Кіріспе

Жанартаудан алыстаған ыстық газ бен жанартау материалдарының (тефра деп аталатын) жылдам қозғалыстағы ағыны. Пирокластикалық ағым (пирокластикалық тығыздық ағыны немесе пирокластикалық бұлт деп те аталады) – жанартаудан жер бетімен жылдам қозғалатын, ыстық газ бен жанартау материалдарынан (тефра) тұратын ағын. Газдар мен тефраның температурасы шамамен 1000 °C (1832 °F) градусқа жетеді. Пирокластикалық ағындар – барлық жанартаулық қауіптердің ең қауіптісі болып саналады және белгілі бір жарылғыш жарылыстар нәтижесінде пайда болады. Олар көбінесе жерге тиеді, төмен қарай құлайды немесе гравитация күшімен бүйірге қарай жайылады. Ағынның жылдамдығы тығыздығына, жанартаудың шығару деңгейіне және беткейдің тіктеп тұруына байланысты.

Терминнің шығу тегі

Пирокласт сөзі грек тіліндегі "от" деген мағына беретін "пýр" (pýr) және "ұсақ-ұсақ бөлшектерге бөлінген" деген мағынадағы "кластóс" (klastós) сөздерінен алынған. Қараңғыда қызыл түспен жарқырап ағатын пирокластикалық ағындар nuée ardente (француз тілінен – "жанар бұлт") деп аталады; бұл термин 1902 жылы Кариб теңізіндегі француз аралы Мартиникадағы Пеле тауының қатаң жарылысын сипаттау үшін кеңінен қолданылды. Газ бен тау жынысы арақатынасы жоғары пирокластикалық ағындар "толық сұйытылған пирокластикалық тығыздық ағындары" немесе пирокластикалық толқындары деп аталады. Олардың төмен тығыздығы кейде оларды жоталар, төбелер, өзендер және теңіздер сияқты биік жерлерден немесе су арқылы ағызуға мүмкіндік береді. Олардың құрамында 250 °C-тан төмен температурада бу, су және тау жыныстары болуы мүмкін; температура әлі де қауіпті деңгейде болғанымен, олар басқа ағындармен салыстырғанда "салқын" деп аталады. Суық пирокластикалық толқындар жарылыс теңіздің немесе көлдің түбіндегі жерден болған кезде пайда болуы мүмкін. Кейбір пирокластикалық тығыздық ағындарының алдыңғы бөлігі толық сұйытылған болады; мысалы, 1902 жылы Пеле тауының жарылысы кезінде толық сұйытылған ағын Сен-Пьер қаласын жайлап, шамамен 30 000 адамның өміне қиындық тудырды. Пирокластикалық ағын – гравитациялық ағымның бір түрі; ғылыми әдебиетте ол кейде PDC (пирокластикалық тығыздық ағыны) деп қысқартылады.

Өлшемі мен әсері

Ағыстың көлемі бірнеше жүз текше метрден бастап, одан да көпке жетеді. Үлкен ағындар жүздеген шақырымға дейін қашықтыққа жете алады, бірақ мұндай ауқымды ағын соңғы бірнеше жүз мың жыл ішінде болған емес. Көптеген пирокластикалық ағындар шамамен бірнеше шақырымға дейін жетеді. Ағындар әдетте екі бөліктен тұрады: негізгі ағын жер бетіне жақын жылдам қозғалып, ірі тас, қиыршық тас және тау жынысының үлкен сынықтарын қамтиды, ал өте ыстық күл бұл ағын мен үстіндегі ауа арасындағы турбуленттіліктен жоғары көтеріліп, суық атмосфералық ауаны араластырып, қыздырады, соның салдарынан кеңею мен конвекция пайда болады. Қозғалыстағы бұл бұлттың кинетикалық энергиясы жолындағы ағаштар мен ғимараттарды қиратады. Ыстық газдар мен жоғары жылдамдық оларды ерекше қауіпті етеді, себебі олар тірі организмдерді дереу өртеп жібереді немесе оларды көмірленген қазба жәндіктерге айналдырады. Мысалы, Италияның Помпеи және Геркуланум қалалары 79 жылы пирокластикалық толқындармен жабылған, көптеген адамдар қаза тапты. 1902 жылы Пеле тауының жарылуы Мартиниканың Сент-Пьер қаласын қиратты. Жанар тобының жарылу қаупінің белгілеріне қарамастан, үкімет Сент-Пьерді қауіпсіз деп санайды, себебі қала мен жанартаудың арасындағы төбелер мен аңғарлар бар еді, бірақ пирокластикалық ағын қаланың көбісін күлге айналдырып, 30 000 тұрғынының үш еуін ғана өлтірмеді. 1991 жылдың 3 маусымында Жапониядағы Унзен тауында пирокластикалық толқын Гарри Гликкен, Катя және Морис Крафт, сондай-ақ тағы 40 адамды қаза тапты. Толқын пирокластикалық ағын ретінде басталды, ал энергиясы жоғары толқын Крафттар мен басқалар тұрған тіктеуге көтерілді; ол оларды жалмап алды, ал денелері шамамен күлмен жабылды. 1997 жылдың 25 маусымында Кариб теңізіндегі Монсеррат аралындағы Москито-Гауттың төменгі бөлігіне пирокластикалық ағын құлады. Үлкен, жоғары энергиялы пирокластикалық толқын пайда болды. Бұл ағынды Гаут ұстап тұра алмады, ол одан асып, ресми түрде эвакуацияланған Стреатем ауылының маңында 19 адамды өлтірді. Ауданның басқа да бірнеше тұрғындары ауыр күйіктерге ұшырады.

Сумен өзара әрекеттесуі

1883 жылы Кракатау жанартауының атқылауынан алынған куәліктер, тәжірибелік деректермен толықтырылған, пирокластикалық ағындардың судың үлкен көлемін кесіп өте алатынын көрсетеді. Дегенмен, бұл ағын емес, пирокластикалық толқын болуы мүмкін, себебі гравитациялық токтың тығыздығы оның су бетінде жылжуына мүмкіндік бермейді. 2006 жылғы BBC деректі фильмі «Жанартаулар туралы сіз білмейтін он нәрсе» Германияның Киль университетінің зерттеу тобының су үстінде қозғалатын пирокластикалық ағындарды сынауын көрсетті. Қайта құрылған пирокластикалық ағын (әртүрлі тығыздықтағы, көбінесе ыстық күлден тұратын ағын) суға тигенде екі нәрсе болды: ауыр материал суға шөгіп, пирокластикалық ағыннан сұйықтыққа көшті; күлдің температурасы судың булануына себеп болды, бұл пирокластикалық ағынды (қазір тек жеңіл материалдан тұратын) бу төсегінде бұрынғыдан да жылдам қозғалды. Монсерраттағы Суфриер Хиллз жанартауының кейбір кезеңдерінде пирокластикалық ағындар жағалауға жақын түсірілді. Онда ағын өтетін кезде су қайнап жатқаны байқалды. Ағындар ақырында дельта құрды, ол шамамен жабады. Тағы бір мысал 2019 жылы Стромболиде байқалды, онда пирокластикалық ағын теңізден бірнеше жүз метр биіктікке көтерілді. Пирокластикалық ағын сумен әрекеттесіп, көп мөлшерде лайды құрастыра алады, ол кейін лахар ретінде төмен қарай ағып кетеді. Бұл лахардың пайда болуына себеп болатын механизмдердің бірі.

Басқа аспан денелерінде

1963 жылы НАСА астрономы Уиннифред Камерон Жердегі пирокластикалық ағымдардың Айға сай келетін нұсқасы Ай бетіндегі бұрама тәрізді ойыстардың пайда болуына себеп болуы мүмкін деген болжам жасады. Ай вулканы атқан кезде пирокластикалық бұлт жергілікті жер бедерін бойлай жылжып, көбінесе иілген із қалдырады. Айдағы Шрётер аңғары осыған бір мысал. Марстағы кейбір жанартаулар, мысалы Тиррен Монс және Адриакус Монс лава ағындарына қарағанда эрозияға оңай түсетін қабатты шөгінділерді құрады, бұл олардың пирокластикалық ағындар арқылы қалыптасқанын көрсетеді.