Erupcja Mount St. Helens (1980)

Erupcja Mount St. Helens w 1980 roku – największa w historii erupcja wulkaniczna na terenie Stanów Zjednoczonych. Skutki erupcji Mount St. Helens były widoczne w 48 kontynentalnych stanach (z wyłączeniem Alaski). W skali erupcji wulkanicznej równej 5 i zawierającej 2,3 km³ wyrzuconego materiału, wybuch Mount St. Helens przekroczył w swojej destrukcyjnej mocy i w objętości wyrzuconego materiału erupcję szczytu Lassen w Kalifornii z 1915 roku.

Przez dwa miesiące erupcję wulkanu poprzedzała seria trzęsień ziemi i towarzyszące jej wydobycie pary wodnej wynikające z nacieku magmy tuż pod powierzchnią góry. Magma spowodowała sieć pęknięć i deformacji na północnej stronie wulkanu. 18 maja 1980 roku o godzinie 8:32 trzęsienie ziemi wywołało poważne obsunięcie terenu na północnej stronie góry, tym samym odsłaniając na wpół stopniałą skałę przepełnioną gazami i parą wodną pod niskim ciśnieniem. W przeciągu kilkunastu sekund, magma eksplodowała pod postacią bardzo gorącego materiału wulkanicznego.

Wulkaniczna chmura skierowała się w stronę jeziora Spirit wyprzedzając obsuwisko ziemi na północnej stronie wulkanu. Kolumna popiołu wzniosła się do atmosfery i następnie opadła na obszar jedenastu amerykańskich stanów. W tym samym czasie, śnieg i lód z kilku lodowców znajdujących się na szczycie góry zaczął się topić powodując rozległe masy błota (lahar – spływ popiołowy), które osiągnęły koryto rzeki Columbia. Kolejne wybuchy wulkaniczne nastąpiły kolejnego dnia. Moc erupcji była już mniej destrukcyjna, podobna do tej jakie miały wybuchy w przeciągu całego roku 1980.

Podczas katastrofy straciło życie 57 osób w tym geolog David A. Johnston. Zginęły także tysiące zwierząt. Prawie trzy miliardy metrów sześciennych skał (równoważne objętości sześcianu o krawędzi 1400 m) stoczyło się wraz z lawiną w dół północnego zbocza wypełniając znaczną część rzeki Toutle. 380 km² powierzchni lasów zostało zniszczonych, a ich miejsce zastąpiły szaro-jałowe wzgórza. Szkody oszacowano na ponad miliard dolarów. Wybuch wulkanu spowodował, że zbocze Mount St. Helens na zawsze pozostało uszkodzone. Obszar ten został objęty państwową ochroną w ramach Narodowego Pomnika Przyrody Mount St. Helens (Mount St. Helens National Volcanic Monument).

Przed erupcją 16 marca 1980 roku magma wewnątrz wulkanu zaczęła się poruszać powodując małe trzęsienia ziemi. 20 marca o godzinie 3:47 (czasu lokalnego) płytkie trzęsienie ziemi o sile 4,2 stopni w skali Richtera, którego epicentrum znajdowało się pod północną częścią góry, potwierdziło, że wulkan obudził się po 123 latach. Sejsmografy namierzały serię coraz bardziej gwałtownych drgań. Najbardziej intensywna fala trzęsień rozpoczęła się w południe 25 marca. W ciągu kilku kolejnych dni, amplituda wstrząsów kilkakrotnie osiągnęła swój najwyższy punkt. W trakcie dwóch dni odnotowano łącznie 174 wstrząsy o sile 2,6 stopni w skali Richtera. Kolejne trzęsienia były coraz gwałtowniejsze. Wstrząsy o sile 3,2 stopni w skali Richtera powtarzały się regularnie w kwietniu i w maju. Na początku kwietnia i maja odnotowywano codzienne pięć wstrząsów ziemi powyżej 4 stopni, a w dzień poprzedzający wybuch z 18 maja, aż osiem. Obserwacje nie wykazywały bezpośredniego znaku zbliżającej się erupcji, jednak te małe trzęsienia ziemi wywoływały lawiny śniegu i lodu. Obserwacje atmosferyczne były systematycznie rejestrowane.

thumb|alt=Erupting conical volcano|left|Erupcja z 10 kwietnia – zdjęcie USGS 27 marca jedna lub dwie jednoczesne erupcje freatyczne spowodowały utworzenie się nowego krateru o głębokości 76 metrów i kolumny popiołu wznoszącej się na wysokość 18 tysięcy metrów. Tego samego dnia pęknięcie znajdujące się na wschodniej stronie góry otworzyło się w okolicach szczytuIbid, s. 204.. Po tym zdarzeniu nastąpiła nowa seria trzęsień ziemi i eksplozji pary wodnej, która spowodowała wyrzucenie popiołu na wysokość 3050–3350 m ponad krateremIbid, s. 202.. Większość pyłu opadła od 5 do 19 kilometrów od miejsca wydobycia, jednak jego obecność zaobserwowano również na południe od Bend w stanie Oregon i na wschód od Spokane w stanie Waszyngton – odpowiednio 240 i 260 km od wulkanuIbid, s. 203..

thumb|alt=Side of mountain|Zdjęcie wykonane 27 kwietnia przedstawiające kopułę wulkaniczną uformowaną pod powierzchnią góry 29 marca odkryto drugi krater. Duży niebieski płomień (prawdopodobnie spowodowany spalaniem się gazu) wydobywał się z dwóch kraterówCascades Volcano Observatory USGS Mount St. Helens Precursory Activity.. Unosząca się chmura pyłu wytwarzała elektryczność statyczną, która schodziła po dwóch stronach góry prowokując błyskawice o długości 3 kilometrów. 30 marca, wokół wulkanu, zaobserwowano pojawienie się bardzo gwałtownych zjawisk atmosferycznych – zarejestrowano ich 93. Natomiast 3 kwietnia wykryto intensywniejsze drgania harmoniczne. Geolodzy zaniepokojeni rezultatami swoich obserwacji starali się wpłynąć na rząd, aby ten ogłosił stan wyjątkowy.

8 kwietnia dwa kratery połączyły się w jeden, który w konsekwencji osiągnął rozmiar 520 na 260 m. Zespół naukowców z Amerykańskiego Biura Badań Geologicznych (USGS) oszacował, że w ostatnim tygodniu kwietnia część północna Mount St. Helens przesunęła się o co najmniej 80 m. Pod koniec kwietnia i na początku maja codziennie wartość ta wzrastała od 1,50 do 1,80 m. W połowie maja przesunięcie wyniosło 120 m na północ. Z biegiem czasu północna część szczytu góry zaczęła się zapadać, a bloki wulkanu utworzyły rów tektoniczny (graben). 30 kwietnia geolodzy zapowiedzieli, że obsunięcie to zaczęło stanowić bezpośrednie zagrożenie oraz że może ono spowodować erupcję wulkanu. Ostatecznie, w połowie maja, deformacja wulkanu zwiększyła się do 125 milionów m³. Powiększenie wulkanu odpowiadało bez wątpienia objętości magmy, która kładła nacisk na powierzchnię góry, powodując zniekształcenie terenu. Magma przenikała przez skorupę ziemską pozostając nadal pod jej powierzchnią tym samym nie będąc bezpośrednio widoczna. W ten sposób utworzyła się kopuła lawowa. Zazwyczaj kopuły wulkaniczne tworzą się na zewnątrz wulkanu, dlatego też ówcześni badacze nie podejrzewali, że uformowanie się kopuły może być przyczyną deformacji.

7 maja miały miejsce kolejne wybuchy wulkaniczne podobne do tych z marca i kwietnia. W ciągu kilku kolejnych dni, deformacja urosła do gigantycznych rozmiarów, jednak zjawisko to pozostało ograniczone do powierzchni znajdującej się pod starym szczytem sprzed 350 lat i nie spowodowało wypływu magmy. Łącznie zarejestrowano około 100 tysięcy trzęsień ziemi przed erupcją z 18 maja. Większość z nich miała swoje epicentrum w obwodzie 2,6 metrów poniżej wypukłości. 16 maja erupcje przestały być widoczne jednak ludność lokalna powoli zaczęła opuszczać tereny, które mogły być zagrożone wybuchem.. 17 maja, pod rosnąca presją społeczeństwa, władze lokalne zezwoliły ograniczonej liczbie mieszkańców na penetrację strefy zagrożenia, aby ocalić to, co mogli jeszcze ze sobą zabrać. Kolejną akcję ratunkową zaplanowano następnego dnia na godzinę 10:00. Szacuje się, że w szczytowej fazie erupcji 0,11 km³ dacytu przedostało się do wulkanu. Wzrost magmy spowodował podniesienie się północnej strony góry o 150 m i zwiększenie temperatury systemu hydrogeologicznego, który przyczynił się do wybuchu pary wodnej (erupcja freatyczna).

Zapadnięcie się północnego zbocza thumb|Jeziora, znajdujące się w pobliżu Mount St. Helens, pokryte trzydziestoletnimi powalonymi drzewami. Zdjęcie zostało zrobione w 2012 roku. 18 maja o godzinie 7 rano wulkanolog z USGS David A. Johnston, będąc całą noc na stanowisku obserwacyjnym usytuowanym 10 km na północ od wulkanu, zaprezentował rezultaty swoich badań w lokalnej audycji radiowej. Aktywność Mount St. Helens tego dnia była taka sama jak jej aktywność w poprzednich miesiącach. Ani szybkość z jaką przesuwało się podniesienie góry, ani emisja dwutlenku siarki czy zmiany temperatury gleby nie wskazywały na to, aby miało dojść do erupcji wulkanu o katastrofalnych konsekwencjach.

thumb|left|alt= Hummocky terrain|Dolina rzeki North Fork Toutle wypełniona gruzem O 8:32 rano trzęsienie ziemi równe 5,1 stopni. sprawiło, że w czasie 7–20 sekund północne zbocze zapadło się. Było to jedno z największych znanych osuwisk w historii. Postępowało ono w szybkim tempie między 175 a 250 km/h przecinając zachodnie ramię jeziora Spirit. Jedna część obsunięcia w odległości 9,5 km od wulkanu uformowała grzbiet o wysokości 350 metrów. Kolejnej części obsuwiska udało się przejść nad wcześniej utworzonym grzbietem, jednak większość zsunęła się 21 km dalej wzdłuż rzeki North Fork Toutle pokrywając dolinę 180 metrową warstwą gruzu. 62 km² powierzchni zostało pokryte materiałem wulkanicznym, a całkowita objętość osadów wyniosła 2,9 km³. mały|Erupcja Mt. St. Helens

Z większej części dawnego zbocza Mount St. Helens został tylko stos gruzu osiągający długość 27 km przy średniej grubości 46 m. Oderwane fragmenty wulkanu o grubości 1,6 km dotarły do zachodniego brzegu jeziora Spirit. Woda, wyparta z jeziora przez obsuniętą ziemię spowodowała falę o wysokości 180 metrów, która zderzyła się ze szczytem sąsiadujących gór usytuowanych na północ. 90 metrów gruzu znalazło się na dnie zbiornika tym samym podnosząc taflę wody o około 60 m. Woda, wracając z powrotem do jeziora, niosła za sobą tysiące drzew powalonych przez przepływ piroklastyczny mający miejsce kilka sekund przed obsunięciem terenu.

Lawiny piroklastyczne Pierwsza lawina z północnego zbocza thumb|alt=See description |Grafika komputerowa przedstawiająca obsunięcie się północnego zbocza góry (zielony) z 18 maja wyprzedzone przez przepływ piroklastyczny (czerwony) Tuż po tym jak obsunęła się część terenu, ciśnienie magmy w wulkanie nagle gwałtownie spadło powodując natychmiastową eksplozję znajdujących się w niej gazów oraz pary wodnej. Podczas eksplozji wyrzucona była część odłamków skalnych pochodzących z północnego osuwiska ziemi. Płonąca lawa, w skład której wchodziły przegrzane gazy, popiół, pumeks oraz sproszkowane skały, wydostała się z północnej strony wulkanu z początkową prędkością równą 350 km/h, następnie przyspieszając do 1080 km/h (prędkość ta może chwilowo przekroczyć prędkość dźwięku).

Obszar rozciągający się w promieniu 30 km został doszczętnie zniszczony. Ogień niszczył drzewa sięgając wielu kilometrów poza bezpośrednią strefę zagrożenia. W sumie niemal 600 km² lasów zostało spalonych. Eksplozja prawdopodobnie nie trwała nawet 30 sekund, jednak promieniowanie ciepła w kierunku północnym utrzymywało się około minuty. Spływ piroklastyczny spowodował natychmiastowe odparowanie wody z jeziora Spirit oraz rzeki North Fork Toutle.

Podobne konsekwencje następnej eksplozji wulkanicznej sięgały aż Kolumbii BrytyjskiejIbid, s. 206. (prowincja Kanady), Montany w stanie Idaho oraz Północnej Kalifornii. Paradoksalnie eksplozja nie naruszyła terenów znajdujących się w pobliżu strefy wybuchu to znaczy Portlandu i Oregonu. Obszar nazwany „stabilnym” rozciągał się aż do kilkudziesięciu kilometrów od wulkanu. Nienaruszalność tych terenów przez wybuch, wynikała ze złożonego procesu rozprzestrzeniania się fal akustycznych w atmosferze związanego z gradientem temperatur, rozległych ruchów mas powietrza oraz (w mniejszym stopniu) lokalnej topografii.

Szkody spowodowane pierwszym przepływem lawy Lawina poruszająca się z szybkością niemalże ponaddźwiękową, niosła za sobą gruz wulkaniczny, który zniszczył ponad 30 km obszaru. Powierzchnie, które dotknęła fala zniszczeń, można podzielić na trzy skoncentrowane części:

bezpośredni obszar, teren znajdujący się najbliżej wulkanu w promieniu około 13 km. Na tym obszarze zostały całkowicie zniszczone konstrukcje budowlane oraz doszło do dewastacji przyrody. Z tego też powodu strefę tę nazwano tree removal zone (co w dosłownym tłumaczeniu oznacza „strefa usuniętych drzew”). Topologia terenu nie zmieniła kierunku przemieszczającego się gruzu.