Vulkanen

Vulkanische as



Een vulkanisch gevaar dat vaak wordt onderschat in zijn geografische bereik en impact.


Vulkanische as pluim van Cleveland Volcano, gelegen op Chuginadak Island in de Aleutian Island Chain voor Alaska. NASA-foto genomen door Jeff Williams, Flight Engineer, van het International Space Station. Grotere afbeelding.

Wat is vulkanische as?

Vulkanische as bestaat uit poederachtige tot zandachtige deeltjes van stollingsgesteente dat in de lucht is geblazen door een uitbarstende vulkaan. De term wordt gebruikt voor het materiaal terwijl het in de lucht is, nadat het op de grond is gevallen, en soms nadat het in steen is gelithiseerd. De termen "vulkanisch stof" en "vulkanische as" worden beide voor hetzelfde materiaal gebruikt; "vulkanisch stof" wordt echter geschikter gebruikt voor materiaal in poedergrootte.

Vulkanische as van Mount St. Helens, 1980 uitbarsting. USGS-afbeelding, D.E. Wieprecht. Grotere afbeelding.

Tephra / pyroclastische terminologie

DeeltjesnaamDeeltjesgrootte
Blokken / bommenmeer dan 64 mm (2,5 inch)
lapilliminder dan 64 mm (2,5 inch)
Vulkanische asminder dan 2 mm (0,079 inch)
Vulkanisch stof
(Fijne vulkanische as)
minder dan 0,063 mm (0,0025 inch)
"Tephra" en "pyroclastics" zijn algemene termen die worden gebruikt met betrekking tot deeltjes van stollingsgesteente van verschillende grootte die zijn uitgeworpen uit vulkanen. Ze zijn ingedeeld naar grootte. De termen "as" en "stof" geven een specifieke grootte van tephra of pyroclastische deeltjes aan. Deze zijn samengevat in bovenstaande tabel.

Vulkanisch asdeeltje bekeken met een scanning elektronenmicroscoop. USGS-afbeelding door A.M. Sarna-Wojcicki. Grotere afbeelding.

Eigenschappen van vulkanische as

Op het eerste gezicht lijkt vulkanische as op een zacht, onschadelijk poeder. In plaats daarvan is vulkanische as een rotsmateriaal met een hardheid van ongeveer 5+ op de Mohs Hardness Scale. Het is samengesteld uit onregelmatig gevormde deeltjes met scherpe, gekartelde randen (zie microscopisch beeld). Combineer de hoge hardheid met de onregelmatige deeltjesvorm en vulkanische as kan een schurend materiaal zijn. Dit geeft deze kleine deeltjes de mogelijkheid om vliegtuigramen te beschadigen, een oogirritatie te veroorzaken, ongebruikelijke slijtage te veroorzaken aan bewegende delen van apparatuur waarmee ze in contact komen en vele andere problemen te veroorzaken die hieronder worden besproken in de sectie "Impact van vulkanische as".

Vulkanische asdeeltjes zijn erg klein en hebben een vesiculaire structuur met talloze holtes. Dit geeft hen een relatief lage dichtheid voor een rotsmateriaal. Deze lage dichtheid, gecombineerd met de zeer kleine deeltjesgrootte, zorgt ervoor dat vulkanische as hoog in de atmosfeer wordt gebracht door een uitbarsting en lange afstanden door de wind wordt gedragen. Vulkanische as kan problemen veroorzaken op grote afstand van de uitbarstende vulkaan.

Vulkanische asdeeltjes zijn onoplosbaar in water. Wanneer ze nat worden, vormen ze een slurry of een modder die snelwegen en landingsbanen glad kunnen maken. Natte vulkanische as kan opdrogen tot een vaste, betonachtige massa. Dit maakt het mogelijk om stormriolen af ​​te sluiten en in de vacht van dieren te steken die in de open lucht zijn wanneer de as tegelijkertijd met regen valt.

Vulkanische askolom: Uitbarstingskolom van Mount St. Helens op 18 mei 1980. Deze explosieve uitstoot produceerde een hete kolom van stijgende tephra, vulkanische gassen en meegesleepte lucht die in minder dan tien minuten naar een hoogte van 22 kilometer steeg. Sterke heersende winden droegen de as met ongeveer 100 kilometer per uur naar het oosten. In minder dan vier uur viel er as op de stad Spokane, ongeveer 400 kilometer verderop, en twee weken later had de uitbarstingswolk de aarde omsingeld. USGS-afbeelding door A. Post.

Asuitbarstingen en askolommen

Sommige magma's bevatten enorme hoeveelheden opgelost gas onder zeer hoge drukken. Wanneer een uitbarsting optreedt, wordt de beperkende druk op deze gassen plotseling opgeheven en ze breiden zich snel uit, rennen uit de vulkanische opening en dragen kleine stukjes magma met zich mee. Grondwater in de buurt van een magma kamer kan in stoom worden geflitst met hetzelfde resultaat. Dit zijn de bron van asdeeltjes voor sommige uitbarstingen. De enorme hoeveelheid heet, ontsnappend, expanderend gas dat uit de ventilatieopening stroomt, kan een uitbarstingskolom van as en hete gassen hoog in de lucht drijven.

De bijbehorende afbeelding toont een deel van de askolom geproduceerd door de uitbarsting van Mount St. Helens in mei 1980. Bij die uitbarsting produceerde de explosieve uitstoot van hete vulkanische gassen in de atmosfeer een kolom van stijgende tephra, vulkanische gassen en meegesleepte lucht die in minder dan tien minuten naar een hoogte van 22 kilometer steeg. Vervolgens brachten sterke heersende winden de as met ongeveer 100 kilometer per uur naar het oosten. In minder dan vier uur viel er as op de stad Spokane, ongeveer 400 kilometer van de opening. Twee weken later was stof van de uitbarsting rond de aarde gebracht.

De uitbarsting van de berg St. Helens was uitzonderlijk in omvang en intensiteit. Een meer typische asafgifte wordt getoond in de afbeelding bovenaan deze pagina. In dat beeld geeft Cleveland Volcano, gelegen op Chuginadak Island in de Aleutian Island Chain of Alaska, een kleine aspluim vrij die binnen enkele minuten loskomt van de vulkaan en wordt meegesleept door de wind.

Vulkanische ashfall-kaart: Kaart met de geografische verdeling in de Verenigde Staten van asafval na de uitbarsting van 18 mei 1980 op Mount St. Helens. USGS-afbeelding. Grotere kaart.

As dikte: Asafzettingen zijn over het algemeen dik en grof van deeltjesgrootte bij de vulkaan. Op afstand wordt de aanbetaling echter dunner en fijner.

Ash pluim: Een lange aspluim van de Chaitén-vulkaan in het zuiden van Chili wordt over het continent geblazen. Grotere afbeelding.

Ash Plumes, Ashfalls en Ash Fields

Zodra as door een vulkaan in de lucht wordt vrijgegeven, heeft de wind de mogelijkheid om het te verplaatsen. Deze beweging, samen met luchtturbulentie, werkt om de zwevende as over een breed gebied te verspreiden. Deze aswolken die door de wind worden verplaatst, worden aspluimen genoemd. Een afbeelding hieronder toont een aspluim geproduceerd door de uitbarsting van de Chaitén-vulkaan in het zuiden van Chili op 3 mei 2008. Deze pluim begint in Chili, kruist Argentinië en strekt zich honderden kilometers uit over de Atlantische Oceaan, die zich verspreidt tijdens zijn reizen.

Terwijl een aspluim weggaat van de vulkanische opening, heeft het niet langer de stroom van ontsnappende gassen om het te ondersteunen. De niet-ondersteunde asdeeltjes beginnen eruit te vallen. De grootste asdeeltjes vallen eerst uit en de kleinere deeltjes blijven langer gesuspendeerd. Dit kan een neerslag op de grond onder de aspluim produceren. Deze afzettingen zijn over het algemeen het dikst bij de ventilatieopening en dun met afstand. Een kaart met de asverdeling van de uitbarsting van 18 mei 1980 op Mount St. Helens wordt op deze pagina getoond.

Een asveld is een geografisch gebied waar de grond bedekt is door de neerslag van een aspluim. Een afbeelding hieronder toont een asveld ten oosten van de vulkaan Chaitén in het zuiden van Chili vanaf mei 2008. De witte bodembedekker van as is duidelijk te zien.

Ash veld: Een asveld ten oosten van de vulkaan Chaitén uit mei 2008. Grotere afbeelding.

De impact van vulkanische as

Vulkanische as biedt talloze gevaren voor mensen, eigendommen, machines, gemeenschappen en het milieu. Verschillende hiervan worden hieronder beschreven.

Impact op de gezondheid van de mens:

Mensen die worden blootgesteld aan vallende as of die in een stoffige omgeving wonen na een regenval, kunnen een aantal problemen ondervinden. Ademhalingsproblemen zijn irritatie van neus en keel, hoesten, bronchitis-achtige ziekte en ongemak tijdens het ademen. Deze kunnen worden verminderd met behulp van zeer efficiënte stofmaskers, maar blootstelling aan de as moet indien mogelijk worden vermeden.

Langetermijnproblemen kunnen de ontwikkeling van een ziekte zijn die bekend staat als "silicose" als de as een aanzienlijk silicagehalte heeft. Het Amerikaanse National Institute of Occupational Safety and Health beveelt specifieke soorten maskers aan voor diegenen die worden blootgesteld aan vulkanische as. Iedereen die al last heeft van problemen zoals bronchitis, emfyseem of astma, moet blootstelling vermijden.

Droge vulkanische as kan aan een vochtig menselijk oog kleven en de kleine asdeeltjes veroorzaken snel oogirritatie. Dit probleem is het ernstigst bij mensen die contactlenzen dragen. Sommige huidirritatie wordt gemeld door mensen in gebieden met as; het aantal gevallen en hun ernst zijn echter laag.

Novarupta ashfall: Satellietbeeld van het landschap rond de vulkaan Novarupta met ascontouren en pyroclastisch stroomgebied van de uitbarsting van 1912 weergegeven als gekleurde lijnen. Satellietbeeld door J. Allen (NASA) met behulp van gegevens van de Global Land Cover Facility van de Universiteit van Maryland. Cartografie door B. Cole, Geology.com. Grotere afbeelding.

Impact op de landbouw:

Vee heeft dezelfde oog- en ademhalingsproblemen die hierboven voor mensen zijn beschreven. Dieren die door grazen voeden, kunnen mogelijk niet meer eten als de as hun voedselbron bedekt. Degenen die eten van een met as bedekte voedselbron lijden vaak aan een aantal ziekten. Boeren in ashfall-gebieden moeten hun dieren mogelijk aanvullend voer geven, evacueren of naar een vroege slachtplaats sturen.

Een neerslag van slechts enkele millimeters veroorzaakt meestal geen ernstige schade aan weiden en gewassen. Dikkere asophopingen kunnen echter planten en weiden beschadigen of doden. Dikke ophopingen kunnen de bodem beschadigen door microfyten te doden en de toegang van zuurstof en water te blokkeren. Dit kan leiden tot een steriele bodemgesteldheid.

Vulkanische asschade: Gebouwen beschadigd door een natte as. USGS-afbeelding. Grotere afbeelding.

Vulkanische as: USGS-video waarin de impact van vulkanische as op het luchtverkeer wordt uitgelegd.

Impact op gebouwen:

Droge as weegt ongeveer tien keer de dichtheid van verse sneeuw. Een dikke as op het dak van een gebouw kan het overbelasten en ervoor zorgen dat het instort (zie afbeelding). De meeste gebouwen zijn niet ontworpen om dit extra gewicht te dragen.

Onmiddellijk na een zware regenval is het verwijderen van de as van de daken van gebouwen een van de belangrijkste taken. Als regen valt voordat de as is verwijderd, kan deze worden opgenomen door de as en het gewicht verhogen. Natte as kan een dichtheid hebben van twintig keer die van verse sneeuw.

Vulkanische as kan de goten op een gebouw vullen en de regenpijpen verstoppen. De as alleen kan erg zwaar zijn, en als het nat wordt van regen, trekt het gewicht vaak goten uit huizen. As in combinatie met water kan corrosief zijn voor metalen dakbedekking. Natte as is ook een geleider en wanneer deze zich ophoopt rond de externe elektrische elementen van een gebouw, kan dit leiden tot ernstig letsel of schade.

Airconditioners en luchtbehandelingssystemen kunnen uitvallen of beschadigd raken als hun filters verstopt zijn of hun ventilatieopeningen bedekt zijn met vulkanische as. Bewegende delen van apparatuur kunnen snel verslijten als er schurende as tussen komt.

Gevolgen voor apparaten:

Fijne as en stof kunnen in gebouwen binnendringen en problemen met apparaten veroorzaken. De schurende as kan ongebruikelijke slijtage veroorzaken aan de bewegende delen in elektromotoren. Stofzuigers, ovens en computersystemen zijn bijzonder kwetsbaar omdat ze veel lucht verwerken.

Duisternis door vulkanische as: As in de lucht kan zonlicht blokkeren en gebieden onder een aspluim midden op de dag donker maken. Soufriere Hills-vulkaan, afbeelding uit 1997. USGS-afbeelding. Grotere afbeelding.

Impact op communicatie:

Vulkanische as kan een elektrische lading hebben die interfereert met radiogolven en andere uitzendingen die via de lucht worden uitgezonden. Radio-, telefoon- en GPS-apparatuur kunnen mogelijk geen signalen verzenden of ontvangen met een uitbarstende vulkaan in de buurt. De as kan ook fysieke voorzieningen beschadigen, zoals de draden, torens, gebouwen en apparatuur die nodig zijn om de communicatie te ondersteunen.

Impact op energieopwekkende voorzieningen:

Vulkanische as kan leiden tot het afsluiten van elektriciteitsproductie-installaties. Deze voorzieningen worden soms uitgeschakeld om schade door de as te voorkomen. Ze kunnen blijven liggen totdat de as is verwijderd. Dit beschermt essentiële apparatuur tegen storingen, maar verstoort de stroomvoorziening voor miljoenen mensen.

Vulkanische as op auto's op Clark Air Base in de Filippijnen na de uitbarsting van Mount Pinatubo in 1991. Deze parkeerplaats ligt ongeveer 25 kilometer ten oosten van de uitbarsting en ontving ongeveer 9 centimeter as. USGS-afbeelding door R.P. Hoblitt. Grotere afbeelding.

Impact op grondtransport:

De eerste impact op transport is een beperking van de zichtbaarheid. De as vult de lucht en blokkeert zonlicht. Het kan midden op de dag zo donker zijn als de nacht. De as omvat ook wegmarkeringen. Slechts een millimeter as kan het centrum en de basislijnen van een snelweg verdoezelen.

Een ander effect is op auto's. Ze verwerken enorme hoeveelheden lucht die vulkanisch stof en as bevatten. Dit wordt in eerste instantie opgevangen door het luchtfilter, maar het kan snel worden overweldigd. Dan komt er schurend stof in de motor om zorgvuldig bewerkte onderdelen te beschadigen en kleine openingen te verstoppen.

Vulkanische as hoopt zich op de voorruiten van auto's op, waardoor de ruitenwissers moeten worden gebruikt. Als de ruitenwissers worden gebruikt, kan de schurende as tussen de voorruit en de ruitenwissers krassen maken op het venster, waardoor soms een mat oppervlak ontstaat dat niet zichtbaar is.

Vulkanisch stof en as die de wegen bedekken, kunnen leiden tot verlies van grip. Als de wegen nat worden, verandert de droge as in een zeer gladde modder. Wegen en straten moeten worden geschept alsof een sneeuw die niet smelt is gevallen.

Ashfall-lagen in de Filippijnen: A) Sectie op de Santo Tomas-rivierbrug ten noorden van San Narciso, Zambales; 32 km ten westen van zuidwesten. Laag A is 8 mm as van zandformaat; laag B is 4 mm meestal fijne as. Let op zwakke normale sortering van laag C en verspreide grove klasten op het afzettingsoppervlak.
B) Tephra-valstortingen op niet-verbeterde weg langs de Marella-rivier 10,5 km ten zuidwesten van Vent. Laag A, ongeveer 4 cm dik, bestaat uit ruwe as en fijne lapilli; laag B bestaat uit verschillende dunne lagen as; laag C is 33 cm dik en is het dikste deel van de klimatologische puim-valafzetting die tot nu toe is gevonden. Let op de normale indeling in het algemeen, maar 2 cm puimlap lapillus linksboven. Laag D bestaat uit twee 3- tot 4-cm dikke bedden fijne as gescheiden door een bed van met water bewerkte puimachtige as.
C) Tephra-afzettingen op niet-verbeterde weg ongeveer 9 km ten zuidoosten van Vent, noordkant van de rivier de Gumain. Laag B is 23 cm dik en bestaat uit talloze gesorteerde asbedden; laag C is 31 cm dik en heeft twee zones in het onderste gedeelte met kleine fijne ascoatings.
D) Sectie bij monding van Pasig River Canyon ongeveer 15 km ten oosten van Vent. Laag B is 10 cm dik en laag C is ongeveer 18 cm dik; let op asrijke zones die opvallen door verhoogde cohesie. USGS-afbeeldingen door W.E. Scott en J.J. Major. Grotere afbeelding.

Gevolgen voor het luchtvervoer:

Moderne straalmotoren verwerken enorme hoeveelheden lucht. Ze trekken lucht aan de voorkant van de motor en blazen het uit de achterkant. Als vulkanische as in een straalmotor wordt getrokken, kan deze worden verwarmd tot temperaturen die hoger zijn dan de smelttemperatuur van de as. De as kan smelten in de motor en het zachte plakkerige product kan zich aan de binnenkant van de motor hechten. Dit beperkt de luchtstroom door de motor en voegt gewicht toe aan het vliegtuig.

Vulkanische as heeft op enkele vlakken tot motorstoring geleid. Gelukkig konden de piloten veilig landen met hun resterende motoren. Tegenwoordig worden vulkanen gecontroleerd op tekenen van uitbarsting en worden vliegtuigen gerouteerd rond gebieden die as in de lucht kunnen bevatten.

Vulkanische as die in de lucht hangt, kan een schurend effect hebben op vliegtuigen die er honderden kilometers per uur doorheen vliegen. Bij deze snelheden kunnen asdeeltjes die de voorruit raken het oppervlak zandstralen tot een matte afwerking die het zicht van de piloot verhult. Het zandstralen kan ook verf en putmetaal op de neus en op de voorranden van vleugels en navigatieapparatuur verwijderen.

Op luchthavens doen zich bij landingsbanen dezelfde problemen voor als op wegen. De markeringen op banen kunnen worden bedekt met as. Vliegtuigen kunnen grip verliezen bij het landen en opstijgen. En de as moet worden verwijderd voordat de bewerkingen weer normaal worden.

De Internationale Burgerluchtvaartorganisatie erkende de noodzaak om piloten en luchtverkeersleiders op de hoogte te houden van vulkanische gevaren. Daartoe werkten ze samen met overheidsinstanties om verschillende vulkanische asadviescentra op te richten. Deze centra monitoren vulkanische activiteit en rapporteren over aspluimen in hun bewakingsgebied.

Vulkanische as: USGS-video waarin de impact van vulkanische as op het luchtverkeer wordt uitgelegd.

Impact op watervoorzieningssystemen:

Watervoorzieningssystemen kunnen worden beïnvloed door watervallen. Wanneer een gemeenschap een open watertoevoer gebruikt, zoals een rivier, reservoir of meer, wordt de gevallen as een zwevend materiaal in de watertoevoer dat vóór gebruik moet worden uitgefilterd. Verwerkingswater met zwevende schurende as kan schadelijk zijn voor pompen en filterapparatuur.

De as kan ook tijdelijke veranderingen in de chemie van het water veroorzaken. As in contact met water kan de pH verlagen en de concentratie ionen die uit het asmateriaal worden uitgeloogd, verhogen. Deze omvatten: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F en vele anderen.

Meer informatie
Geology.com-artikel:
Novarupta: de krachtigste vulkaanuitbarsting van de 20e eeuw
United States Geological Survey:
Vulkanische as effecten en mitigatie
NASA Earth Observatory:
Verschillende artikelen en afbeeldingen met betrekking tot vulkanische activiteit
United States Geological Survey:
Typen en effecten van vulkaangevaren
United States Geological Survey:
Tephra Falls of the 1991 Eruptions of Mount Pinatubo

Impact op afvalwatersystemen:

As die in de straten van de stad valt, komt onmiddellijk in het rioolstelsel. Als met as beladen rioolwater wordt verwerkt, kan de zwevende as apparatuur en filters overbelasten en schade aan pompen en kleppen veroorzaken. Het wordt ook een verwijderingsprobleem. Modder of slurry van as kan uitharden tot een materiaal vergelijkbaar met beton.

Planning voor vulkanische as

Gemeenschappen in de buurt van of neerwaarts van vulkanen met een potentieel voor het produceren van asuitbarstingen moeten de potentiële impact van vulkanische as overwegen en plannen maken voor manieren om ermee om te gaan en de impact ervan te minimaliseren. Het is veel gemakkelijker om over een probleem te worden geïnformeerd en van tevoren actie te ondernemen dan een enorm probleem zonder waarschuwing onder ogen te zien.

Bekijk de video: Zonsondergang 15 april 2010 - Vulkanische As (Oktober 2020).