Реклама

Головна » Статті » Наукові статті » Статті українських науковців [ Додати статтю ]

До питання про переміщення вулканічного попелу на далекі відстані...
Пазинич В.Г.
Перевірка відповідності деяких ландшафтно-геоморфологічних доктрин законам елементарної фізики

Частина 4. До питання про переміщення вулканічного попелу на далекі відстані і можливість його концентрованого локального осаду.

    Факти знаходження вулканічного попелу в четвертинних відкладах України відомі давно. До сьогоднішнього дня фони сприймаються як цікавий феномен природи і практичної зацікавленості не викликають. Пояснення знаходження попелу, висунуте більше ніж півстоліття тому, що він були принесені повітряними потоками з Кавказу, виглядало цілком переконливим і достатнім.
    Певну зацікавленість до знахідок лінз вулканічного попелу проявили німецькі та російські археологи. Проблему його знахідок на території Німеччини було вирішено швидко, оскільки попіл і палеовулкани знаходилися поруч, а от зі знахідками попелу в районі Костьонківсько-Боршовської групи стоянок так і зосталась не вирішеною. Тридцять років тому було висунуте припущення, що він був принесений з Апеннін і на тому зупинилися.
    В даний час  інтерес до вулканічного попелу як до певного часового реперу відроджується в середовищі європейських і американських археологів. Так, в минулому році з метою пошуків слідів вулканічного попелу на археологічних об’єктах та визначення умов його співвідношення з культурними шарами, Україну відвідала група американських археологів. Результати їх роботи поки що не відомі.
    Цей інтерес, а також проблемність висунутих колись пояснень знаходження попелу, які будувались виключно на інтуїції, спонукали висвітлити проблему транспортування вулканічного попелу повітряними потоками на далекі відстані на сторінках Географіки окремо. Раніше ця проблема неодноразово піднімалась автором, але в контексті інших проблем. Окрема публікація зроблена для того, що зосередити увагу читача на виключно фізичних аспектах цієї цікавої проблеми. Тим більше, що ряд викладених положень стосуються і проблеми переміщення повітряними масами і глинистих часток, тобто стосується гіпотези еолового походження лесів.
 
Пазинич В.Г.   
Проверка соответствия некоторых ландшафтно-геоморфологических доктрин законам элементарной физики

Часть 4 .  К вопросу о перемещение  вулканического пепла на далекие расстояния и возможность его концентрированного локального осадка.

  Одним из показателей величайшей мощности таких ударов являются следы кратковременной тектоно-вулканической активности, которые фиксируются присутствием вулканического пепла как непосредственно в осадочной толще, так и на палеолитических стоянках Украины и России. На протяжении многих десятилетий единственным объяснением этим фактам было, его перемещение воздушными потоками с Апеннин или Кавказа. Но эти объяснения были лишь предположением. Никакого анализа механизма перемещения пепла сделано не было. Т.е. вопрос о перемещении пепла на далекие расстояния и возможность локального его осаждение был и остается недоказанным.
  Единственная информация, которая необходима для получения ответа на этот вопрос, это данные о гранулометрическом составе пепла. По данным Карлова Н. Н., Кравченко А. И., 1957 для пепла из оврага Песчаного (рис. 1) характерно 6 фракций, от 0,5 мм до> 0,005 мм. Теоретические расчеты и хозяйственный опыт человека по разделению зерна и половы (веяние), свидетельствуют о том, что не только на сотни километров, но и на десятки метров частицы с такой разницей в размере не могут перемещаться совместно в потоке воздуха. Более крупные оседают гораздо быстрее, поскольку кинетическая энергия падения является кубической функцией, а аэродинамическое сопротивление – только квадратичной. Поэтому вулканические бомбы падают непосредственно у жерла, а песок выпадает на расстоянии нескольких километров, а вулканическая пыль может обогнуть земной шар, и не один раз. Размер таких частиц меньше 0,03 мм. Остальные оседают на расстоянии нескольких сот километров от источника.
  Подтвердить вышеизложенное можно фотографиями со строек высотных зданий,  когда рабочие сбрасываю снег вместе с мусором с верхней площадки (рис. 2). Первоначально весь объем сбрасываемого материала помещался в лопате. Сразу же после сброса крупный материал полетел почти вертикаль вниз, значительно опередив мелочь. При этом мелкий материал мгновенно занял объем в несколько кубических метров. Еще через пару секунд (время между двумя кадрами), объем занятого пространства растянулся  уже на пять этажей.
  Очевидно, что то же самое происходит и в том случае, когда твердые частицы достигли соей верней точки после выброса из жерла вулкана. Но тут необходимо уточнить то, что частицы разных размеров не могут быть выброшены на одну высоту в одном потоке. Чтобы показать это, воспользуемся приведенными ниже экспериментальными данными по определению скорости падения частиц разных размеров. Если частицы диаметром 0,3 мм падет со скоростью 1,0 м/с, то остановить это падение может восходящий поток с такой же скоростью. Если скорость потока будет выше, что частицы начнет подниматься. Собственно это и происходит при выбросе твердого материала из жерла вулкана. Но по мере подъема потока его скорость падает. На некотором уровне она станет равной 1,0 м/с.  С этого момента частицы диаметром 1,0 мм перестают подниматься и переходят во власть горизонтальных потоков. В этот момент начинается их падения на поверхность земли.  Естественно, что более мелкие частицы находятся под влияние восходящего потока. При снижении скорости восходящего потока до 1 см/с то же самое произойдет с частицами диаметром 0,1 мм. Стократная разница в скорости потока указывает на то, что это произойдет не скоро и на большей высоте, скорее всего, через несколько десятков, а может и сотен, метров. Таким образом падать буду частицы различного диаметра с разной высоты. Т.е. условия различной транспортировки частиц ветром закладываются уже на стадии их выброса из жерла вулкана.

   
         

Рис. 2. Динамика падения снега и мусора с верхней площадки стройки

  Вторым важным фактором, которые определяет раздельную транспортировку, является один из фундаментальнейших законов физики – закон Кулона. Его проявление мы как раз видим в том, что первоначальный объем выброшенного материала, который был равен одной лопате, очень быстро занял объем в десятки кубических метров (рис. 2). Здесь все просто, при движении твердого тела в воздухе возникает такое вездесущее явление как электризация. Случай с выброшенным на стойке материалам объясняет следующим образом. Воздух как единая субстанция электризуется одним знаком, не важно каким, твердые же частицы с другим, тоже не важно с каким знаком, но противоположным по отношению к воздуху. Естественно, между частицами возникают отталкивающие электростатические силы, которые заставляют их занимать все больший и больший объем. Действие этих сил дает основание утверждать (обращаем внимание, не предполагать, считать, думать  и т.п., а именно утверждать), что частицы одного размера вылетевшие одновременно из жерла вулкана никогда больше не встретятся. Разве что, при выбросах из  маломощных и не далеко разложенных источников.
  В полной мере, возражения относительно возможности совместной транспортировки частиц мелких фракций в одном воздушном потоке, обусловленные действием электрических сил,     относится и к эоловой гипотезе возникновения лессовых толщ.
  М. Климашевский приводит следующие экспериментальные данные оседания частиц различных размеров в воздухе: диаметр 1 мм - скорость 10 м/с, диаметр 0,3 мм-скорость около 1 м / с, диаметр 0,1 мм - скорость 1 см/с, диаметр 0,005 мм - скорость 0,01 см / с [с. 807, табл. 649]. При таком отличии в скорости оседания, за одну минуту разница в высоте полета частиц диаметром 0,5 мм и 0,005 мм составит примерно 60 м. Учитывая слоистость атмосферы, по вине которой скорость и направление ветра значительно отличаются в каждом слое, можно предполагать, что по горизонтали расстояние между ними будет еще больше. Или вообще через некоторое  время они будут лететь в противоположных направлениях. Этот достаточно простой физический анализ показывает, что вулканический пепел, который включает в себя различные фракции, не может транспортироваться на дальние расстояния. Источник его поступления должно находиться недалеко от места его залегания.
  Различная скорость оседания частиц различного диаметра определяет также их сепарацию по маршруту переноса. Подтверждение этому находим в широко известном учебнике «География почв» В.В. Добровольского [1967]. Им указывается, что при значительных выпадениях пыли из атмосферы после пыльных бурь, центр которых находился в северной Африке, на юге Европы (Палермо) преобладали частицы 0,013-0,011 мм, а на севере (Гамбург) – 0,004-0,009мм. Логика говорит о том, что когда речь идет о формировании лессовых толщ, а источник выноса лессового материала в предыдущие эпохи находился на севере в приледниковой зоне, то в лессовых отложениях должна наблюдаться обратная зависимость.
  Помимо Днепропетровска находки вулканического пепла в четвертичной толще на Украине известны в Харьковской, Луганской, Херсонской и Одесской областях и в озере Старом и вокруг него возле Красноперекопска [Заморий, 1961, с. 466]. Механический состав пепла приводится только для последнего участка. Выделяется три фракции в интервале от 0,25÷0,01 мм. Также давно известны находки вулканического пепла и в соседних областях России: Курской, Воронежской и Тамбовской.
  Относительно времени формирования линз вулканического пепла точные данные имеются только для палеолитической стоянки Костенки (20 км юго-восточнее Воронежа). Здесь пепел лежит между культурными слоями и его возраст составляет около 35 тыс. лет [Мелекесцев, Кирьянов, Праслов, 1984]. По украинским находкам вулканического пепла есть только две оценки относительного  возраста. Пепел из района озера Старого долины р. Лугани и из Днепропетровска,  оба вюрмского возраста [Заморій, 1961, с. 468, Карлов, Кравченко, 1957].
  Данные по гранулометрическому составу пепла из Костенок следующие. Выделено шесть фракций. Наиболее крупные частицы имеют размер 0,5 мм, наиболее мелкие – 0,045 мм. Т.е. размер частиц пепла из Костенок, идеально совпадает с размером частиц с украинских находок.  Следовательно, все соображения, высказанные выше, в полной мере относятся и к пеплам Дона. Важным отличием есть залегание пепла в мощных линзах мощностью около двух метров. Такая мощность является очень серьезным возражением против дальней транспортировки, даже без учета всех чисто физических аспектов.
  Естественно, что во всех случаях наличие вулканического пепла в столь спокойных территориях однозначно приводило к мысли об его транспортировке  толи с Кавказа, то ли с Апеннин воздушным путем [Заморий, 1961, с. 466-467]. Но как было показано выше, совместный перенос разнозернистого материала не возможен. Его источник должен быть поблизости, как в Рейнвестфалии [Zolitschka, 1995]. Там последние проявления вулканизма зафиксированы даже в начале голоцена.

Литература:
1.    Карлов Н. Н.,  Кравченко А. И.  Четвертичные вулканические пеплы окрестностей Днепропетровска //  Тр. комиссии по изучению четверт. периода, вып. ХIII, 1957, с. 290-300.;
2.    Добровольский В.В. География почв. М., Просвещение, 1967. – 350 с.
3.    Заморій П. К.  Четвертинні відклади Української РСР: В 2 ч.  –К. : Вид-во КГУ, 1961.  – Ч. 1.  – 550 с.;
4.    Мелекесцев И.В., Кирьянов И.Ю., Праслов Н.Д. Катастрофическое извержение в районе Флегрейских полей (Италия) - возможный источник вулканического пепла в позднеплейстоценовых отложениях Европейской части СССР // Вулканология и сейсмология. 1984. № 3. С. 35-44.
5.    Klimaszewski М.  Geomorfologia.  – Warszawa.  1978.  – S.  1010
6.    Zolitschka B, Negendank J F W, Lottermoser B G, Sedimentological proof and dating of the early Holocene volcanic eruption of Ulmener Maar (Vulkaneifel, Germany). Geol Rundschau, 84: 1995. 213-219

  P.S. Інтересно то, что идея засыпания пеплом костенковских стоянок из вулканов, расположенных на расстоянии в сотни километров, жива до сих пор. Возьмем, например статью В.Юрковца «Ладожская импактно-вулканическая структура» напечатанная под эгидой фирмы  The Academy of DNA Genealogy, Newton, USA (http://ladastro.ucoz.ru/LIVS_2.pdf). Все выглядит серьезно и почти убедительно. Для усиления эффекта убедительности даже приводится карта распространения пепла. Все бы ничего, да вот условные подводят. Получилось так, что практически в это же время мне пришлось работать с двумя первыми источниками,  упомянутыми в ссылках и которые очерчивают ареалы распространения пепла. Это http://www.geokniga.org/maps/2523 адрес откуда можно скачать первый источник. Предлагаю всем желающим поискать там контур распространения пепла. Бог в помощь. Тут же привожу адрес второй ссылки http://jurassic.ru/USSR.htm и предлагаю сделать то же самое. А Бога призываю мобилизовать все силы.
    Карту четвертичных отложений из шестого тому Геологии СССР, все же, здесь приведем, но не для того, чтобы облегчить работу читателям, а для того чтобы показать, что расположение участков находок вулканического пепла (в красном квадрате) все же тяготеет к долине Дона, но не к Везувию . К отмеченным местам следует добавить находки пепла в двух местах на притоках Дона в Ростовской области и находки пепла на Украине, в Полтавской, Луганской и Харьковской областях. Относительно их исторической родины было написано выше – это Кавказ. Но, мы прекрасно помним детский фольклор, и помним, что бывает, когда едешь на Кавказ, и что бывает, когда едешь в Европу. Кажется, приехали!
 
  В начале статьи автор приводит свой адрес  valery.yurkovets@gmail.com, я думаю для того, чтобы все желающие могли выразить свое отношение к подобным шалостям.    

Завантажити статтю у форматі MS Word


Фото: Авторрські
Джерело: В.Г.Пазинич
Категорія: Статті українських науковців | Додав: wiktor (03.02.2013) W
Переглядів: 1322 | Теги: Пазинич, осадок, вулканический пепел, геоморфология | Рейтинг: 5.0/1
Матеріали по темі:
Всього коментарів: 0
avatar