Вулканизм - самый молодой и самый древний из геологических процессов на Земле. Древний вулканизм

Вулканизм — Традиция

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»

Вулканизм — совокупность явлений, связанных с образованием и перемещением магмы в глубинах Земли и её извержением на поверхность суши, дна морей и океанов в виде лав, пирокластического материала и газов. Вулканическая деятельность в глубинах Земли обусловливает образование магмы, магматических очагов и каналов, а на поверхности — вулканических конусов, куполов, плато, лавовых потоков, кальдер, гейзеров, горячих источников. Основным типом вулканической деятельности является вулканическое извержение. Породы из магмы в недрах называются магматическими, а попавшие на поверхность — вулканическими. Вулканы выделяют в атмосферу огромное количество газов и пыли, играющих значительную роль в формировании атмосферы Земли и оказывающих влияние на гидросферу. Наиболее интенсивно вулканизм проявляется на границах литосферных плит. За счёт всех форм вулканической деятельности объём земной коры ежегодно увеличивается на несколько кубических километров. Вулканическая активность неравномерна во времени, имеют место вспышки активности в различных масштабах, носящие название вулканического катастрофизма, оказывают резкое прямое и косвенное воздействие на биосферу Земли.

Причины вулканизма. Образование магмы в недрах Земли[править]

Ниже рассматривается образование магмы как результат плавления мантийного клина тепловыми потоками, возникающими при дегидратации субдуцирующей океанической плиты. Согласно данному положению, океаническая кора при поддвиге испытывает дегидратацию, причём для процесса магмообразования существенным оказывается не уход из океанской плиты поровой океанской воды, происходящий на относительно небольших глубинах, а дегидратация водосодержащих минералов (преимущественно амфиболов), входящих в состав слагающих плиту пород (безальтов и перидотитов. Эти минералы дегидратируются при определённых Р-Т условиях, соответствующих в первую очередь глубине погружения плиты. В результате дегидратация происходит только на определённом участке субдуцирующей плиты, проекция которой на поверхность земли обозначает профиль островодужной вулканической системы. (рис.1)

Ниже данного участка дегидратации таковой практически не происходит в связи с отсутствием водосодержащих материалов. Второй, нижний участок дегидратации в субдуцирующей плите приходится на породы серпентизированного перидотита. На схеме данная дегидратация обозначена пересечением кривых устойчивости серпентина и талька в ассоциации с форстеритом слоя 3В океанической коры.

Отделяющаяся от океанической плиты вода движется вверх, достигает области более высоких температур в пределах мантийного клина и обуславливает его плавление с образованием магматических очагов, так как присутствие летучих компонентов (пара) снижает температуру плавления горных пород). Этот процесс представлен на рис.2. Стрелкой обозначено направление субдукции. Пунктиром обозначены геоизотермы. Отношение объёмов расплавившихся пород и общего объёма пород в районе плавления называется степенью плавления. Она может составлять от первых процентов до 50 %.

Проекции двух участков дегидратации субдуцирующей плиты на поверхности Земли обозначают профили вулканической системы южной Камчатки — Курильских островов, имеющей, соответственно, две ярко выраженные зоны — тыловую и фронтальную, под каждой из которых находится магматический очаг. Между двумя данными параллельными вулканическими цепями находится пояс относительной стабильности. Для всех островодужных систем мира принципиальная картина магмообразования остаётся такой же, однако отличающиеся Р-Т условия обуславливают изменения в заимном расположении фронтальной и тыловых зон. Так, например, в Марианской островодужной системе отсутствует выраженное деление на фронтальную и тыловую зоны. Причина заключается в очень крутом погружении Тихоокеанской плиты в данном районе и, в результате, в незначительном интервале между вулканическими цепями.

В настоящее время нет единого мнения, участвует ли в плавлении верхняя часть субдуцирующей плиты и какова доля её пород в составе магмы. Основная часть магмы выплавляется в мантийном клине, так как субдуцирующая плита, даже при высокой скорости погружения, в силу своей малой мощности не способна обеспечить объём магмы, соответствующий интенсивности вулканических процессов на поверхности Земли

Магмообразование в зоне спрединга происходит непосредственно под осью спрединга, путём плавления верхнего слоя мантии, на незначительной глубине и непрерывно, вследствие механической ослабленности земной коры на границах дивергентного взаимодействия плит.

Главным компонентом магмы, возникающей над субдукционными зонами, являются породы мантийного клина. Меньшая доля принадлежит породам, слагающим субдуцирующую плиту. В состав последних входят породы осадочного чехла плиты. В состав мантийной магмы входят премущественно породы толеитового, известково-щёлочного и шошонитового состава — тождественные по составу базальтам и андезитам. Состав магмы зависит от глубины залегания литосферной плиты под вулканом, то есть от угла субдукции. Данный фактор обуславливает ассиметрию формирующегося над зоной субдукцией вулканического пояса — его поперёчную (латеральную) геохимическую зональность. С возрастанием глубины зоны субдукции толеитовая серия сменяется известково-щёлочной, а затем — шошонитовой. Возрастает содержание калия, рубидия, стронция, бария, убывает отношение железа к магнию и насыщенность пород кремнезёмом.

Следующим фактором, влияющим на состав магамы, является состав нависающего крыла земной коры. В энсиматических островных дугах (Марианская, Тонга), располагающихся над границей конвергентного взаимодействия двух океанских плит, преобладают толеитовые серии с незначительным прсутствием известко-щёлочных, чем обуславливается эффузивный вулканизм (см. ниже). В энсиалических островных дугах (располагаются на границе взаимодействие континентальной литосферы микроконтинента и океанской: Японская, Курильская, Антильская, Зондская)) преобладает известково-щёлочная серия с присутствием шошонитовой, служащая причиной эксплозивной вулканической деятельности в этих районах. На активных континентальных окраинах, располагающихся в области взаимодействия континентальной и океанской литосфер (Андская, частично Камчатская) также преобладает известково-щёлочная серия.

Еще одним фактором, влияющим на состав магмы, является скорость субдукции, с увеличением которой возрастает отношение базальтов к андезитам. Также на состав вулканитов оказывает влияние возраст субдукционного процесса. В общем случае с течением времени возрастает отношение пород андезитового и дацит-риолитового состава к базальтам. Это связано с возрастанием со временем мощности коры и увеличении роли корового субстрата в формировании состава магмы. Во-вторых, со смещением магмогенерирующего отрезка вниз (сопровождающимся смещением геоизотерм) происходит увеличение глубинности выплавки и её щелочности. В островодужной системе Тонга доля базальтовых вулканитов превосходит таковую в более зрелой Марианской системе.

В зоне спрединга магма образуется в результате плавления исходных пород мантии на относительно небольших глубинах с образованием толеитов. Для данных пород, обозначаемых «деплетированные» (геохимически истощённые), характерна слабая насыщенность подвижными элементами, в том числе калием, рубидием и др., вынос которых из земной коры произошёл предположительно в раннем протерозое. Они являются типичными (нормальными) породами, слагающими океанскую кору и обозначаются как «породы типа СОХ». Наряду с нормальными, в состав океанской коры входят геохимически обогащённые породы, существование которых связывается с наличием мантийных струй, несущих химические элементы из более богатых ими низов мантии, а также породы переходного типа, располагающиеся в районе горячих точек. Разница в составе океанских базальтов отражает глубину плавления мантии и, а также скорость спрединга: с её возрастанием увеличивается содержание титана, а также отношение железа к магнию. Содержание железа во всех базальтовых магмах велико и связано с высокой степенью плавления мантийных пород. Состав магмы в областях континентального рифтогенеза более широк и представлен как щелочными и толеитовыми мантийными породами, так и кислыми коровыми расплавами.

Главными породообразующими минералами магматических пород являются кварц, калиевые полевые шпаты, плагиоклаз, нефелин, пироксены, амфиболы, слюды, оливин.

Магматические камеры вулканов[править]

Первичная магматическая камера. Дифференциация магмы[править]

Область мантии, в которой происходит частичное плавление пород, представляет собой первичный магматический очаг. Первичная магма, как сказано выше, не обладает фиксированным составом. Её состав зависит от ряда условий. Объём первичных магматических очагов варьирует в зависимости от геодинамической обстановки региона. Магматические очаги в зоне спрединга относительно невелики. Их глубина измеряется величиной от одного до нескольких километров. Области, в которых происходит частичное плавление мантии в зоне субдукции существенно крупнее. Например, первичный магматический очаг под Ключевской сопкой, по результатам сейсмотомографических исследований Г. С. Горшкова, имеет форму выпуклой линзы диаметром 25 — 35 км и объёмом от 10 до 20 тыс. кубических километров. Глубина очага — около 60 км. Данный магматический очаг питает, вероятно, всю Ключевскую группу вулканов.

Из первичного очага магма продолжает движение и внедряется в толщу земной коры. При этом происходит развитие системы магматических очагов и эволюционирование самой магмы — её дифференциация, определяющая характер извержения и приводящая к образованию различных по составу горных пород. Дифференциация магмы может быть докристаллизационной — в глубинных высокотемпературных условиях, либо кристаллизационной. В глубинной (магматической) дифференциации главную роль играют процессы ликвации - разделения магматического расплава на составляющие и ассимиляции (контаминации) — разрушения магмой стенок очагов и попадание в неё минералов и ксенолитов вмещающих пород, которые растворяются в ней полностью либо частично, меняя её состав. Кристаллизационная дифференциация происходит в условиях понижения температуры. В ходе кристаллизации минералы выделяются из магматического расплава, после чего вступают в реакцию с расплавом, меняя при этом свой состав и образуя новый минерал. Общая последовательность кристаллизации (характерна для пород нормального ряда) описывается рядом Боуэна.

В образовании промежуточных магматических очагов в толще земной коры определяющими факторами являются скорость поступления магмы из первичного магматического очага и проницаемость земной коры. Эти факторы обуславливают также зональность коровых магматических камер, становящуюся более ярковыраженной по мере приближения к земной поверхности. В магматических камерах формируется несколько зон, различных по составу, температуре и концентрации воды. Выделяются зоны с высокофлюидизированными породами, а также зоны с выделением флюидных в самостоятельную фазу. Наиболее высокоэволюционированные камеры, обладающие наиболее ярковыраженной зональностью, возникают в условиях низкой проницаемости земной коры для глубинного магматического расплава и, соответственно, низкой скоростью поступления магмы в коровый очаг, чем создаются благоприятные условия для дифференциации магмы. Наличие данных магматических камер является одним из условий для эксплозивных извержений. В случае интенсивного движения магмы, препятствующего образованию зональности и эволюции дифференциации в камере вверх эти условия не имеют места, а при наибольших скоростях подъёма магмы крупные коровые камеры могут вообще не образовываться, что является определяющим для эффузивного характера извержения.

Дифференциация магмы на пути от первичного к приповерхностным очагам способна приводить как к образованию расплавов различного состава в одной камере, так и возникновению двух или более приповерхностных камер с магмами различного состава. Последнее явление, по мнению А. П. Максимова, послужило причиной двух сильнейших (то есть относящихся к извержениям с объёмом продуктов от 1 куб. км) извержений вулкана Квицапу в Чили, первое из которых — в 1846 году — носило эффузивный, а второе — извержение конуса Сьерро-Ассуль в апреле 1932 года — эксплозивный характер, с объёмом изверженных пород 5 — 7 кубических километров. Предполагается, что в первом случае дацитовая магма глубинного очага стремительно всплыла сквозь базальтовую магму, насыщенную летучими компонентами. В 1932 году слишком высокая концентрация летучих, не выделившихся в первом извержении, привела к плинианскому характеру второго извержения.

Интрузия[править]

Поднимающаяся к поверхности магма способна как извергаться, так и застывать в толще земной коры, образуя интрузивные массивы. Данные тела магматического происхождения, сложенные гранитами, сиенитами, диоритами, габбро и др. породами, по глубине формирования подразделяются на приповерхностные (менее 0.5 км), среднеглубинные (гипабиссальные; до 1.5 км) и глубинные (абиссальные) — более 1.5 км. Крупнейшие интрузивные массивы — батолиты — имеют мощность до 15 км и площадь, измеряемую тысячами и десятками тысяч квадратных километров. Примером гипабиссальной интрузии является дайка — сильно вытянутое магматическое тело, расклинивающее вмещающую породу. Особенно характерны дайки для континентальных рифтов и океанической коры, в том числе офиолитов и зеленокаменных поясов. Параллельные дайки, обнаруженные в комплексе Исуа в Гренландии, являются древнейшим из известных свидетельством плитнотектонических процессов на Земле. По отношению к вмещающим породам интрузии делятся на согласно (силлы, лакколиты, лапполиты) и несогласно (дайки, штоки, батолиты) залегающие.

Роль магмы в континентальном рифтогенезе[править]

Магматическая деятельность обеспечивает один из механизмов континентального рифтогенеза - механизм гидравлического разрыва. Суть данного механизма заключается в образовании и развитии трещин в породах под давлением магмы. Когда давление магмаы превышает минимальное сжимающее напряжение породы, образуется гидравлический клин. Магматический расплав внедряется по трещине, расширяя её - образуется вертикальная дайка. Внедрение магматических клиньев во вмещающую породу происходит последовательно, в результате чего образуется субпараллельная система даек, обычно без смещения и сброса. Механизм гидравлического расклинивания становится возможным на позднем этапе рифтогенеза, когда тектоническое растяжение приводит к критическому утонению коры и снижению нагрузки на мантию, в которой начинает образовываться базальтовый расплав.

Вулканическая деятельность на поверхности Земли[править]

Излияние магмы на поверхность Земли по тектоническим трещинам и каналам называется вулканическим извержением. С началом извержения над каналами, по которым изливается магма, возникает геологическое образование, сложенное продуктами извержения, которое называется вулканом. При продолжении извержения вулканическое сооружение увеличивается в размерах, эволюционирует его строение и состав слагающих его пород. На склоне вулканического конуса появляются небольшие побочные вулканы с собственными каналами, ответвляющимися от главного. Вулканическое сооружение может быть двойным (тип "Сомма - Везувий") - в кальдере или кратере полуразрушенной древней постройки формируется конус молодого вулкана. Крупные вулканические постройки достигают объёма сотен(напр. Ключевская сопка, Шивелуч) и тысяч (Моуна-Лоа) кубических километров. Вулканы Моуна-Лоа и Моуна-Кеа на гавайских островах являются крупнейшими вулканическими постройками на Земле. Абсолютная высота построек - свыше 11 км, из которых более 4-х км. приходится на надводную часть. Относительно уровня моря наиболее высокими являются стратовулканы Анд.

В зависимости от формы подводящего канала вулканы разделяются на центральные и трещинные. Мощное трещинное извержение, подобное извержению Лаки в Исландии в 1783 г. называется линейным. Группа центральных либо трещинных извержений, явно связанных с единым магматическим очагом, носит название площадного (ареального) извержения. Примером данного извержения является излияние базальтовых лав Декана на площади более 200 тыс. кв.км.

Тип вулканического извержения зависит от состава магмы. Выделяют 4 главных типа: эффузивный, смешанный, экструзивный и эксплозивный. (другие названия - соответственно гавайский, страмболианский, купольный и вулканский). Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой (базальтовой) лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озёра и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом количестве, образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полёте в тонкие стеклянные нити (Килауэа). В стромболианском типе извержений, создающем обычно стратовулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких лав базальтового и андезито-базальтового состава, преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы (Стромболи на Липарских островах, некоторые извержения Ключевской Сопки, Кроноцкая сопка). Для купольного типа характерно выжимание и выталкивание вязкой (андезитовой, дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором газов из канала вулкана и образование куполов (Центральный Семячик на Камчатке), криптокуполов (Сёва-Синдзан), конусокуполов (вулкан Иванова) и обелисков (Шивелуч на Камчатке). Вулканский тип извержения обусловлен насыщенной газом магмой, приповерхностная либо поверхностная дегазация которой приводит к мощным взрывам с выбросами огромных чёрных туч, нагруженных большим количеством вулканического пепла. Лавы вязкие андезитового, дацитового или риолитового состава образуют небольшие потоки (Вулькано, Авачинская Сопка и Карымская Сопка на Камчатке). Каждый из главных типов извержений разделяется на несколько подтипов, называемых как правило по имени вулканов, для которых они наиболее характерны. Из них особо выделяются пелейский и катмайский, промежуточные между купольным и вулканским типами. Характерной особенностью первого является образование куполов и происходящие из под куполов направленные взрывы очень горячих газовых туч, переполненных самовзрывающимися в полёте и при скатывании по склону вулканов обломками и глыбами лав (Монтань-Пеле на острове Мартиника, 1902). Извержения катмайского подтипа (название дано в честь извержения на Аляске в окрестностях вулкана Катмаи в 1912 году) отличаются выбрасыванием огромных масс (во время извержения Катмаи суммарный объём продуктов составил около 28 (по некоторым оценкам до 35) куб.км) раскалённого вулканического песка, пемзы и газа, происходящим из системы многочисленных трещин. Куполообразующие извержения иногда сопровождаются раскалёнными или достаточно охлажденными лавинами, а также грязевыми потоками. Ультравулканский (плинианский) подтип (Везувий, 79 г., Сент-Хеленс., 1980 и др.) выражается в наиболее сильных взрывах, выбрасывающих огромные количества обломков лав и пород стенок канала. Извержение Кракатаунского типа (Кракатау, 1883) отличается от плинианского дополнительным явлением - образованием цунами. Извержения подводных вулканов, расположенных в очень глубоких местах, обычно незаметны, так как большое давление воды препятствует взрывным извержениям. В мелких местах извержения выражаются взрывами (выбросами) огромных количеств пара и газов, переполненных мелкими обломками лавы. Газовый взрыв, вызванный давлением пара нагретых грунтовых вод (либо давлением пара, возникшего в результате таяния снега на проснувшемся вулкане и просачиванием воды в подводящий канал) называется фреатическим извержением.

Расположение вулканов на Земле[править]

В условиях отсутствия среди вулканологов единого определения понятия "действующий вулкан" действующими считаются от 500 до 1000 и более вулканов. Большинство из них расположены в нескольких вулканических поясах:

• Тихоокеанский пояс ("огненное кольцо")
• Средиземноморский пояс (вулканы Апеннинского полуострова, Сицилии, Липарских островов,Эгейского моря, Малой Азии, Кавказа, Иранского нагорья, Зондских островов.
• Атлантический пояс: острова Исландия, Азорские, Вознесения, Св. Елены, Мадейра, Канарские, Зелёного мыса, Тристан-да-Кунья и др.)
• Индийский пояс: Каморские острова, о. Маврикий, Реюньон,Кергелен, Принс-Эдуард и др.)
• Восточно-Африканский пояс (вдоль Великих Африканских разломов).

Продукты вулканического извержения[править]

Продукты извержений могут быть газообразными (вулканические газы), жидкими (лава) и твёрдыми (вулканиты). Вулканические газы подразделяются на эруптивные, выделяющиеся в ходе извержения, и фумарольные, выделяющиеся в период спокойной деятельности вулкана. В состав вулканических газов входят пары h3O, HCL, HF, h3, h3S, CO, CO2 и летучие соединения (преимущественно галогены) с многими химическими элементами. Фумарольные газы с преобладающим составом сернистого газа и сернистых соединений называются сольфаторами, с преобладанием угольной кислоты - мофеттами, с преобладанием паров борной кислоты - соффиони. Деятельностью вулканических газов в области подземных вод обусловлена деятельность горячих источников.

Излившийся на поверхность магматический расплав называется лавой. Вследствие дегазации магмы при излиянии, лава в значительной мере лишена летучих компонентов. Вязкость лавы зависит от состава пород и температуры. Наиболее подвижны базальтовые лавы, образующие лавовые озёра (Килауэа) и длинные (десятки километров) потоки небольшой (метры) мощности. Наиболее вязкими являются лавы кислого состава, образующие лавовые купола и короткие (километры) мощные (десятки метров) лавовые потоки. Начальная температура лавы Гавайских островов - до 1 200 град.С. Самый длинный лавовый поток находится в Исландии, его длина 140 км. Этот поток излился при трещинном извержении вулкана Лаки в июне 1783 года и заполнил собой ущелья рек Скафтау (глубиной до 180 м) и Хвервисфольоут. Скорость движения лавового потока может достигать 60 и даже 100 км/ч на начальном отрезке. При остывании лава становится более вязкой, скорость её снижается. Уже на расстоянии сотен метров от места излияния существенно снижается скорость потока и застывают его борта. Поверхность лавового потока при остывании образует застывшую кору с глыбовой (у лавы основного состава) или волнистой (кислый состав) поверхностью. Под корой сохраняется существенно более высокая температура, так как кора обладает теплоизоляционными свойствами.. Например, температура коры лавового потока, измеренная вулканологами В.Ф. Попковым и И.З. Ивановым в ходе дрейфа по коре лавы в 1938 г. составляла 270 - 300 град., а на глубине 40 см. - уже 870 град. Вследствие этого под застывшей корой лава сохраняет текучесть, и, продвигаясь вперёд, сохраняет за собой полости в виде подземных туннелей. Эти туннели на Гавайских островах достигают высоты нескольких метров и тянутся на километры. Остывание лавового потока сопровождается развитием поперечной и продольной трещинности, разбивающей поток на отдельные вертикальные многогранные блоки, имеющих обычно несколько метров высоты и 10 - 20 см. в поперечнике ("столбчатая отдельность)". При наличии трещин, идущих по кривым поверхностям, образуется "шаровая отдельность" - глыбы с округлёнными очертаниями.

Твёрдые (син. вулканиты, пирокластические, вулканогенно-обломочные) породы образуются при взрывных извержениях. Они разделяются на две основные категории - рыхлые и уплотнённо-сцементированные (туфы, туфобрекчии). Кроме того, выделяют промежуточные типы вулканитов - туфолавы и игнимбриты. Рыхлые вулканиты называются тефрой. Они подразделяются по размеру. Данная классификация является чисто качественной.

• Вулканический пепел. Представляет собой мельчайшие (до 1 - 2 мм.) частицы пород, раздробленные взрывом. На пепел приходится основная доля пирокластического материала. Во время мощных взрывных извержений огромные тучи вулканического пепла и газа, поднимающиеся над вулканом, образуют плинианские (эруптивные) колонны, достигающие 1 - 10 и, в исключительных случаях, десятков километров в высоту. Объём пепла достигает кубического километра и более. В этих случаях пепел разносится воздушными течениями на огромные расстояния, со скоростью около 80 - 100 км/ч. При извержении вулкана Пинатубо граница пеплопада проходила на расстоянии нескольких тысяч километров. Пепел извержения вулкана Кракатау распространился по всей Земле. Крупные масса пепла представляют опасность для воздушных перелётов. Извержение вулкана Сент-Хеленс привело к временному прекращению полётов практически над всей территорией США. Ось пеплопада определяет направление, в котором выпало наибольшее количество пепла. Пеплопады мощных извержений образуют обширные пепловые горизонты, изучение которых позволяет определять время и место крупных доисторических извержений.
• Вулканический песок - состоит из тех же пород, раздробленных на более крупные частицы (2 - 4 мм).
• Лапилли - округлые или угловатые вулканиты, размер которых определяется диапазоном от горошины до грецкого ореха. Состоят как из слагающих вулкан пород, так и из свежей лавы.
• Вулканические бомбы - комки жидкой или пластической лавы, принявшие в полёте ту или иную форму. Размер вулканических бомб - от нескольких сантиметров до нескольких метров.
• Вулканические глыбы - крупные обломки вулканической постройки, разрушенной взрывом.

Оценка энергии вулканического извержения. Шкала эксплозивности.[править]

Система международной классификации эксплозивных извержений VEI ставит в соответствие индексу эксплозивности главный параметр извержения - объём продуктов, а также высоту эруптивной колонны и продолжительность извержения. Энергия извержения с VEI n в 10 раз превосходит энергию извержения c VEI n-1. Индексу VEI = 1 соответствует извержение объёмом 1 млн. кубометров., 2 - 10 млн., и т.д. Извержения объёмом 1 - 10 куб. км. (Ксудач 1907, Безымянный 1956, Сент-Хеленс 1980 соответствуют значению 5, извержения объёмом 10 - 100 куб. км (Кракатау 1883, Катмай-Новарупта 1912, Пинатубо 1991) - 6. Единственное историческое извержение с VEI 7 - извержение вулкана Тамбора в Индонезии (1815). Существует оценка интенсивности извержения - отношения объёма тефры и периода извержения. Интенсивность таких извержений, как Сент-Хеленс или вулкана Шивелуч (1964) составляла десятки тысяч кубометров в секунду, у Катмайского извержения она достигала 140 тыс. кубометров в секунду (за 60 часов было извержено 28 куб.км).

Эффузивное извержение[править]

Плинианское извержение[править]

Направленный взрыв[править]

Экструзивное извержение[править]

Влияние извержения на биосферу Земли[править]

Подводный вулканизм в зонах спрединга[править]

traditio.wiki

Вулканизм - самый молодой и самый древний из геологических процессов на Земле

Вулканизм — самый молодой и самый древний из геологических процессов на Земле

Если представить, какой была наша планета 3 — 4 млрд. лет назад, то перед нами возникнет ужасающая картина: взрывы, непрекращающийся грохот, огромные фонтаны извергающейся магмы, целые моря расплавленного вещества, — словом, царство вулканизма на ранних стадиях формирования поверхности Земли.

О самой ранней стадии вулканизма (ее часто называют `лунной`) нельзя судить по имеющимся сейчас горным породам. Первозданных вулканических пород практически не сохранилось, все они за миллиарды лет были переработаны в результате позднейших процессов. Однако такие породы есть на Луне, которая намного раньше, чем Земля, прекратила тектоническую активность, поэтому модель «лунной стадии» в развитии вулканизма на Земле может быть построена на основе реально существующих пород на Луне.

Вулканизм — совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в верхней мантии и земной коре. а также на поверхности Земли. Ему свойственна максимально концентрированная энергия на единицу площади. Самыми яркими примерами вулканической деятельности служат, конечно, сами вулканы. Местоположение их определяется, прежде всего, тектоническим строением земной коры, поэтому во многом (хотя и не полностью) области распространения вулканизма и землетрясений совпадают. Ученые выделяют наземный и подводный вулканизм.

При наземном вулканизме резко сменяются условия преобразования магматического вещества. При извержении в нем падают давление среды (с 102 до 1 кг/см2), плотность (с 2 до 1,3 • 10(-3) г/см3), вязкость и т. д. Подводный вулканизм протекает в более плотной среде, чем воздушная. Уже на глубине около 2 км давление паров воды в магме становится меньше давления окружающей воды. Образование паров на больших глубинах невозможно. Вулканы могут находиться и подо льдом. Такие вулканы наблюдаются в Исландии и Антарктиде. В недалеком прошлом они, например, существовали на Кавказе, а также в Саянах.

Признаками близкого извержения являются некоторые изменения в земной коре и сейсмические толчки. Это происходит при нарастании давления в жерле вулкана из-за пробки лавы, оставшейся от предыдущего извержения. Вещество, выбрасываемое взрывами, состоит из газов, паров, жидкой лавы и твердого материала. При небольшой мощности взрывов на поверхность прорываются только газы. Иногда объем вулканического материала такой значительный, что по периферии вулкана формируются холмистые равнины, сложенные из пепла и обломков.

В 1912 г. при сильном взрыве вулкана Катмай на Алеутских островах было выброшено в атмосферу почти 16 км3 пепла и пемзы. У подножия вулкана толщина слоя пепла достигла 15 м, а в 160 км от него — 3 м. Взрыв вулкана был слышен за 1200 км. Пепла в воздухе оказалось так много, что вулкан и его окрестности погрузились в ночную тьму; в воздухе ощущался запах серы. При взрывах вулканов Безымянный и Шевелуч на Камчатке наблюдались такие же явления. При извержении разрушаются и выбрасываются не только материалы старых вулканов, но и породы кристаллического фундамента. Обломочный материал бывает сильно раздроблен, а потому обломки имеют остроугольную форму. Их величина достигает 15 м.

Слоистые вулканы ученые обычно называют стратовулканами. Они формируются за сравнительно короткое время, однако и оно различается: Парикутин (Мексика) — за 10 — 12 лет; Исалько (Сальвадор ) — за 200 лет. За такой промежуток времени вулкан извергает на поверхность большой объем обломочного материала. Например, Ключевская сопка (Камчатка) за последние 50 лет выбрасывала в среднем около 0,03 км3 обломков в год, т. е. почти 45 млн. т ежегодно. При вулканических извержениях обычно изливается лава. Иногда ее так много, что в кратерах образуются лавовые озера. В кальдере (от исп. caldera, букв. — большой котел; здесь — котлообразная впадина) вулкана Килауэа на Гавайских островах такое лавовое озеро то появляется, то исчезает. Над его поверхностью поднимаются фонтаны магмы высотой 20 м. По трещинам часть лавы вытекает на склоны вулкана. Извержения иногда сопровождаются «палящими тучами» — раскаленными облаками. Они насыщены газами и содержат много обломочного материала. Объем лавовых потоков измеряется сотнями и тысячами кубометров в секунду. Скорость потоков зависит от вязкости вещества, наклона поверхности и колеблется от 10 до 60 км/ч. Лавовые потоки образуют волнистые и глыбовые равнины. Волнистые равнины формируются наиболее подвижными лавами и по характеру рельефа напоминают огромные скрученные канаты. При умеренных скоростях движения лавы образуются участки с плитовадной поверхностью, а в толще лав — пустоты в виде туннелей. Глыбовые равнины сложены более вязкими лавами. Когда лавовый поток коробится, возникают трещины, вызывающие дробление на глыбы и блоки поперечником до 5 м. При этом большая часть глыб имеет остроугольную форму. Вязкая лава малоподвижна и часто накапливается в виде «куполов выжимания» возле жерла вулкана. Выдавливание такой лавы происходит медленно, в течение многих месяцев и даже лет. Вулканическая деятельность сопровождается выбросами горячих вод. Гидротермальные процессы приводят к появлению гейзеров.

Каналы выхода паров, имеющих температуру 130 — 165°С и содержащих примеси углекислоты, мышьяка, водорода, серы, хлора и других элементов, называют фумаролами. Такие каналы наблюдаются в кальдерах и кратерах потухших вулканов, в лавовых потоках, на склонах вулканов. На месте выходов газов и паров формируются натечные конусы, террасы, «языки», сложенные породами, образовавшимися при кристаллизации минералов. Иногда по периферии фумарол образуются крупные скопления серы (в сольфатарах).

Подводный вулканизм изучен слабее, чем наземный, хотя подводных вулканов на дне океанов достаточно много. В зону срединно-океанических хребтов ежегодно поступает 5 — 6 км3 лавы, тогда как на суше — всего около 1 км3. Бывают взрывы вулканов, при которых поднимаются кипарисовидные столбы вещества. От вулкана отделяются облака (в воде!) пепла и мелкозема, выбрасываются глыбы и вулканические бомбы. Однако излияния лав протекают здесь гораздо медленнее, чем на суше. Лавы состоят в основном из базальтов, а по форме напоминают шаровые лавы.

О подледном вулканизме известно еще меньше, чем о подводном. Наблюдения в Исландии и Антарктиде показали, что эти особые вулканические процессы возникают при взаимодействии прочной земной коры, льда и атмосферы. В Исландии, например, ряд вулканов располагается в основании покровных ледников. Мощность льда, перекрывающего жерла вулканов, достигает 300 — 500 м. При извержениях, которые сопровождаются интенсивным плавлением льда, происходит высвобождение морены и смешивание ее с пирокластическим материалом.

Непременные спутники вулканов — вулканотектонические поднятия и опускания поверхности. В Исландии длина разрывных нарушений, связанных с поднятиями, достигает десятков километров, а амплитуда — 30 — 40 м. При активизации вулканов наблюдаются не только вертикальные, но и горизонтальные подвижки. Известны крупные впадины по периферии вулканов, например, вокруг Ключевской сопки, происхождение которых обусловлено оседанием земной коры после освобождения магматического источника.

Рекомендуем ознакомится: http://geographyofrussia.com

worldunique.ru

Плато Путорана или сибирский супервулкан, Геологии и вулканологии пост

На севере Сибири, рядом с Норильском, находится плато Путорана – труднодоступный горный массив, красивейший край с множеством рек, озер и водопадов. Его еще называют сибирским затерянным миром. Площадь плато составляет 250 тыс. кв. км, что сопоставимо с территорией Великобритании. Территория плато Путорана является государственными природным заповедником, признанным ЮНЕСКО памятником всемирного наследия человечества.

Это край водопадов. По количеству водопадов регион занимает первое место в России. Здесь находится и самый большой водопад в нашей стране – Тальниковый. Ведутся споры о его высоте, разные источники оценивают ее от 482 до 600 и более метров.

Многочисленные озера находятся в длинных узких ущельях, и являются одними из самых крупных и глубоких в Сибири (после Байкала). Реки и озера на плато Путорана изобилуют рыбой. На территории заповедника было найдено несколько реликтовых видов растений и животных.

Но кроме красивой природы регион обладает интересной геологической историей, о которой хотелось бы рассказать подробнее.

Почему пермское вымирание, и причем здесь Пермь? Палеозойская эра делится на несколько периодов, последним из которых является Пермский (катастрофа и ознаменовала конец этого периода). В 1841 году британский геолог Родерик Мерчисон впервые обнаружил геологические структуры этой эпохи на Урале, рядом с городом Пермь – отсюда и появилось такое название.

Обширные территории Западной Сибири образуют, так называемую, Сибирскую трапповую провинцию. 

Траппы – это тип вулканической активности, когда гигантские объемы жидкой лавы в сравнительно короткое, по геологическим маркам, время заливают огромные территории. Эпоха вулканизма может длиться тысячелетиями. За это время лава наслаивается друг на друга, образуя в разрезе подобие слоеного пирога. В современную эпоху внутреннюю структуру этих слоев можно наблюдать в речных каньонах. При этом под действием эрозии осадочные породы из толщи траппового слоя разрушаются быстрее, а оставшиеся слои твердого базальта обретают ступенчатый вид. «Траппа» со шведского языка переводится как лестница.

Сибирская трапповая провинция занимает площадь около 2 млн. кв. км. Объем извергнутой лавы по разным оценкам мог достигать 5 млн. кубических километров. Просто представьте масштаб извержений – лавой была залита практически вся Сибирь. Вулканические потоки могли достигать Уральских гор, южных границ современной России. Эпицентром всего этого было плато Путорана. Слой застывшей лавы на территории плато достигал 1,5 км. 

Что же представлял собой древний супервулкан? Вряд ли это был один огромный кратер или гигантская гора. Скорее всего, это был вулкан трещинного типа, когда лава извергается из огромных разломов в земной коре, или нескольких кратеров, находящихся на этой щели. Сегодня трещинные вулканы можно наблюдать в Исландии, Мексике и на Камчатке. 

Извержения не ограничивались одним вулканом. Вулканической активностью был охвачен весь регион. Древние вулканы того периода были найдены в Забайкалье, на территории современной Монголии и Казахстана. Богатые залежи алмазов в Якутии также являются подтверждением высокого вулканизма, поскольку кимберлитовые трубки не что иное, как жерла древних вулканов.

Годы холодов могли сменяться столетиями и даже тысячелетиями испепеляющей жары. Произошло это благодаря парниковому эффекту. Сейчас ученые пришли к выводу, что одних вулканов, даже огромных, существовавших в то время, было бы недостаточно для выбросов таких объемов углекислого газа, которые могли запустить парниковый эффект. Однако помимо самих вулканов углекислый газ выделялся от горящих залежей каменного угля, подожженных расплавленной лавой. Лавовые потоки достигали современного Карского моря, возможно вулканы были и в самом море. Это привело к выбросам метана, являющегося более сильным парниковым газом. Повышение температуры привело к запуску цепной реакции, когда метан мог выделяться и из других морей и океанов.

Помимо этого произошло перенасыщение вод мирового океана углекислым газом, изменился рН воды. Этим объясняется разрушительное воздействие, которое оказало пермское вымирание на водный мир. Повысился и уровень моря, в результате чего были затоплены большие территории суши. 

Изменения климата оказались катастрофичными для биосферы, напомню – вымерло 96% морских видов и 70% сухопутных. Для примера, более позднее мел-палеогеновое вымирание, после которого исчезли динозавры (65 млн. лет назад), привело к гибели 16% морских и 18% сухопутных видов. 

Исчезли многие виды рыб и членистоногих, в том числе и трилобиты. Сильно пострадали насекомые и микроорганизмы. Но зато выжили виды, ставшие впоследствии предками динозавров и первых млекопитающих. 

Пермское вымирание длилось 60 тыс. лет. Это огромное время по меркам человеческой цивилизации, но всего лишь миг по сравнению с возрастом Земли. 

Согласно главенствующей сейчас теории причиной мог стать гигантский мантийный плюм – пузырь разогретой мантии, который поднимается к поверхности от самой границы земного ядра. Плюм разогревает и расплавляет литосферную плиту, в результате чего на поверхности возникает зона повышенного вулканизма. Запустить формирование плюма может, например, сильный астероидный удар.

Но в случае с сибирскими вулканами причина могла быть другой. В пермский период сформировался гигантский континент Пангея. Такой огромный континент мог помешать равномерному рассеиванию земного тепла. Под Пангеей могла образоваться область повышенной температуры, которая в свою очередь и привела к образованию плюма. 

Если говорить об астероидной причине, то тут стоит упомянуть интересную теорию о вымирании динозавров. Считается, что причиной мел-палеогенового вымирания стало падение астероида на полуостров Юкатан 65 млн. лет назад. Поднятые массы пыли привели к астероидной зиме, ну и так далее…

Однако в это же время на территории полуострова Индостан сформировалось одно из крупнейших трапповых плато, так называемые Деканские траппы. Они занимают почти половину полуострова, и имеют площадь около 500 кв. км, уступая только сибирским. 

Согласно теории, астероид в Мексике мог вызвать сейсмические волны, которые обогнули земной шар, и сошлись в точке-апогее с другой стороны планеты. В апогее от полуострова Юкатан находится современная Индия. 

Если следовать этой теории, то сибирские извержения тоже могло запустить падение астероида. По некоторым гипотезам кратер такого астероида может находиться в Австралии, или даже быть скрытым подо льдами Антарктиды. 

Возвращаясь к современности, можно также сказать, что древним сибирским вулканам мы обязаны нынешними богатствами Родины. Поднимаясь из недр Земли, вулканическая лава несла с собой ценные минералы, которые впоследствии сформировались в месторождения железа и цветных металлов. Не случайно Норильск находится так близко к плато Путорана.

К слову, плато Путорана не сразу обрело нынешний вид. Под воздействием тектонических сил местность медленно поднималась, и продолжает подниматься сейчас. Поднятие привело к растрескиванию поверхности. Эти трещины впоследствии расширились под действием рек и ледников. Так сформировались современные каньоны с живописными водопадами.

maxpark.com

вулканизм

Вулканы и вулканизм

Введение

Вулканами называютсяконусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразный продукты, лава, пепел, обломки горных парод. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле – будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа – не сформировалась без участия вулканизма. Высокая практическая значимостьэтих явлений обусловило выбор темы курсовой работы. Основной целью работы является исследование вулканов и вулканизма. В соответствии с поставленной целью в работе рассматриваются следующие задачи. В первой главе рассматриваются история появления вулканов их распространенность на земной поверхности, так же пойдет речь и о продуктах вулканических извержений, который бываю твердые в виде вулканических бомб и пепла и жидкие в виде лавы. Во второй главе речь идет о проявлении вулканизма и строении вулкана. Так мы узнаем, что вулканы бывают трех типов: 1) площадные 2) трещинные 3) центральные и очень сложно строение.

Общие сведения о вулканах

В Тирренском морев группе Липарских островов есть небольшой остров Вулькано. Древние римляне считали этот остров входом в ад, а также владением бога огня и кузнечного ремесла Вулкана. По имени этого острова огнедышащие горы впоследствии стали называть вулканами. Извержение вулкана может продолжаться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называются действующими.  Есть вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена. Некоторые из них сохранили форму красивого конуса. О деятельности их у людей не сохранилось никаких сведений. Их называют потухшими. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области – Крым, Забайкалье и другие места.

Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер(по-гречески – большая чаша) – глубокую впадину с обрывистыми стенками, похожую на гигантскую чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин на дне и стенах кратера поднимаются струи и газы пара. Иногда они спокойно выходят из под камней и щелей, а иногда вырываются бурно со свистом и шипением. Кратер наполняютудушливые газы; поднимаясь вверх они образуют облачко на вершине вулкана. Месяцы и годы вулкан может спокойно куриться, пока не произойдет извержение. Этому событию часто предшествует землетрясение; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов, сгущаются облака над вершиной вулкана. Потом под давлением газов, вырывающихся из недр земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются густые черные тучи газов и паров воды, смешенных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Одновременно со взрывом из кратера летят куски раскаленных камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуя потоки грязи, скатывающейся по склонам и заливающие окрестности. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, а по жерлу его поднимется раскаленная лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, уничтожая все на своем пути.При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.

Извержение вулканов происходит также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят столб пара над водой или плавающую на поверхности “каменную пену” – пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно проявившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели – изверженные массы – размываются морскими волнами и бесследно исчезают. Некоторые подводные вулканы образуют конусы, выступающие над поверхностью воды в виде островов. В древности люди не умели объяснить причины извержения вулканов. Поэтому это грозное явление природы повергало человека в ужас.

География вулканов

В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов. К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947. К потенциально действующим относятся голоценовые вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.  К условно потухшим вулканам относят не проявляющими активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100тыс. лет). Потухшие вулканысущественно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течении последних 100тыс. лет. Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и геологических районах Земли. Однако распределены они неравномерно. Подавляющее большинство вулканов расположено в экваториальной, тропической и умеренной областях. В полярных областях, за Северным и Южным полярными кругами, отмечены чрезвычайно редкие участки относительно слабой вулканической активности, обычно ограничивающиеся выделением газов.

Наблюдается прямая зависимость между их количеством, и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчете на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия) и другие горные сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения. Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны с рифтовыми зонами - узкими и протяженными областями расколов и просадки земной коры (Восточно-Африканская рифтовая система), Срединно-Атлантический хребет.

Установлено, что вулканы приурочены к тектонически-активным поясам, где происходит большинство землятресение. Области развития вулканов характеризуются сравнительно большой раздробленностью литосферы, аномально высоким тепловым потоком (в 3-4 раза больше фоновых значений), повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной. К областям ювенильных источников термальных вод тина гейзеров. Вулканы расположенные на суше, хорошо изучены; для них точно определены даты прошлых извержений, известен характер вылившихся продуктов. Однако большая часть активных вулканических проявлений, по-видимому, происходит в морях и океанах, покрывающих более двух третей поверхности планеты. Изучение этих вулканов и продуктов их извержений затруднены, хотя при мощном извержении этих продуктов может оказаться так много, что сформированный ими вулканический конус показывается из воды, образуя новый остров. Так, например, в Атлантическом океане, южнее Исландии, 14 ноября 1963г., рыбаки заметили поднимающиеся над поверхностью океана клубы дыма, а также вылетающие из под воды камни. Через 10 дней на месте извержения уже образовался остров длиной около 900м, шириной до 650м и высотой до 100м, получивший название Суртсей. Извержение продолжалось более полутора лет и завершилось лишь весной 1965г., образовав новый вулканический остров площадью 2,4км2 и высотой 169м над уровнем моря. Геологические исследования островов показывают, что многие из них имеют вулканическое происхождение. При частой повторяемости извержений, их большой продолжительности и обилии выделяемых продуктов могут создаваться весьма внушительные сооружения. Так, цепочка Гавайских островов вулканического происхождения представляет собой систему конусов высотой 9,0-9,5км (относительно дна Тихого океана), т.е превышающей высоту Эвереста!

Известен случай, когда вулкан вырос не из под воды, как было рассмотрено в предыдущем случае, а из под земли, прямо на глазах у очевидцев. Произошло это в Мексике 20 февраля 1943г.; после многодневных слабых толчков на вспаханном поле появилась трещина и из нее началось выделение газов и пара, извержение пепла и вулканических бомб - сгустков лавы причудливой формы, выброшенных газами и остывших в воздухе. Последующие излияние лавы привели к активному росту вулканического конуса, высота которого в 1946г. достигла уже 500м (вулкан Парикутин).

Продукты вулканических извержений

При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми. Газообразные - фумаролы и софиони, играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 7000с) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей. Состав газовых выделений во многом зависит от температуры. Различают следующие типы фумарол:

a) Сухие - температура около 5000с, почти не содержит водяных паров; насыщен хлористыми соединениями. b) Кислые, или хлористо-водородно-сернистые - температура приблизительно равна 300-4000с. c) Щелочные, или аммиачные - температура не больше 1800с. d) Сернистые, или сольфатары - температура около 1000с, главным образом состоит из водяных паров и сероводорода. e) Углекислые, или моферы - температура меньше 1000с,преимущественно углекислый газ.

Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-12000с. Представлена именно лавой. Вязкость лавы обусловлена ее составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-12000с) по сравнению с кислыми (800-9000с). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости. Твердые продуктывключают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью500-600м/c.

Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы 'слезы Везувия' достигали десятков тонн). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания, образовавшейся при их остывании. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы. Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф.

Вулканизм

По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 350км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу. При этих излияниях магмы на поверхность и образуются вулканы. Вулканы бывают трех типов:

2.1. Площадные вулканы.

В настоящее время такие вулканы не встречаются, или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого количества лавы на поверхность большой площади; т.е отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.

2.2.    Трещинные вулканы.

Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они покрывали площадь в 5.105 км2 при средней мощности от 1 до 3км. Также известны на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего  излияния. Мощность отдельных потоков была 5-15м. В США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течении многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов или траппов. В настоящее время трещинный вулканизм распространен в Исландии ( вулкан Лаки ), на Камчатке ( вулкан Толбачинский ), и на одном из островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12км 3 базальтовой лавы, которая затопила почти 915км2 прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2 , около трещины мощность покрова достигала 75м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3км.

2.3. Центральный тип.

Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота h, на которую способна подняться жидкая лава плотностью pl , из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью H и плотностью ps . Эта зависимость может быть выражена следующим уравнением: ghps=gHpl, где g - ускорение силы тяжести. (h-H)/H=(ps-pl)/ps Выражение <h-H> и есть высота вулканической горы 5h; отношение (ps-pl)/ps можно выразить как некий плотностной коэффициент j , тогда 5h = jH. Так как данное уравнение связывает высоту вулкана с мощностью литосферы через некий плотностной коэффициент, который для разных регионов различен, значит высота вулкана в разных районах земного шара различна. Корни вулкана, т.е его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном слое. В земной коре на глубине 20-30км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло . Конус вулкана сложен про- дуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например у Ключевской сопки - 675м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10км. Иногда на склонах вулканов возникают паразитические, или побочные кратеры, через жерло которых также может извергаться определенное количество лавы.

Типы извержения

В зависимости от количеств, соотношения извергаемых вулканических продуктов (газовые, жидкие или твердые) и вязкости лав выделены четыре главных типа извержений: гавайский(эффузивный), стромболианский(смешанный), купольный(экструзивный) и вулканский.

3.1. Гавайский тип.Гавайский - вулканические горы имеют пологие склоны; их конуса сложены слоями остывшей лавы. В кратере действующих гавайских вулканов находится жидкая лава основного состава с очень небольшим содержанием газов. Она бурно кипит в кратере - небольшом озере на вершине вулкана, представляя собой  великолепное зрелище, особенно ночью.

Строение Вулкана1 - вулканическая бомба; 2 – канонический вулкан; 3 – слой пепла золы и лавы; 4 – дайка; 5 – жерло вулкана; 6 – силь; 7 – магматический очаг; 8 – щитовой вулкан.

Тусклую красновато-коричневую поверхность лавового озера периодически прорывают ослепительные струи лавы, взлетающие вверх. При извержении уровень лавового озера начинает спокойно, почти без толчков и взрывов, подниматься и доходит до краев кратера, затем лава переливается через край и, имея весьма жидкую консистенцию, растекается на обширной территории, со скоростью около 30км/ч, на десятки километров. Периодические извержения вулканов Гавайских островов приводят к постепенному увеличению их объема за счет наращивания склонов застывшей лавы. Так, объем вулкана Мауна-Лоа достигает 21.103 км3 ; он больше, чем объем любого из известных вулканов на земном шаре. По гавайскому типу происходит извержение вулканов на островах Самоа в восточной части Африки, на Камчатке и на самих Гавайских островах - Мауна-Лоа и Килауэа.

3.2. Стромболианский тип.Эталоном стромболианского типа является извержение вулкана Стромболи (Липарские острова) в Средиземном море.  Обычно вулканы этого типа - это страто-вулканы и извержения происходящие в них сопровождаются сильными взрывами и подземными толчками, выбросами паров и газов, вулканического пепла, лапиллей. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность, но в следствии значительной вязкости протяженность потоков бывает небольшой. Извержения подобного типа наблюдаются у вулкана  Ицалько в центральной Америке; у вулкана Михара в Японии; у ряда вулканов Камчатки (Ключевской, Толбачек и других). Схожееизвержение, по последовате-льности событий и выделяемым продуктам, но в более крупных размерах произошло в 79 году.Это извержение можно отнести к подтипу стромболианского извержения и назвать его - Везувианский. Извержению вулкана Везувий, отчасти Этны и Вулкано (Средиземное море), предшествовало сильное землятресение. Затем из кратера вырвался расширяющийся кверху столб белого пара. Постепенно выбрасываемые пепел и обломки пород придали 'облаку' черный цвет и начали падать на землю вместе со страшным ливнем. Излияние лавы было сравнительно небольшим. Лава имела средний состав и стекала по склону горы со скоростью 7км/ч. Основные разрушения были причинены землятресением и падающими на землю вулканическим пеплом и бомбами, представляющие собой обломки пород и застывшие сгустки лавы. Потоки ливня с пеплом образовали жидкую грязь, с которой были погребены расположенные на склонах Везувия города - Помпея (на юге), Геркуланум (на юго-западе) и Стабия (на юго-востоке). 3.3. Вулканы России и другие типы.

Для купольного типа характерно выжимание и выталкивание вязкой (андезитовой, дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором из канала вулкана и образование куполов (Пюи-де-Дом в Оверни, Франция; Центральный Семячик, на Камчатке), криптокуполов (Сева-Синдзан на острове Хоккайдо, Япония) и обелисков (Шивелуч на Камчатке).  В вулканском типе большую роль играют газы, производящие взрывы и выбросы огромных туч, переполненным большим количеством обломков горных пород, лав и пепла. Лавы вязкие, образуют небольшие потоки (Авачинская Сопка и Карымская сопка на Камчатке). Каждый из главных типов извержения разделяют на несколько подтипов (стромболианский тип, подтип - Везувианский ).

Из них особо выделяются Пелейский, Кракатау, Маар, которые в той или иной степени являются промежуточными между купольным и вулканским типами. Пелейский подтип выделен по извержению вулкана Монтань-Пеле (Лысая гора) весной 1902 года на острове Мартиника в Атлантическом океане. Весной 1902г. гору Монтань-Пеле, которая в течении многих лет считалась потухшим вулканом и на склонах которой вырос город Сен-Пьер, неожиданно потряс мощный взрыв. Первый и последующие взрывы сопровождались появлением трещин на стенках вулканического конуса, из которого вырывались черные палящие тучи, состоящие из капелек расплавленной лавы, раскаленного (свыше 7000с) пепла и газов. 8 мая одна из таких туч устремилась к югу и в течении нескольких минут буквально уничтожила город Сен-Пьер. Погибло около 28000 жителей; спаслись только те, кто успел отплыть от берега. Не успевшие отшвартовать суда сгорели или были перевернуты, вода в гавани закипела. В городе спасся только один человек, защищенный толстыми стенами городской тюрьмы. Извержение вулкана завершилось лишь в октябре. Чрезвычайно вязкая лава медленно выдавила из вулканического канала пробку высотой 400м, образовавшую уникальный природный обе- лиск. Однако вскоре верхняя часть его откололась по косой трещине; высота оставшейся остроугольной иглы составляла около 270м, но и она под действием процессов выветривания была разрушена уже в 1903 году. Эталоном типа Кракатау взято извержение одноименного вулкана находящегося между островами Суматра и Ява. 20 мая 1883 года с немецкого военного судна, шедшего зондским проливом ( между островами Ява и Суматра ), увидели громадное пиниеобразное облако, поднимавшееся с группы островов Кракатау. Были отмечены огромная высота облака - около 10-11км, и частые - каждые 10-15 мин взрывы, сопровождавшиеся выбросом пепла на высоту 2-3км. После майского извержения активность вулкана несколько стихла и лишь в середине июля произошло новое мощное извержение. Однако основная катастрофа разыгралась 26 августа. В этот день после полудня на судне 'Медея' заметили столб пепла высотой уже 27-33км, а мельчайший вулканический пепел был поднят на высоту 60-80км и в течении 3 лет после извержения находился в верхних слоях атмосферы. Звук взрыва был слышен в Австралии ( за 5тыс. километров от вулкана ), а взрывная волна трижды обежала планету. Даже 4 сентября, т.е через 9 дней после взрыва, самопишущие барометры продолжали отмечать незначительные колебания атмосферного давления. К вечеру на окрестных островах выпал дождь с пеплом. Пепел падал всю ночь; на кораблях, находившихся в Зондском проливе, толщина его слоя достигала 1,5м. К 6 часам утра в проливе разразилась страшная буря - море вышло из берегов, высота волн достигала 30-40м. Волнами были разрушены приближенные города и дороги на островах Ява и Суматра; население ближайших к вулкану островов погибло полностью. Общее число жертв, по официальным данным, достигло 40000.

Мощным вулканическим взрывом на две трети был разрушен главный остров архипелага Кракатау - Раката: в воздух была выброшена часть острова 4ґ6км2 с двумя вулканическими конусами Данан и Пербуатан. На их месте образовался провал, глубина моря в котором достигала 360м. Волна цунами за несколько часов достигла берегов Франции и Панамы, у берегов Южной Америки скорость ее распространения еще составляла 483 км/ч. Извержения типа Маар происходили в прошлые геологические эпохи. Они отличались сильными газовыми взрывами, выбрасывалось значительное количество газообразных и твердых продуктов. Излияние лавы не происходило из-за очень кислого состава магмы, которая в силу своей вязкости закупоривала жерло вулкана и приводила к взрывам. В результате возникали воронки взрыва диаметром от сотен метров до нескольких километров. Эти углубления иногда окружались невысоким валом, образовавшимся из выброшенных продуктов, среди которых встречаются обломки лав.Похожие на трубки взрыва типа маар - диатмеры. Их расположение известно в Сибири, в Южной Африке и в других местах. Это цилиндрические трубки, вертикально пересекающие пласты и заканчивающиеся воронкообразным расширением. Диатмеры заполнены брекчией - породой с обломками сланцев и песчаников. Брекчии алмазоносны, из них производится промышленная добыча алмазов.

Обширные пространства России в Европе и Азии принадлежат к малоподвижным участкам земной коры - платформам - и только на окраинах (Кавказ, Средняя Азия, Дальний Восток) существуют геосинклинальные зоны, отличающиеся большой сейсмичностью и активным вулканизмом. Из недавно потухших вулканов в Главном Кавказском хребте находятся упоминавшиеся уже Эльбрус и Казбек. в Закавказье, Восточном Саяне, Прибайкалье, Забайкалье, на Дальнем Востоке и Северо-востоке России известны молодые излияния эффузивных пород, а местами сохранились и вулканы - признаки недавнего здесь вулканизма. Действующие вулканы на территории России находятся лишь на самой восточной окраине: на п-ове Камчатка и Курильских островах. Исследования русских вулканов начал еще в XVIII в. друг и современник М. В. Ломоносова путешественник и географ С. П. Крашенинников, посетивший и изучавший Камчатку в 1737-1741 гг. Его талантливая книга «Oписание Земли Камчатки», где две главы «о огнедышащих горах» и «0 горячих ключах» впервые посвящены описанию камчатских вулканов и гейзеров, является первым научным трудом по исследованию вулканов и началом русской вулканологии. Позднее поступали редкие отрывочные сведения о вулканах Камчатки от моряков и путешественников и несколько более подробные сведения от участников некоторых экспедиций прошлого столетия: А. Постельса, А. Эрмана, К. Дитмара, К. И. Богдановича и других. Наиболее глубокие исследования вулканов Камчатки начал в 1931 г. А. Н. Заварицкий, который выявил связь линейного расположения вулканов с внутренним строением полуострова, с вероятными по этим направлениям глубокими разломами в земной коре.

В 1935 г. по инициативе Ф. Ю. Левинсон-Лессинга была организована у подножия Ключевской Сопки вулканологическая станция Академии наук СССР для систематических научно-исследовательских наблюдений современной деятельности камчатских вулканов. О вулканической деятельности на Курильских островах были опубликованы в конце прошлого и начале текущего столетий отрывочные сведения путешественников Б. Р. Головина и Ф. Крузенштерна, Д. Мильна и Г. Снoу. После Bеликой Отечественной войны вулканы Курильских островов более детально изучали Г. Б. Корсунская и Б. И. Bлодавец, а в настоящее время их изучение продолжают научные сотрудники Камчатской вулканологической станции.П-ов Камчатка представляет собой один из немногих участков земной поверхности, обильно насыщенный вулканами. в настоящее время здесь насчитывается не менее 180 вулканов, из которых 14 активно действующих, 9 вулканов затухающих и более 157 вулканов потухших. Кроме вулканов Камчатка изобилует гейзерами, горячими источниками и вулканическими сальзами. П-ов Камчатка расположен в подвижной зоне земной коры, захваченной альпийской складчатостью и вулканизмом, и относится к вулканическому Тихоокеанскому «огненному кольцу». Интенсивный вулканизм Камчатки u u v сочетается с высокой сейсмичностью, с частыми землетрясениями силой до 9 баллов. Оба этих геологических процесса играли и играют значительную роль в образовании, как внутреннего строения, так и рельефа полуострова. Характер поверхности полу.острова типичен для горно-вулканической страны. Bдоль полуострова вытянуты в северо-восточном направлении два горных хребта: в западной части проходит Срединный хребет, а вдоль восточного пoбepeжья - Bосточно-Камчатский.

studfiles.net

Энергетика древних вулканов и общие проблемы эволюции вулканизма в истории земли

Вопросы энергетики вулканической деятельности геологического прошлого неоднократно служили предметом специального исследования, и по этому поводу имеются уже достаточно многочисленные публикации.

Интерес к энергетике древних вулканов определяется разными причинами. Во-первых, выяснение количественных показателей вулканической энергии геологического прошлого важно для оценки вклада вулканической активности в общую энергетику Земли. В перспективе такие оценки возможны на основе данных глобального палеовулканологического картирования. Во-вторых, определение энергетических параметров вулканической активности для различных периодов геологического времени открывает путь для выявления вариаций внутренней энергии Земли и общих тенденций в ее энергетическом развитии. Вопрос об усилении или ослаблении вулканической деятельности с течением геологического времени постоянно волнует исследователей, задающих вопросы: была ли эта деятельность в прошлом, в отдельные периоды геологического времени более интенсивной или она, наоборот, усиливается сейчас; насколько устойчивой она была в прошлом, на протяжении всей геологической истории Земли, насчитывающей не менее 3,8 млрд. лет, и т. д. На все такого рода вопросы можно получить ответ, только основываясь на развертывании систематических палеовулканологических исследований, включающих специальное картирование древних вулканических областей, позволяющее оценивать количество продуктов вулканической активности, образовавшихся в период формирования этих областей. Располагая соответствующими данными о количестве продуктов вулканической деятельности различных территорий, можно представить суммарные результаты с некоторой определенной точностью для различных периодов существования континентов и тем или иным способом экстраполировать эти данные на океанические пространства. Впрочем, в дальнейшем и эти пространства будут изучены в достаточной степени, чтобы для них тоже могли бы быть составлены необходимые палеовулканологические карты, отвечающие различным этапам образования океанов. Но для этого необходимо довести степень геологической изученности океанов до уровня, достигнутого на континентах.

Располагая данными о количестве продуктов вулканической деятельности, образовавшихся в пределах некоторой области, можно, используя известные построения Хедервари, рассчитать вулканическую энергию, характеризующую территорию этой области. Основой для такого расчета служит представление о том, что среди различных форм проявления энергии вулканических извержений, определяемых затратами на разрушение горной массы, заполняющей жерло вулкана, на выброс пирокластического материала, на вулканические землетрясения, на тремор или вулканическое дрожание, на формирование воздушных волн и т. д., тепловая энергия в десятки, сотни и даже тысячи раз превосходит все остальные виды энергии таких извержений. В целом следы всех видов энергии остаются незапечатленными в продуктах былой вулканической деятельности, однако тепловая энергетика прежних извержений может быть рассчитана по количеству выброшенных или излившихся на поверхность вулканических масс, а она на порядки выше всех других видов энергии вулканических извержений и, таким образом, определяет в целом истинную энергетику вулканизма Земли.

Хедервари предложил для оценки тепловой энергии вулканических извержений использовать простейшие соотношения, связывающие тепловую энергию и массу выбросов и учитывающие данные об объеме выбросов, средней их плотности, а также удельной и скрытой теплоемкости лав.

С помощью этих формул удалось получить количественные энергетические характеристики для многих современных извержений, оказавшиеся, естественно, наибольшими для крупнейшего извержения вулкана Тамбора в 1815 г. Предложенная Хедервари методика была приложена затем к анализу вулканической энергетики геологического прошлого, в частности для девонских вулканических извержений Алтае-Саянской области и для всего девонского периода на континентах.

Для общей оценки энергетики Земли в различные геологические эпохи на разных территориях мира такие расчеты представляются совершенно необходимыми. Однако они возможны только при том условии, что в распоряжении исследователя имеются более или менее надежные данные палеовулканологических реконструкций для древних вулканических областей. При таком анализе можно встретиться с двумя главными случаями. Первый из них приводит к определению минимальных объемов пород, а следовательно, наименьших значений энергии. В этом случае речь идет о подсчете объемов, проводимых с учетом главным образом реальных выходов отложений на поверхность, которые определяются откартированной их площадью. Учитывая среднюю мощность соответствующих вулканогенных толщ, устанавливаемую тоже по данным геологического картирования, и принадлежность сохранившихся вулканогенных накоплений к лавам, рыхлым продуктам (ювенильным или резургентным) или подводным излияниям, можно соответственно вычислить общий объем продуктов вулканизма и отвечающую ему энергию вулканической деятельности геологического прошлого. Второй случай определяется возможностями реконструкции реальной обстановки, в которой происходило накопление продуктов вулканической деятельности в различные периоды геологического времени, т. е. возможностями более строгой оптимальной оценки объема разнотипных вулканических образований и соответствующей энергии. Для этого необходимы палеовулканологические реконструкции, учитывающие физико-географические условия образования вулканогенных пород, при которых не так важно, какие (андезитовые, базальтовые или риолитовые) это породы, как то, принадлежат ли они наземным лавам, подводным излияниям или пирокластам, а также на какой территории в прошлом они были распространены. В этом случае необходимо, следовательно, учитывать и реальные особенности морфологии вулканических построек. Задача эта нелегкая, но разработка методов ее решения на конкретных примерах позволит в наибольшей степени приблизиться к определению действительной картины эволюции вулканизма в истории Земли и вариаций ее энергетики.

Сравнительно недавняя попытка дать общий обзор древних вулканических областей южных материков может служить примером количественного подхода к анализу палеовулканологических проблем, позволяющим ориентировочно определять не только объемы вулканических продуктов для различных геологических периодов в истории Земли, но и соответствующих этим объемам энергетических параметров. Такой обзор, во-первых, представляет, по-видимому, единственную попытку систематизировать данные о реальном распространении и особенностях состава вулканогенных образований фанерозоя на таких обширных территориях, в связи с изучением которых могут быть рассмотрены важнейшие вопросы оценки возможностей и перспектив реконструкции глобального развития вулканической деятельности земного шара. Во-вторых, в этом обзоре намечены методические подходы к анализу вулканической деятельности геологического прошлого, которые могут быть сформулированы в виде некоторых наиболее существенных положений, определяющих задачи дальнейших исследований.

Главные положения такого типа следующие. Прежде всего для успешной разработки проблемы глобального развития вулканизма в истории Земли необходимо ясно представлять реальное размещение в пространстве и во времени конкретных вулканических областей геологического прошлого. Этот подход требует целеустремленного изучения геологических данных и, следовательно, учета результатов геологического картирования различных территорий и стратиграфического изучения разрезов, содержащих вулканогенные породы. Без этого невозможно оконтуривание древних вулканических областей и полей, а также определение их возраста и миграции во времени и пространстве. Далее, следует располагать данными о составе вулканогенных пород и об ассоциациях их друг с другом и с осадочными комплексами, чтобы иметь возможность в процессе исследования проводить различного рода сопоставления, ориентирующие в характерных формационных и фациальных вариациях вулканогенных образований, а также в их морфологии, способе перемещения из недр к поверхности, типе вулканических извержений и т. п. Наконец, требуется количественный учет данных по древним вулканическим областям, чем может быть обеспечено не только общее развитие представлений о вулканической деятельности геологического прошлого, но и создание основы для анализа вариаций энергетики Земли в минувшие геологические эпохи. Следует подчеркнуть, что для количественного анализа вулканической деятельности и связанных с ней проблем энергетики, крайне необходимо развитие в дальнейшем методов оценки тех именно масс вулканогенных пород, которые накапливались первоначально в той или иной области, а не только сохранились после того, как значительные объемы продуктов вулканизма были размыты и удалены в процессе денудации. Сейчас можно лишь очень ориентировочно проводить такого рода построения, но в целом они совершенно необходимы, иначе общие знания в области оценки масштабов вулканической деятельности геологического прошлого окажутся совершенно недостаточными.

Намеченные методические подходы к исследованию эволюции вулканизма в истории Земли в глобальном плане составляют необходимый элемент общего исследования этой проблемы, и хотя при их реализации приходится встречаться с различными трудностями, такие подходы представляются тем не менее вполне реалистическими и целенаправленными. Именно поэтому можно полагать, что, опираясь на предложенные методы исследования проблемы, можно достигнуть существенных и наиболее полноценных результатов.

Трудности, с которыми приходится сейчас сталкиваться на этом пути исследования, двоякого рода. Во-первых, пока не развито специальное изучение древних вулканических областей в предлагаемом плане, хотя поворот к таким исследованиям уже наметился. Так, в частности, многие исследователи сейчас начали оценивать различные древние вулканические территории не только как определенные петрографические провинции с соответствующим разнообразием свойственных им пород, но и как конкретные вулканические области, в пределах которых были извергнуты совершенно определенные, количественно учитываемые массы продуктов вулканических извержений. Во-вторых, возникает вопрос о вулканизме межконтинентальных пространств, что расшифровывается только по весьма ограниченным данным, известным по океаническим островам, и крайне скромным данным об основании (basement), на котором покоится на дне океанов осадочный чехол. Вследствие ограниченности данных, характеризующих состав, возраст и распространение вулканогенных пород на дне океанов для различных стратиграфических уровней, сейчас необходимо привлекать к анализу истории развития вулканической деятельности земного шара гипотетические построения, опорой которых могут служить те или иные общие представления о происхождении океанов. Это тем более затрудняет анализ проблемы, что пока неизвестно распространение в океанах пород более древних, чем юрские. Таким образом, ранние этапы развития вулканизма в океанах оказываются практически пока вообще нерасшифрованными и трудно поддающимися сколько-нибудь точному учету. Все это важно иметь в виду, чтобы не возлагать чрезмерных надежд на возможность уже сейчас подойти с необходимой строгостью к определению количественных параметров, характеризующих историю развития вулканической деятельности в глобальном плане. Это можно сделать в первом приближении в настоящее время только для континентов, а для океанических пространств следует либо привлекать те или иные гипотезы, либо воздерживаться от окончательных выводов до получения более полных данных, чем те, которыми можно располагать именно сейчас.

Опыт исследования проблем количественной оценки вулканической активности геологического прошлого на примере южных материков, осуществленный для фанерозоя, т. е. для последних примерно 600 млн. лет позволил выявить на основании изучения древних вулканических областей распространение вулканических пород в объемах. Эта таблица составлена по данным о размещении, размерах и строении фанерозойских областей на южных материках, включая Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду, а также Индостан. Среди этих вулканических областей выделяются два типа: макрохронные — перманентного развития вулканизма и брахихронные — кратковременного существования. С точки зрения изучения эволюции вулканизма в истории Земли особое значение приобретают, по-видимому, макрохронные вулканические области и пояса, так как именно они определяют главные очаговые зоны Земли в общем процессе ее эволюции. Их общие и частные вазимоотношения с аналогами, кратковременно существовавшими, представляют поэтому принципиальный интерес.

Сравнение полученных цифровых данных для объемов продуктов вулканизма с известными в литературе сведениями представляет определенный интерес. Известно, что попытки подсчитать ориентировочные объемы вулканогенных образований предпринимались различными исследователями, и в общем они приводят к далеко не однозначным результатам. По Ферхугену, предполагавшему, что лавовых плато с объемом каждого около 1 млн. км3 в течение фанерозоя было сформировано не более 30 (даже с трехкратным преувеличением оптимальных сведений), общий объем продуктов извержений составляет примерно 30 млн. км3. Это дает средний ежегодный расход вулканического материала около 0,05 км3, если считать продолжительность фанерозоя равной 570 млн. лет.

Однако Е. К. Мархинин, опираясь на данные К. Запера о крупнейших извержениях за период 1800—1963 гг. и ориентировочную оценку деятельности вулканов Курильской островной гряды, пришел к выводу о том, что среднегодовой привнос ювенильного материала при вулканических извержениях достигает 1,6—2,0 км3. Промежуточные цифровые показатели получены и приведены А. Б. Роновым в ряде работ, написанных им лично и с Хаиным на основании построения карт литологических формаций мира масштаба 1 : 25 000 000. Таким образом, расхождения в оценке вулканической активности Земли и соответственно вулканической энергетики оказываются сильно варьирующими в пределах от одного до двух порядков. При этом цифры Ферхугена близки к тем, которые определяются нами, так как лежат в пределах того же порядка.

Анализ данных показывает, что и для отдельных геологических периодов среднегодовой расход вулканического материала тоже сильно варьирует в пределах по крайней мере 1,5 порядков, что вполне укладывается в пределы, указываемые разными исследователями в качестве общих средних показателей. Так, для карбона южных материков средний ежегодный расход определяется величиной 0,001 км3, тогда как для неогена он достигает 0,050 км3. Хотя все это касается только южных материков, но, во всяком случае, свидетельствует о том, что вариации расхода вулканического материала существенно меняются в различные геологические периоды времени. Глобальное изучение таких вариаций составляет одну из важнейших задач дальнейших палеовулканологических исследований. Насколько она трудна, можно показать на примере весьма ориентировочных расчетов общего количества продуктов вулканической деятельности, образовавшихся в фанерозое на всем земном шаре в целом.

Глобальный подход к таким оценкам основывается на разных принципах в зависимости от того, какой из двух общетеоретических геологических концепций придерживаться. Тем не менее в любом случае необходимо прежде всего располагать соответствующими палеовулканологическими картами древних вулканических областей континентов. При отсутствии таких же карт для обширных акваторий вопрос о том, как определить объем вулканического материала, извергнутого в океаны, может сейчас решаться по-разному.

Если опираться на общие построения теории геосинклиналей в классическом ее виде, в нашей стране разработанной А. Д. Архангельским и Н. С. Шатским, то, располагая сведениями об объеме фанерозойских вулканических пород на континентах, равном ориентировочно для всех континентов мира примерно 20,5 млн. км3, можно различными способами попытаться экстраполировать эти данные на океаны. Наиболее простым является предположение о более или менее равномерной вулканической активности на всей поверхности Земли. В таком случае можно допустить, что объемы фанерозойских вулканических пород в океанах в 2 раза превышают объемы аналогичных пород, установленные для материков, пропорционально отношению поверхностей океанов и континентов. Это значит, что объемы этих пород в океанах составляют примерно 40 млн. км3, а общий их объем на всей поверхности Земли достигает 60 млн. км3. Если, кроме того, учитывать возможные потери материала при вулканических извержениях, которые могут в крайних и маловероятных ситуациях достигать 75%, то возможно пятикратное увеличение объемов фанерозойских вулканических пород на всем земном шаре, которое составит, следовательно, 300 млн. км3, в том числе на континентах около 100 млн. км3 и в океанах 200 млн. км3.

Однако при таком расчете роль вулканизма в океанах может быть сильно заниженной. Помимо того, что сейчас известны многочисленные вулканы на дне океанов, а буровые скважины почти повсеместно вскрывают базальтовые лавы, погребенные среди океанических осадков, либо перекрывающих эти лавы, либо переслаивающихся с ними, имеются еще и сейсмические профили океанического дна, позволяющие в общем виде представлять его глубинное строение. На этих профилях обычно выделяют три слоя, включая первый — осадочный, второй — вулканический и третий — базальтовый. Мощности этих трех слоев, по данным различных исследователей, колеблются (в км): первый слой — 0,3—0,7; второй слой — 1,3—2,0; третий — 4,3—4,5.

Конечно, названия «вулканический» и «базальтовый» слой условны, тем не менее можно предполагать, что некоторую часть второго океанического слоя действительно образуют вулканические породы, возраст которых может варьировать в пределах от мезозоя до кайнозоя, включая современную эпоху.

Как велика эта собственно вулканическая часть разреза второго слоя, установить пока невозможно, за отсутствием полноценных данных бурения (пока они фрагментарны). Но даже если допустить насыщение этого слоя вулканическими породами на 50% и определить среднюю его мощность равной 1,5 км, то и тогда объемы вулканических пород на океаническом дне окажутся огромными. Общая поверхность океанов составляет немногим больше 360 млн. км2, и если считать, что второй слой прослеживается в океанах повсеместно, то при такой его насыщенности вулканическими породами и мощности общий объем этих пород ориентировочно составит 270 млн. км3. Это на порядок выше тех цифр, которые были приведены в первом расчете для материков, но всего лишь в 2,7 раза выше этих цифр, если внести поправку на рассеивание 75% вулканического материала в процессе извержений на континентах (20 млн. км3 X 5 = 100 млн. км3). Однако стоит представить себе насыщенность второго слоя вулканическими породами на 100%, как их общий объем увеличится до 540 млн. км3 и превысит то, что известно для континентов по максимальным расчетам, в 5,4 раза.

В приведенных расчетах вулканических пород океанов, в отличие от первого, остается, строго говоря, неизвестным возрастной интервал, в течение которого сформировались эти породы. Тем не менее данные о зональном строении океана относительно оси срединно-океанических поднятий и возрасте океанического дна по полосовым магнитным аномалиям могут способствовать определению возрастного интервала в пределах мезозой—канозой до современной эпохи включительно. В соответствии с концепцией плитной тектоники более ранние вулканические породы в океанах отсутствуют, что пока еще проблематично. Если следовать таким определениям возраста вулканических пород океанов, то почти трехкратное и, может быть, даже пятикратное (с лишним) превышение объемов в океанах по сравнению с континентами придется относить к последним 200 млн. лет из общей 600-миллионной фанерозойской истории. Иными словами, при такой постановке вопроса окажется, что при сравнении данных по материкам и океанам необходимо будет предполагать огромные различия в активности вулканизма материков и океанов, достигающие 10—15-кратных превышений в океанах по сравнению с континентами. Однако все эти построения пока мало надежны вследствие того, что для океанов нет возможностей сейчас представить точную картину распределения вулканических пород для различных возрастных срезов и нет данных, позволяющих более или менее строго определить вариации мощностей вулканических пород.

Так выглядит в настоящее время общая картина распределения вулканических пород на земном шаре в фанерозое. Реально есть возможность уже сейчас дать общую оценку вулканической активности для континентов, если воспользоваться существующими геологическими картами и провести необходимые палеовулканологические реконструкции для различных периодов фанерозойской геологической истории. Тот же принцип построений может быть приложен и к изучению докембрийского вулканизма, хотя для докембрия это сделать труднее, так как на обширных пространствах докембрийские вулканические породы скрыты под чехлом более поздних отложений, во многих случаях подверглись сильному метаморфизму и их первичную вулканическую природу не всегда легко установить. Требуется развертывание соответствующих палеовулканологических исследований, сопровождаемых реконструкцией древних вулканических областей. Однако для океанов не только докембрийская, но и палеозойская история вулканизма остается недостаточно ясной. Возможно, как предполагается в концепции плитной тектоники, такой истории для современных океанов вообще не было. Но и для мезозойской истории общая эволюция вулканизма в океанах с позиций концепций плитной тектоники представляется очень однообразным процессом, неизменно сопутствующим без существенных вариаций сравнительно равномерному раздвижению плит и образованию новой коры вдоль швов между ними, совпадающих, в частности, с осевыми зонами океанов. Основываясь на этих представлениях о мезозойской истории океанов, пока еще невозможно создать общую схему эволюционного развития вулканизма Земли. Для континентов же, опираясь на данные геологического картирования, разработка этой проблемы вполне возможна.

Хотя изучение глобальной эволюции вулканизма по данным, полученным для континентов, недостаточно для выявления общих закономерностей, свойственных всему земному шару, тем не менее именно для континентов, располагая сейчас разносторонней и наиболее полной информацией о распределении вулканических пород в пространстве и во времени, можно, во-первых, предложить конкретные принципы и методы разработки проблемы эволюции вулканизма в истории Земли, во-вторых, определить общую эволюцию вулканической деятельности и ее вариации в пределах континентов. Очевидно, что количественные оценки вулканической активности на континентах могут быть установлены с той точностью, с которой будут восстановлены контуры разновозрастных вулканических областей, основанные на данных геологического картирования, фациального анализа, исследования изменений мощностей и т. д.

Что касается эволюции качественных признаков, характеризующих разновозрастные вулканические породы, то, конечно, легче было бы ее установить, если бы одни вулканические породы были свойственны древним, а другие — более молодым геологическим периодам. Однако главные типы пород, такие, как базальты, андезиты, риолиты и другие, да и не только главные, но и второстепенные, известны на всех этапах геологического развития Земли. Может быть, только коматиты могут быть отнесены к уникальному ряду пород или к ассоциации, характеризующей только или почти только наиболее древние этапы докембрийской геологической истории. Высказанные ранее надежды на существование пород-индикаторов, позволяющих определять типичные черты развития вулканизма в те или иные периоды геологического времени, на примере коматитов, могут быть, по-видимому, оправданы. Во всяком случае, и дальше поиск таких пород должен продолжаться.

Особенно важен поиск аналогичных индикаторов среди ассоциаций пород или их формаций. Следуя идеям, выдвинутым А. И. Анатольевой в отношении осадочных и вулканогенно-осадочных формаций, среди них следует выделять три принципиально различных типа: сквозные, зарождающиеся и отмирающие. Сквозные — это ассоциации или формации пород, остающиеся неизмененными или мало меняющиеся на протяжении ряда геологических эпох; зарождающиеся — впервые появляющиеся в разрезе каменной оболочки Земли именно в данное время, в более древние эпохи неизвестные; отмирающие — те, которые, наоборот, были известны в более ранние периоды жизни Земли, а затем исчезли из разреза ее осадочной оболочки.

К сквозным вулканогенным формациям относятся базальтовые и трапповые серии, различия которых, свойственные разным геологическим эпохам, в общем не характеры, хотя и для этих формаций впоследствии, возможно, удастся выявить определенные геохимические черты, типичные для разновозрастных серий пород. Впрочем, и сейчас в типичных трапповых формациях могут быть отмечены некоторые черты изменчивости, по-видимому, позволяющие проводить различия между древними и более молодыми формациями. Так, древние трапповые формации, судя по тому, что о них сейчас известно, были более тесно связаны с глубинными корнями, образующими очень крупные подземные камеры, ныне имеющие вид крупных лополитов, в которых магма подверглась гравитационной дифференциации в масштабах, не сопоставимых с тем, что наблюдалось позднее. Эти камеры в прошлом располагались, несомненно, ближе к поверхности. Трапповые формации в древние эпохи часто располагались в таких прогибах, которые приобретали характер погребенных структур, тогда как более молодые формации сосредоточивались преимущественно на приподнятых участках синеклиз и на их склонах.

Тип зарождающихся формаций представляют стратифицированные и нестратифицированные трахибазальтовые формации, возникшие и достаточно широко распространившиеся в девонское время и сохранившиеся позднее, вплоть до четвертичного периода. Нестратифицированные формации такого типа известны в Минусинском прогибе на юге Сибири, а также на плато Клайда в Шотландии, на Аравийском полуострове и в Эфиопии; Минусинский прогиб, по-видимому, пример наиболее древней формации рассматриваемого ряда. Здесь известны девонские ассоциации базальтов с натриевыми щелочными породами: эссекситами, трахидолеритами, своеобразными фонолитами, известными под местным названием берешитов, а также другими аналогичными породами. Характерен преимущественно эссекситовый характер самих базальтов. Трахибазальтовые формации плато Клайда принадлежат карбону, а Абиссинского нагорья — относятся к более поздним образованиям третичного (миоцен-плиоценового) и отчасти четвертичного возраста. В Минусинском прогибе они по латерали замещаются трахириолитовыми сериями, в Восточной Африке — породами нестратифицированной калиевой щелочной формации. Нестратифицированные трахибазальтовые формации тоже типичны для поздних геологических эпох и принадлежат преимущественно третичному и четвертичному периодам времени. Состав их тот же, что и стратифицированных ассоциаций, но обычно более разнообразен, вследствие чего здесь более часто встречаются породы необычного типа. Типично эта формация представлена в Центральной Европе, где принадлежащие ей миоценовые, плиоценовые и четвертичные вулканические породы образуют серию разобщенных вулканических построек или их групп, распространенных на обширных пространствах перед фронтом альпийского горного пояса.

В Африке породы нестратифицированной трахибазальтовой формации имеются в системе рифтовых впадин, в Северной Америке они сопровождают восточный край Скалистых гор на всем протяжении от Канады до Мексики, на севере Центральной Азии аналогичные породы наблюдаются и на Байкальском своде на юге Сибири, и на плато Дариганга в Монголии, и в районах Датуна, Малого Хингана, Большого Хингана в Китае. Эти породы есть также и на востоке Азии. Во всех этих районах, как и в Европе, возраст пород формации миоценовый до четвертичного. По-видимому, только в Минусинском прогибе наблюдаются наиболее древние породы нестратифицированной трахибазальтовой формации. В этом прогибе известны сравнительно немногочисленные верхнепалеозойские или более молодые некки и дайки, которые секут нижнекаменноугольные и предположительно пермские отложения. Таким образом, приведенные данные указывают на возможность выявления примеров, позволяющих установить определенную изменчивость в общем развитии вулканической деятельности за период времени по крайней мере от верхнего протерозоя до современной эпохи.

К числу таких примеров могут быть отнесены, вероятно, также игнимбритовые формации. Хотя они известны на самых различных, в том числе докембрийских, стратиграфических уровнях, тем не менее в виде типичных стратифицированных формаций, возникших в связи с образованием огромных вулканических полей, ныне представленных спокойно залегающим чехлом, перекрывающим (например, в Новой Зеландии) обширные пространства, они распространены преимущественно на сравнительно высоких стратиграфических уровнях. Особенно они характерны для постолигоценовой эпохи, но имеются также на уровне, отвечающем среднему и верхнему палеозою. Для обоснования общей эволюции игнимбритовых формаций особенно необходимы соответствующие количественные подсчеты, на основании которых можно было бы строго выявить общую эволюцию игнимбритовых формаций по крайней мере для системы континентов и островных дуг.

Сейчас можно говорить также о коматитовых сериях как типичных отмирающих формациях, широко распространенных в докембрии, преимущественно раннем, и практически исчезающих в фанерозое. Вообще выявление отмирающих формаций наиболее строго может быть осуществлено, по-видимому, путем сравнения молодых ассоциаций с теми, которые принадлежат более глубокому докембрию. В этой связи следует прежде всего сослаться на своеобразные черты развития вулканической деятельности в раннем докембрии, выразившиеся в образовании вулканогенно-кремнистых формаций, утративших значение в палеозойскую и тем более мезозойскую эпохи. Внимание должны привлечь и зеленокаменные формации, предшественниками которых являются в известной мере амфиболитовые формации. Однако здесь пока еще нет точных данных.

Заканчивая раздел, необходимо подчеркнуть, что проблема эволюции вулканической деятельности — одна из важнейших в современной геологии. Разработка ее, несомненно, отстает от общего уровня исследования процессов седиментации. В настоящее время складывается ложное представление о том, что такое отставание обусловлено отсутствием реальных признаков эволюции вулканической деятельности. Между тем дело заключается в том, что магматические и, в частности, вулканогенные породы обычно привлекают внимание как объекты, представляющие петрологический интерес. В связи с этим большинство исследователей чаще всего ограничивается изучением состава этих пород, лишь в малой степени затрагивая имеющие к ним отношение геологические проблемы.

На пути выяснения эволюции вулканической деятельности в истории Земли стоят две главные задачи: 1) приложение формационного метода к исследованию вулканогенных пород и 2) изучение хронологических закономерностей распределения вулканогенных пород и их ассоциаций (формаций) в разрезе осадочной оболочки Земли. Исследования, направленные на решение этих задач и сопровождаемые выделением зарождающихся и отмирающих формаций и определением хроностратиграфических интервалов их существования, могут явиться одним из наиболее эффективных методов выявления качественных необратимых эволюционных изменений в развитии вулканической деятельности в пределах всей системы континентов земного шара.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Вулканы и вулканизм

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Геолого-географический факультет

Кафедра общей и исторической геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Вулканы и вулканизм»

Студент 1 курса 7 группы

Руководитель кандидат наук

г. Ростов-на-Дону

2001

План:

Введение

1. Вулканы

1.1. Общие сведения

1.2. География вулканов

1.3. Продукты вулканических извержений

2. Вулканизм

2.1. Площадные вулканы

2.2. Трещинные вулканы

2.3. Центральный тип вулканов

2.4. Строение Вулкана

3. Типы вулканов

3.1. Гавайский тип

3.2. Стромболианский тип

3.3. Вулканы России и другие типы

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Вулканы и вулканизм. Вулканами называются конусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразный продукты, лава, пепел, обломки горных парод. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле – будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа – не сформировалась без участия вулканизма. Высокая практическая значимость этих явлений обусловило выбор темы курсовой работы.

Основной целью работы является исследование вулканов и вулканизма. В соответствии с поставленной целью в работе рассматриваются следующие задачи. В первой главе рассматриваются история появления вулканов их распространенность на земной поверхности, так же пойдет речь и о продуктах вулканических извержений который бываю твердые в виде вулканических бомб и пепла и жидкие в виде лавы. Во второй главе речь идет о проявлении вулканизма и строении вулкана. Так мы узнаем, что вулканы бывают трех типов: 1) площадные 2) трещинные 3) центральные и очень сложно строение.

В третей главе рассказывается о типах вулканов и к каким типам относятся вулканы России.

1. Вулканы

1.1. Общие свединия.

В Тирренском море в группе Липарских островов есть небольшой остров Вулькано. Древние римляне считали этот остров входом в ад, а также владением бога огня и кузнечного ремесла Вулкана. По имени этого острова огнедышащие горы впоследствии стали называть вулканами.

Извержение вулкана может продолжаться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называются действующими.

Есть вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена. Некоторые из них сохранили форму красивого конуса. О деятельности их у людей не сохранилось никаких сведений. Их называют потухшими. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области – Крым, Забайкалье и другие места.

Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер (по-гречески – большая чаша) – глубокую впадину с обрывистыми стенками, похожую на гигантскую чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин на дне и стенах кратера поднимаются струи и газы пара. Иногда они спокойно выходят из под камней и щелей, а иногда вырываются бурно со свистом и шипением. Кратер наполняют удушливые газы; поднимаясь вверх они образуют облачко на вершине вулкана. Месяцы и годы вулкан может спокойно куриться, пока не произойдет извержение. Этому событию часто предшествует землетрясение; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов, сгущаются облака над вершиной вулкана.

Потом под давлением газов, вырывающихся из недр земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются густые черные тучи газов и паров воды, смешенных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Одновременно со взрывом из кратера летят куски раскаленных камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуя потоки грязи, скатывающейся по склонам и заливающие окрестности. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, а по жерлу его поднимется раскаленная лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, уничтожая все на своем пути.

При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.

Извержение вулканов происходит также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят столб пара над водой или плавающую на поверхности “каменную пену” – пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно проявившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели – изверженные массы – размываются морскими волнами и бесследно исчезают.

Некоторые подводные вулканы образуют конусы, выступающие над поверхностью воды в виде островов.

В древности люди не умели объяснить причины извержения вулканов. Поэтому это грозное явление природы повергало человека в ужас.

1.2. География вулканов.

В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов.

К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947.

К потенциально действующим относятся голоценовые вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.

К условно потухшим вулканам относят не проявляющими активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100тыс. лет).

Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течении последних 100тыс. лет. Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и геологических районах Земли. Однако распределены они неравномерно. Подавляющее большинство вулканов расположено в экваториальной, тропической и умеренной областях. В полярных областях, за Северным и Южным полярными кругами, отмечены чрезвычайно редкие участки относительно слабой вулканической активности, обычно ограничивающиеся выделением газов.

Наблюдается прямая зависимость между их количеством, и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчете на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия) и другие горные сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения. Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны с рифтовыми зонами - узкими и протяженными областями расколов и просадки земной коры (Восточно-Африканская рифтовая система), Срединно-Атлантический хребет.

Установлено, что вулканы приурочены к тектонически-активным поясам, где происходит большинство землятресение.

Области развития вулканов характеризуются сравнительно большой раздробленностью литосферы, аномально высоким тепловым потоком (в 3-4 раза больше фоновых значений), повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной. К областям ювенильных источников термальных вод тина гейзеров.

Вулканы расположенные на суше, хорошо изучены; для них точно определены даты прошлых извержений, известен характер вылившихся продуктов. Однако большая часть активных вулканических проявлений, по-видимому, происходит в морях и океанах, покрывающих более двух третей поверхности планеты. Изучение этих вулканов и продуктов их извержений затруднены, хотя при мощном извержении этих продуктов может оказаться так много, что сформированный ими вулканический конус показывается из воды, образуя новый остров. Так, например, в Атлантическом океане, южнее Исландии, 14 ноября 1963г., рыбаки заметили поднимающиеся над поверхностью океана клубы дыма, а также вылетающие из под воды камни. Через 10 дней на месте извержения уже образовался остров длиной около 900м, шириной до 650м и высотой до 100м, получивший название Суртсей. Извержение продолжалось более полутора лет и завершилось лишь весной 1965г., образовав новый вулканический остров площадью 2,4км2 и высотой 169м над уровнем моря.

Геологические исследования островов показывают, что многие из них имеют вулканическое происхождение. При частой повторяемости извержений, их большой продолжительности и обилии выделяемых продуктов могут создаваться весьма внушительные сооружения. Так, цепочка Гавайских островов вулканического происхождения представляет собой систему конусов высотой 9,0-9,5км (относительно дна Тихого океана), т.е превышающей высоту Эвереста!

Известен случай, когда вулкан вырос не из под воды, как было рассмотрено в предыдущем случае, а из под земли, прямо на глазах у очевидцев. Произошло это в Мексике 20 февраля 1943г.; после многодневных слабых толчков на вспаханном поле появилась трещина и из нее началось выделение газов и пара, извержение пепла и вулканических бомб - сгустков лавы причудливой формы, выброшенных газами и остывших в воздухе. Последующие излияние лавы привели к активному росту вулканического конуса, высота которого в 1946г. достигла уже 500м (вулкан Парикутин).

1.3. Продукты вулканических извержерний

При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми.

Газообразные - фумаролы и софиони, играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 7000с) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.

mirznanii.com

Ученые недооценивали древние извержения вулканов

Сильнейшее извержение вулкана в Италии, которое, вероятно, играло главную роль в судьбе неандертальцев, очевидно, было даже сильнее, чем предполагалось ранее.

В ходе новых исследований ученые изучили кальдеру вулкана на Флегрейских полях на юге Италии. Примерно 39 тысяч лет назад тут произошло сильнейшее извержение вулкана, какое только видела Европа за последние 200 тысяч лет. Это супер извержение могло сыграть роль в гибели или переселении неандертальцев и современного человека в восточную часть Средиземного моря.

Для того чтобы больше узнать об этой катастрофе, ученые измерили уровень пепла на 115 участках. Затем они анализировали эти данные, используя 3D компьютерную модель для определения распространения вулканического пепла.

Исследования показали, что вулкан выплюнул от 250 до 300 кубических километров пепла, которые осели на площади 3,7 миллионов квадратных километров. Это в 2, а может, и в 3 раза больше, чем предполагалось ранее. Результаты исследований были опубликованы 30 мая в журнале Geophysical Research Letters.

Также ученые обнаружили, что в результате извержения в атмосферу было выброшено 450 миллионов килограмм ядовитого сернистого газа. Из-за этого загрязнения климат в Северном полушарии стал прохладнее и за 2-3 последующих года средние температуры упали на 1-2 градуса Цельсия. Этого было достаточно, чтобы окружающая среда пережила серьезные изменения. (Для сравнения из-за загрязнения воздуха в результате извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году глобальные температуры упали всего на 0,5 градусов.)

Исследователи отметили, что извержение вулкана Флегрейских полей имело место в тот период, когда уже было достаточно прохладно – в последний Ледниковый Период. "Люди и неандертальцы, которые жили в то время, столкнулись с серьезными испытаниями", - говорит Антонио Коста (Antonio Costa), вулканолог из Университета Ридинг в Англии.

Насыщенный фтором пепел вулкана, который позже соединился с растениями, употребляемыми в пищу человеком, мог также повлиять на появление болезни под названием флюороз, которая приводит к повреждению глаз, зубов и органов. Более того, сернистый газ, фтор и хлор, которые выделялись во время извержения, могли привести к выпадению интенсивных кислотных дождей.

Ученые также планируют детально изучить и другие крупные извержения, например, извержение вулкана Тоба на Суматре, которое имело место 75 тысяч лет назад и было намного сильнее, чем извержение на Флегрейских полях.

Перевод: Денисова Н. Ю.

www.infoniac.ru

Смотрите также

• 
  Древний вулканизм
• 
  Древние шведы
• 
  Древние шведы
• 
  Древний алатырь
• 
  Древний алатырь
• 
  Древний парусник
• 
  Древний парусник
• 
  Судан древний
• 
  Судан древний
• 
  Прялка древняя
• 
  Прялка древняя