Предотвратяване На Киселинен Апокалипсис: Токсичното Наследство На Kawah Ijen (Op-Ed)

{h1}

Едно огромно кисело езеро е достатъчно страшно, но когато седи на върха на активна вулканична калдера - и недалеч от населените центрове - това е бедствие, което чака да се случи. Геологът джеф джонсън обяснява в тази ексклузивна наука на живо.

Джефри Джонсън, доцент по географски науки в Boise State University, допринесе тази статия за науките на живо Гласове на експерти: Op-Ed & Insights.

В САЩ има приблизително 250 милиона превозни средства. Представете си езерото с киселина, което би се образувало, ако всеки автомобил, камион и мотоциклет изтече съдържанието на батерията си в една голяма яма. Полученият резервоар би измерил повече от милион кубически ярда и запълни пространство, еквивалентно на един от най-големите спортни стадиони в света. Такъв басейн с гаргантуан би съдържал кисело каустик, достатъчно за изгаряне на кожата и разтваряне на метал. Това би представлявало опасност за околната среда и екологична катастрофа.

Той също ще бледнее по размер и токсичност в сравнение с най-голямото езеро вулканова киселина в света, Kawah Ijen, разположено в планините на Източна Ява, Индонезия.

Гледката, гледаща на запад към езерото от кратер Ijen със серен купол, видим в долната лява част на рамката.

Гледката, гледаща на запад към езерото от кратер Ijen със серен купол, видим в долната лява част на рамката.

Кредит: Джефри Джонсън

Проучване на краустинг на крауд

Кратерното езеро на Kawah Ijen е с диаметър повече от половин миля, а обемът му е повече от 40 милиона кубически ярда (т.е. по-голям от общия обем на всички футболни стадиони на NFL). Средното му рН по-малко от 0,5 е значително по-ниско от това на pH 1 батерийна киселина.

Въпреки че и двете автомобилни акумулатори и езерото на Kawah Ijen са съставени предимно от една и съща сярна киселина, сярата на Kawah Ijen се извлича естествено от вулканичния й домакин. Тази сяра се добива от магма резервоар някъде под 650-футовите непрозрачни аквамаринови води. Магмата непрекъснато се „разтваря“ или обезвъздушава, приготвя се от въглероден диоксид, серни газове и други летливи вещества. Сярните газове са най-вече „пречистени“ от циркулиращата вода на хидротермалната система, която е свързана с езерото отгоре. Там мехурчетата серен газ се комбинират с водородни йони, за да се получи сярна киселина. [По-странно от фантастиката: Вулканичното изригване създава смъртоносно кисело езеро]

По протежение на югоизточния край на езерото хидротермалната система е сравнително изсушена. Това означава, че топлината от вулкана има изсъхнали тръбопроводи, които позволяват преминаването на вредния серен газ към повърхността. Тези езерни фумароли излъчват синкаво-бяла пара, която има остър мирис на изгаряне (съответстващ на серен диоксид) с оттенък на канализация (сероводород).

Работниците изглеждат мънички до огромни серни блокове на купола в югоизточния ръб на езерото Крайен.

Работниците изглеждат мънички до огромни серни блокове на купола в югоизточния ръб на езерото Крайен.

Кредит: Джефри Джонсън

Работниците се придвижват през газови облаци и около прегряти фумароли. Отворите от 600 градуса по Фаренхайт (~ 300 градуса по Целзий) са достатъчно горещи, за да стопят жълтата скала, и тя тече на къси разстояния като екзотична златна лава. Концентрациите на газ са достатъчно мощни, че реагират помежду си, утаявайки елементарна сяра, която е неоново жълто твърдо вещество. Сярата се добива от местни жители, които рискуват отровните газове да събират големи блокове - извършват се в невъзможно тежки плетени кошници. В миналото минералът се е използвал като съставка в пистолет на прах, но сега се използва предимно за избелване на захар.

Невероятно, че парите от сероводород от лавата се палят. Те горят невидимо през деня, но през нощта изгарянето излъчва сюрреалистично син пламък, емблематичен сайт, който привлича туристи от цял ​​свят.

Докато туристите и работниците посещават Kawah Ijen ежедневно, индонезийски и международни учени работят, за да разберат обхвата на опасностите там. Киселото езеро и отвеждащата сяра са само повърхностният израз на заредена с газ магма с тежък експлозивен потенциал. Вулканолозите работят за разработването на стратегии за мониторинг за подобряване на потенциалните опасности.

Серен миньор носи 150 фунта. на жълтия минерал надолу от купола на Ijen Crater.

Серен миньор носи 150 фунта. на жълтия минерал надолу от купола на Ijen Crater.

Кредит: Джефри Джонсън

Разплитане на вулканично наследство

Изследванията, публикувани през последната година, се фокусират върху историческото наследство на Kawah Ijen, което е ключово за разбирането на бъдещето му. Втори документ, публикуван миналия месец, очертава научните анализи, които могат и трябва да бъдат използвани за предвиждане на бъдещи вулканични вълнения.

„Вулканична активност на Kawah Ijen: преглед“ е проучване, ръководено от Corentin Caudron от Университета в Кеймбридж и публикувано през 2015 г. в Bulletin of Volcanology. Той хроникира динамичната история на вулкана на кратерното езеро, включително най-значимото му историческо събитие през 1817 г. Това „фреотомагматично“ изригване е особено силно поради взаимодействието между магмата и хидротермалните и езерните води. Това е напомняне, че магмата пребивава близо до повърхността и че са възможни бъдещи мощни изригвания.

Пароксизмът от 1817 г., който започна на 16 януари, включваше експлозии и нажежаеми изригващи колони, които издържаха през февруари. Документът Каудрон обобщава разказите на очевидци от 19-ти век за широко опустошение около вулкана, за водоеми, унищожени от киселинния поток до океана, за пепел, достатъчно гъст, за да се превръща ден в нощ, и от бамбукови колиби, срутени под тежестта на тефра (фрагменти от скала). Докладите също разкриват забележителното изчезване на киселото езеро и на негово място дълбок кратер.

Корентин Кадрон и негов колега събират измервания на дълбочината в езерото Иджън Кратер.

Корентин Кадрон и негов колега събират измервания на дълбочината в езерото Иджън Кратер.

Кредит: Corentin Caudron

По времето на пароксизма от 1817 г. в близост до езерото на кратера не е имало населени центрове, но това вече не е така: Ява е най-населеният основен остров на Земята, а 141 милиона души са с плътност около 10 пъти по-голяма от тази в Калифорния, Ако днес се случи подобно изригване, киселинните вулканични кални потоци (или лахари) биха преизпълнили западната равнина на езерото и ще влязат в долината на Баню Путих и свързаните с тях напоителни системи. Това също би изложило на риск десетки хиляди хора.

Отчетите за историческата активност след 1817 г. също са събрани в доклада на Корентин: Въпреки че не е известна по-нататъшна магматична дейност, Ijen продължава да рекламира несигурни вълнения чрез енергична дегазация и конвекция на кратерното езеро. В годините след 1817 г. кратерът на Ijen се напълни с дъждовна вода, която бързо се превърна в кисела поради просмукващия серен газ.

Незначителната вулканична активност от 1817 г. допринася за бурно езерово нарастване с интензивно бълбукане на газове и водни чешми, впечатляващи изпарения на пари, издигащи се от езерото, и рязко повишаване на температурата на езерото. Вулканолозите смятат, че всяко едно поведение може да предвещава криза или вулканична спешност.

Например енергийната повърхностна активност на езерото през 1917 г. - 100 години след магматичното изригване - вероятно е била предизвикана от местно невулканично земетресение. Препратките на Корентин предполагат, че треперенето на земетресението може да е "хвърлило" малко вода нагоре и над западния язовир, което би довело до понижаване на нивото на езерото и потенциална вулканична активност. Намалената дълбочина на езерото би довела до по-ниски налягания на дъното на езерото, нарушаващи деликатната хидротермална система на вулкана. Тоест, по-ниското налягане би насърчило по-голямо кипене и дегазиране.

Този механизъм предполага вероятен и потенциално задействащ косата риск от обратна връзка. Енергичното бълбукане на езерото може да разлее значителна езерна вода. Алтернативно, регионално земетресение или спонтанно свлачище от стръмните стени на кратера може да доведе до изливане на вода в изхода на езерото. Всяка една от тези „приливни вълни“ би довела до спад на ограниченото налягане, сякаш капакът е свален от тенджера с огромно налягане.

Такъв сценарий би довел до намаляване на ограничаващия натиск на магматичната система, което може много добре да дестабилизира заредена с газ магма, повтаряйки сценария от 1817г.

Изследователите изучават силно киселинното езеро Ijen Crater.

Изследователите изучават силно киселинното езеро Ijen Crater.

Кредит: Corentin Caudron

Предвиждайки следващото изригване

След дейността през 1917 г. се очаква икономическото въздействие на киселинния излив на Ijen, дори ако потенциалът за опасност не е оценен напълно. Холандските колонисти построиха язовир в ниския западен край на езерото. Когато нивото на водата се приближи до върха на язовира, течността се отклоняваше през шлюзове и минаваше през близките плантации в Кенденг Калдера.

Индонезийските граждани наблюдават Ижен по-всеобхватно след независимостта на страната през 1945 г. Властите, които отбелязват периодични периоди на експлозивна експлозия от Ijen, инсталират сеизмометри, гръбнакът на наблюдението на вулкани, през 80-те години. Повече експлозии, докладвани от миньори и туристи през 90-те години и повишена земетресетелна активност в началото на 2000-те, предизвикаха случайни затваряния на кратера.

Съвсем наскоро, през 2011 и 2012 г., подновената, повишена, земетресена активност означаваше потенциално движение на магмата. Тази потенциална криза помогна да се мотивират местните учени и сътрудници от международната общност да се съсредоточат върху техники, особено подходящи за проследяване на уникалните вълнения на този вулкан.

Ijen е класифициран като тип пример "мокър вулкан" и изследователите свикаха специална "Работна работилница на мокри вулкани" през есента на 2014 г., за да тестват и прилагат масив от подходящи техники за мониторинг за този сравнително специален тип вулканична система. Резултатът беше Геологическото общество на Лондонска специална публикация, подчертаващо стратегиите за подобрено наблюдение на Ijen. Документът, воден от Хендра Гунаван от Индонезийския център за вулканология и смекчаване на опасностите от геоложки опасности, показва възможностите и предизвикателствата на традиционните техники за мониторинг, прилагани към Ijen.

В това проучване вулканолозите обсъждат прилагането на четири първични техники за наблюдение - сеизмични, деформационни, газови и топлинни - към мокрите вулкани.

сеизмиченили мониторинг на земетресението, най-често се използва във вулкани по целия свят и се използва за проследяване на пристъпа на земетресението, което обикновено предхожда изригванията. Сеизмичният мониторинг при Ijen обаче е сложен поради високото ниво на непрекъснато разклащане на фона. Активната хидротермална система на Ijen включва кипене на подпочвена вода, които допринасят за постоянна вибрация или тремор. На фона на този шумен фолклор, единствен сеизмометър може да не е в състояние да открие критични земетресения, инициирани от движението на магма. В резултат на това изследователите в това проучване разгърнаха масив от сеизмични уреди, с много сеизмометри, групирани тясно. Този масив служи като чувствителен стетоскоп, различаващ фоновия шум от потенциално по-зловещите земетресения.

За първи път сеизмолозите интегрираха и сензори, които откриват колебанията в налягането в атмосферата, като същевременно наблюдават движенията на земята. Изследователите демонстрираха, че микрофоните, чувствителни към подслушващи честоти (инфразвук), могат да открият фумаролна дегазация и потенциални промени в фумаролната система.

Мониторинг на деформациите, в която формата на вулкана се променя фино, допълва сеизмичните техники и показва потенциална миграция на магма при по-дълги времеви мащаби. Проучванията за деформация на Ijen включват прецизно картографиране на повече от 1400 снимки с висока разделителна способност, направени с SLR камери от различни гледни точки около кратера. Тази мощна и сравнително нова картографска техника се нарича „структура от движение“ и произвежда цифрови модели за кота в подметър за Kawah Ijen. Повторните проучвания в бъдещи полеви кампании вече ще могат да картографират и обясняват области с критична деформация на земята и поява на свлачище.

В допълнение към сеизмичните и деформационните изследвания, мониторинг на отделените газове и топлина предоставя улики за състоянието на възбуда на вулкан, включително близостта на магмата до повърхността.

За дистанционно измерване на газ изследователският екип интегрира няколко технологии: Мулти-газови сензори вземат проби от фумароли и езерна вода директно, докато ултравиолетовите камери и спектрометрите измерват дистанционно серовите емисии от кратера и краищата на езерото. Някои от техниките са нови, като например диодна лазерна спектроскопия, която разкрива повишени емисии на въглероден диоксид от повърхността на езерото, тъй като тези газове изтичат нагоре от отворите на дъното на езерото. Бъдещите промени в съотношението на въглероден диоксид и емисии на сяра - и техните количества - са критични показатели за възможни вълнения в много вулкани, включително Ijen.

И накрая, екипът използва термичен мониторинг както на езеро, така и на фумароле, за да картографира повърхностните температури и директно да измери температурата на фумарола (до 650 F или 340 C) и температурите на езерото (около 90 F или 30 C). В миналото повишаването на температурата на езерото (достигащо повече от 120 F или 50 C) е показател за засилено придържане на топлина и потенциално тревожен индикатор за чакаща магматична активност.

Топографска и батиметрична карта с висока разделителна способност на езерото Крайнен езеро. Жълтият серен купол е видим в долния десен ъгъл на карта a. Оригинален източник на фигура е

Топографска и батиметрична карта с висока разделителна способност на езерото Крайнен езеро. Жълтият серен купол е видим в долния десен ъгъл на карта a. Оригинален източник на цифра е „Нови поглед във вулканичната система на Kawah Ijen от експеримента на работилницата с мокри вулкани“, Геологическото общество на Лондон (2016).

Кредит: Corentin Caudron

Ижен не е сам

Интегрираната работа привлече ново внимание към острите опасности на Ijen, несигурно кацнало кисело езеро и крайбрежна магматична система, проявявани от изключително висок топлинен и газов поток.

Ако сте актуален експерт - изследовател, бизнес лидер, автор или новатор - и бихте искали да допринесете за редакция, изпратете ни имейл тук.

Ако сте актуален експерт - изследовател, бизнес лидер, автор или новатор - и бихте искали да допринесете за редакция, изпратете ни имейл тук.

Историята показва, че заплахите от този тип мокра вулканична система са много реални. Руапеху, далеч по-малко кисело езеро в Нова Зеландия, е свидетелство за това, което би могло да се случи. През 1953 г. язовирът на естествения седимент на това кратерно езеро, отслабен от промяната на киселини, се проваля катастрофално и при липса на свлачище, земетресение или магматично изригване. Беше създаден сравнително малък лахар, който разруши железопътния мост на 2 часа надолу по течението. Малко след това пътнически влак се блъсна от разрушения коловоз, при което загина 151 от 285 души на борда. Тази трагедия, известна като катастрофата на Тангивай, се дължи на наводнение в Руапеху, което е около 100 пъти по-малко от обема на кисели води, понастоящем залети в Кава Айен.

Виртуална сигурност е, че един ден водите на Иджен ще се освободят катастрофално, било по време на експлозивен вулканизъм или дестабилизация от регионални земетресения или свлачища. Подобрените усилия за мониторинг няма да предотвратят подобно събитие, но ще бъдат жизненоважни за предвиждането кога и колко голямо може да бъде събитието - необходимо за планиране на намаляване на опасността. По този начин учените за вулкани, които работят с органите по здравеопазване и безопасност, се стремят да сведат до минимум въздействието на рисковите общности.

Следвайте всички въпроси и дебати на експертните гласове - и станете част от дискусията - във Facebook, Twitter и Google+. Изразените мнения са тези на автора и не отразяват непременно възгледите на издателя. Тази версия на статията първоначално е публикувана в WordsSideKick.com.


Видео Добавка: .





Научни Открития

Изследване


Наука Новини




Популярни Категории


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com