Вулканы. строение, виды, поражающие факторы
Содержание:
Вулканическая активность
Наиболее интенсивно вулканизм проявлен в следующих обстановках:
- на активных континентальных окраинах
- в зонах срединно-океанических хребтов
- над горячими точками в областях поднятия мантийного плюма
Вулканы на Земле делятся на два типа:
- Активные (действующие) — извергавшиеся в исторический период времени или в течение голоцена (в последние 10 тысяч лет.). Некоторые активные вулканы могут считаться спящими, но на них ещё возможны извержения.
- Неактивные (потухшие) — древние вулканы, потерявшие свою активность.
На суше насчитывается около 900 активных вулканов (см. список крупнейших вулканов ниже), в морях и океанах их число уточняется.
Период извержения вулкана может продолжаться от нескольких дней до нескольких миллионов лет.
На других планетах
Астрофизики, в историческом аспекте, считают, что вулканическая активность, вызванная, в свою очередь, приливным воздействием других небесных тел, может способствовать появлению жизни. В частности, именно вулканы внесли вклад в формирование земной атмосферы и гидросферы, выбросив значительное количество углекислого газа и водяного пара. Так, например, в 1963 году в результате извержения подводного вулкана у юга Исландии возник остров Сюртсей, который в настоящее время является площадкой для научных исследований по наблюдению зарождения жизни.
Учёные также отмечают, что слишком активный вулканизм, как например, на спутнике Юпитера Ио, может сделать поверхность планеты непригодной для жизни. В то же время слишком слабая тектоническая активность ведёт к исчезновению углекислого газа и стерилизации планеты. «Эти два случая представляют собой потенциальные границы обитаемости планет и существуют наряду с традиционными параметрами зон жизни для систем маломассивных звёзд главной последовательности».
Сила извержения
Отдельные вулканы могут взрываться мощнее, чем атомная бомба. Как правило, это бывает, если магма загустела и стала настолько вязкой, что заткнула жерло вулкана. Внутри него давление понемногу увеличивается до тех пор, пока магма не выбьет такую пробку. Сила извержений зачастую измеряется по количеству пепла, который был выплеснут в воздух. При протекании магмы под землей благодаря породам она приобретает разнообразные формы. Как правило, текущая магма затекает в трещины внутри горных пород, и этот процесс называется согласной интрузией. При этом образуются блюдцеобразные породы, такие, как лополиты, линзообразные — факолиты, или плоские пласты — силлы. Вязкая магма может надавить на породу с такой силой, что возникнут трещины, и этот процесс называется несогласной интрузией.
Поствулканические явления
Фумаролы на о. Вулькано, Италия
После извержений, когда активность вулкана либо прекращается навсегда, либо он «дремлет» в течение тысяч лет, на самом вулкане и его окрестностях сохраняются процессы, связанные с остыванием магматического очага и называемые поствулканическими. К ним относят:
- фумаролы,
- термы,
- гейзеры.
- грязевые вулканы
Во время извержений иногда происходит обрушение вулканического сооружения с образованием кальдеры — крупной впадины диаметром до 16 км и глубиной до 1000 м. При подъёме магмы внешнее давление ослабевает, связанные с ней газы и жидкие продукты вырываются на поверхность, и происходит извержение вулкана. Если на поверхность выносится не магма, а древние горные породы, и среди газов преобладает водяной пар, образовавшийся при нагревании подземных вод, то такое извержение называют фреатическим.
Гейзер Старый служака
Вулканические купола Эйфеля
Поднявшаяся к земной поверхности лава не всегда на эту поверхность выходит. Она лишь поднимает слои осадочных пород и застывает в виде компактного тела (лакколита), образуя своеобразную систему невысоких гор. В Германии к таким системам относятся области Рён и Эйфель. На последней наблюдается и другое поствулканическое явление в виде озёр, заполняющих кратеры бывших вулканов, которым не удалось сформировать характерный вулканический конус (так называемые маары).
Гейзеры встречаются в районах с вулканической деятельностью, там, где горячие породы расположены близко к поверхности земли. В таких местах подземные воды нагреваются до температуры кипения, и в воздух периодически выбрасывается фонтан горячей воды и пара. В Новой Зеландии и Исландии энергия гейзеров и горячих источников используется для выработки электричества. Один из самых знаменитых гейзеров в мире — гейзер Старый служака в Йеллоустонском национальном парке (США), который каждые 70 минут выстреливает струю воды и пара на высоту 45 м.
Грязевые вулканы — небольшие вулканы, через которые на поверхность выходит не магма, а жидкая грязь и газы из земной коры. Грязевые вулканы намного меньше по размерам, чем обыкновенные. Грязь, как правило, выходит на поверхность холодной, но газы, извергаемые грязевыми вулканами, часто содержат метан и могут загореться во время извержения, создавая картину, похожую на извержение обыкновенного вулкана в миниатюре.
Мантийный плюм
В России грязевые вулканы распространены на Таманском полуострове; они встречаются также на Крымском полуострове, в Сибири, около Каспийского моря, на Байкале и на Камчатке. На территории Евразии грязевые вулканы часто встречаются в Азербайджане, Туркменистане, Грузии, Индонезии.
Какой вулкан выше всех?
Определить это не так уж просто. Во-первых, высота действующих вулканов может увеличиваться с каждым извержением за счет нарастания нового слоя пород или уменьшаться за счет взрывов, разрушающих конус.
Во-вторых, может проснуться считавшийся потухшим вулкан. Если он достаточно высок, то может отодвинуть назад уже имеющегося лидера.
В-третьих, откуда считать высоту вулкана — от основания или от уровня моря? Это дает совершенно разные цифры. Ведь конус, имеющий наибольшую абсолютную высоту, может оказаться не самым большим по сравнению с окружающей местностью, и наоборот.
В настоящее время среди действующих вулканов самым большим считается Льюйльяйльяко в Южной Америке. Его высота составляет 6723 м. Но многие вулканологи считают, что на звание величайшего может претендовать Котопахи, находящийся на том же материке. Пусть у него высота меньше — «всего» 5897 м, но зато последнее извержение у него было в 1942 году, а у Льюйльяйльяко — аж в 1877 г.
Также высочайшим вулканом на Земле можно считать гавайский Мауна-Лоа. Хотя его абсолютная высота составляет 4169 м, это меньше половины его истинной величины. Конус Мауна-Лоа начинается от самого океанического дна и поднимается более чем на 9 км. То есть его высота от подошвы до вершины превышает размеры Джомолунгмы!
Плинианский тип
называется по имени римского ученого Плиния Старшего, который погиб при извержении Везувия в 79 н.э. Извержения этого типа характеризуются наибольшей интенсивностью (в атмосферу на высоту 20-50 км выбрасывается большое количество пепла) и происходят непрерывно в течение нескольких часов и даже дней. Пемза дацитового или риолитового состава образуется из вязкой лавы. Продукты вулканических выбросов покрывают большую площадь, а их объем колеблется от 0,1 до 50 км3 и более. Извержение может завершиться обрушением вулканического сооружения и образованием кальдеры. Иногда при извержении возникают палящие тучи, но лавовые потоки образуются не всегда. Мелкий пепел сильным ветром со скоростью до 100 км/ч разносится на большие расстояния. Пепел, выброшенный в 1932 вулканом Серро-Асуль в Чили, был обнаружен в 3000 км от него. К плинианскому типу относится также сильное извержение вулкана Сент-Хеленс (шт. Вашингтон, США) 18 мая 1980, когда высота эруптивного столба достигала 6000 м. За 10 часов непрерывного извержения было выброшено ок. 0,1 км3 тефры и более 2,35 т сернистого ангидрида. При извержении Кракатау (Индонезия) в 1883 объем тефры составил 18 км3, а пепловое облако поднялось на высоту 80 км. Основная фаза этого извержения продолжалась примерно 18 часов.
Анализ 25 наиболее сильных исторических извержений показывает, что периоды покоя, предшествовавшие плинианским извержениям, составляли в среднем 865 лет.
Состав лавы.
Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.
| СРЕДНИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ЛАВ (в весовых процентах) | |||||||
| Оксиды | Нефелино- вый ба- зальт | Базальт | Андезит | Дацит | Фонолит | Трахит | Риолит |
| SiO2 | 37,6 | 48,5 | 54,1 | 63,6 | 56,9 | 60,2 | 73,1 |
| Al2O3 | 10,8 | 14,3 | 17,2 | 16,7 | 20,2 | 17,8 | 12,0 |
| Fe2O3 | 5,7 | 3,1 | 3,5 | 2,2 | 2,3 | 2,6 | 2,1 |
| FeO | 8,3 | 8,5 | 5,5 | 3,0 | 1,8 | 1,8 | 1,6 |
| MgO | 13,1 | 8,8 | 4,4 | 2,1 | 0,6 | 1,3 | 0,2 |
| CaO | 13,4 | 10,4 | 7,9 | 5,5 | 1,9 | 2,9 | 0,8 |
| Na2O | 3,8 | 2,3 | 3,7 | 4,0 | 8,7 | 5,4 | 4,3 |
| K2O | 1,0 | 0,8 | 1,1 | 1,4 | 5,4 | 6,5 | 4,8 |
| H2O | 1,5 | 0,7 | 0,9 | 0,6 | 1,0 | 0,5 | 0,6 |
| TiO2 | 2,8 | 2,1 | 1,3 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,3 |
| P2O5 | 1,0 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,1 |
| MnO | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,1 |
Существует множество типов вулканических пород, различающихся по химическому составу. Чаще всего встречаются четыре типа, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породе диоксида кремния: базальт — 48-53%, андезит — 54-62%, дацит — 63-70%, риолит — 70-76% (см. таблицу). Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо. При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют т.н. фенокристаллы — крупные кристаллы, образовавшиеся в магме еще в недрах Земли и вынесенные на поверхность потоком жидкой лавы. Чаще всего фенокристаллы представлены полевыми шпатами, оливином, пироксеном и кварцем. Породы, содержащие фенокристаллы, обычно называют порфиритами. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее. Таким образом, даже без химических анализов можно догадаться, что светлоокрашенная порода – это риолит или дацит, темноокрашенная — базальт, серого цвета — андезит. По различимым в породе минералам определяют ее тип. Так, например, оливин – минерал, содержащий железо и магний, характерен для базальтов, кварц — для риолитов.
По мере поднятия магмы к поверхности выделяющиеся газы образуют крошечные пузырьки диаметром чаще до 1,5 мм, реже до 2,5 см. Они сохраняются в застывшей породе. Так образуются пузырчатые лавы. В зависимости от химического состава лавы различаются по вязкости, или текучести. При высоком содержании диоксида кремния (кремнезема) лава характеризуется высокой вязкостью. Вязкость магмы и лавы в большой степени определяет характер извержения и тип вулканических продуктов. Жидкие базальтовые лавы с низким содержанием кремнезема образуют протяженные лавовые потоки длиной более 100 км (например, известно, что один из лавовых потоков в Исландии протянулся на 145 км). Мощность лавовых потоков обычно составляет от 3 до 15 м. Более жидкие лавы образуют более тонкие потоки. На Гавайях обычны потоки толщиной 3-5 м. Когда на поверхности базальтового потока начинается затвердевание, его внутренняя часть может оставаться в жидком состоянии, продолжая течь и оставляя за собой вытянутую полость, или лавовый тоннель. Например, на о.Лансарот (Канарские о-ва) крупный лавовый тоннель прослеживается на протяжении 5 км. Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой (на Гавайях такая лава называется пахоэхоэ) или неровной (аа-лава). Горячая лава, обладающая высокой текучестью, может продвигаться со скоростью более 35 км/ч, однако чаще ее скорость не превышает нескольких метров в час. В медленно движущемся потоке куски застывшей верхней корки могут отваливаться и перекрываться лавой; в результате в придонной части формируется зона, обогащенная обломками. При застывании лавы иногда образуются столбчатые отдельности (многогранные вертикальные колонны диаметром от нескольких сантиметров до 3 м) или трещиноватость, перпендикулярная охлаждающейся поверхности. При излиянии лавы в кратер или кальдеру формируется лавовое озеро, которое со временем охлаждается. Например, такое озеро образовалось в одном из кратеров вулкана Килауэа на о.Гавайи во время извержений 1967-1968, когда лава поступала в этот кратер со скоростью 1,1ґ106 м3/ч (частично лава впоследствии возвратилась в жерло вулкана). В соседних кратерах за 6 месяцев толщина корки застывшей лавы на лавовых озерах достигла 6,4 м.
Резюме
Вулканические породы — изверженные породы, которые образуются на поверхности планетарного тела из лавы, вытесняющей вулканы. Они мелкозернистые и могут быть классифицированы по составу. Наиболее распространенным типом вулканической породы является базальт. Плутонические породы — это изверженные породы, которые образуются под поверхностью из затвердевшей магмы, которая когда-то образовывала подземные камеры расплавленной породы. Они встречаются главным образом в земной коре, хотя есть некоторые случаи их обнаружения в метеоритах и других внеземных телах. Как вулканические породы, плутонические породы могут быть классифицированы на основе химического и минералогического состава. Они также похожи на то, что они происходят в геологически активных зонах. Вулканические породы и плутонические породы отличаются главным образом тем, что вулканические породы формируются на поверхности планеты, тогда как плутонные породы образуются под поверхностью. Плутонические породы также более крупнозернистые, состоящие из крупных взаимосвязанных кристаллов, тогда как вулканические породы более мелкозернистые. Вулканические породы также формируются довольно быстро, тогда как образование плутонических пород происходит намного медленнее.
Крупнейшие вулканы на Земле
Крупнейшие районы вулканической активности — Южная Америка, Центральная Америка, Ява, Меланезия, Японские острова, Курильские острова, Камчатка, северо-западная часть США, Аляска, Гавайские острова, Алеутские острова, Исландия и др.
| Название вулкана | Местоположение | Высота, м | Регион |
|---|---|---|---|
| Охос-дель-Саладо | Чилийские Анды | 6893 | Южная Америка |
| Льюльяйльяко | Чилийские Анды | 6723 | Южная Америка |
| Сан-Педро | Центральные Анды | 6159 | Южная Америка |
| Котопахи | Экваториальные Анды | 5911 | Южная Америка |
| Килиманджаро | Плоскогорье Масаи | 5895 | Африка |
| Мисти | Центральные Анды (юг Перу) | 5821 | Южная Америка |
| Орисаба | Мексиканское нагорье | 5700 | Северная и Центральная Америка |
| Эльбрус | Большой Кавказ | 5642 | Европа |
| Попокатепетль | Мексиканское нагорье | 5455 | Северная и Центральная Америка |
| Сангай | Экваториальные Анды | 5230 | Южная Америка |
| Толима | Северо-Западные Анды | 5215 | Южная Америка |
| Ключевская Сопка | п-ов Камчатка | 4850 | Азия |
| Рейнир | Кордильеры | 4392 | Северная и Центральная Америка |
| Тахумулько | Центральная Америка | 4217 | Северная и Центральная Америка |
| Мауна-Лоа | о. Гавайи | 4169 | Океания |
| Камерун | Массив Камерун | 4100 | Африка |
| Эрджияс | Анатолийское плоскогорье | 3916 | Азия |
| Керинчи | о. Суматра | 3805 | Азия |
| Эребус | о. Росса | 3794 | Антарктида |
| Фудзияма | о. Хонсю | 3776 | Азия |
| Тейде | Канарские о-ва | 3718 | Африка |
| Семеру | о. Ява | 3676 | Азия |
| Ичинская Сопка | п-ов Камчатка | 3621 | Азия |
| Кроноцкая Сопка | п-ов Камчатка | 3528 | Азия |
| Корякская Сопка | п-ов Камчатка | 3456 | Азия |
| Этна | о. Сицилия | 3340 | Европа |
| Шивелуч | п-ов Камчатка | 3283 | Азия |
| Лассен-Пик | Кордильеры | 3187 | Северная и Центральная Америка |
| Льяйма | Южные Анды | 3060 | Южная Америка |
| Апо | о. Минданао | 2954 | Азия |
| Руапеху | Новая Зеландия | 2796 | Австралия Океания |
| Пэктусан | Корейский полуостров | 2750 | Азия |
| Авачинская Сопка | п-ов Камчатка | 2741 | Азия |
| Алаид | Курильские о-ва | 2339 | Азия |
| Катмай | п-ов Аляска | 2047 | Северная и Центральная Америка |
| Тятя | Курильские о-ва | 1819 | Азия |
| Халеакала | о. Мауи | 1750 | Океания |
| Гекла | о. Исландия | 1491 | Европа |
| Монтань-Пеле | о. Мартиника | 1397 | Северная и Центральная Америка |
| Везувий | Апеннинский п-ов | 1277 | Европа |
| Килауэа | о. Гавайи | 1247 | Океания |
| Стромболи | Липарские острова | 926 | Европа |
| Кракатау | Зондский пролив | 813 | Азия |
Список крупнейших извержений в истории Земли постоянно пополняется по мере исследования вопроса.
Действия населения при извержениях вулканов
Классификация землетрясений
| Землетрясения | ||
| по месту возникновения: | по причине возникновения: | по характеру возникновения: |
| — краевые; — внутриплитовые (внутренние) | — тектонические; — вулканические; — обвальные; — взырвные | — колебания грунта; — трещины, разломы; — цунами; — вторичные поражающие факторы; |
Основные характеристики землетрясения: — магнитуда М амплитуда горизонтального смещения, измеряется по 9 бальной шкале Рихтера; — интенсивность Y= 1,5 (М — 1) — качественный показатель последствий землетрясения, оценивается по 12 бальной шкале MSK (см. табл. 1.1.2); — энергия землетрясения Е=10 (5,24 + 1,44М) , оценивается в джоулях (Дж.)
Поражающие факторы землетрясений
| Первичные | Вторичные |
| — смещение, коробление, вибрация почвогрунтов; — коробление, уплотнение, проседание, трещины; — разломы в скальных породах; — выброс природных подземных газов. | — активизация вулканической деятельности; — камнепады; — обвалы, оползни; — обрушение сооружений; — обрыв линий электропередач, газопроводных и канализационных сетей; — взрывы, пожары; — аварии на опасных объектах, транспорте. |
В нашей стране сейсмическая активность отмечается на Кавказе, в Южной Сибири — Тянь-Шань, Памир; на Дальнем Востоке — Камчатка, Курильские острова.
Явления, предвещающие землетрясения: — крики птиц; — беспокойное поведение животных; — выползание ящериц, змей на поверхность земли.
Действия населения по защите от землетрясений
Извержение вулкана — совокупность явлений, связанных с движением расплавленной массы (магмы), тепла, горячих газов, паров воды и других продуктов, поднимающихся из недр Земли по трещинам или каналам в ее коре.
Классификация вулканов
| Действующие | Уснувшие | Потухшие |
| — извергаются в настоящее время, постоянно или периодически; — об извержениях есть исторические сведения; — нет сведений об извержениях, но которые выделяют горячие газы и воды. | — нет сведений об извержениях, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения | — сильно размытые и разрушенные без признаков вулканической активности. |
Извержение вулкана может продолжаться несколько дней, месяцев и даже лет. После сильного извержения вулкан успокаивается на несколько лет. Такие вулканы называют действующими (Ключевская сопка, Безымянный — на Камчатке, Пик Сарычева, Алаид — на Курильских островах).
К потухшим относятся Эльбрус и Казбек на Кавказе.
Поражающие факторы вулканов
| Первичные | Вторичные |
| — лавовые фонтаны; — потоки вулканической грязи, лавы; — раскаленные газы; — пепел, песок, кислотные дожди; — ударная волна взрыва; — вулканические бомбы (застывшие кусочки лавы); — каменная пена (пемза); — лапилли (мелкие кусочки лавы); — палящая туча (раскаленные пыль, газы) | — нарушение системы землепользования; — лесные пожары; — разрушение сооружений и коммуникаций; — наводнения из-за запруживания рек; — обвалы; — селевые потоки; -взрывы и пожары на опасных объектах. |
Действия населения при извержениях вулканов
| Подготовка к извержению | Поведение при извержении | Поведение после извержения |
| — эвакуация из опасной зоны после сообщения о возможном извержении; — при невозможности эвакуации — уплотнение окон, дверей, дымоходов; — установка техники в гараже помещение животных в сараи; — подготовка автономных источников освещения (свечи, лампы); — связи (радиоприемник на батарейках); — создание запасов воды, продуктов питания на 3-5 суток; -подготовка аптечки медицинской помощи. | — при нахождении вне помещения защита головы и, тела от камней и пепла шлемом, каской, плотной шапкой; — нахождение вдали от рек, ложбин, оврагов у вулкана во избежание попадания в зону лавовых потоков и селей; — не использование автомобиля; — укрытие от палящей тучи в воде, в подземном убежище. | — использование простейших средств защиты органов дыхания (марлевых повязок, тканевых масок) для исключения вдыхания пепла; — применение защитных очков и одежды для защиты от ожогов; — уборка пепла с крыш здания для исключения ее перегрузки и обрушения. |
Обвал — это отрыв и катастрофическое падение масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах.
Влияние на климат
Согласно примерам выше, в то время как извержения Ундзэн были в прошлом причиной множества смертей и значительных локальных повреждений, влияние извержения вулкана Пинатубо в июне 1991 года было глобальным. Небольшие понижения температуры были зафиксированы по всему миру, и потрясающие закаты и рассветы были приписаны частицам, поднятым в стратосферу извержением вулкана. Аэрозоль из диоксида серы и других газов распространился по всей атмосфере Земли. Масса сернистого газа в этом облаке составила примерно 22 миллиона тонн; при соединении с водой получались капли сернистой кислоты, отражавших часть солнечного света, не давая ему достичь земли. Похолодание в некоторых регионах могло составлять около 0,5 °C. Такие мощные извержения, как извержение Пинатубо, обычно воздействуют на погоду в течение нескольких лет; выброшенные в стратосферу газы и частицы постепенно переходят в тропосферу, откуда они выпадают на землю с осадками.
Схожее, но ещё более мощное явление произошло при извержении вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года. Это извержение признано самым мощным в истории человечества. Оно стало причиной понижения температуры Земли на 3,5 °C. В последующий за извержением год в большей части Северного полушария температуры в летние месяцы были сильно ниже нормы. В некоторых частях Европы и в Северной Америке 1816 год был известен как «Год без лета», вызвавший короткий, но сильный голод.
Состав магмы[править]
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.
Происхождение
Разрез зоны субдукции с действующим стратовулканом
Стратовулканы распространены в зонах субдукции, образуя цепочки вдоль границ тектонических плит там, где океаническая плита движется под континентальную (континентальный вулканизм — Каскадные горы, Центральные Анды) или другую океаническую плиту (вулканизм островных дуг — Япония, Алеутские острова).
Формирующая стратовулканы магма поднимается, когда вода, находящаяся в гидратированных минералах и пористых базальтовых породах верхней части океанической коры, выделяется в мантийных породах астеносферы над тонущей океанической плитой. Выделившаяся из породы вода понижает температуру плавления вышележащих мантийных пород, которые затем подвергаются частичному плавлению и перемещаются вверх из-за меньшей по отношению к окружающим мантийным породам плотности и временно собираются в основании земной коры. Магма затем поднимается сквозь кору. Приближаясь к поверхности, она образует магматический очаг под вулканом или внутри него. В нём относительно низкое давление позволяет воде и другим газам (в основном — углекислому газу, сернистому газу и хлору), растворённым в магме, убежать, подобно углекислому газу из газированной воды при открытии бутылки. После того, как скопился некоторый критический объём магмы и газа, препятствие (блокирующие породы) в вулканическом конусе преодолевается, и происходит взрывное извержение.
ТИПЫ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ
Характер извержений бывает весьма различным и зависит от температуры лавы и ее химического состава. Эти свойства определяют качество и количество продуктов извержения, наличие и силу сопровождающих землетрясений и т. д. По таким признакам установлено несколько четко выраженных типов извержений — гавайский, стромболианский, везувианский и пелейский.
Гавайский типизвержений характерен для вулканов Мауна-Лоа и Килауэа на о-ве Гавайи. Это классические щитовидные вулканы с очень пологими склонами (уклон не более 5°) и конусом, сложенным слоями остывшей лавы. Такие пологие конусы образовались в результате излияния подвижной жидкой базальтовой лавы с малым содержанием газов (рис. 45, а). Извержению этого типа предшествует подъем магмы и накопление ее в магматических камерах. По мере возрастания давления лава начинает медленно переливаться через край кратера и разливаться по склону.
Рис. 45. Типы вулканических извержений
а – гавайский; б –стромболианский; в – везувианский; г – пелейский. 1 – застывшая лава; 2 – расплавленная лава; 3 – канал (жерло); 4 – облако газов и пепла; 5 – пепел и бомбы; 6 – черная туча пепла; 7 – «палящая» туча; 8 – обелиск вязкой лавы
К везувианскому типу следует отнести извержения таких вулканов, как Везувий, Этна, Вулькано и др. (рис. 45,в). Все они расположены в Средиземном море. Для везувианского типа извержения характерны чрезвычайно мощные выбросы магмы, насыщенной газом. Продукты извержения выбрасываются наружу в виде огромных черных туч, из которых затем выпадают ливни пепла и грязевые потоки. Лава изливается из боковых трещин и устремляется по склонам конуса.
Пелейский тип — извержения вулкана Мон-Пеле, расположенного на о-ве Мартиника (рис. 45, г). Извержениям этого. типа обычно предшествуют сильные подземные толчка Магма вулканов чрезвычайно вязкая и содержит много газов Извержение сопровождается сильными взрывами, а магма пробивает себе путь через боковые трещины, так как жерло перекрыто куполом. При выходе на поверхность лава вследствие значительной вязкости выдавливается вверх в виде огромной пробки, образующей обелиск. При этом из-под пробки вырываются нагретые газы, капельки лавы и пепла, образующие «палящую» тучу раскаленных продуктов извержения.
Как показали наблюдения, характер извержения одного и того же вулкана со временем может измениться. Обычно это бывает связано с изменением химического состава магм, питающих вулкан.
На поверхности земного шара лишь небольшое число вулканов постоянно находится в действии. Большая их часть проявляется периодически, долгое время находясь в состоянии покоя. В этом случае все признаки вулканической деятельности исчезают и лишь иногда происходит выделение водяного пара и фумарол. К потухшим вулканам относят те, которые не возобновляли своей деятельности в течение истории человечества. В настоящее время на суше известно более 700 действующих вулканов. Число подводных вулканов практически не поддается учету — только в Тихом океане предполагается наличие не менее 10 тыс. конусов и центров излияния лав.
Извержения вулканов — грозные явления природы, часто сопровождающиеся человеческими жертвами и значительными разрушениями. Одно из сильнейших извержений произошло в 1815 г на о-ве Сумбава в Индонезии, когда взорвался вулкан Тамбора. Из кратера было выброшено около 100 км3 пепла на высоту до 20 км. При этом на удалении до 40 км были разбросаны бомбы диаметром 13 м, а в 150 км от вулкана толщина слоя выпавшего пепла достигала 0,5 м. При взрыве иот его последствий погибло 100 тыс. человек.
Другими крупными извержениями в истории являются извержение вулкана Кракатау в Индонезии (1883 г.), при котором погибло 36 тыс., человек; извержение вулкана Мон-Пеле на о-ве Мартиника (1902 г.) с 30 тыс. жертв; извержение Везувия (79 г.н.э.), вулкана Лаки (Исландия, 1783 г.), вулкана Унзедоке (Япония, 1792 г.) и др. Катастрофическим по своим последствия было извержение вулкана Арепас в Колумбии в ноябре 1985 г., когда погибло более 20 тыс. человек.
Существенно сказывается деятельность вулканов и на глобальном климате, поскольку в атмосферу выбрасывается огромное количество пыли, в результате чего снижается прозрачность атмосферы и соответственно происходит похолодание. Так, в результате извержения вулкана Тамбора в 1815 г.
