Piroklastik akıntı

Piroklastik akıntı, volkanlardan çıkan ve sıcak gazlardan beslenmiş kor halindeki kül ve lav parçaları ile volkanik yamaçlardan çok hızlıca aşağıya akan sıcak akıntılardır. Bu akıntılar saatte 200 km hıza ulaşabilirler. Piroklastik akıntılar iki ana bölümden oluşur. Bunlar yer çekimi etkisinin artışı ve şiddetli türbülans akıntılarıdır. Yer çekimi etkisinin artışı; piroklastik akıntıların bir bakıma çığ ve heyelanlara benzer bir şekilde hareket etmesine sebep olur. Bunlar, lav parçalarından ve hareketli kütlede sıkışan havanın ısınıp genleşmesiyle açığa çıkan gazlar tarafından harekete geçerler. Bu gazlar, tabandaki kayaçlar ile akan malzeme arasındaki sürtünmeyi azaltır. Şiddetli türbülans akıntıları ise; ortamdaki kül ve pumis parçaları ile sürtünmenin en aza indirgenmesine katkıda bulunan önemli mekanizmalardan birisidir.
Volkanlar, çıkış merkezlerinden yüksek enerjili püskürdüklerinde toz halinde kayalar, lav ve cam parçaları açığa çıkarırlar. Püskürme ile açığa çıkan bu malzemeler piroklastik malzemeler olarak adlandırılır. Bunlar çok ince taneli boyutta olabileceği gibi birkaç ton ağırlığında da olabilirler. Volkanların patlamasıyla gerçekleşen piroklastik akıntılar yeryüzünde piroklastik doku gösteren kayaçları meydana getirebilirler. Piroklastik doku gösteren kayaçlar ise; volkanik patlamalar sonucunda dışarı fırlatılan volkanik maddelerin taşlaşması sonucu oluşurlar. En yaygın piroklastik kayaçlar ise kül boyutlu gerecin depolanması ve çimentolaşmasıyla oluşan tüflerdir.
Piroklastik akışlar, tüm volkanik tehlikelerin en ölümcül olanıdır ve belirli patlayıcı püskürmelerin bir sonucu olarak üretilir; normalde yere temas ederler ve aşağı doğru savrulurlar veya yerçekimi altında zemin üzerine yayılırlar. Hızları akımın yoğunluğuna, volkanik çıktı oranına ve eğimin oranına bağlıdır.
Piroklastik akışlar ortalama olarak 100 km/saat (99,779328 km/saat) yol alır. Ancak 700 km/saat (692,01792 km/ saat) kadar hıza kadar ulaşabilirler. Gazlar ve tefra yaklaşık 1.000 C'lik sıcaklığa kadar ulaşabilir.
Terimin kökeni
Piroklast kelimesi, "ateş" anlamına gelen Yunanca πῦρ ve "parçalanmış" anlamına gelen κλαστός'dan türetilmiştir. Karanlıkta kırmızı parlayan piroklastik akışların adı nuée ardente'dir (Fransızca, "yanan bulut"); Bu özellikle, Martinique'deki 1902'de Pelée Dağı'nın feci patlamasını tanımlamak için kullanıldı.
Kayaya çok daha yüksek oranda gaz içeren piroklastik akışlar, "tamamen seyreltik piroklastik yoğunluk akımları" veya piroklastik dalgalanmalar olarak bilinir. Düşük yoğunluk, bazen yüksek topoğrafik özelliklerin veya sırtlar, tepeler, nehirler ve denizler gibi suların üzerinden akmalarına izin verir. Ayrıca 250 C'den (482 F) daha düşük sıcaklıkta buhar, su ve kaya içerebilirler; diğer akışlarla karşılaştırıldığında bunlara "soğuk" denir, ancak sıcaklık hala ölümcül derecede yüksektir. Soğuk piroklastik dalgalanmalar, püskürme sığ bir gölün veya denizin altındaki bir havalandırma deliğinden geldiğinde meydana gelebilir. Bazı piroklastik yoğunluk akımlarının cepheleri tamamen seyrelmiştir; örneğin, 1902'de Pelée Dağı'nın patlaması sırasında, tamamen seyrelmiş bir akıntı, Saint-Pierre şehrini alt etti ve yaklaşık 30.000 kişiyi öldürdü.
Piroklastik akış, bir tür yerçekimi akımıdır; bilimsel literatürde bazen PDC (pyroclastic density current) olarak kısaltılırlar.
Nedenleri
Piroklastik bir akış oluşturabilen birkaç mekanizma vardır:
Plinian patlamasından kaynaklanan bir patlama sütununun çeşme çökmesi (yani Vezüv Yanardağı'nın Herculaneum ve Pompeii'yi yıkması). Böyle bir patlamada, havalandırma deliğinden zorla çıkan malzeme çevredeki havayı ısıtır ve türbülanslı karışım kilometrelerce taşınım yoluyla yükselir. Püsküren jet çevredeki havayı yeterince ısıtamazsa, konveksiyon akımları tüyü yukarı taşıyacak kadar güçlü olmayacak ve yanardağın yanlarından aşağı akarak düşecektir.
Bir volkan patlamasıyla ilişkili bir patlama sütununun çeşme çökmesi (örneğin Montserrat Soufrière Hills yanardağı, bu ölümcül piroklastik akışların ve dalgalanmaların çoğunu oluşturmuştur). Gaz ve mermiler, çevreleyen havadan daha yoğun bir bulut oluşturur ve piroklastik bir akış haline gelir.
Patlayan lav gazının alınması sırasında havalandırma deliğinin ağzında köpürme. Bu, ignimbrit adı verilen bir kayanın üretimine yol açabilir. Bu olay, 1912'de Novarupta'nın patlaması sırasında meydana geldi.
Bir lav kubbesinin veya omurganın yerçekimsel çöküşü, müteakip çığlar ve dik bir yamaçtan aşağı akar (örneğin, 1997'de on dokuz ölüme neden olan Montserrat'ın Soufrière Hills yanardağı).
Bir yanardağın bir kısmı çöktüğünde veya patladığında (örneğin, St. Helens Dağı'nın 18 Mayıs 1980'de patlaması) meydana gelen yönlü patlama (veya jet). Volkandan uzaklık arttıkça, bu hızla yerçekimi kaynaklı bir akıma dönüşür.
Boyut ve etkiler
Akış hacimleri birkaç yüz metreküp (yarda) ile 1.000 kilometre küp (~ 240 mil küp) arasında değişir. Birkaç yüz bin yıldır bu ölçekte hiçbiri gerçekleşmemiş olsa da, daha büyük akışlar yüzlerce kilometre (mil) seyahat edebilir. Piroklastik akışların çoğu yaklaşık 1 ila 10 km 3 (yaklaşık ila 21⁄2 kübik mil) arasındadır ve birkaç kilometre yol kat eder. Akışlar genellikle iki bölümden oluşur: bazal akış zemini sarar ve daha büyük, kaba kayalar ve kaya parçaları içerirken, akış ile üstteki hava arasındaki türbülans nedeniyle üzerinde aşırı derecede sıcak bir kül tüyü yükselir, soğuk atmosferik havayı karıştırır ve ısıtır. genişleme ve konveksiyona neden olur.
Hareket eden bulutun kinetik enerjisi, yolu üzerindeki ağaçları ve binaları düzleştirecektir. Sıcak gazlar ve yüksek hız, canlı organizmaları anında yakacakları veya onları karbonlaşmış fosillere dönüştürecekleri için onları özellikle ölümcül kılıyor:
Örneğin, İtalya'nın Pompeii ve Herculaneum şehirleri, 24 Ağustos 79'da piroklastik dalgalanmalara maruz kaldı ve birçok kişi hayatını kaybetti.
1902 Pelée Dağı patlaması, Martinik kasabası St. Pierre'i yok etti. Yaklaşan patlama belirtilerine rağmen hükumet, St. Pierre'yi yanardağ ile arasındaki tepeler ve vadiler nedeniyle güvenli saydı ancak piroklastik akış şehrin neredeyse tamamını yakarak 30.000 sakininin ikisi hariç hepsini öldürdü.
Piroklastik bir dalgalanma, volkanolog Harry Glicken, Katia ve Maurice Krafft ile diğer 40 kişiyi 3 Haziran 1991'de Japonya'daki Unzen Dağı'nda öldürdü. Dalgalanma piroklastik bir akış olarak başladı, sonrasında enerjik dalgalanma Krafft'ların üzerinde durduğu bir seviyeye yükselince onları öldürdü ve cesetler yaklaşık 5 mm külle kaplandı.
Su ile etkileşim
1883 Krakatoa patlamasından elde edilen deneysel kanıtlarla desteklenen tanıklık kanıtları, piroklastik akışların önemli su kütlelerini geçebileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, bu akış değil, piroklastik bir dalgalanma olabilir, çünkü bir yerçekimi akımının yoğunluğu, su yüzeyinde hareket edemeyeceği anlamına gelir. Bir akış Sumatra sahiline 48 km (30 mil) kadar ulaşabildi.
2006 BBC belgesel filmi, Volkanlar Hakkında Bilmediğiniz On Şey, Almanya'daki Kiel Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi tarafından su üzerinde hareket eden piroklastik akışların testlerini göstermektedir. Yeniden yapılandırılmış piroklastik akış (farklı yoğunluklarda çoğunlukla sıcak kül akışı) suya çarptığında iki şey olur: daha ağır malzeme suya düşer, piroklastik akıştan dışarı ve sıvıya doğru çökelir; külün sıcaklığı suyun buharlaşmasına neden olarak piroklastik akışı (burada sadece daha hafif malzemeden oluşur) bir buhar yatağı boyunca öncekinden daha hızlı bir hızda ilerler.
Montserrat'taki Soufriere Tepeleri yanardağının bazı aşamalarında, piroklastik akışlar açık denizde yaklaşık 1 km (0,6 mil) filme alındı. Bunlar, akışın üzerinden geçerken kaynayan suyu gösterir. Akışlar sonunda yaklaşık 1 km2 (250 dönüm) kaplayan bir delta inşa eder
Ay'da
1963'te NASA gök bilimcisi Winifred Cameron, karasal piroklastik akışların ay eşdeğerinin Ay'da kıvrımlı oluklar oluşturmuş olabileceğini öne sürdü. Aydaki bir volkanik patlamada, piroklastik bir bulut yerel rahatlamayı takip ederek genellikle kıvrımlı bir yolla sonuçlanır. Ay'ın Schröter Vadisi buna bir örnek sunmaktadır.