Как сделать пепел от вулкана

Обновлено: 06.07.2024

Известно, что в составе твердых вулканических выбросов кроме извержений гавайского типа преобладают измельченные пирокластические материалы, доля которых ко всей массе твердых выбросов достигает 94—97%. По оценке Заппера, за время с 1500 по 1914 г. вулканами на суше выброшено 392 км 3 лавы и рыхлых масс, главным образом пеплов. Доля рыхлых масс за это время в выбросах составила в среднем 84%. Характерно также то, что при выбросах образуются огромные массы чрезвычайно тонких пеплов. Такие пеплы могут длительно оставаться в воздухе во взвешенном состоянии. При извержении Кракатау в 1883 г. пеплы много раз обошли вокруг Земли, прежде чем полностью осели. Мельчайшие частицы пепла поднялись при этом на большую высоту, где находились несколько лет, вызывая красные зори в Европе. При извержении вулкана Безымянного на Камчатке пеплы уже на второй день выпали в районе Лондона, т. е. на расстоянии свыше 10 тыс. км. С точки зрения выпадения твердого вещества вулканических извержений из водных, главным образом надкритических, растворов, поднимающихся из дренажной оболочки, такое соотношение между массами твердого и рыхлого вещества вулканических выбросов совершенно понятно. Действительно, растворы, поднимаясь по каналу из дренажной оболочки, где они находились под давлением до 2—4 тыс. атм, теряют давление, расширяются и охлаждаются. Вследствие этого из растворов выпадают растворенные в них вещества, образуя вначале жидкие, а по мере извержения густеющие массы концентратов. Эти массы, по-видимому, в наибольшей мере накапливаются у устья того канала, по которому поднимаются водные растворы. По мере накопления этих масс и расширения канала паровой поток начинает захватывать и по дороге измельчать выпавшие из растворов массы. В зависимости от скорости движения струи пара и его температуры и плотности, а также в зависимости от особенностей химического состава выпадающих густых масс вещества оно дробится на более или менее мелкие частицы, которые уносятся с облаком и выпадают затем из него.

Установлено, что пеплы, выпадающие из пепловых облаков, имеют различный ситовый состав как в зависимости от интенсивности извержения, так и в зависимости от расстояния до места выпадения пепла. Вблизи вулканов выпадают крупные фракции пеплов с размерами отдельных частиц до 3—5 мм; чем дальше уходят пепловые облака, тем меньше размер пепловых частиц. Вместе с тем известно, что пеплы, выпадающие на расстояниях до 100 км и более, еще имеют сложный ситовый состав. Это, по нашему мнению, свидетельствует о том, что во время перемещения пеплового облака происходит не только фракционирование уже имеющихся частиц пепла, но и образование новых частиц, поскольку тонкие пеплы, находящиеся во взвешенном состоянии, обладают способностью образовывать конгломераты, которые затем превращаются в плотные цементированные шарики, называемые пизолитами, или окаменевшими дождевыми каплями. Происхождение особенно мелких пеплов, которые длительное время находятся в воздухе и переносятся на очень большие расстояния, скорее всего связано с выпадением их непосредственно из горячего парового облака по мере его охлаждения. Из жерла вулкана вверх выбрасывается струя горячего пара, имеющего температуру до 400—450° С. В таком паре даже при нормальном давлении находятся растворенные вещества, хотя и в невысокой концентрации. При дальнейшем охлаждении парового облака из него выпадают растворенные вещества в виде частиц, имеющих размеры, приближающиеся к размерам молекул. Такие частицы пепла могут удерживаться в воздухе неограниченное время.

Таким образом, преобладание пеплов и образование весьма дисперсных материалов в вулканических выбросах удовлетворительно объясняются выпадением их из водных, в том числе надкритических и паровых, растворов, выбрасываемых в атмосферу. Такое происхождение пеплов объясняет некоторые специфические особенности их состава.

Известно, что по мере перемещения пеплового облака на все большие расстояния от вулканического кратера из него выпадают пеплы неодинакового химического состава. Даже совершенно одинаковые по ситовому составу фракции пеплов заметно изменяются по химическому составу в зависимости от длительности пребывания частиц пепла в облаке. Эту зависимость обычно связывают с расстоянием от вулкана. Но дело тут, конечно, не в пути, а во времени. Особенно заметны изменения содержания в пеплах железа, магния, марганца, олова, ванадия и других элементов, которое, как правило, растет по мере удаления от кратера вулкана.

Весьма существенной особенностью процессов, которые приводят к росту содержания перечисленных элементов в пеплах, является то, что они изменяют химический состав пеплов только в тонкой поверхностной пленке каждой частицы пепла. Толщина химически измененной пленки достигает 10 -4 —10 -6 см . И. И. Гущенко, изучавший пеплы Северной Камчатки, отмечает, что они обладают хорошо выраженной сорбционной способностью и что мелкозернистый пепел сорбирует наибольшие количества анионов SO ₄ -2 и НСО₃ — , а грубозернистые пеплы лучше сорбируют ион хлора. На темноцветных и рудных минералах пеплов предпочтительно сорбируются SO ₄ 2- , HCO ₃ — , Na + , K + , Mg 2+ . На плагиоклазах и стекле пеплов лучше сорбируются Cl — , Ca 2+ , Fe 3+ , P 5+ , М n 2+ . Содержание таких элементов, как Fe , Ti , Mg , Mn , в сорбционных пленках составляет до 35 и даже до 75% от валового содержания этих элементов в пеплах. И. И. Гущенко показал также, что содержание магния в пеплах вулкана Безымянного увеличивается в 12—30 раз за время перемещения облака на расстояние 90 км от вулкана. Он же приводит данные, показывающие, что в пеплах вулкана Гекла, выпавших 29 марта 1947 г., на расстоянии 3800 км от него содержание MgO и К₂О увеличилось в 4 раза, а СаО, Р₂О₅, Ti О₂ и А1₂О₃ — на 40—60% по отношению к содержанию этих элементов в пирокластическом материале, выпавшем в 10 км от вулкана.

Химический состав пеплов и особенно их поверхностных сорбционных пленок отличается от среднего состава пород коры суши и океана присутствием и повышенным содержанием многих элементов, таких, как Ga , V , Си, Со, Ni , Cr , Sr , Ba , Zr , U , Th и др.

К специфическим особенностям вулканических пеплов относится и то, что в состав пеплов входит стекловидный материал. Доля стекла в пеплах колеблется от 53 до 95%, что свидетельствует о быстром переходе частиц, образовавших пеплы, из жидкого в твердое состояние.

С точки зрения выпадения вулканических пеплов из водных растворов, вырывающихся из дренажной оболочки земной коры, все эти очень интересные особенности пеплов не только являются необъяснимыми, а наоборот, они совершенно естественны и понятны.

Как было отмечено выше, различные малолетучие соединения в соответствии с изменением растворимости, которая зависит от температуры, давления и фазовых переходов растворов при критических температурах, по-разному распределяются между паровой, жидкой и твердой фазами. Несмотря на то, что экспериментальными исследованиями еще почти не затронуто изучение таких сложных систем, какими могут быть системы, образующие растворы, заполняющие дренажную оболочку земной коры, можно понять некоторые закономерности перехода тех или иных компонентов из растворов в твердое состояние при образовании пеплов и перемещении их вместе с облаком.

Процессы эти и их очередность представляются в таком виде.

Облака водяных паров, которые образуются над жерлом вулкана при большой скорости выбросов многих миллионов тонн пара, имеют высокую температуру. Поэтому твердое вещество содержится в облаках пара не только в виде частиц пепла, но и в растворенном состоянии. По мере удаления облака от места извержения оно увеличивается в объеме и охлаждается. Охлаждение паров от 350—450 до 0° С приводит к выпадению в твердом состоянии тех компонентов, которые находятся в горячем паре. Эти мельчайшие твердые частицы могут конденсировать на себе пленки жидкой воды, могут прилипать или сорбироваться на более крупных частицах пепла и образовывать на них тончайшие сорбционные пленки, характерные для пеплов.

Без экспериментальных данных трудно судить о температуре пара в пепловых облаках над вулканом и на пути, который облака проходят, поднимаясь кверху и уходя вдаль. Однако, судя по явной зависимости химического состава тонких поверхностных, сорбционных пленок от расстояния, на котором пеплы выпадают, можно считать, что охлаждение протекает достаточно длительно. Вероятно и то, что после прекращения выпадения растворенных в паре веществ происходит дальнейшее изменение состава поверхностной пленки крупных частиц пепла. Они сорбируют из облака те тонко рассеянные примеси, которые могут иметь противоположный заряд.

С точки зрения гипотезы образования пепловых облаков из надкритических растворов дренажной оболочки эти факты очень важны, ибо в этом случае обязательны процессы образования пеплов и мельчайшей пыли, которая сорбируется на более крупных частицах пеплов, образуя сорбционные пленки.

Другие гипотезы происхождения парового облака не могут объяснить присутствия в облаке элементов, сорбирующихся на пепловых частицах. Они тем более не могут объяснить чрезвычайно широкую гамму этих элементов. В таком широком ассортименте рассеянные, в том числе радиоактивные, элементы, как правило, не встречаются ни в лаве, ни в магматических породах, ни тем более в породах, слагающих толщу земной коры. Поэтому широкий ассортимент элементов в сорбционной пленке на пепловых частицах является одним из наиболее убедительных свидетельств в пользу гипотезы, связывающей происхождение пепловых облаков с растворами дренажной оболочки. Эту же связь подтверждает широкий набор летучих компонентов, выбрасываемых вулканами, фумаролами и другими источниками. В их число, как известно, входят: СО, СО₂, SO ₂ , H ₂ S , CSO , N ₂ , N ₂ O ₃ , N ₂ O ₅ , NO ₃ , NH ₄ Cl , PH ₃ , CH ₄ , Kr , Xe , Ne , He , H ₂ , Se , SiF ₄ , H ₃ BO ₃ и многие другие, летучие с хлором, бором, серой и фтором соединения. О широком наборе элементов в растворах дренажной оболочки свидетельствуют также солевой состав океана и особенно сложный состав железомарганцевых и фосфорных конкреций.

Григорьев, С.М. Роль воды в образовании земной коры/ С.М. Григорьев.- М.: Недра, 1971.- 264 с.

Вулканический пепел — один из продуктов измельчения магмы. Состоит из частей пыли и песка менее 2 мм в диаметре. Возникает в процессе извержения вулканов, когда он выбрасывается в воздух, а затем оседает на земле. Может довольное долгое время находится во взвешенном состоянии в атмосфере, вызывая такие явления как гало. После извержения пепел разносится в атмосфере на довольно значительные расстояния, так например во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году облако неосевшего вулканического пепла облетело земной шар два раза.

Пепел представляет большую опасность для человека и животных при вдыхании. В мелких бронхах и бронхиолах при контакте со слизью он застывает наподобие цемента, закрывая их просвет и приводя к смерти от удушья.

Пепел богат микроэлементами. Благодаря этому, почва рядом с вулканами очень плодородна. Например, в окрестностях Везувия и Этны развито сельское хозяйство.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Вулканический пепел" в других словарях:

ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ — продукт измельчения и распыления вулканическими взрывами жидких или твердых лав. Состоит из частиц пыли и песка диаметром до 2 мм … Большой Энциклопедический словарь

ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ — ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ, мелкие частицы ЛАВЫ, выброшенные вулканом при извержении. Конус сложных вулканов состоит из чередующихся слоев лавы и пепла … Научно-технический энциклопедический словарь

Вулканический пепел — (a. volcanic ash, cinder; н. Vulkanasche; ф. cendre volcanique; и. ceniza volcanica) пирокластич. материал (тефрa) c размером частиц менее 2 мм, образующийся в результате дробления вулканич. взрывами извергающейся жидкой лавы и слагающих… … Геологическая энциклопедия

вулканический пепел — Мелкие (до 2 мм) частицы, образующиеся в результате застывания в воздухе мелких капель лавы и дробления твердых частиц … Словарь по географии

Вулканический пепел — – применяют для получения лёгких растворов и бетонов, а также в качестве АМД к вяжущим веществам. Встречается в виде порошка от серого до чёрного цвета. [Словарь строительных материалов и изделий для студентов строительных специальностей.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

вулканический пепел — продукт измельчения и распыления вулканическими взрывами жидких или твёрдых лав. Состоит из частиц пыли и песка диаметром до 2 мм. * * * ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ПЕПЕЛ, продукт измельчения и распыления вулканическими взрывами жидких или… … Энциклопедический словарь

вулканический пепел — vulkaniniai pelenai statusas T sritis chemija apibrėžtis Vulkano išsiveržimo metu į atmosferą išmestos smulkios (iki 1 mm) uolienų nuolaužos. atitikmenys: angl. volcanic ash rus. вулканический пепел … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

вулканический пепел — vulkaniniai pelenai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Ugnikalnio išsiveržimo metu į atmosferą išmestos smulkios (iki 1 mm) uolienų nuolaužos. atitikmenys: angl. cinder; volcanic ash vok. Vulkanasche, f; vulkanische Asche, f… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Вулканический пепел — неправильное, но широко распространённое название продукта природного измельчения магмы, состоящего из смеси пыли и песка с размером частиц менее 2 мм; характерны примеси чуждых пород. Возникает в результате распыления жидких или твёрдых… … Большая советская энциклопедия

В Тихом океане взорвался вулкан Хунга Тонга. Эффектные кадры извержения, снятые со спутника, обошли все мировые СМИ. Угроза цунами была объявлена в Австралии, Чили, США, Японии, Новой Зеландии и на Курильских островах.

Вулкан выбросил мощный многокилометровый столб пепла и некоторые ученые заявили , что планете грозит глобальное похолодание, потому что вулканические выбросы закроют Солнце и его лучи не смогут, как следует прогревать поверхность Земли. Что на самом деле ждать от извержения вулкана Хунга Тонга? Об этом мы спросили профессора кафедры петрологии и вулканологии геологического факультета МГУ, доктора геолого-минералогических наук Павла Плечова.

Спутниковая картинка оказалась лукавой

- Павел Юрьевич, помогите нам понять - это локальное извержение или все-таки событие планетарного масштаба?

- Да, в соцсетях и по ТВ активно широко разошлась съемка со спутника, где взрыв действительно поражал воображение.

- А чем одно отличается от другого?

Извержение вулкана Хунга Тонга: вид из космоса

- Критерием является высота колонны пепла. Если пепел попадает в стратосферу, то он разносится на большие расстояния и затем могут произойти всякие катаклизмы, например, глобальное похолодание. В данном случае по замерам, который я видел, пепловая колонна поднялась на высоту 18 км. Это большая высота, но все же недостаточная, чтобы пепел в больших количествах попал в стратосферу. Такое извержение не вызовет существенного глобального похолодания. Хотя произойти могло все, что угодно, потому что вулкан мощный, большая его часть находится под водой, наверху торчит только маленький участок кальдеры в виде небольшого островка Хунга Тонго. И объем изверженного материла мог быть гораздо больше.

Риск цунами все еще остается

- А до какой высоты должен был вырасти столб, чтобы вулкан Хунга Тонго оставил свой след в истории?

- Ему совсем немного не хватило. Если бы колонна поднялась не на 18, а хотя бы на 20- 25 километров – тогда можно было бы о чем-то говорить. А так это все-таки региональный масштаб, угрозы человечеству из-за извержения нет и теперь вулкан, образно говоря, встает в очередь на изучение. У нас же по всему миру 25-30 вулканов извергаются ежеминутно с разной степенью интенсивности.

- Глобального похолодания не будет, а холодного лета – стоит опасаться?

- Скажем так, это извержение на порядок слабее, чем извержение вулкана Тамбора в 1815 году, которое вызвало год без лета. Кроме того, такой эффект “солнцезащитной пленки” возникает, когда соединения серы в больших количествах попадают в верхние слои атмосферы. В этот раз такого, скорее всего, не случится, из-за недостаточной высоты пепловый колонны. Нам повезло, что поверхность океана сыграла определенную защитную роль. Если бы извержение произошло на поверхности, то колонна пепла была бы значительно выше. Но поскольку основная часть находилась под водой, вода немножко приглушила выброс. Я боялся, что будет большое цунами, но волна оказалась небольшой, даже эвакуации особой не потребовалось. Но в любом случае, есть система оповещения, она должна сработать в случае угрозы цунами.

- А как она работает? За сколько времени можно предупредить население?

- Система оповещения была создана после событий 2004 года в Индийском океане, (тогда цунами унесло жизни, по разным данным, от 225 до 300 тысяч человек). Если случаются какие-то сейсмические события, которые могут вызвать цунами, то автоматически предупреждения получают все спасательные службы. Время зависит от удалённости от объекта, но, как правило, счет идет на часы. У нас в зоне риска в основном Курильские острова, они малообитаемые, но служба оповещения там тоже хорошо работает. И потом в этих районах каждый ребенок со школьной скамьи знает, что в случае цунами нужно искать возвышенность высотой 25, а желательно 50 метров.

- Но судя по 2004 году, не у всех получается до него добежать…

- Если говорить об Индийском цунами, то тогда не было службы оповещения. Прошло 16 лет, я надеюсь, что прибрежные страны уже лучше подготовлены к таким событиям. А во-вторых, цунами 2004 года пришло рано утром, его мало кто видел и там в основном пострадали туристы и жители районов, где просто некуда было деваться. В Индийском океане много островов, где физически нет точки выше 50 метров. Куда бы ты не побежал - всё равно бесполезно.

- То есть, если ты на плоском, как сковорода, острове, ты обречен?

- Нет, есть другой способ - взять лодку и отплыть от ближайшей суши на расстоянии пары километров. Тебя качнет, но не перевернет. Но опять же, там такой размах был, что людям просто не повезло.

Нас ждут закаты, как на картинах Мунка?

- Есть опасность для населения островов? Древнеримский писатель Плиний Старший (такой тип извержений с выбросом большого количества пепла и газа назван “плинианским” именно в его честь) как раз подобного извержения Везувия не пережил, отравился ядовитыми газами.

- Извержение претендует на то, чтобы войти в историю, если не масштабами, то хотя бы специфическими закатами, как на картинах Мунка или другими красочными атмосферными явлениями?

- Теоретически, да. Красивые закаты дает тонкий слой пепла в воздухе. Но все говорит о том, что Хунга Тонго не хватило мощности выбросить пепел на такую высоту.

Что понадобится для эксперимента

Детство бывает всего лишь раз, поэтому нужно уделять детям, как можно больше внимания. Совместные исследования сблизят, создадут новые темы для разговоров, подарят знания и навыки, пробудят интерес к наукам. Чтобы эффектное зрелище удалось, необходимо запастись следующими предметами и компонентами:

Пищевая сода.
Уксус.
Вода.
Стеклянная емкость (колба или бутылка).
Поднос либо блюдо.
Емкость для перемешивания ингредиентов.
Ложка.

Уксус можно заменить лимонной кислотой. Это более удачный компонент для безопасного опыта, который не наделен столь ярко выраженным резким запахом.

Добавить в эксперимент яркости и зрительного эффекта помогут секретные добавки:

Опыт №1. Классический рецепт

Для воплощения в жизнь самого простого варианта потребуется бурная фантазия, творческий подход и неуемное желание порадовать малыша. А также более материальные вещи:

250 мл воды;
1 ст. ложка уксуса и такое же количество соды.

Действовать нужно поэтапно:

Поместить сосуд на блюдо. Стеклянная прозрачная бутылка с высоким небольшим горлышком даст возможность наслаждаться процессом воочию, поэтому можно задействовать ее.
Добавить в воду уксус и хорошо размешать.
Туда же насыпать частями соду для продления взаимодействия.

В качестве сосуда можно применить воронку для жидкостей или отрезанную часть пластиковой бутылки (высотой 10 см) с импровизированным дном из нескольких слоев пищевой пленки.

Восторгу детворы не будет предела, если совместными усилиями соорудить макет вулкана и постараться придать ему внешний вид оригинала. В этом деле пригодится опыт и предприимчивость родителей. Что делать:

Облепить емкость пластилином, придавая сходство с горловиной вулкана.
Поместить посуду на поднос и заполнить содой, практически наполовину.
Налить несколько столовых ложек уксуса.
В последнюю очередь в жерло насыпать пайетки или блестки. Если они окажутся на самом дне – размешать их деревянной палочкой. Вытекающая пена повлечет за собой пайетки, имитируя настоящее извержение, которое в природных условиях происходит с извлечением обломков камней и магмы из недр земли.

Опыт №3. Разноцветные вулканы

Малыши любят яркие и эффектные зрелища. Вместо одного можно соорудить несколько маленьких вулканов, добавляя разноцветные красители. Потраченное время окупится незабываемыми впечатлениями. Что понадобится:

5-7 небольших стаканчиков (или баночек из-под детского питания);
гуашь различной цветовой гаммы;
сода;
вода;
лимонная кислота (или уксус).

Сформировать из пищевой соды и краски 5-7 одинаковых шариков.
Расставить емкости, наполненные водой на поднос с бортиками, соблюдая небольшое расстояние, так как извержение будет бурным.
Насыпать в них лимонную кислоту или налить уксус.
Бросить шарики в сосуды и смотреть на яркое исторжение.

После окончания опыта малыши смогут наблюдать оригинальное смешение оттенков красителей на подносе. Дети обожают мероприятия, проводимые вместе с родителями. Участвуя в общих действиях, они чувствуют свою важность и значимость.

Пакетика лимонной кислоты (10 г) на 3 ст. л. соды явно мало для появления бурного вулкана

Опыт №4. Кипящее озеро

Необходимо включить воображение, представив, что миска с водой – огромный водоем и рассказать об этом малышу. Дети – фантазеры, их легко вовлечь в игру. Для эксперимента понадобится:

Посуда.
Сода.
Уксус или лимонная кислота.

Кипящее озеро существует в действительности. Находится на территории Кунашир (Курильские острова) и подогревается вулканическими газами, отсюда и название водоема. Самое интересное то, что оно соединяется искусственным каналом с озером, называемым Горячее.

Дети в возрасте до 10 лет должны экспериментировать только под присмотром взрослых, выступая в роли зрителя. Дети постарше могут принимать более активное участие в исследованиях.

Меры безопасности

Чтобы совместное мероприятие запомнилось лишь радостью, весельем и приобретением полезных навыков, а не закончилось досадными инцидентами и травмами, необходимо соблюдать меры предосторожности во время работы с веществами.

Проводить опыт надо только под присмотром взрослых.
Застелить рабочую поверхность пленкой или бумагой, чтобы избежать лишней уборки и сохранить внешний вид мебели.
Иметь под рукой салфетки и полотенца, чтобы вытереть случайно пролившуюся жидкость.
Не допускать попадания кислоты на кожу. Если же подобное произошло – немедленно смыть водой.
Не наклоняться над реагентами, чтобы брызги не попали в глаза. Это может привести к ожогам слизистой оболочки.
Грязную посуду и неиспользованное сырье после завершения исследования нельзя оставлять в доступном для детей месте.
Использовать защитные приспособления: очки и перчатки.

Читайте также: