równie szybko jak się pojawiła. Należy przypuszczać, że podziemne królestwo jeszcze długo będzie zaskakiwać nas takimi przedstawieniami, przerażać ogromem mocy i olśniewać nadzwyczajnymi widowiskami.

Co się stało z polskimi wulkanami?

W Polsce wulkany zakończyły działalność ponad 230.000.000 lat temu. Pozostały jedynie wzniesienia o regularnych kształtach na Przedgórzu Sudetów – jak choćby Ostrzyca.

Islandia – królestwo wulkanów i gejzerów

„Islandia to tajemniczy kraj, gdzie furia i pasja potężnych sił natury święcą triumfy i wciąż narzucają człowiekowi swe prawa. Przyczyna tkwi kilka kilometrów pod powierzchnią…”

Ta wulkaniczna wyspa zrodzona z ognia jest najwyższym fragmentem podwodnego łańcucha górskiego, nazywanego Grzbietem Śródatlantyckim. Wraz z pozostałymi grzbietami oceanicznymi, przebiegającymi wzdłuż linii stykania się płyt kontynentalnych, z których zbudowana jest skorupa ziemska., tworzy system tektoniczny obiegający cały glob. Rozciąga się on na przestrzeni około 60.000 kilometrów.

W rezultacie ruchów półpłynnej magmy pod skorupą, płyty amerykańska i euroazjatycka oddalają się od siebie około 3 centymetrów rocznie. W miejscu powstającej w ten sposób szczeliny z gorącego wnętrza Ziemi wydobywa się magma, która przy zetknięciu z wodą zastyga, tworząc rozległe podwodne wzniesienia. Najwyższe z nich, jak Islandia, wystają ponad powierzchnię oceanów. Wyspa ta, młoda z geologicznego punktu widzenia, jest miejscem występowania ogromnych naprężeń naprężeń skorupie ziemskiej, odpowiedzialnych za pęknięcia, trzęsienia i erupcje, prowadzące do ogromnych zmian w krajobrazie.

Położenie w stosunkowo niewielkiej odległości od bieguna i niskie temperatury powodują powstawanie w tym obszarze lodowców, jak choćby najrozleglejszego w Europie Vatnajokull. Przykrywa on niczym czasza wielkie wulkany: Grimsvotn, Bandarbunga i Kverkfjoll. Jak się okazało, współdziałanie ognia wydobywającego się z podziemnych czeluści i wody „zaklętej” w lodowcach może dać katastrofalny rezultat. Jego skutkiem był straszny kataklizm, który Islandia przeżyła w ubiegłym roku. Z krateru wulkanu Grimsvotn wydobył się słup popiołów i dymu o wysokości czterech kilometrów, a rzeka utworzona z roztopionych lodów zniszczyła na swojej drodze dosłownie wszystko. Szkody wywołane przez wulkan wyniosły około 200 milionów dolarów.

Tego rodzaju wybuchy nie są na Islandii jednostkowymi przypadkami. Kataklizm, jaki dotknął Vatnajokull, nie przestraszył więc zbytnio mieszkańców wyspy od wieków przystosowanych do życia w bezpośrednim kontakcie z sercem Ziemi.

Bibliografia:
• Encyklopedia Szkolna PWN
• Wielka Encyklopedia 6 tomowa PWN
• www.geografia.com.pl
• www.interklasa.pl
• Encyklopedia Gazety Wyborczej
• Czasopisma popularnonaukowe takie jak: „Focus”, „ Wiedza i życie” , „Świat Nauki”