Wulkan może być niebezpieczny nawet wtedy, gdy nie wyrzuca lawy ani popiołu. Jego strome, osłabione zbocza mogą nagle się zawalić, wprawiając w ruch miliony, a czasem miliardy ton skał. Tak powstają wulkaniczne osuwiska i lawiny gruzowe – jedne z najbardziej niszczycielskich zjawisk związanych z wulkanizmem.
Osuwiska wulkaniczne to gwałtowne ruchy ogromnych mas skał i osadów w dół stoku pod wpływem siły ciężkości. Materiał może być suchy, wilgotny lub nasycony wodą. Największe tego typu zjawiska określa się jako lawiny gruzowe (debris avalanches).
Zwykle zaczynają się od oderwania fragmentu zbocza lub nawet znacznej części całego stożka wulkanicznego. Początkowo zwarte bloki skał podczas ruchu rozpadają się na fragmenty – od drobnych okruchów po gigantyczne bloki o rozmiarach dziesiątek, a nawet setek metrów.
Jeżeli przemieszczający się materiał zawiera odpowiednio dużo wody i drobnych cząstek, lawina gruzowa może przejść w lahar, czyli szybko płynącą mieszaninę wody i materiału skalnego. USGS wskazuje, że takie przepływy mogą pokonywać dolinami nawet około 200 km.
Największe wulkaniczne lawiny gruzowe osiągają objętość dziesiątek, a w zapisie geologicznym nawet ponad 100 km³. Potrafią pędzić z prędkością przekraczającą 100 km/h, pokonywać wzniesienia i przemieszczać się wiele kilometrów od wulkanu.
Źródło: Wikimedia Commons
Dlaczego wulkany się rozpadają?
Wysokie stratowulkany mogą wyglądać jak potężne, lite góry, ale ich wewnętrzna budowa często temu przeczy. Stożek powstaje podczas kolejnych erupcji i jest zbudowany z nakładających się na siebie warstw lawy, popiołu, lapilli i innych materiałów piroklastycznych. Część z nich jest słabo związana i łatwo ulega erozji.
Do tego dochodzi jeszcze jeden ważny proces – alteracja hydrotermalna. Gorąca woda i kwaśne roztwory krążące wewnątrz wulkanu reagują ze skałami i zmieniają tworzące je minerały. Mogą powstawać między innymi minerały ilaste, a wcześniej twarde skały stopniowo tracą wytrzymałość. W efekcie potężna góra może zawierać w swoim wnętrzu rozległe strefy bardzo słabego materiału.
Co może uruchomić osuwisko?
Bezpośrednim impulsem może być trzęsienie ziemi, intensywny lub długotrwały opad, erupcja albo przemieszczanie się magmy wewnątrz wulkanu. Magma wciskająca się w istniejącą budowlę wulkaniczną może deformować jej zbocza i zwiększać ich nachylenie. Jeżeli przekroczona zostanie granica stabilności, część stożka może się oderwać.
Co ważne, osuwisko wulkaniczne nie wymaga erupcji. Zbocze osłabionego wulkanu może zawalić się także w okresie jego względnego spokoju. Dlatego dawno wygasły lub pozornie spokojny wulkan nie zawsze jest całkowicie wolny od zagrożeń związanych z ruchami masowymi.
Góra może stracić całe zbocze
Gdy zawala się znaczna część stożka, wulkan może stracić całe zbocze. Pozostaje wtedy ogromne, otwarte z jednej strony zagłębienie przypominające podkowę lub amfiteatr.
18 maja 1980 roku pod Mount St. Helens w stanie Waszyngton wystąpiło trzęsienie ziemi o magnitudzie 5,1. Północne zbocze wulkanu było już wówczas silnie zdeformowane przez magmę, która wtargnęła do wnętrza stożka i utworzyła tzw. kryptodomę. Bok góry wybrzuszał się przed katastrofą w tempie dochodzącym do około 2 m na dobę. Po trzęsieniu ogromna część zbocza zaczęła się osuwać.
Powstała największa zarejestrowana w czasach historycznych subaeralna lawina gruzowa. Jej objętość szacuje się na około 2,5–2,8 km³, a prędkość na mniej więcej 110–240 km/h. Lawina dotarła około 23 km w dół doliny North Fork Toutle River. Pozostawiła osady o średniej grubości około 46 m, lokalnie dochodzącej do około 180 m.
Po zawaleniu północnej części góry pozostał krater o szerokości około 1,5 km i głębokości około 600 m.
Mount St. Helens pokazał jeszcze jeden niezwykle niebezpieczny mechanizm. Kiedy północna część wulkanu się osunęła, gwałtownie spadło ciśnienie działające na znajdującą się wewnątrz gorącą, silnie sprężoną magmę. Efekt można porównać do nagłego otwarcia mocno wstrząśniętej butelki z napojem gazowanym.
Rozprężenie doprowadziło do potężnej eksplozji bocznej, która wyrzuciła mieszaninę gorących gazów, popiołu i skał w kierunku północnym. Materiał eksplozji osiągnął prędkość co najmniej 480 km/h i zniszczył lasy na ogromnym obszarze.
Krajobraz pełen pagórków
Po przejściu dużej lawiny gruzowej pozostaje bardzo charakterystyczny krajobraz.
Materiał nie tworzy równej warstwy. Powierzchnia osadów jest chaotyczna i usiana dziesiątkami lub setkami niewielkich pagórków, nazywanych hummockami. Są to często fragmenty dawnego zbocza wulkanu, które podczas katastrofy zostały przemieszczone na znaczną odległość, ale nie uległy całkowitemu rozdrobnieniu.
Pomiędzy pagórkami pozostają zamknięte zagłębienia, w których może gromadzić się woda i powstawać jeziora.
Takie formy terenu są dla geologów ważnym tropem. Dzięki nim można rozpoznawać ślady gigantycznych zawaleń wulkanów, które nastąpiły tysiące lub nawet setki tysięcy lat temu. Obserwacje Mount St. Helens pomogły geologom zidentyfikować podobne osady przy wielu innych wulkanach Gór Kaskadowych.
Jedna katastrofa może uruchomić następną
Samo osuwisko jest ogromnym zagrożeniem, ale na tym problem często się nie kończy. Lawina gruzowa może:
- przekształcić się w lahar, jeśli wymiesza się z odpowiednią ilością wody;
- zatamować rzekę, tworząc tymczasowe jezioro, którego późniejsze przerwanie może spowodować gwałtowną powódź;
- wywołać eksplozję boczną, jeżeli usunięcie części wulkanu doprowadzi do gwałtownej dekompresji systemu magmowego lub hydrotermalnego;
- wytworzyć tsunami, jeśli ogromna masa skał wpadnie do morza lub jeziora.
Szczególnie dramatycznym przykładem takiego łańcucha wydarzeń była katastrofa w Japonii w 1792 roku, związana z kompleksem wulkanicznym Unzen. Po okresie aktywności wulkanicznej i trzęsień ziemi zawaliła się część kopuły Mayuyama. Ogromna lawina gruzowa ruszyła w kierunku morza i wpadła do zatoki Shimabara. Wtargnięcie ogromnej masy skał do wody wywołało tsunami, które uderzyło również w przeciwległy brzeg zatoki. Łącznie osuwisko i tsunami spowodowały śmierć około 15 tys. ludzi. Była to największa historyczna katastrofa wulkaniczna Japonii.
