Вулканические извержения


В древности люди, не знавшие причин возникновения природных явлений, считали вулканические извержения гневом богов. Жуткая стихия стирала города и поселения с лица планеты. Со школьной скамьи всем известна печальная история римского города Помпеи, погребенного под толстым слоем вулканических осадков. Сегодня вулканы изучены хорошо, ученые даже научились с достаточной степенью точности прогнозировать извержение по сейсмическим колебаниям.

Что такое вулкан и его извержение

Вулкан в классическом виде – возвышенность, имеющая отверстие, уходящее вертикально через земную кору вглубь планеты. Однако это не всегда возвышенности, бывают вулканы незначительно поднятые над окружающим рельефом, а бывают вообще плоские. Главное их отличие от обычных гор – способность извергать магму – внутреннее раскаленное содержимое планеты, имеющее силикатный состав и вязкую консистенцию.

Извержение

Строение вулкана можно назвать примитивным:


  1. Кратер – отверстие воронкообразной или чашеобразной формы на вершине или на склоне горы. Его диаметр может достигать десятков и сотен метров. Некоторые давно потухшие кратеры закрыты озерами или возвышенными образованиями.
  2. Жерло – идущий от кратера вертикально (реже наклонно) вглубь планеты канал. Чаще всего он имеет цилиндрическую форму.
  3. Магматическая камера – место накопления магмы под земной корой, куда выходит жерло.

Строение

Вулканы имеют разное строение, какая-то из вышеописанных частей может отсутствовать. Но классическое образование рельефа имеет коническую форму, состоит из трех указанных элементов. Магма, излившаяся из жерла и вступившая в реакцию с кислородом, называется лавой.

Вулканы делятся на несколько типов по разным критериям. По активности выделяют:

  • активные – извергавшиеся в период развития цивилизации (высок риск нового пробуждения);
  • спящие – долго не извергавшиеся (средняя вероятность пробуждения);
  • потухшие – извергавшиеся давно по планетарным меркам (вероятность возобновления активности приближается к нулю).

По форме извергающиеся образования бывают:


  1. Шлаковые – самые распространенные. Вышедшая лава застывает, стекая по склону. В результате после каждого извержения возвышенность становится все больше.
  2. Купольные. Если магма слишком вязкой консистенции, она не стекает по склонам, а застывает в области кратера, формируя куполообразную структуру. Выходящие из земных недр газы разбивают купол.
  3. Щитовые. Имеют чашеобразную и щитообразную форму. Пологие склоны образованы траппами – базальтовыми потоками.
  4. Стратовулканы. Выпускают смесь раскаленных газов, лавы, пепла и каменных осколков. Склоновое покрытие представляет собой каменно-лавовые слои.

В год на планете отмечается около 50 извержений. Исход магмы из недр планеты поэтапный. Далее приводится описание этапов извержения:

  1. Внезапное начало. Внешних предвестников извержения нет. Только сейсмографы улавливают незначительные подземные колебания.
  2. Выход содержимого. Из жерла вырываются газы температурой до 800°C и клубы пепла. Раскаленное газовое облако уничтожает все живые организмы в радиусе десятков и сотен километров. Вытекшая лава, температура которой достигает 1500°C, сжигает почвенный слой, распространяется на расстояние до нескольких сотен километров.
  3. Пепельный дождь. Если в месте извержения дождливая погода, то могут пойти осадки, состоящие из воды, пепла и частиц пемзы.
  4. Лава застывает, образует темный толстый покров. Под таким покровом могут быть погребены города и поселки.

Ученые насчитывают на планете около 1500 вулканов, находящихся на суше. Количество морских образований неизвестно. Вулканическая активность на дне морей и океанов становится причиной появления новых островов. Известно, что в результате извержения подводных вулканов и активного выброса магмы над океанической поверхностью образовались Канарские и Гавайские острова.

Больше всего подводных вершин отмечено в Тихом океане. Тихоокеанское огненное кольцо окаймляет Тихоокеанскую литосферную плиту, отличающуюся высокой подвижностью, постоянно сталкивающуюся с прилегающими плитами.

Самый высокий потухший вулкан – чилийский Охос-дель-Саладо (6890 м). Самый высокий активный – расположенный в Андах пик Льюльяйльяко (6720 м). Самый крупный наземный – гавайский Мауна-Лоа (75 тысяч км3). Самый крупный подводный – Таму на дне Тихого океана (занимает площадь 260 тысяч км2).

Типы извержения вулканов

Существует несколько классификаций извержений. По масштабу явления делятся на 5 классов:

  • I – объем извергаемой массы превышает 100 км3;
  • II – 10 – 100 км3;
  • III – до 10 км3;
  • IV – до 1 км3;
  • V – до 100 м3.

По характеру процесса и составу выходящего материала извержения делятся на:

  • эффузивные наземные (лава изливается и растекается по земной поверхности, сильные взрывы отсутствуют);
  • эффузивные подводные (лава растекается по океаническому ложу, взрывы не наблюдаются из-за высокого давления водной массы);
  • эксплозивные (происходит взрыв, при котором выбрасывается большой объем газов и твердых элементов, лава не вытекает или вытекает в небольшом количестве из-за вязкости или значительной глубины залегания);
  • экструзивные (густая или затвердевшая магма выдавливается наружу).

Возможно смешение разных видов извержений. Например, существуют эксплозивно-экструзивные процессы. Каждая из перечисленных категорий включает несколько типов вулканических извержений.

В состав эффузивного вида входят:

  1. Исландский тип (трещинный). Движение магмы к поверхности осуществляется по узким трещинам в земной коре. Газы выходят спокойно, не взрываются. Базальтовая лава растекается на значительные расстояния, формирует уплощенные конусы.
  2. Гавайский. Магма движется по цилиндрическому каналу. Газов немного, поэтому нет сильного взрыва. Базальтовая лава вытекает из крупного уплощенного конуса с широким кратером.

Эксплозивный вид представлен следующими типами:

  1. Мерапийский (яванский кратер Мерапи). Из жерла выходят раскаленные газово-пылевые клубы, лава во время взрыва распыляется, оседает в виде пепла. Возможно образование горячих потоков грязи и камней.
  2. Катмайский (аляскинский кратер Катмай). Выбрасываемая лава настолько кислая и насыщенная газами, что при движении образует раскаленное газовое облако. Из закупоренного лавой жерла с мощнейшим взрывом выбрасываются газы, в результате вулканическая вершина разрушается, образуется обширный кратер.

  3. Кракатауский тип (Кракатау). Взрыв невероятной мощности выбрасывает в атмосферу огромное количество газов и твердых частиц. Магма находится на значительной глубине, поэтому не выходит. На месте извержения образуется многокилометровая воронка – кальдера.
  4. Бандайсанский тип (Бандай-Сан на острове Хонсю). Мощность взрыва обусловлена испарением воды, просочившейся по трещинам в земной коре в магматическую камеру. Лава отсутствует.
  5. Маарский тип представляет потухшие вулканы, некогда взорвавшиеся с большой силой. В рельефе они выглядят как впадины с плоским дном, окруженные относительно невысокими валами.

Экструзивный вид представлен извержениями пелейского типа (кратер Мон-Пеле на Малых Антильских островах). Магма густая, вязкая, тяжело выдвигается из жерла. Начинается извержение с того, что из кратера вырываются раскаленные газы, насыщенные твердыми частицами. Из-за большой массы газы не устремляются в атмосферу, а стелются по склонам. Завершается процесс выдавливанием плотной магматической массы.

Также следует отметить извержения смешанного вида – пирокластовые, сопровождающиеся выбросом всех видов содержимого земных недр. К такому виду относятся:

  1. Стромболианский тип (Стромболи на Липарских островах). Вязкая лава застывает на склонах наподобие языков. Процесс поверхностный, магма располагается близко к земной поверхности, бурлит в жерле. Это сопровождается выходом газов и несильными взрывами.

  2. Вульканский (кратер Вулькано на Липарских островах). Очаг находится недалеко от поверхности. Магма плотная, образует над кратером пробку. Накапливающиеся в жерле газы разрывают пробку, в результате выбрасывается облако газа, содержащее пыль и частицы пород.
  3. Этно-Везувианский. Выделяется очень большое количество газов. Мощные взрывы приводят к формированию склоновых трещин – бокков, из которых выходит лава. На склонах Этны около 800 бокк.

Причины извержения вулканов

Причина вулканизма – активность магмы под земной корой. Чтобы понять, как происходит извержение вулкана, нужно представлять внутреннее строение планеты. Твердая земная кора – тонкий поверхностный слой, между ним и ядром располагается раскаленная и расплавленная масса – магма.

Магма, содержащая сероводород, серный диоксид и прочие газы, находится под высоким давлением. Газы заставляют ее двигаться вверх, просачиваться сквозь трещины в земную кору. Более податливые участки коры расплавляются, в итоге магма обретает выход на поверхность. Большая часть вулканов находится на линиях стыка литосферных плит, где земная кора неустойчива.

Если выход сопровождается взрывом газов, то в атмосферу выбрасывается пепельное облако.

Пепел

Взрывы бывают такими мощными, что лава из жерла выплескивается фонтаном величиной с многоэтажный дом.


Длительность извержения может составлять от нескольких часов до нескольких лет.

Источник: TainaPrirody.ru

История взглядов на причины вулканизма
Все неизвестное у человека вызывает страх, дискомфорт. Выяснив неясное, человек чувствует облегчение, и не имеет значение, научное это объяснение или нет. Величие вулканов и мощь вулканических извержений всегда свидетельствовали человеку о могуществе природы, побуждая выяснить причину этого грозного явления.
Что думали о вулканах древние греки и римляне?
На раннем этапе истории человечества, когда люди еще не отделяли себя от природы (не называли себя Homo sapiens), одухотворенным (живым) воспринимался весь окружающий мир. Духи были добрыми и злыми. Последних обычно помещали под землю, в связи с чем сложилось представление о страшном, пугающем подземном мире. Добрые духи обитали на небе, откуда приходили солнечное тепло и живительная сила дождя. Помимо событий повседневной жизни обожествлялись и могущественные явления природы, такие как извержения вулканов и землетрясения. Постепенно возникали и затем длительное время существовали различные мифы, в которых не только отражались грозные природные явления, но и делались попытки еще наивного (непосредственного) их объяснения.
Почти 10 тысяч лет назад Гомер рассказывал о встрече Одиссея с циклопом — громадным истуканом с горящим глазом, вставленным в лоб.


гневе циклоп швыряет огромные глыбы, производя страшный грохот. Кого напоминает циклоп? Да, это вулкан со светящимся на вершине кратером, из которого с шумом вылетают вулканические бомбы.
Познакомимся с древнегреческим мифом ‘Борьба богов-олимпийцев с титанами’. Сначала существовал лишь вечный безграничный темный Хаос. Из него возникли мир и бессмертные боги, в том числе богиня Земли — Гея. В неизмеримой глубине под землей родился мрачный Тартар — ужасная бездна, полная вечной тьмы.
Могучая Земля породила беспредельное голубое небо — Урана. Уран взял себе в жены Гею. У них родились шесть сыновей и шесть дочерей — могучие и грозные титаны. Еще Гея породила трех великанов — циклопов, и трех громадных, как горы, сторуких великанов — гекатонхейров. Невзлюбил Уран своих детей-великанов и заключил их в глубокий мрак Тартара в недра богини Земли. Один из сыновей Урана, Крон, хитростью низверг своего отца и отнял у него власть. В свою очередь, сын Крона, Зевс, когда вырос и возмужал, восстал против деспотии своего отца. Вместе с другими детьми Крона Зевс начал борьбу с отцом и титанами за власть над миром. На помощь Зевсу пришли циклопы, выковавшие ему громы и молнии, которые он метал в титанов.
Борьба длилась десять лет, но победа не приходила ни к одной из сторон.

гда Зевс освободил из недр сторуких великанов — гекатонхейров. Выйдя из недр земли, они отрывали от гор целые скалы и бросали их в титанов. Грохот наполнил воздух, земля стонала, все кругом колебалось. Даже Тартар сотрясался от этой борьбы. Зевс метал свои огненные молнии и рокочущие громы. Всю землю охватил огонь, дым и смрад заволокли все густой пеленой.
Не выдержали, дрогнули титаны. Сила их была сломлена. Зевс с богами Олимпа сковали их и низвергли в мрачный Тартар, поставив у ворот стражу из гекатонхейров, чтобы не вырвались на свободу могучие титаны.
Гея разгневалась на Зевса за столь жестокую участь своим побежденным детям — титанам. Вступив в брак с Тартаром, она произвела на свет ужасное стоголовое чудище — Тифона. Горой поднялся он из недр Земли, диким воем содрогая воздух. Яркое пламя клубилось вокруг Тифона. Под его тяжелыми ногами колебалась сама земля. Но Зевса не устрашил вид Тифона. Он вступил с ним в бой, выпуская свои огненные стрелы и раскаты грома. Земля и небесный свод сотрясались до основания. Ярким пламенем вспыхнула земля, как и во время борьбы с титанами. Моря кипели от одного приближения Тифона. Сотнями сыпались огненные стрелы-молнии громовержца Зевса. Казалось, от их огня горят даже воздух и темные грозовые тучи.
Зевс испепелил все сто голов чудовища. Рухнул Тифон на землю. От тела его исходил такой жар, что плавилось все кругом. Зевс поднял тело Тифона и низверг его в Тартар.

и оттуда грозит еще Тифон богам и всему живому. Он вызывает бури и извержения.
Очень образно в мифе описано извержение сначала пирокластического материала, а затем и излияние лавы.
Со времен древних римлян в сознании людей утвердились основные термины, характеризующие вулкан и саму вулканическую деятельность: пепел, шлак, потухший вулкан, вулканический очаг и другие. Древние римляне по конической форме с отверстием наверху, из которого выходит дым и пепел, изливается лава, видели в вулкане громадную кузницу. Внутри ее работает бог-кузнец — Вулкан. В кузнице, как известно, есть очаг. Твердыми продуктами горения являются пепел или зола и шлаки, оплавленные тугоплавкие остатки. Кузница бывает действующей и потухшей.
Объяснение механизма вулканической деятельности горением в близповерхностных пустотах горючих веществ
С окончанием мифологического восприятия окружающего мира началось время логоса, когда по наблюдаемым явлениям делались логически выдержанные заключения. Древние греки, исходя из широкого развития на их территории пещер, воронок и углублений — проявления карста, считали Землю пронизанную на глубине пустотами и соединяющими их каналами. По пустотам циркулируют воздух, вода и огонь. Движения воды и воздуха сотрясают поверхность Земли, вызывая землетрясения. Огонь, движущийся по пустотам и каналам, при прорыве на поверхность приводит к извержению вулканов.
Древние греки считали мир таким, каким его видели. Знания о любом предмете соответствуют сути самого предмета. Мир везде одинаков. Такие представления послужили основой создания чувственно-наглядных образов видимого мира природы.
Энциклопедическое описание мира с этих позиций дано Аристотелем (384-322 гг. до н. э.). Он принимал движущей силой извержения вулканов сжатый в глубине Земли воздух, выбрасывающий золу (пепел) и поднимающий лаву.
Не подходя близко к действующему вулкану, древние греки видели, особенно ночью, выбросы из него огня. На самом деле выбрасывается раскаленный пепел. Если ветер дул от вулкана, то чувствовался специфический запах, принимавшийся за запах серы, вернее, горящей серы. С тех пор утвердилось представление, что суть вулканизма в выходе огня из кратера. Считалось, что горели сера или асфальт (горючая земля).
Обычно считается, что Помпеи и другие города и виллы в 79 г. были засыпаны продуктами извержения вулкана Везувий. Но такого вулкана тогда не было. Была гора Сомма, не принимавшаяся за вулкан, потому что на памяти людей извержений ее не было. После катастрофического извержения Соммы в 79 г. на вершине ее образовалась кальдера. В этой кальдере через 93 г. произошло следующее извержение, в результате которого появился конус, названный Везувием, почти полностью перекрывший в настоящее время Сомму. Полное название вулкана близ Неаполя — Сомма-Везувий (Монте-Сомма-Везувий).
С тех пор до начала XIX в. считалось, если найди причину выхода огня из кратера, можно объяснить механизм вулканизма. Например, в 1684 г. М. Листер сформулировал гипотезу, по которой деятельность вулканов вызывалась воспламенением в земных недрах под действием морской воды серного колчедана (с современных понятий при окислении пирита — FeS2).
В 1700 г. ее экспериментально подтвердил профессор химии Сорбонского университета в Париже Н. Лемери (1645-1715) моделированием извержения вулкана путем самовозгорания смеси из увлажненной серы и железных опилок. Он приготавливал при публике в своем саду смесь из серы, железных опилок и воды и просил даму зарыть смесь в землю. Через определенное время смесь настолько сильно разогревалась, что появлялся небольшой конус, через разрывы в котором выходили языки пламени. Особый эффект опыт производил ночью — публика наблюдала извержение небольшого искусственного вулкана. Людям тогда казалось, что механизм вулканизма полностью выяснен. На этих же позициях объяснения сущности вулканизма стояли М.В. Ломоносов (1711-1765) и первый исследователь Камчатки С.П. Крашенинников (1711-1755). Как отмечал С.П. Крашенинников, по частым землетрясениям можно говорить о нахождении в недрах Камчатки пустот и горючего материала. Причина горения сопок виделась им в соприкосновении соленой морской воды, проникающей в глубины по трещинам, с рудами железа и горючей серы, что и приводило к воспламенению.
Во второй половине XVIII в. и в самом начале XIX в. вулканизм объясняли горением пластов каменного угля. Обосновал это профессор Фрейбергской горной академии в Саксонии А.Г. Вернер (1750-1817) — основоположник первой в геологии гипотезы нептунизма.
Объяснения вулканизма поднятием глубинной энергии и вещества (излиянием лавы)
Наблюдения за действующими вулканами Южной Америки и Индонезии привели ученых в начале XIX в. к выводу, что сущность вулканизма не в выходе огня из кратера, а в излиянии лавы. Первым в этом удалось убедить людей немецкому естествоиспытателю А. Гумбольдту (1769-1859), обосновавшему глубинную природу вулканизма. В то время на вооружение науки была принята гипотеза Канта-Лапласа образования Земли из раскаленного огненно-жидкого шара. Остывая, земной шар покрылся корой охлаждения — земной корой, мощностью 10 миль, ниже которой сохранился первичный расплавленный материал базальтового состава. Сквозь трещины, рассекающие растрескивающуюся земную кору, расплав поднимается вверх, вызывая извержение вулкана. А. Гумбольдт делал вывод, что вулканические явления есть результат постоянной или временной связи между расплавленной внутренней частью и поверхностью земного шара. Сначала людям казались странными такие объяснения причин вулканизма, когда с древних греков было ясно, что это результат возгорания горючих веществ. Что преподавать студентам, как быть с учебниками? Но постепенно с ними согласились и стали считать их единственно возможными.
Одной из обязательных черт, характеризующих науку, является приемлемость. Выражается это в том, что предыдущее объяснение должно входить составной частью в…

Источник: elementy.ru

Вулканические изверженияВулканические извержения – это основной и наиболее опасный вулканический процесс – выброс на поверхность Земли расплавленных магматических продуктов (лав) из ее глубоких недр. Результатом В.и. являются разнообразные и достаточно специфические формы рельефа – вулканы.

В зависимости от состава и газонасыщенности лав, определяющих их вязкость и характер извержения, В.и. имеют различную морфологию. При излиянии жидких лав, преимущественно основного (базальтового) состава, формируются щитовидные вулканы с очень пологими склонами (падение в верхней части 7–8°, в нижней 3–6°). Их кратеры имеют вид широких блюдцеобразных впадин с крутыми стенками, на дне которых находятся лавовые озера. Щитовидные вулканы гавайского типа достигают гигантских размеров (до 10 км в высоту, считая от океанического ложа, и 400 км в поперечнике). Высота исландских вулканов такого типа не превышает 1000 м, но их поперечник также в десятки раз больше высоты. При извержениях более вязких лав, преимущественно кислого и среднего состава (риолитов, дацитов и андезитов), формируются возвышенности конической формы типа Везувия в Италии, сопки Ключевской на Камчатке или Фудзиямы в Японии. Их высота изменяется в широких пределах, достигая 6690 м (вулкан Аконкагуа в Андах).

Характер и периодичность, или повторяемость, извержений вулканического материала весьма различны. В одних случаях извержение происходит непрерывно или с непродолжительными перерывами со спокойной дегазацией магмы, почти без взрывов и выражается в излиянии (эффузии) большого количества лавы, быстро распространяющейся на многие десятки километров от жерла. Это – лавовые вулканы преимущественно щитовидного типа. В других случаях перерывы в извержениях нередко длятся годами, десятками, сотнями и даже тысячами лет. Извержения в этих случаях происходят с быстрым отделением газов и вскипанием расплава и сопровождаются мощными взрывами (эксплозивные извержения). Они приводят к разрушениям или преобразованиям предшествующих вулканических построек и, наряду с излияниями лавы, выбросу в атмосферу большого количества газов и горячего обломочного (пирокластического) материала, включающего и выбросы жидкой лавы. Большая часть этого материала создает на склонах и вблизи вулканов и, перемежаясь с лавовыми потоками, наращивает слоистый вулканический конус (стратовулкан). Частично вулканический пепел, выброшенный в высокие слои атмосферы, разносится ее потоками на весьма далекие расстояния, рассеиваясь по поверхности Земли. При некоторых первичных извержениях выбрасываются только газы с обломками вырванных ими пород жерла. В состав газовых продуктов вулканических извержений входят водяной пар, оксид и диоксид углерода, азот, газообразная сера и ее окислы, водород, аммиак, хлористый и фтористый водород, сероводород, метан, борная кислота, хлор, аргон и др. элементы и соединения. В.и. сопровождаются рядом др. процессов, в т.ч. относящихся к категории опасных. Мощные вулканические взрывы могут приводить к уничтожению вершинной части вулканического конуса с образованием взрывной кальдеры – обширной и глубокой округлой котловины с поперечником от нескольких сотен метров до нескольких километров. Могут развиваться также кальдеры провала в результате оседания по кольцевым разломам всей или части вулканической постройки над излившимся магматическим резервуаром. Подъем магматического материала сквозь земную кору приводит к изменению напряженного состояния массивов горных пород и их дислокациям с разрывообразованием и сейсмическими явлениями. Нередко В.и. сопровождаются мощными грозовыми явлениями и ливнями. Последние, смешиваясь с вулканическим пеплом, создают бурные грязевые потоки (лахары) на склонах и у подножий вулканов (под таким потоком у подножия Везувия в 79 был погребен г. Геркуланум).

Выброс раскаленной лавы и пирокластического материала на склоны высоких вулканов со снежно-ледовыми покровами приводит к бурному таянию последних и формированию грязекаменных потоков, создающих у подножий вулканов мощные скопления несортированного вулканогенно-обломочного материала. Повторяемость, продолжительность и тип извержений в значительной степени предопределены региональными закономерностями и режимом развития тектономагматических процессов и существенным образом зависят от положения вулкана в региональном структурно-геодинамическом плане.

С В.и. связаны следующие потенциально опасные процессы и явления: потоки раскаленной лавы, пожары, каменные и пепловые дожди, раскаленные газово-пепловые лавины, грязекаменные потоки, оползни, сейсмичность, преобразования рельефа земной поверхности, ее ландшафтов и геохимии, изменение состава и режимов наземных и подземных вод, газовые извержения (в т.ч. опасные для жизни людей и животных), деформации и разрушения инженерных сооружений, атмосферные аномалии, погодные и климатические изменения (в т.ч. кратковременные и длительные).

Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.

Источник: fireman.club

Большинство людей представляет извержение в виде «огненной реки», стекающей по склону горы.

Но, как говорится, это слишком красиво, чтобы быть правдой. На деле большинство извержений происходит совсем по-другому. Попробуем в этом разобраться.
При рассмотрении вопроса о типах извержений, следует помнить, что типология – это группировка объектов по каким-либо существенным признакам или признаку и поэтому типологий может быть несколько.
Основная, наиболее распространенная типология вулканов проведена по особенностям механизма или характера поступления/извержения лавы/магмы.
Но прежде еще раз вспомним основные элементы строения вулкана.

Выделяют три механизма и соответственно три категории извержений: эффузивные, экструзивные и эксплозивные. Впрочем, ряд исследователей включает в эту группировку и интрузивный механизм излияния магмы. Об интрузиях я уже писала раньше, теперь рассмотрим три других категории механизмов извержений вулканов.

Эффузивные извержения – это спокойные излияния лавы из вулкана, при этом образуются значительные лавовые поля/покровы. Конечно, это возможно при невысокой вязкости лав, типа базальтовой или андезитовой.

Экструзивные извержения – это выдавливание очень вязких лав. Обычно, такой механизм связан с заполнением кислыми, вязкими лавами жерл и кратеров вулкана или трещин на его склонах. Раскаленные слои подпирают остывающие снизу и выдавливают их на поверхность, «отталкивают» их со своей дороги, но и сами тут же «застывают».

Так возникают лавовые жилы, купола и валы, заполняющие кратеры и кальдеры вулканов.

Эксплозивные извержения – это извержения взрывного характера или точнее взрывной выброс газа. Это происходит в том случае, когда в магме содержится много летучих веществ, их пузырьки сливаются в большие газовые «карманы», образуя мощные газовые струи, способные выбрасывать сгустки расплавленной лавы в воздух на несколько сотен метров. При извержении базальтовых магм в результате образуется живописный огненный фонтан («огонь» фонтана – сияние расплавленной лавы). справа — огненный фонтан на острове Реюньон, Франция

При взрывном извержении андезитовых магм образуется огромное количество вулканического пепла, который образует колонну или столб извержения — до 25 км. Вершина колонны образует «зонтичное облако».

справа —  зонтичное извержение вулкана Лассен-Пик, Калифорния, США

Категории механизмов извержений определяют типы вулканических извержений.
Рассмотрим их по порядку.

1. Эффузивные наземные и подводные извержения характеризуются господством подвижных базальтовых лав в составе вулканических продуктов и отсутствием сильных взрывов.

Исландский (трещинный) тип извержений: магма поднимается к поверхности по узким и длинным трещинам. Газы выходят по ранее существующим трещинам, поэтому взрывов почти нет. Сразу за выделением газов начинается излияние потоков лавы, растекающихся на большие расстояния и образующих очень плоский конус.

Гавайский тип: очень близок исландскому, после выброса газов, спокойное излияние базальтовой лавы происходит в основном из мелкого и широкого блюдцеобразного кратера. Иногда наблюдаются лавовые фонтаны и слабые взрывы, а помимо основного извержения излияние лавы происходит также из трещинных жерл. Обычно лава формирует большие куполообразные массивы (щитовые вулканы). Ряд вулканов Ключевской группы, например, Большое трещинное извержение Толбачика, в результате которого образовался Толбачинский дол с Новыми Толбачинскими вулканами.

2. Эксплозивные извержения характеризуются выбросом всех видов вулканических продуктов и сопровождаются взрывами разной силы.

Стромболианский тип. Название дано по вулкану Стромболи, на Липарских о-вах, в Тирренском море, у берегов Италии. Извержения сопровождаются сравнительно слабыми взрывами и подземными толчками, выбросами вулканических бомб, лапиллей, паров и газов. Характерно образование конусов из вулканического пепла. Очаг располагается близко к поверхности, а жерло почти всегда заполнено бурлящей лавой. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность, но из-за значительной ее вязкости протяженность потоков небольшая.
Извержения этого типа наблюдаются у ряда вулканов Камчатки (Ключевской и др.) и вулкана Исалько (Ицалько) в Сальвадоре, Центральная Америка.

справа — Извержение вулкана Карымская Сопка на Камчатке. Фото Н. П. Смелова

Вулканский тип. Название дано по острову Вулкано из группы Липарских островов, расположенных у берегов Италии. Магматический очаг залегает близко к поверхности. Извержение вязкой андезитовой лавы с высоким содержанием газов начинается обычно со взрыва большой силы, который выбивает пробку, закупорившую кратер. Вверх выбрасывается газо-пылевое облако и большое количество пирокластического материала, затем происходит излияние андезитовой лавы в виде коротких мощных потоков. Далее вновь образуется пробка и период полного покоя, затем цикл повторяется. Интервал между извержениями гораздо продолжительнее, чем у вулканов стромболианского типа. Извержения вулканского типа характерны для Авачинского и Карымского вулканов Камчатки.

Этно-везувианский тип отличается от предыдущих более длительными интервалами между извержениями и большим количеством выделяющихся газов. Сильные взрывы приводят к образованию на склонах вулкана многочисленных трещин, по которым и происходит излияние лав в последующие извержения. Жерла таких трещин называются бокками и на них возникают побочные вулканические конусы. Число бокк на склонах вулкана Этна – 800, а паразитических, боковых конусов – 200. Иногда, в результате обрушения конусов образуются кальдеры.

Плинианский тип. Назван в честь Плиния Младшего, который описал ход знаменитого извержения Везувия (во время этого извержения погиб Плиний Старший, дядя Младшего), философ и адмирал флота Древнего Рима. Этот тип отличает взрывной характер извержений, часто сопровождаемый огромными столбами пепла (свыше 11 км), поднимающимися до высоты 50 км, кислые магмы, богатые летучими веществами. Извержения этого типа чаще происходят на юге Камчатки.

справа — извержение  вулкана Горелый, Камчатка, РФ

3. Экструзивные извержения свойственны вулканам с очень глубоким залеганием магматического очага с кислой или средней по составу лавы. При извержении выделяется огромное количество газовых продуктов, при минимуме или полном отсутствии излияния лавы.

Мерапийский тип – вулкан Мерапи, на острове Ява, Индонезия. Отличается выделением палящих газопылевых туч и образованием горячих грязе-каменных потоков – лахаров. Потоки лахаров достигают длины 40 км. Лава кислого или среднего состава обычно распыляется в виде пепла или лапиллей, а в конце извержения выдавливается на поверхность в виде куполов.

слева —  извержение вулкана Мерапи, Ява, Индонезия
справа —   горячий лахар

Пелейский тип. Название дано по вулкану Мон-Пеле на острове Мартиника в Карибском море. Лава очень вязкая и застывает еще в жерле, образуя мощную пробку, которая выжимается новыми порциями магмы из кратера в виде монолитного обелиска. Высота обелиска может достигать 300-400 м, диаметром в 100 м. Раскаленные газы временами вырываются сквозь застывшую пробку, приводя к образованию смертоносных палящих туч, двигающихся с большой скоростью. Эти тучи, насыщенные твердыми продуктами, очень тяжелые, не поднимаются вверх, а с огромной скоростью скатываются вниз по склонам. Такая раскаленная «лавина» с температурой до 800о С уничтожает все живое на своем пути.

слева —  извержение вулкана Мон Пеле, остров Мартиника
справа —  обелиск Мон Пеле

Подобный тип извержения наблюдался у вулкана Безымянного на Камчатке.

Вулканологи выделяют еще два аналогичных типа вулканических извержений: Катмайский (вулкан Катмай, п-ов Аляска, США) и Кракатаусский (вулкан Кракатау, Индонезия), которых отличают взрывы чудовищной силы, выбросы гигантских объемов газов, лавы кислого состава, которая совсем не выходит на поверхность, закупоривая жерло и образование кальдер взрыва.

Бандайсанский тип (вулкан Бандай-Сан, о. Хонсю, Япония) отличается от двух предыдущих только тем, что чрезвычайная сила взрывов связана здесь с испарением проникающей по трещинам вглубь вулкана воды.

Маарский тип извержений объединяет лишь единожды извергавшиеся, ныне потухшие моногенные, эксплозивные вулканы.
Существует три типа строения таких моногенных вулканов:
а) могогенный лавовый вулкан, б) шлаковый вулкан-конус, в) собственно маар – эксплозивная воронка. Каждый из них имеет три части: 1 – жерло вулкана, 2 – конус, 3- кратер.

В вертикальном разрезе кратер таких вулканов имеет вид воронки, которая в нижней части соединяется с трубообразным жерлом, трубкой взрыва или диатремой. Диаметр диатремы колеблется от нескольких десятков метров до нескольких км. Верхняя часть диатремы, до глубины 400-500 м, заполнена кимберлитом. К кимберлитам приурочены коренные месторождения алмазов, пиропов и других минералов.

Заключение. Деятельность большинства вулканов продолжается многие сотни лет и даже тысячелетия. Со временем происходит изменение состава магмы/лавы:
от жидкой базальтовой — в начальной стадии, к андезитовой — в средней стадии и вязкой кислой — на завершающей стадии развития вулкана.
Соответственно изменениям состава лавы, изменяется характер и тип извержений одного и того же вулкана.

Но в любом правиле есть исключения. Таким исключением являются асфальтовые вулканы, которые извергаются газом (метаном), нефтью, смолами и др. нефтепродуктами (например, битумом).

Однако, возникает вопрос: что служит или служило лифтом для «асфальтовой массы»?
Исследователи предлагают две версии:
1. вода, которая находясь под огромным давлением, в три сотни атмосфер и более, разогревается до температуры 400о С и принимает промежуточную форму между жидкой и газообразной. В таком состоянии «суперкритическая вода» растворяет нефтепродукты и асфальт, но перестает растворять соль, что очень важно, т.к. жерла и кратеры таких вулканов – соляные столпы.
Излившись из кратера, вода моментально стынет, избавляясь от своего груза.
Излившийся разогретый материал, стекая несколько сот метров по склону, постепенно остывал и затвердевал, образуя конусы битума.

2. вода холодных источников вместе со струями метана изливает нефть и нефтепродукты.
Часть горячего битума смешивалась мелкими камешками и песком или небольшими раковинами, в результате образовался асфальт. Роль миксера в данном случае выполняло море/океан: морские течения, волны и прочие виды движения воды.

Все это пока предположения, но исследования этих уникальных объектов, продуктов и процессов только начались.

А пока, суть да дело, мы отправляемся с вами, друзья, на юг Камчатки, чтобы познакомиться с достопримечательностями Мутновско-Гореловской группы вулканов, расположенной в 75-80 км к югу от Петропавловска-Камчатского.

Группа состоит из сложного разновозрастного массива вулканов Мутновского, вулкана Горелого и древнего разрушенного вулкана Жировского.

Вулкан Мутновский представлен четырьмя слившимися конусами, вершины которых в различной степени разрушены вулканической деятельностью разного характера.
На месте восточной вершины образовалась сома, в которой затем вырос шлаковый конус, вершина которого является наивысшей точкой всей группы (3323 м). На западных склонах массива возникли два частично перекрывающих друг друга эксплозивных кратера, в плане напоминающие восьмерку. Их диаметр 1,5-2 км, глубина от 300 до 600 м. Кратеры почти полностью заняты льдом и фирном. Здесь наблюдаются интересные вулканические проявления, например, парогазовые струи.
В северо-западной части расположена серия гнездовых воронок различной сохранности. Одна из них находится на стыке двух больших кратеров и является наиболее активной.

Вулкан Горелый представлен двумя крупными постройками: древним щитообразным почти плоским конусом, вершину которого занимает 13 км кальдера, и современной постройкой – типа сложного стратовулкана. Современная постройка занимает площадь в 150 кв. км располагается в центре кальдеры, сложена преимущественно лавами базальтового и андезито-базальтового состава. Сама постройка и морфология потоков напоминает гавайский тип проявления вулканизма. Вершина постройки оформлена цепочкой эксплозивных кратеров, а на склонах – около 30 шлаковых конусов.

Третья древняя постройка вулкана Жировского очень интересна. Она занимает площадь в 650 км. Сложена постройка лавами андезито-базальта и андезита с пирокластикой. Здесь же отмечаются лавы и экструзии риолитов липаритового состава. Наибольший интерес представляют пирокластические образования из рыхлых пемз, спекшихся туфов и игнимбритов, а также туфолав. Этот факт ставит вулкан в ряд уникальных памятников природы мирового значения, т. к. только здесь в естественном залегании можно увидеть механизм образования спекшихся туфов и игнимбритов.

Предлагаю посмотреть третью серию фотографий Сергея Сапожникова, сделанных именно здесь на вулканах Мутновско-Гореловской группы. Нас ждет вулкан Горелый.

слева —  Горелый и Мутновский снизу кажется что они совсем рядом
справа —  склон Горелого, даже барранкосы выглядят привлекательно

слева — наша цель — кратер Горелого уже виден
справа —  Горелый кратер все ближе   слева —  кратер Горелого  перед нами
справа —  кратер Горелого, рассмотрим в подробностях

Источник: sengeoculture.livejournal.com

Лава

– это магма, изливающаяся на земную поверхность при извержениях, а затем затвердевающая. Излияние лавы может происходить из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом. Она стекает вниз по склону в виде лавового потока. В некоторых случаях происходит излияние лавы в рифтовых зонах огромной протяженности. Например, в Исландии в 1783 в пределах цепи кратеров Лаки, вытянувшейся вдоль тектонического разлома на расстояние ок. 20 км, произошло излияние ~12,5 км3 лавы, распределившейся на площади ~570 км2.

IGDA/F. Re ЛАВОВЫЙ ПОТОК – раскаленная жидкая магма, устремляющаяся вниз по склону.

Состав лавы.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.

Химический состав лав
СРЕДНИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ЛАВ
(в весовых процентах)
Оксиды Нефелино- вый ба- зальт Базальт Андезит Дацит Фонолит Трахит Риолит
SiO2 37,6 48,5 54,1 63,6 56,9 60,2 73,1
Al2O3 10,8 14,3 17,2 16,7 20,2 17,8 12,0
Fe2O3 5,7 3,1 3,5 2,2 2,3 2,6 2,1
FeO 8,3 8,5 5,5 3,0 1,8 1,8 1,6
MgO 13,1 8,8 4,4 2,1 0,6 1,3 0,2
CaO 13,4 10,4 7,9 5,5 1,9 2,9 0,8
Na2O 3,8 2,3 3,7 4,0 8,7 5,4 4,3
K2O 1,0 0,8 1,1 1,4 5,4 6,5 4,8
H2O 1,5 0,7 0,9 0,6 1,0 0,5 0,6
TiO2 2,8 2,1 1,3 0,6 0,6 0,6 0,3
P2O5 1,0 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1
MnO 0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1

Существует множество типов вулканических пород, различающихся по химическому составу. Чаще всего встречаются четыре типа, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породе диоксида кремния: базальт — 48-53%, андезит — 54-62%, дацит — 63-70%, риолит — 70-76% (см. таблицу). Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо. При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют т.н. фенокристаллы — крупные кристаллы, образовавшиеся в магме еще в недрах Земли и вынесенные на поверхность потоком жидкой лавы. Чаще всего фенокристаллы представлены полевыми шпатами, оливином, пироксеном и кварцем. Породы, содержащие фенокристаллы, обычно называют порфиритами. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее. Таким образом, даже без химических анализов можно догадаться, что светлоокрашенная порода – это риолит или дацит, темноокрашенная — базальт, серого цвета — андезит. По различимым в породе минералам определяют ее тип. Так, например, оливин – минерал, содержащий железо и магний, характерен для базальтов, кварц — для риолитов.

По мере поднятия магмы к поверхности выделяющиеся газы образуют крошечные пузырьки диаметром чаще до 1,5 мм, реже до 2,5 см. Они сохраняются в застывшей породе. Так образуются пузырчатые лавы. В зависимости от химического состава лавы различаются по вязкости, или текучести. При высоком содержании диоксида кремния (кремнезема) лава характеризуется высокой вязкостью. Вязкость магмы и лавы в большой степени определяет характер извержения и тип вулканических продуктов. Жидкие базальтовые лавы с низким содержанием кремнезема образуют протяженные лавовые потоки длиной более 100 км (например, известно, что один из лавовых потоков в Исландии протянулся на 145 км). Мощность лавовых потоков обычно составляет от 3 до 15 м. Более жидкие лавы образуют более тонкие потоки. На Гавайях обычны потоки толщиной 3-5 м. Когда на поверхности базальтового потока начинается затвердевание, его внутренняя часть может оставаться в жидком состоянии, продолжая течь и оставляя за собой вытянутую полость, или лавовый тоннель. Например, на о.Лансарот (Канарские о-ва) крупный лавовый тоннель прослеживается на протяжении 5 км. Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой (на Гавайях такая лава называется пахоэхоэ) или неровной (аа-лава). Горячая лава, обладающая высокой текучестью, может продвигаться со скоростью более 35 км/ч, однако чаще ее скорость не превышает нескольких метров в час. В медленно движущемся потоке куски застывшей верхней корки могут отваливаться и перекрываться лавой; в результате в придонной части формируется зона, обогащенная обломками. При застывании лавы иногда образуются столбчатые отдельности (многогранные вертикальные колонны диаметром от нескольких сантиметров до 3 м) или трещиноватость, перпендикулярная охлаждающейся поверхности. При излиянии лавы в кратер или кальдеру формируется лавовое озеро, которое со временем охлаждается. Например, такое озеро образовалось в одном из кратеров вулкана Килауэа на о.Гавайи во время извержений 1967-1968, когда лава поступала в этот кратер со скоростью 1,1ґ106 м3/ч (частично лава впоследствии возвратилась в жерло вулкана). В соседних кратерах за 6 месяцев толщина корки застывшей лавы на лавовых озерах достигла 6,4 м.

Купола, маары и туфовые кольца.

Очень вязкая лава (чаще всего дацитового состава) при извержениях через основной кратер или боковые трещины образует не потоки, а купол диаметром до 1,5 км и высотой до 600 м. Например, такой купол сформировался в кратере вулкана Сент-Хеленс (США) после исключительно сильного извержения в мае 1980. Давление под куполом может возрастать, а спустя несколько недель, месяцев или лет он может быть уничтожен при следующем извержении. В отдельных частях купола магма поднимается выше, чем в других, и в результате над его поверхностью выступают вулканические обелиски — глыбы или шпили застывшей лавы, часто высотой в десятки и сотни метров. После катастрофического извержения в 1902 вулкана Монтань-Пеле на о.Мартиника в кратере образовался лавовый шпиль, который за сутки вырастал на 9 м и в результате достиг высоты 250 м, а спустя год обрушился. На вулкане Усу на о.Хоккайдо (Япония) в 1942 в течение первых трех месяцев после извержения лавовый купол Сёва-Синдзан вырос на 200 м. Слагавшая его вязкая лава пробилась сквозь толщу образовавшихся ранее осадков.

Маар — вулканический кратер, образующийся при взрывном извержении (чаще всего при повышенной влажности пород) без излияния лавы. Кольцевой вал из обломочных пород, выброшенных взрывом, при этом не формируется, в отличие от туфовых колец — также кратеров взрывов, которые обычно окружены кольцами обломочных продуктов.

Обломочный материал,

выбрасываемый в воздух во время извержения, называют тефрой, или пирокластическими обломками. Так же называются и сформированные ими отложения. Обломки пирокластических пород бывают разного размера. Наиболее крупные из них – вулканические глыбы. Если продукты в момент выброса настолько жидки, что застывают и приобретают форму еще в воздухе, то образуются т.н. вулканические бомбы. Материал размером менее 0,4 см относят к пеплам, а обломки размером от горошины до грецкого ореха — к лапиллям. Затвердевшие отложения, состоящие из лапиллей, называются лапиллиевым туфом. Выделяются несколько видов тефры, различающихся по цвету и пористости. Светлоокрашенная, пористая, не тонущая в воде тефра называется пемзой. Темная пузырчатая тефра, состоящая из отдельностей лапиллиевой размерности, называется вулканическим шлаком. Кусочки жидкой лавы, недолго находящиеся в воздухе и не успевающие полностью затвердеть, образуют брызги, часто слагающие небольшие конусы разбрызгивания вблизи мест выхода лавовых потоков. Если эти брызги спекаются, формирующиеся пирокластические отложения называют агглютинатами.

Взвешенная в воздухе смесь очень мелкого пирокластического материала и нагретого газа, выброшенная при извержении из кратера или трещин и движущаяся над поверхностью грунта со скоростью ~100 км/ч, образует пепловые потоки. Они распространяются на многие километры, иногда преодолевая водные пространства и возвышенности. Эти образования известны также под названием палящих туч; они настолько раскалены, что светятся ночью. В пепловых потоках могут присутствовать также крупные обломки, в т.ч. и куски породы, вырванные из стенок жерла вулкана. Чаще всего палящие тучи образуются при обрушении столба пепла и газов, выбрасываемых вертикально из жерла. Под действием силы тяжести, противодействующей давлению извергаемых газов, краевые части столба начинают оседать и спускаться по склону вулкана в виде раскаленной лавины. В некоторых случаях палящие тучи возникают по периферии вулканического купола или в основании вулканического обелиска. Возможен также их выброс из кольцевых трещин вокруг кальдеры. Отложения пепловых потоков образуют вулканическую породу игнимбрит. Эти потоки транспортируют как мелкие, так и крупные фрагменты пемзы. Если игнимбриты отлагаются достаточно мощным слоем, внутренние горизонты могут иметь настолько высокую температуру, что обломки пемзы плавятся, образуя спекшийся игнимбрит, или спекшийся туф. По мере остывания породы в ее внутренних частях может образоваться столбчатая отдельность, причем менее четкой формы и крупнее, чем аналогичные структуры в лавовых потоках.

Небольшие холмы, состоящие из пепла и глыб разной величины, образуются в результате направленного вулканического взрыва (как, например, при извержениях вулканов Сент-Хеленс в 1980 и Безымянного на Камчатке в 1965).

Направленные вулканические взрывы представляют собой довольно редкое явление. Созданные ими отложения легко спутать с отложениями обломочных пород, с которыми они часто соседствуют. Например, при извержении вулкана Сент-Хеленс непосредственно перед направленным взрывом произошел сход лавины щебня.

Подводные вулканические извержения.

Если над вулканическим очагом расположен водоем, при извержении пирокластический материал насыщается водой и разносится вокруг очага. Отложения такого типа, впервые описанные на Филиппинах, сформировались в результате извержения в 1968 вулкана Тааль, находящегося на дне озера; они часто представлены тонкими волнистыми слоями пемзы.

Сели.

С извержениями вулканов могут быть сопряжены сели, или грязекаменные потоки. Иногда их называют лахарами (первоначально описаны в Индонезии). Формирование лахаров не является частью вулканического процесса, а представляет собой одно из его последствий. На склонах действующих вулканов в изобилии накапливается рыхлый материал (пепел, лапилли, вулканические обломки), выбрасываемый из вулканов или выпадающий из палящих туч. Этот материал легко вовлекается в движение водой после дождей, при таянии льда и снега на склонах вулканов или прорывах бортов кратерных озер. Грязевые потоки с огромной скоростью устремляются вниз по руслам водотоков. При извержении вулкана Руис в Колумбии в ноябре 1985 сели, двигавшиеся со скоростью выше 40 км/ч, вынесли на предгорную равнину более 40 млн. м3 обломочного материала. При этом был разрушен город Армеро и погибло ок. 20 тыс. человек. Чаще всего такие сели сходят во время извержения или сразу после него. Это объясняется тем, что при извержениях, сопровождающихся выделением тепловой энергии, происходят таяние снега и льда, прорыв и спуск кратерных озер и нарушение стабильности склонов.

Газы,

выделяющиеся из магмы до и после извержения, имеют вид белых струй водяного пара. Когда к ним при извержении примешивается тефра, выбросы становятся серыми или черными. Слабое выделение газов в вулканических районах может продолжаться годами. Такие выходы горячих газов и паров через отверстия на дне кратера или склонах вулкана, а также на поверхности лавовых или пепловых потоков называют фумаролами. К особым типам фумарол относят сольфатары, содержащие соединения серы, и мофеты, в которых преобладает углекислый газ. Температура фумарольных газов близка к температуре магмы и может достигать 800° С, но может и снижаться до температуры кипения воды (~100° С), пары которой служат основной составляющей фумарол. Фумарольные газы зарождаются как в неглубоких приповерхностных горизонтах, так и на больших глубинах в раскаленных породах. В 1912 в результате извержения вулкана Новарупта на Аляске образовалась знаменитая Долина десяти тысяч дымов, где на поверхности вулканических выбросов площадью ок. 120 км2 возникло множество высокотемпературных фумарол. В настоящее время в Долине действует лишь несколько фумарол с довольно низкой температурой. Иногда от поверхности еще не остывшего лавового потока поднимаются белые струи пара; чаще всего это дождевая вода, нагревшаяся при соприкосновении с раскаленным потоком лавы.

Химический состав вулканических газов.

Газ, выделяющийся из вулканов, на 50-85% состоит из водяного пара. Свыше 10% приходится на долю углекислого газа, ок. 5% составляет сернистый газ, 2-5% — хлористый водород и 0,02-0,05% — фтористый водород. Сероводород и газообразная сера обычно содержатся в малых количествах. Иногда присутствуют водород, метан и оксид углерода, а также небольшая примесь различных металлов. В газовых выделениях с поверхности лавового потока, покрытого растительностью, был обнаружен аммиак.

Цунами

— огромные морские волны, связанные главным образом с подводными землетрясениями, но иногда возникающие при вулканических извержениях на дне океана, которые могут вызвать образование нескольких волн, следующих с интервалом от нескольких минут до нескольких часов. Извержение вулкана Кракатау 26 августа 1883 и последующее обрушение его кальдеры сопровождалось цунами высотой более 30 м, повлекшим многочисленные человеческие жертвы на побережьях Явы и Суматры.

ТИПЫ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Продукты, поступающие на поверхность при вулканических извержениях, существенно различаются по составу и объему. Сами извержения имеют различную интенсивность и продолжительность. На этих характеристиках и основана наиболее употребительная классификация типов извержений. Но бывает, что характер извержений меняется от одного события к другому, а иногда и в ходе одного и того же извержения.

Плинианский тип

называется по имени римского ученого Плиния Старшего, который погиб при извержении Везувия в 79 н.э. Извержения этого типа характеризуются наибольшей интенсивностью (в атмосферу на высоту 20-50 км выбрасывается большое количество пепла) и происходят непрерывно в течение нескольких часов и даже дней. Пемза дацитового или риолитового состава образуется из вязкой лавы. Продукты вулканических выбросов покрывают большую площадь, а их объем колеблется от 0,1 до 50 км3 и более. Извержение может завершиться обрушением вулканического сооружения и образованием кальдеры. Иногда при извержении возникают палящие тучи, но лавовые потоки образуются не всегда. Мелкий пепел сильным ветром со скоростью до 100 км/ч разносится на большие расстояния. Пепел, выброшенный в 1932 вулканом Серро-Асуль в Чили, был обнаружен в 3000 км от него. К плинианскому типу относится также сильное извержение вулкана Сент-Хеленс (шт. Вашингтон, США) 18 мая 1980, когда высота эруптивного столба достигала 6000 м. За 10 часов непрерывного извержения было выброшено ок. 0,1 км3 тефры и более 2,35 т сернистого ангидрида. При извержении Кракатау (Индонезия) в 1883 объем тефры составил 18 км3, а пепловое облако поднялось на высоту 80 км. Основная фаза этого извержения продолжалась примерно 18 часов.

Анализ 25 наиболее сильных исторических извержений показывает, что периоды покоя, предшествовавшие плинианским извержениям, составляли в среднем 865 лет.

Пелейский тип.

Извержения этого типа характеризуются очень вязкой лавой, затвердевающей до выхода из жерла с образованием одного или нескольких экструзивных куполов, выжиманием над ним обелиска, выбросами палящих туч. К этому типу относилось извержение в 1902 вулкана Монтань-Пеле на о.Мартиника.

Вулканский тип.

Извержения этого типа (название происходит от о.Вулькано в Средиземном море) непродолжительны — от нескольких минут до нескольких часов, но возобновляются каждые несколько дней или недель на протяжении нескольких месяцев. Высота эруптивного столба достигает 20 км. Магма текучая, базальтового или андезитового состава. Характерно формирование лавовых потоков, а пепловые выбросы и экструзивные купола возникают не всегда. Вулканические сооружения построены из лавы и пирокластического материала (стратовулканы). Объем таких вулканических сооружений довольно велик — от 10 до 100 км3. Возраст стратовулканов составляет от 10 000 до 100 000 лет. Периодичность извержений отдельных вулканов не установлена. К этому типу относится вулкан Фуэго в Гватемале, который извергается каждые несколько лет, выбросы пепла базальтового состава иногда достигают стратосферы, а их объем при одном из извержений составил 0,1 км3.

Стромболианский тип.

Этот тип назван по имени вулканического о.Стромболи в Средиземном море. Стромболианское извержение характеризуется непрерывной эруптивной деятельностью на протяжении нескольких месяцев или даже лет и не очень большой высотой эруптивного столба (редко выше 10 км). Известны случаи, когда происходило разбрызгивание лавы в радиусе ~300 м, но почти вся она возвращалась в кратер. Характерны лавовые потоки. Пепловые покровы имеют меньшую площадь, чем при извержениях вулканского типа. Состав продуктов извержений обычно базальтовый, реже – андезитовый. Вулкан Стромболи находится в состоянии активности на протяжении более 400 лет, вулкан Ясур на о.Танна (Вануату) в Тихом океане — в течение более 200 лет. Строение жерл и характер извержений у этих вулканов очень близки. Некоторые извержения стромболианского типа создают шлаковые конусы, состоящие из базальтового или, реже, андезитового шлака. Диаметр шлакового конуса у основания колеблется от 0,25 до 2,5 км, средняя высота составляет 170 м. Шлаковые конусы обычно образуются в течение одного извержения, а вулканы называются моногенными. Так, например, при извержении вулкана Парикутин (Мексика) за период с начала его активности 20 февраля 1943 до окончания 9 марта 1952 образовался конус вулканического шлака высотой 300 м, пеплом были засыпаны окрестности, а лава распространилась на площади 18 км2 и уничтожила несколько населенных пунктов.

Гавайский тип

извержений характеризуется излияниями жидкой базальтовой лавы. Фонтаны лавы, выбрасываемой из трещин или разломов, могут достигать в высоту 1000, а иногда и 2000 м. Пирокластических продуктов выбрасывается мало, бóльшую их часть составляют брызги, падающие вблизи источника извержения. Лавы изливаются из трещин, отверстий (жерл), расположенных вдоль трещины, или кратеров, иногда вмещающих лавовые озера. Когда жерло только одно, лава растекается радиально, образуя щитовой вулкан с очень пологими – до 10° – склонами (у стратовулканов шлаковые конусы и крутизна склонов ок. 30°). Щитовые вулканы сложены слоями относительно тонких лавовых потоков и не содержат пепла (например, известные вулканы на о.Гавайи — Мауна-Лоа и Килауэа). Первые описания вулканов такого типа относятся к вулканам Исландии (например, вулкан Крабла на севере Исландии, расположенный в рифтовой зоне). Очень близки к гавайскому типу извержения вулкана Фурнез на о.Реюньон в Индийском океане.

Другие типы извержений.

Известны и другие типы извержений, но они встречаются гораздо реже. В качестве примера можно привести подводное извержение вулкана Сюртсей в Исландии в 1965, в результате которого образовался остров.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВУЛКАНОВ

Распределение вулканов по поверхности земного шара лучше всего объясняется теорией тектоники плит, согласно которой поверхность Земли состоит из мозаики подвижных литосферных плит. При их встречном движении происходит столкновение, и одна из плит погружается (поддвигается) под другую в т.н. зоне субдукции, к которой приурочены эпицентры землетрясений. Если плиты раздвигаются, между ними образуется рифтовая зона. Проявления вулканизма связаны с этими двумя ситуациями.

Вулканы зоны субдукции располагаются по границе поддвигающихся плит. Известно, что океанские плиты, образующие дно Тихого океана, погружаются под материки и островные дуги. Области субдукции отмечены в рельефе дна океанов глубоководными желобами, параллельными берегу. Полагают, что в зонах погружения плит на глубинах 100-150 км формируется магма, при поднятии которой к поверхности происходит извержение вулканов. Поскольку угол погружения плиты часто близок к 45°, вулканы располагаются между сушей и глубоководным желобом примерно на расстоянии 100-150 км от оси последнего и в плане образуют вулканическую дугу, повторяющую очертания желоба и береговой линии. Иногда говорят об «огненном кольце» вулканов вокруг Тихого океана. Однако это кольцо прерывисто (как, например, в районе центральной и южной Калифорнии), т.к. субдукция происходит не повсеместно.

IGDA/G. Sioen ВЕРШИНА ВУЛКАНА ЛАССЕН-ПИК (Каскадные горы, США), последние извержения которого происходили в 1914–1921. Однако термальные источники и грязевые гейзеры свидетельствуют о его активности.IGDA/M. Leigheb ВЕЛИЧАЙШАЯ ГОРА ЯПОНИИ ФУДЗИЯМА (3776 м над у.м.) – конус «спящего» с 1708 вулкана, покрытый снегом в течение большей части года.

Вулканы рифтовых зон существуют в осевой части Срединно-Атлантического хребта и вдоль Восточно-Африканской системы разломов.

Есть вулканы, связанные с «горячими точками», располагающимися внутри плит в местах подъема к поверхности мантийных струй (богатой газами раскаленной магмы), например, вулканы Гавайских о-вов. Как полагают, цепь этих островов, вытянутая в западном направлении, образовалась в процессе дрейфа на запад Тихоокеанской плиты при движении над «горячей точкой». Сейчас эта «горячая точка» расположена под действующими вулканами о.Гавайи. По направлению к западу от этого острова возраст вулканов постепенно увеличивается.

Тектоника плит определяет не только местоположение вулканов, но и тип вулканической деятельности. Гавайский тип извержений преобладает в районах «горячих точек» (вулкан Фурнез на о.Реюньон) и в рифтовых зонах. Плинианский, пелейский и вулканский типы характерны для зон субдукции. Известны и исключения, например, стромболианский тип наблюдается в различных геодинамических условиях.

Вулканическая активность: повторяемость и пространственные закономерности.

Ежегодно извергается приблизительно 60 вулканов, причем и в предшествовавший год происходило извержение примерно трети из них. Имеются сведения о 627 вулканах, извергавшихся за последние 10 тыс. лет, и о 530 – в историческое время, причем 80% из них приурочены к зонам субдукции. Наибольшая вулканическая активность наблюдается в Камчатском и Центрально-Американском регионах, более спокойны зоны Каскадного хребта, Южных Сандвичевых о-вов и южного Чили.

Вулканы и климат.

Полагают, что после извержений вулканов средняя температура атмосферы Земли понижается на несколько градусов за счет выброса мельчайших частиц (менее 0,001 мм) в виде аэрозолей и вулканической пыли (при этом сульфатные аэрозоли и тонкая пыль при извержениях попадают в стратосферу) и сохраняется таковой в течение 1–2 лет. По всей вероятности, такое понижение температуры наблюдалось после извержения вулкана Агунг на о.Бали (Индонезия) в 1962.

ВУЛКАНИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ

Извержения вулканов угрожают жизни людей и наносят материальный ущерб. После 1600 в результате извержений и связанных с ними селей и цунами погибло 168 тыс. человек, жертвами болезней и голода, возникших после извержений, стали 95 тыс. человек. Вследствие извержения вулкана Монтань-Пеле в 1902 погибло 30 тыс. человек. В результате схода селей с вулкана Руис в Колумбии в 1985 погибли 20 тыс. человек. Извержение вулкана Кракатау в 1883 привело к образованию цунами, унесшего жизни 36 тыс. человек.

Характер опасности зависит от действия разных факторов. Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования, пока в результате процессов выветривания не сформируется новая почва. Темпы выветривания зависят от количества атмосферных осадков, температурного режима, условий стока и характера поверхности. Так, например, на более увлажненных склонах вулкана Этна в Италии земледелие на лавовых потоках возобновилось только через 300 лет после извержения.

Вследствие вулканических извержений на крышах зданий накапливаются мощные слои пепла, что грозит их обрушением. Попадание в легкие мельчайших частиц пепла приводит к падежу скота. Взвесь пепла в воздухе представляет опасность для автомобильного и воздушного транспорта. Часто на время пеплопадов закрывают аэропорты.

Пепловые потоки, представляющие собой раскаленную смесь взвешенного дисперсного материала и вулканических газов, перемещаются с большой скоростью. В результате от ожогов и удушья погибают люди, животные, растения и разрушаются дома. Древнеримские города Помпеи и Геркуланум попали в зону действия таких потоков и были засыпаны пеплом во время извержения вулкана Везувий.

Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей. Иногда рельеф местности способствует тому, что вулканические газы (сернистый газ, хлористый водород или углекислый газ) распространяются близ поверхности земли, уничтожая растительность или загрязняя воздух в концентрациях, превышающих предельные допустимые нормы. Вулканические газы могут наносить и косвенный вред. Так, содержащиеся в них соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.

Огромные разрушения вызывают также грязекаменные потоки и цунами.

Прогноз извержений.

Для прогноза извержений составляются карты вулканической опасности с показом характера и ареалов распространения продуктов прошлых извержений и ведется мониторинг предвестников извержений. К таким предвестникам относится частота слабых вулканических землетрясений; если обычно их количество не превышает 10 за одни сутки, то непосредственно перед извержением возрастает до нескольких сотен. Ведутся инструментальные наблюдения за самыми незначительными деформациями поверхности. Точность измерений вертикальных перемещений, фиксируемых, например, лазерными приборами, составляет ~0,25 мм, горизонтальных — 6 мм, что позволяет выявлять наклон поверхности всего в 1 мм на полкилометра. Данные об изменениях высоты, расстояния и наклонов используются для выявления центра вспучивания, предшествующего извержению, или прогибания поверхности после него. Перед извержением повышаются температуры фумарол, иногда изменяется состав вулканических газов и интенсивность их выделения.

Предвестниковые явления, предшествовавшие большинству достаточно полно документированных извержений, сходны между собой. Однако с уверенностью предсказать, когда именно произойдет извержение, очень трудно.

Вулканологические обсерватории.

Для предупреждения возможного извержения ведутся систематические инструментальные наблюдения в специальных обсерваториях. Самая старая вулканологическая обсерватория была основана в 1841-1845 на Везувии в Италии, затем с 1912 начала действовать обсерватория на вулкане Килауэа на о. Гавайи и примерно в то же время – несколько обсерваторий в Японии. Мониторинг вулканов проводится также в США (в т.ч. на вулкане Сент-Хеленс), Индонезии в обсерватории у вулкана Мерапи на о.Ява, в Исландии, России Институтом вулканологии РАН (Камчатка), Рабауле (Папуа — Новая Гвинея), на островах Гваделупа и Мартиника в Вест-Индии, начаты программы мониторинга в Коста-Рике и Колумбии.

Методы оповещения.

Предупреждать о грозящей вулканической опасности и принимать меры по уменьшению последствий должны гражданские власти, которым вулканологи предоставляют необходимую информацию.

Система оповещения населения может быть звуковой (сирены) или световой (например, на шоссе у подножья вулкана Сакурадзима в Японии мигающие сигнальные огни предупреждают автомобилистов о выпадении пепла). Устанавливаются также предупреждающие приборы, которые срабатывают при повышенных концентрациях опасных вулканических газов, например сероводорода. На дорогах в опасных районах, где идет извержение, размещают дорожные заграждения.

Уменьшение опасности, связанной с вулканическими извержениями.

Для смягчения вулканической опасности используются как сложные инженерные сооружения, так и совсем простые способы. Например, при извержении вулкана Миякедзима в Японии в 1985 успешно применялось охлаждение фронта лавового потока морской водой. Устраивая искусственные бреши в застывшей лаве, ограничивающей потоки на склонах вулканов, удавалось изменять их направление. Для защиты от грязекаменных потоков — лахаров — применяют оградительные насыпи и дамбы, направляющие потоки в определенное русло. Для избежания возникновения лахара кратерное озеро иногда спускают с помощью тоннеля (вулкан Келуд на о.Ява в Индонезии). В некоторых районах устанавливают специальные системы слежения за грозовыми тучами, которые могли бы принести ливни и активизировать лахары. В местах выпадения продуктов извержения сооружают разнообразные навесы и безопасные убежища.

Источник: www.krugosvet.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.