Введение

Быстро движущийся поток горячего газа и вулканического вещества, удаляющийся от вулкана.

Пирокластический поток (также известный как пирокластический плотностный поток или пирокластическое облако) — это быстро движущийся поток горячего газа и вулканического вещества (совместно именуемого тефрой), который течет по земле от вулкана со средней скоростью, но способен достигать скорости до . Газы и тефра могут достигать температуры около 1000 °C (1832 °F). Пирокластические потоки – самые смертоносные из всех вулканических опасностей и образуются в результате определенных взрывных извержений; они обычно касаются земли и несутся вниз по склону или распространяются в стороны под действием силы тяжести. Их скорость зависит от плотности потока, интенсивности вулканической активности и крутизны склона.

Происхождение термина

Слово «пирокласт» происходит от греческих слов πῦρ (пýр), означающего «огонь», и κλαστός (кластóс), означающего «разбитый на части». Пирокластические потоки, светящиеся красным в темноте, называются nuée ardente (французское слово, означающее «горячее облако»); это название особенно часто использовалось для описания катастрофического извержения вулкана Пеле в 1902 году на Мартинике, французском острове в Карибском бассейне. Пирокластические потоки, содержащие значительно больше газа, чем обломков, известны как «полностью разбавленные потоки пирокластической плотности» или пирокластические выбросы. Их меньшая плотность иногда позволяет им перетекать через высокие топографические элементы или водные преграды, такие как хребты, холмы, реки и моря. Они также могут содержать пар, воду и обломки при температуре ниже 250 °C (482 °F); по сравнению с другими потоками, они называются «холодными», хотя температура всё равно смертельно опасна. Холодные пирокластические выбросы могут возникать при извержении из жерла, расположенного под неглубоким озером или морем. Передние части некоторых плотных пирокластических течений полностью разбавлены; например, во время извержения вулкана Пеле в 1902 году полностью разбавленный поток обрушился на город Сен-Пьер и унёс жизни около 30 000 человек. Пирокластический поток является типом гравитационного потока; в научной литературе его иногда сокращают до PDC (пирокластический поток плотности).

Размер и последствия

Объемы потоков варьируются от нескольких сотен кубических метров до более чем огромных значений. Более крупные потоки могут распространяться на сотни километров, хотя потоков такого масштаба не наблюдалось на протяжении сотен тысяч лет. Большинство пирокластических потоков имеют протяженность около нескольких километров. Потоки обычно состоят из двух частей: базальный поток примыкает к земле и содержит крупные, грубые валуны и обломки горных пород, в то время как чрезвычайно горячий шлейф пепла поднимается над ним из-за турбулентности между потоком и окружающим воздухом, смешиваясь и нагревая холодные воздушные массы, что вызывает их расширение и конвекцию. Кинетическая энергия движущегося облака сносит деревья и здания на своем пути. Высокая температура газов и скорость делают их особенно смертоносными, поскольку они мгновенно сжигают живые организмы или превращают их в обугленные останки. Например, города Помпеи и Геркуланум в Италии были погребены под пирокластическими выбросами в 79 году нашей эры, что привело к гибели множества людей. Извержение вулкана Пеле в 1902 году уничтожило город Сен-Пьер на Мартинике. Несмотря на признаки надвигающегося извержения, правительство посчитало Сен-Пьер безопасным из-за холмов и долин, расположенных между городом и вулканом, но пирокластический поток практически полностью уничтожил город, убив всех, кроме трех из 30 000 жителей. 3 июня 1991 года пирокластический выброс на горе Унзен в Японии унес жизни вулканологов Гарри Гликкена, Кати и Мориса Крафтов и еще 40 человек. Выброс начался как пирокластический поток, и более мощный выброс поднялся на выступ, на котором стояли Крафты и другие; он накрыл их, и тела были погребены под слоем пепла толщиной около 300 метров. 25 июня 1997 года пирокластический поток спустился по ущелью Москито-Гаут на карибском острове Монтсеррат. Развился крупный, высокоэнергетический пирокластический выброс. Этот поток не смог быть сдержан ущельем и вырвался из него, убив 19 человек, находившихся в районе деревни Стритем (которая была официально эвакуирована). Еще несколько человек получили серьезные ожоги.

Взаимодействие с водой

Свидетельские данные об извержении Кракатау 1883 года, подкрепленные экспериментальными данными, показывают, что пирокластические потоки способны пересекать значительные водные пространства. Однако, это могло быть пирокластическое выбросовое облако, а не поток, поскольку плотность гравитационного потока не позволяет ему перемещаться по поверхности воды. В документальном фильме BBC 2006 года «Десять вещей, которые вы не знали о вулканах», исследовательская группа Кильского университета (Германия) продемонстрировала испытания пирокластических потоков, движущихся над водой. Когда воссозданный пирокластический поток (струя в основном горячей золы различной плотности) столкнулся с водой, произошло два события: более тяжелые частицы выпали в воду, отделившись от пирокластического потока и оседая в жидкости; температура золы вызвала испарение воды, что привело к ускорению пирокластического потока (состоящего теперь только из более легких частиц) на подушке из пара. Во время некоторых фаз активности вулкана Суфриер-Хиллз на Монтсеррате были засняты пирокластические потоки вблизи береговой линии. На кадрах видно, как вода закипает при прохождении потока над ней. В конечном итоге потоки сформировали дельту, покрывшую площадью около. Другой пример был зафиксирован в 2019 году на Стромболи, когда пирокластический поток прошел на несколько сотен метров над уровнем моря. Пирокластический поток может взаимодействовать с водоемом, образуя большое количество ила, который затем может продолжать движение вниз по склону в виде лахара. Это один из нескольких механизмов формирования лахара.

На других небесных телах

В 1963 году астроном НАСА Виннифред Кэмерон предположила, что лунный эквивалент земных пирокластических потоков мог сформировать извилистые борозды на Луне. При лунном вулканическом извержении пирокластическое облако следовало бы за местным рельефом, образуя часто извилистую полосу. Долина Шрётера на Луне является одним из примеров. Некоторые вулканы на Марсе, такие как Тиррен и Адриакус, сформировали слоистые отложения, которые, по-видимому, легче подвергаются эрозии, чем лавовые потоки, что указывает на то, что они были образованы пирокластическими потоками.