Какая температура лавы при извержении вулкана. Тайны вулканов. Общие представления о вулканизме

Вулканы всегда привлекали как учёных, так и обывателей. Их называют тоннелями или ходами в центр Земли, ведь при их извержении на поверхность выходит лава, наполняющая глубокие недра нашей планеты. Именно изучение вулканов позволило учёным выдвинуть множество гипотез о сложных физических и химических процессах, протекающих на глубине, исчисляющейся тысячами километров.

Извержение вулканов

Извержение вулканов может начинаться по-разному. Иногда дремлющий великан заранее предупреждает о своём скором пробуждении. В этом случае происходят мелкомасштабные землетрясения в его окрестности, а из жерла перед истечением лавы выходит дым с примесью пепла, который поднимается высоко в атмосферу и не даёт лучам Солнца проникать к земной поверхности. Бывает даже так, что явления, предшествующие самому извержению вулкана, начинаются за несколько недель и даже месяцев до выхода лавы из вулкана. Но так бывает не всегда. Иногда извержение вулкана происходит почти мгновенно, без предварительных предупреждающих признаков.

Материалы по теме:

Землетрясения и вулканы

Скорость извержения вулканов

Учёные выяснили, что скорость данного процесса напрямую зависит от вещества, составляющего основу лавы. У этих веществ разная температура плавления и разное влияние на текучесть лавы, в которой у медленно извергающихся вулканов преобладают андезит и дацит, а у быстро извергающихся – риолит. Помимо химического состава лавы на скорость извержения вулканов большое влияние оказывает количество газов, растворённых в лаве. Чем их больше, тем скорость истечения потока выше. Иногда при очень большом количестве газов может произойти взрыв, приводящий к стремительному выходу лавины из вулканического жерла.

Эксперимент выхода лавы

Некоторые данные о вулканах были подтверждены в лабораторных условиях: риолит был нагрет до 800 градусов по Цельсию, что приблизительно соответствует температуре вулканических недр при начале извержения. Было доказано, что при данных условиях это вещество становится очень текучим из-за низкой вязкости. Поэтому в реальных условиях позволяет ему выходить из жерла вулкана с большой скоростью. К сожалению, толчком к проведению данного эксперимента стала природная катастрофа, имевшая место в Чили в городке Чайтен, который находится в 10 километрах от вулкана с тем же названием.

Материалы по теме:

Почему происходят извержения вулканов?

Трагедия произошла 1 мая 2008 года. Меньше, чем за сутки до извержения начались интенсивные подземные толчки, и вскоре дым с пеплом стал подниматься в атмосферу. Всё произошло настолько быстро, что осуществить спасательные мероприятия было практически невозможно. Извержение было продолжительным и интенсивным, что за ним можно было наблюдать даже с околоземной орбиты. Это было событие мирового масштаба, за которым следили учёные многих стран. Анализ образцов пемзы проводили двое учёных – Дональд Дингвелл и Джонатан Кастро.

Известно, что лавы и рыхлые выбросы при вулканических извержениях имеют температуру около 500-700° С, но нередко при вулканических извержениях наблюдаются и высокие температуры, превосходящие 1000° С. Часто над извергающимися вулканами видно пламя. Такие температуры и пламенное горение извергающихся газов возможны при наличии высокотемпературных источников, однако перегретый и надкритический пар в дренажной оболочке, как правило, не должен иметь температуры выше 450, максимум 500° С.

Наличие среди газообразных продуктов извержения вулканов таких веществ, как СО2, SO2, H2S, CH4, H2, С12 и др., дает основание считать, что в процессах извержения вулканов могут иметь место экзотермические процессы, которые, выделяя тепло, производят дополнительный нагрев лавы и других продуктов извержения. К таким процессам могут быть отнесены процессы взаимодействия кислородсодержащих соединений с водородом и метаном. При этом, например, трехвалентное железо перейдет в двухвалентное по уравнениям:

О том, что такие реакции приводят к восстановлению железа, свидетельствует и то, что свежевыпавшие стеклянные пеплы имеют белый цвет, но вскоре обычно темнеют и становятся коричневыми вследствие окисления двухвалентного железа кислородом воздуха в трехвалентное.

Об интенсивных процессах горения газообразных продуктов вулканических выбросов свидетельствует явно наблюдаемое их медленное нагревание до светлого каления уже после выхода из кратера, как это видно на киносъемках, сделанных Г. Тазиевым.

Предыдущая глава::: К содержанию::: Следующая глава

В недрах планеты Земля постоянно идут процессы вулканизма (вулканической деятельности), основанной на движении магмы к поверхности по разломам тектонически подвижных плит земной коры. Грозная неуправляемая стихия вулканов создает колоссальную угрозу живому на земле, но протягивает красотой, масштабностью внешнего проявления.

Фото 2 — Тихоокеанское огненное кольцо на карте

Наибольшая концентрация действующих вулканов прослеживается на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов, образуя Тихоокеанское огненное кольцо.

Зонами разрыва кольца вулканизма являются Новая Зеландия, побережье Антарктиды, свыше 200 километров вдоль полуострова Калифорния, около 1500 километров севернее острова Ванкувер.

Всего в мире насчитывается 540 вулканов. В регионе Тихоокеанского огненного кольца с населением около 500 миллионов человек находятся 526 вулканов.

Первая классификация типов извержений была предложена в 1907 г.

итальянским ученым Дж. Меркалли. Позднее, в 1914 году, была дополнена А.

Лакруа и Г. Вольфом. В основу положено названия первых вулканов с характерными свойствами извержения.

Фото 3 – вулкан Мауна — Лоа

Гавайский тип составлен по признакам извержения вулкана Мауна-Лоа Гавайского архипелага.

Лава изливается из центрального жерла и боковых кратеров. Нет резких выбросов и взрывов породы. Огненный поток растекается на большие расстояния, застывает, образует по периметру плоский «щит». Размеры «щита» вулкана Мауна-Лоа уже составляет 120 км в длину и 50 км в ширину.

Фото 4 — вулкан Стромболи на Липарских островах (Италия)

Стромболианский тип классифицирован на основе наблюдений за вулканом Стромболи на Липарских островах.

Излияния сильных потоков более вязкой лавы сопровождаются взрывами с выбрасыванием из недр вулкана больших твердых кусков породы, базальтового шлака.

Фото 5 – вулкан Вулкано назван по имени древнеримского бога огня Вулкана

Тип Вулкано. Находящийся на Липарских островах вулкан, назван по имени древнеримского бога огня Вулкана.

Для него характерно извержение лавы с большой вязкостью расплава. Периодически происходит закупоривание жерла вулкана продуктами магмы. Под колоссальным давлением происходит взрыв с выбросом лавы, пепла, осколков породы, на большую высоту.

Фото 6 – извержение вулкана Везувий

Фото 7 – вулкан Везувий в настоящем времени

Этно-Везувианский (плинианский) тип соответствует характеристикам извержения вулкана Везувий близи Неаполя.

Четко выражены периодические закупорки жерла вулкана, мощные взрывы, выбросы на большие расстояния вулканических бомб от нескольких сантиметров до одного метра, грязевые потоки, колоссальные выхлопы пепла и лавы. Температура лавовых потоков от 8000 °С до 10000 °С.

Фото 8 – вулкан Этна

Примером является вулкан Этна.

Фото 9 – извержение вулкана Мон-Пеле в 1902 году

Пелейский тип базируется на особенностях природы вулкана Мон-Пеле острова Мартиника группы Малых Антильских островов в Атлантическом океане.

Извержение сопровождается мощными струями газов, создающих в атмосфере огромное грибовидное облако.

Фото 10 — пример пирокластических потоков (смеси камней, пепла и газов) при извержении вулкана

Температура внутри тучи расплавленного пепла может превышать7000°С.

Вязкая лава в основной массе скапливается вокруг кратера, образуя вулканический купол.

Фото 11, 12 — пример газового типа извержения вулкана

Газовый или фреатический тип извержений, при котором лавы не наблюдается.

Под давлением магматических газов в воздух вылетают обломки твёрдых древних пород. Фреатический тип вулканов связан с выбросом под давлением перегретых грунтовых вод.

Фото 13 – исландский подледный вулкан Гримсвотн

Подлёдный тип извержений относится к вулканам, расположенным под ледниками.

Такие извержения образуют шаровую лаву, лахары (смесь раскаленных продуктов магмы с холодными водами).

Существует угроза опасных наводнений, волн цунами. До настоящего времени наблюдалось всего пять извержений такого типа.

Клубы пара, пепла и дыма достигали высоты 100 метров.

Ученые установили, что в толщах океанических вод находится гораздо больше вулканов (около 32 тысячи), чем на суше (порядка 1,5 тысячи).

Практически все возвышенности рельефа океанов – активные или уже потухшие вулканы. Лидерство принадлежит Тихому океану.

Другие статьи про вулканы:

Твердые обломки обычно бывают сильно раздроблены, перетерты и представлены пеплом. Извержения связаны чаще всего с магмой кислого или среднего состава. Магматические очаги, питающие эти вулканы, располагаются на большой глубине, и магма из них не всегда достигает поверхности Земли. В этой категории вулканов выделяется несколько типов:

— пелейский,

— кракатауский,

— маарский,

— бандайсанский.

П е л е й с к и й т и п

Получил название от вулкана Мон-Пеле на о.

Мартиника в Малой Антильской островной дуге. Классическим стало извержение 23 апреля 1902 г. Частые землетрясения и выбросы пепла, паров воды и ядовитых газов продолжались две недели. Все это время гора была окружена белым облаком пара, и 8 мая произошел взрыв, сопровождающийся страшным грохотом, вершина горы была разнесена на куски, а затем плотная огненная туча газа и распыленной лавы двинулась вниз по склону со скоростью 180 км/час.

В этой огненной туче температура достигала 450-6000. Она разрушила г. Сен-Пьер, и 30 тыс. его жителей погибли. Через несколько недель после выброса газов на дне кратера появился лавовый купол с крутыми склонами.

Он состоял из раскаленной густой лавы кислого состава. В середине октября 1902 г. на восточной стороне купола начал подниматься огромный лавовый обелиск, напоминающий по форме гигантский палец, Высота его увеличивалась ежедневно на 10 м, наконец он достиг высоты 900 м над уровнем кратера и стал разрушаться.

Через год, в августе 1903 г., обелиск распался.

Извержения пелейского типа с выдавливанием вязкой лавы называют экструзивными . Подобные извержения имели место на Камчатке, на Аляске и др.

К р а к а т а у с к и й т и п

Характеризуется необычайно сильными взрывами с выбросами огромного количества газов и пепла. Лава на поверхности почти не появляется.

Название типа дано по вулкану Кракатау, слагающему остров в Зондском проливе между островами Суматра и Ява.

Извержения вулканов этого типа связываются с кислой вязкой магмой, судя по пемзе и пеплу дацитового состава (65 % кремнезема).

М а а р с к и й т и п

К нему относятся вулканы одноактного извержения, ныне потухшие. При этом возникают плоские блюдцеобразные кратерные впадины, по краям которой формируются невысокие валы, сложенные шлаком и обломками горных пород, выброшенных из кратера.

Ко дну кратера подходит вулканический канал, или трубка взрыва, именуемая у древних вулканов диатремой. На гл. 400-500 м трубки взрыва бывают заполнены базальтовой лавой или производными ультраосновной магмы. Выше в них располагаются перетертая синяя глина и перемятые обломки вулканических пород (кимберлит).

В кимберлитах встречаются алмазы, пиропы и др. Характер породы свидетельствует об очень больших давлениях и температурах во время взрыва и о подъеме магмы с больших глубин, из мантии. Трубки взрыва имеют диаметр от нескольких метров до нескольких км.

Б а н д а й с а н с к и й т и п

По характеру извержений напоминает предыдущий тип данной категории, но взрывы в этом случае связаны не с магматическими газами, а с парами воды, которая, проникая на большие глубины, превращается в пар и дает взрыв.

В отличие от настоящих газово-взрывных извержений у вулканов бандайсанского типа отсутствуют свежие вулканические продукты извержений.

Вулканы этого типа известны в Индонезии, Японии и др.

Определение и характеристика вулкана, лава, магма, палящая туча.

Вулканы — отдельные возвышенности над каналами и трещинами земной коры, по которым из глубинных магматических очагов выводятся на поверхность продукты извержения.

Вулканы обычно имеют форму конуса с вершинным кратером (глубиной от нескольких до сотен метров и диаметром до 1,5 км). Во время извержений иногда происходит обрушение вулканического сооружения с образованием кальдеры — крупной впадины диаметром до 16 км и глубиной до 1000 м. При подъеме магмы внешнее давление ослабевает, связанные с ней газы и жидкие продукты вырываются на поверхность, и происходит извержение вулкана. Если на поверхность выносятся древние горные породы, а не магма, и среди газов преобладает водяной пар, образовавшийся при нагревании подземных вод, то такое извержение называют фреатическим.

К действующим относятся вулканы, извергавшиеся в историческое время или проявлявшие другие признаки активности (выброс газов и пара и проч.). Некоторые ученые считают действующими те вулканы, о которых достоверно известно, что они извергались в течение последних 10 тыс.» лет.

Например, к действующим следовало относить вулкан Ареналь в Коста-Рике, поскольку при археологических раскопках стоянки первобытного человека в этом районе был обнаружен вулканический пепел, хотя впервые на памяти людей его извержение произошло в 1968 г. а до этого никаких признаков активности не проявлялось. Вулканы известны не только на Земле. На снимках, сделанных с космических аппаратов, обнаружены огромные древние кратеры на Марсе и множество действующих вулканов на Ио, спутнике Юпитера.

Лава — это магма, изливающаяся на земную поверхность при извержениях, а затем затвердевающая.

Излияние лавы может происходить из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом. Она стекает вниз по склону в виде лавового потока. В некоторых случаях происходит излияние лавы в рифтовых зонах огромной протяженности. Например, в Исландии в 1783 г. в пределах цепи кратеров Лаки, вытянувшейся вдоль тектонического разлома на расстояние около 20 км, произошло излияние -12,5 км3 лавы, распределившейся на площади -570 км2.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.

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%. 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 острова) крупный лавовый тоннель прослеживается на протяжении 5 км.

Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой (на Гавайях такая лава называется пахоэхоэ) или неровной (аалава).

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 гг.

когда лава поступала в этот кратер со скоростью 1,1 х 106 м3/ч (частично лава впоследствии возвратилась в жерло вулкана). В соседних кратерах за 6 месяцев толщина корки застывшей лавы на лавовых озерах достигла 6,4 м.

Купола, маары и туфовые кольца. Очень вязкая лава (чаще всего дацитового состава) при извержениях через основной кратер или боковые трещины образует не потоки, а купол диаметром до 1,5 км и высотой до 600 м. Например, такой купол сформировался в кратере вулкана Сент-Хеленс (США) после исключительно сильного извержения в мае 1980 г.

Давление под куполом может возрастать, а спустя несколько недель, месяцев или лет он может быть уничтожен при следующем извержении.

В отдельных частях купола магма поднимается выше, чем в других, и в результате над его поверхностью выступают вулканические обелиски — глыбы или шпили застывшей лавы, часто высотой в десятки и сотни метров.

После катастрофического извержения в 1902 г. вулкана Монтань-Пеле на о. Мартиника в кратере образовался лавовый шпиль, который за сутки вырастал на 9 м и в результате достиг высоты 250 м, а спустя год обрушился. На вулкане Усу на о. Хоккайдо (Япония) в 1942 г. в течение первых трех месяцев после извержения лавовый купол Сева-Синдзан вырос на 200 м. Слагавшая его вязкая лава пробилась сквозь толщу образовавшихся ранее осадков. Маар — вулканический кратер, образующийся при взрывном извержении (чаще всего при повышенной влажности пород) без излияния лавы.

Кольцевой вал из обломочных пород, выброшенных взрывом, при этом не формируется, в отличие от туфовых колец — также кратеров взрывов, которые обычно окружены кольцами обломочных продуктов.

Разновидности вулканов и их строение

Все вулканы по форме жерла и морфологии постройки подразделяются на вулканы центрального и линейного типа (рис. 5.5), которые, в свою очередь, по сложности строения разделяются на моногенные и полигенные .

Моногенные постройки центрального типа в большинстве своём связаны с полигенными вулканами и представляют собой вулканы второго порядка.

Представлены они шлаковыми конусами или экструзивными куполами и сложены они, как правило, породами близкого состава.

Полигенные вулканы центрального типа по геологическому строению и форме подразделяются на стратовулканы, щитовые , куполовидные и комбинированные , представляющие комбинацию перечисленных вулканических построек.

В свою очередь эти постройки могут быть осложнены вершинной или периферической, по отношению к вулкану, кальдерой.

Стратовулканы – это когда в полигенных вулканах центрального типа, вокруг жерла развивается чётко выраженный, пологий (либо крутой) слоистый конус крутизной склона 20-30º, сложенный переслаивающимися лавами, туфами, лавовыми брекчиями, шлаками, шлаколавами, а также осадочными породами морского или континентального происхождения (рис.

Основные лавы менее вязкие по сравнению с кислыми лавами, и, растекаясь на более значительные расстояния, образуют менее крутые постройки (не круче 10º).

Щитовые вулканы представляют собой относительно простые невысокие вулканические постройки (рис.

5.1а), сложенные главным образом базальтами с поперечными размерами до нескольких десятков км и склонами не круче 3-5º (например, вулканы Цхун в Армении, Узон на Камчатке и т.д.).

Куполовидные вулканы или вулканические купола и строению весьма разнообразны по форме (от слабо заметных выпуклых структур до пиков в сотни метров высотой) и по строению (по рисунку флюидальности) – от правильных форм луковичного, веерообразного, воронкообразного строения до сложных завихрений (рис.

5.6). Купола могут неоднократно прорываться последующими порциями лавы или в процессе неравномерного выжимания заключать зоны брекчирования, а также обладать сложными комбинациями этих неоднородностей. Экструзивные и протрузивные купола, прорывая вулканогенные толщи, захватывают монолиты этих пород, частично оплавляют их, усложняя тем самым своё строение.

Геологическая позиция куполов обусловлена характером вулканизма, типом магматических очагов, приуроченностью к различным типам вулканических построек и отношением к магматическим очагам.

Базальтовый вулканизм способствует на щитовых вулканах формированию бескорневых куполов, а на стратовулканах – одиночных и групповых куполов, расположенных как в центральной части вулкана, так и по периферии.

При извержении дифференцированных (контрастных) вулканитов возникают купола весьма разнообразного строения, формы и генезиса. Кислый и средний вулканизм способствует появлению экструзивных и протрузивных куполов.

При образовании крупных кальдер и кольцевых вулканно-тектонических структур купола очень часто располагаются вдоль кольцевых разломов и оконтуривая близповерхностные магматические очаги.

Иногда экструзии располагаются в пределах всего поля близповерхностной интрузии.

Вулканические купола можно разделить на три группы: 1 — купола без видимой связи с интрузией; 2 — сформированные над интрузией; 3 — бескорневые вулканические купола.

● Вулканические купола без видимой связи с интрузией – эффузивные (периклинальные и луковичные симметричного или асимметричного строения), экструзивные (грибообразные и веерообразные или воронкообразные) и протрузивные (пикообразные и метлообразные) (рис.

5.6). В качестве примера пикообразного купола можно привести «Иглу» пироксеновых андезитов вулкана Мон-Пеле на о. Мартиника. После катастрофического извержения 8 мая 1902 г. игла, появившаяся в октябре 1902 г, достигла к маю 1903 г.

высоты около 345 м. Её диаметр в основании составлял около135 м. Она могла бы иметь высоту около 850 м, если бы не была разрушена в период извержения в 1905 г. Метлообразный купол Сеулич на Камчатке за три года (1946-1948 г.г.) вырос на 600 м над кратером при поперечнике внизу около 1 км, а вверху около 0.5 км.

Скорость роста блоков варьировала от 1 до 15 м в сутки.

● Вулканические купола , сформированные над интрузией, э то – положительные структуры, в которых наблюдается вниз по разрезу переход от эффузивов к интрузивным породам.

Высота приподнятых структур может достигать 800 м. Они широко развиты в вулканических поясах Камчатки, Урала, Кавказа, Средней Азии и т.д.

● Бескорневые вулканические купола могут быть двух типов: 1 – выжатые порции лавы на лавовых потоках; 2 – деформированные (изогнутые) лавовые потоки, образующие полусферы, и возникшие при излиянии перед преградой как куполовидные нагромождения лав или как вытекшие из средней части потока остатки лавы, иногда принимающие субвертикальное положение.

Купола первого типа небольшие – до 50-70 м, а второго еще меньше – до 10 м. И те и другие встречаются на Камчатке.

Моногенные вулканы линейного типа представлены трещинными выжимками – одноактными трещинными вулканами кислого или среднего состава. К полигенным вулканам линейного типа относятся трещинные вулканы, образующие лавовые хребты и лавовые плато, и которые могут быть осложнены вершинными, внешними грабенами или комбинацией грабенов.

Современные излияния трещинного типа, например в Исландии, связаны с линейными аппаратами, имеющими 3-4 км в длину при ширине до нескольких сотен метров. В Армении известно вулканогенное плато, образовавшееся в плиоцен-четвертичное время за счет излияний лав из >10 вулканов, расположенных вдоль двух разломов.

Например, вулкан Этна окружен 200 боковыми кратерами.

Продолжительность вулканической деятельности может быть различной и прерывистой. Например, вулкан Эльбрус является активным на протяжении 3 млн. лет.

Предыдущая35363738394041424344454647484950Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Классификация и типы вулканических извержений

Извержения вулканов отличаются большим разнообразием, но существуют три основные характеристики, по которым их можно классифицировать: 1) масштаб (объем извергаемых пород); 2) состав извергаемого материала; 3) динамика извержения.

По масштабу все вулканические извержения подразделяются на пять классов (км3):

I класс - объем извергаемого материала более 100;

II класс - от 10 до 100;

III класс - от 1 до 10;

IV класс - от 0,1 до 1;

V класс - менее 0,1.

Состав извергаемого материала, на котором подробно остановимся ниже, особенно газовая составляющая, определяют динамику извержения.

Процесс дегазации мантии - одна из важных причин ее извержения, зависит от количества газов, их состава и температуры. По способу и скорости отделения летучих выделяют три главные формы извержения: эффузивное - со спокойным выделением газа и излиянием лавы; эксплозивное - с бурным выделением газов, вызывающих вскипание магмы и мощные взрывные извержения; экструзивное - вязкая магма невысокой температуры выжимается из кратера.

Есть еще и смешанные типы - эффузивно-эксплозивные; экструзивно-эксплозивные и др. При смешанных извержениях важной характеристикой, по Е.К. Мархинину, является коэффициент эксплозивности - содержание в процентах количества пирокластического материала от общей массы продуктов извержения.

Поэтому суть каждого извержения можно выразить формулой. Например, 4Б эксп. 100, что означает: извержение IV класса, базальтовое, эксплозивное, коэффициент эксплозивности 100. Каждой форме извержения присущ один или несколько вулканов, наиболее ярко выражающих ее особенности.

Эффузивные извержения распространены чрезвычайно широко и связаны с излиянием магмы в основном базальтового состава. Характерные извержения такой динамики приурочены к зонам спрединга срединно-океанических хребтов и зонам субдукции активных континентальных окраин.

В срединно-океанических хребтах в условиях растяжения земной коры наибольший размах приобретает трещинный вулканизм. К этому типу относятся вулканы Исландии - Лаки, Эльдгья, расположенные в осевой части Срединно-Атлантического хребта.

При извержении в 1783 г. из трещины Лаки, длина которой достигала 32 км, после сильного взрыва с выбросом шлака и пепла, стала изливаться лава, потоки которой полностью заполнили ущелье глубиной 180 м и покрыли территорию общей площадью 565 км2. Средняя мощность лавового покрова превышала 30 м, а объем лавы составил 12 км3.

Такие же трещинные излияния характерны для Гавайских островов - гавайский тип, где извержения происходят с выбросами очень жидкой высокоподвижной базальтовой лавы.

По мере увеличения мощности лавовых потоков в результате многократных извержений формируются грандиозные щитовые вулканы, самым крупным из которых является упомянутый выше Мауна-Лоа.

В зонах субдукции активной континентальной тихоокеанской окраины мощные трещинные извержения вулкана Плоский Толбачик наблюдались на Камчатке в 1975-1976 гг. Извержение началось с образования трещины длиной 250-300 м и выбросом огромного количества пепла, шлаков и бомб. Раскаленная пирокластика образовала огненную «свечу» высотой до 2,5 км, а газовопепловая колонна достигла высоты 5-6 км.

Затем извержение продолжалось через систему вновь открывающихся трещин с образованием новых шлаковых конусов, высота которых достигла 108, 278 и 299 м (рис.

11.5). Общая площадь распространения лавового поля на одном из прорывов со шлаково-глыбовой поверхностью, со средней мощностью 28 м составила 35,9 км2 (рис. 11.6). Продукты извержения представлены базальтами. По высокой текучести и характерной морфологии потоков лава близка к извержениям гавайского типа. Общее количество выделившихся газов (главным образом H2O) - 180 млн т, что сопоставимо со средним ежегодным поступлением в атмосферу при извержениях всех наземных вулканов мира.

Трещинные излияния Плоского Толбачика - единственное крупное историческое извержение подобного рода на территории России.


Эксплозивные извержения. Вулканы с газово-взрывной динамикой извержения имеют широкое распространение в зонах субдукции - погружения литосферных плит.

Извержения, сопровождающиеся мощными взрывами, в определенной степени зависят от состава вязкой малоподвижной кислой магмы, содержащей большое количество газов. Типичным примером такого извержения является кракатауский тип. Вулкан Кракатау находится в Зондском проливе между о-ми Ява и Суматра и его извержение связано с глубинным разломом Евроазиатской плиты, возникшим в результате давления снизу Индо-Австралийской плиты (рис.

11.7).

Академик Н. Шило так описывает механизм извержения Кракатау: в процессе подъема по глубинному разлому из магматической камеры мантийного вещества, насыщенного газами, происходит его ликвация - расслоение на два несмешивающихся расплава.

Более легкая гранитоидная магма, насыщенная летучими газами, поднимается вверх и наступает такой момент, когда по мере повышения давления покрышка камеры не выдерживает скопления магмы и происходит мощный взрыв с выбросом кислых продуктов, насыщенных газами.

Так и произошло при грандиозном извержении Кракатау в 1883 г., которое началось с выброса пепла, пемзы, вулканических бомб, за чем последовал колоссальный взрыв, уничтоживший одноименный остров. Звук взрыва распространился на расстояние до 5000 км, а вулканический пепел, поднявшись на стокилометровую высоту, разнесся на десятки тысяч километров.

В апреле 1982 г.

произошло самое мощное извержение вулкана Галунггунг за последние 25 лет, в результате которого было стерто с лица земли 40 деревень. Вулканический пепел покрыл площадь в 180 000 гектаров.

Галунггунг - один из активнейших индонезийских вулканов, высота которого достигает 2168 м.

Сюда же относится бандайсанский тип, названный по вулкану Бандайсан, расположенному на о. Хонсю, извержения которого отличаются колоссальными взрывами. К взрывным извержениям относятся и вулканы - однодневки - маары и диатремы.

Образование мааров в результате одноактных взрывов типично для вулкана Тятя на Курилах. При извержении летом 1973 г. с образованием мааров были взорваны старые лавовые потоки, слагающие склоны вулкана, а у кромки мааров сформировались отложения мощностью 20-30 м.

Общий объем силикатных продуктов, выброшенных из мааров, в два раза превысил объем самих мааров.

Экструзивные извержения . Характерным примером этого извержения является вулкан Мон-Пеле, по которому назван пелейский тип.

Вулкан Мон-Пеле расположен на о. Мартиника в архипелаге Малых Антильских островов. Мощные взрывные извержения этого вулкана связаны с чрезвычайно вязкой кислой магмой.

Гигантским взрывом 28 апреля 1902 г. была уничтожена вершина до сих пор дремавшего вулкана, а вырвавшееся из жерла раскаленное облако («палящая туча») за несколько секунд уничтожила г. Сен-Пьер с 40 000 жителей. После извержения из жерла начала выдавливаться масса вязкой лавы высотой около 500 м - «Игла Пеле».

на Камчатке. Вначале произошел мощный взрыв, уничтоживший вершину вулкана и его восточный склон. Пепловая туча поднялась на высоту 40 км, а по склонам вулкана сошли раскаленные лавины, которые, растопив снег, образовали мощные грязевые потоки. На месте вершины образовался кратер глубиной 700 м и площадью около 4 км2.

Затем началось извержение пирокластических потоков, заполнивших долины рек у подножия вулкана, после чего стала формироваться внутрикратерная экструзия высотой 320 м с диаметром в основании - 600-650 м. Продукты извержения представлены андезитами и андезито-базальтами. Такие экструзивные купола характерны для вулканических извержений Камчатки (рис.

11.8).

Извержения смешанные. К этой категории принадлежат вулканы, характеризующиеся выбросами газообразных, жидких и твердых продуктов.

Такой характер извержения присущ вулканам Стромболи, Везувию, Этне.

Стромболианский тип - вулкан Стромболи на Липарских островах характеризуется извержениями основной лавы, чередующимися с выбросами вулканических бомб и раскаленных шлаков.

Лавы подвижные, горячие, температура их достигает 1100-1200°C. Общая высота вулканического конуса с подводной частью - 3500 м (высота над уровнем моря - 1000). Вулкан характеризуется регулярными извержениями.

Везувианский (плинианский) тип назван по имени римского ученого Плиния-старшего, погибшего при извержении вулкана Везувий в 79 г.

н. э. Везувий расположен на берегу Неаполитанского залива, близ г. Неаполя. Катастрофическое извержение Везувия, в результате которого под слоем вулканического пепла и лавы погибло четыре города, описано Плинием Младшим и запечатлено на картине К. Брюллова «Последний день Помпеи». Характерной особенностью извержений этого типа являются мощные внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества газов, пепла, пемзы.

В конце извержения хлынул дождь и образовавшиеся грязекаменные потоки завершили погребение городов. В результате взрыва вершина вулкана обрушилась, и на месте ее образовалась глубокая кальдера, в которой через 100 лет вырос новый вулканический конус.

Такая вулканическая постройка называется сомма, примером ее может служить вулкан Тятя (рис. 11.9).

Очень сильное извержение Везувия произошло в 1631 г., в результате которого раскаленный поток лавы почти полностью уничтожил г. Торре-дель-Греко. Извергался Везувий и в последние годы, угрожая жителям Неаполя.

Смешанным эксплозивно-эффузивным характером извержения отличается крупнейший вулкан Камчатки - Ключевской (рис.

11.10). Это типичный стратовулкан с конусом правильной формы, высотой 4750 м - самый высокий из действующих вулканов Европы и Азии. Вулкан молодой, его возраст - 7000 лет, отличается большой активностью. В период с 1932 по 1987 г.

вулкан извергался 21 раз, причем иногда продолжительность извержения составляет 18 мес. У вулкана отмечаются как вершинные, так и побочные извержения. Особенностью вершинных извержений 1978-1980, 1984-1987 гг. было излияние лавовых потоков на склоны вулкана, которые сопровождались непрерывными лавинами раскаленных обломков, выбрасыванием пепла и бомб.

В результате контакта лавы и льда образовались мощные грязевые потоки и лахары (грязекаменные потоки), которые, пропиливая глубокие каньоны в ледниках, растекались более чем на 30 км от подножия вулкана.

Продукты извержения представлены пеплом, вулканическими бомбами и лавами базальтового состава. Длина лавовых потоков достигала 12 км, а мощность доходила до 30 м.

Извержения вулкана продолжаются и в настоящее время.

Этнинский тип назван по имени вулкана Этна, конус которого поднимается над уровнем моря более чем на 3000 м. По характеру извержения этот тип близок к везувианскому и часто их объединяют вместе.

Вулканы этого типа распространены на Курилах, Камчатке, в Южной Америке, Японии и Средиземноморье.

Лава - это расплавленная порода, выброшенная из недр вулкана во время извержения и превращающаяся в отвердевшую скалу после остывания. Во время извержения непосредственно из сопла вулкана температура лавы достигает 1200 градусов по Цельсию. Скорость стекающей по склону расплавленной лавы может превышать скорость воды в 100 000 раз, прежде чем она охладится и затвердеет. В этой подборке вас ждут яркие и красивые фотографии извергающейся лавы из различных уголков нашей планеты

Потоки лавы возникают во время невзрывчатого экспансивного извержения. Когда раскаленная порода остывает, то укрепляется формируя магматическую породу. В большей степени именно состав, нежели температура извержения, определяет поведение потоков лавы. Ниже Вы найдете множество удивительных фотографий, ради которых смелые фотографы вытерпели экстремальные температуры. Многие изображения были сделаны в сейсмически активных точках, таких как Исландия, Италия и гора Этна и конечно же, Гавайи. Вот, к примеру, вулкан с самым длинным названием: Эйяфьядлайёкюдль в Исландии:

Озеро Лавы, гора Ньирагонго, Демократическая республика Конго:

Один из многочисленных вулканов в Национальном парке под названием Гавайские вулканы :

Снова Гавайи:

Гора Этна, Сицилия, Италия:

Исландия:

Вулкан Пакайя, Гватемала:

Вулкан Килуэа, Гавайи:

Внутри раскаленной пещеры, Гавайи:

Еще одно озеро раскаленной лавы на Гавайях:

Фонтан лавы вулкана Эйяфьядлайёкюдль:

Гора Этна:

Сжигающий всё на своём пути поток, гора Этна:

Снова фото из Исландии:

Этна, Сицилия:

Этна, Сицилия:

Извергающийся вулкан на Гавайях:

Эйяфьядлайёкюдль:

Пуу Кахауалеа, Гавайи:

Большой остров Гавайи:

Поток лавы стекает прямо в океан, Гавайи:

Лава у разных вулканов различна. Она отличается по составу, цвету, температуре, примесям и т. п.

Карбонатная лава

Наполовину состоит из карбонатов натрия и калия. Это самая холодная и жидкая лава на земле, она течёт по земле словно вода. Температура карбонатной лавы всего 510-600 °C. Цвет горячей лавы - чёрный или тёмно-коричневый, однако по мере остывания становится светлее, а спустя несколько месяцев становится почти белым. Застывшие карбонатные лавы - мягкие и ломкие, легко растворяются в воде. Карбонатная лава течёт только из вулкана Олдоиньо-Ленгаи в Танзании.

Кремниевая лава

Кремниевая лава наиболее характерна для вулканов Тихоокеанского огненного кольца. Такая лава обычно очень вязкая и иногда застывает в жерле вулкана ещё до окончания извержения, тем самым прекращая его. Закупоренный пробкой вулкан может немного вздуться, а затем извержение возобновляется, как правило сильнейшим взрывом. Цвет горячей лавы - тёмный или чёрно-красный. Застывшие кремниевые лавы могут образовать вулканическое стекло чёрного цвета. Подобное стекло получается, когда расплав быстро остывает, не успевая кристаллизоваться.

Базальтовая лава

Основной тип лавы, извергаемый из мантии, характерен для океанических щитовых вулканов. Наполовину состоит из диоксида кремния, наполовину - из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Для базальтовых лавовых потоков характерны малая толщина (первые метры) и большая протяжённость (десятки километров). Цвет горячей лавы - жёлтый или жёлто-красный.

Магма - представляет собой при­родный, чаще всего силикатный, раскаленный, жидкий расплав, воз­никающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. Излившаяся магма - это лава.

Разновидности магмы

Базальтовая (основная) магма, по-видимому, имеет боль­шее распространение. В ней содержится около 50 % кремнезёма, в значительном количестве присутствуют алюминий, каль­ций, железо и магний, в меньшем -натрий, калий, титан и фосфор. По химическому составу базальтовые магмы подразделяются на толеитовую (перенасыщенна кремнезёмом) и щёлочно-базальтовую (оливин-базальтовую) магму (недонасыщенную кремнезёмом, но обогащённую щелочами).

Гранитная (риолитовая, кислая) магма содержит 60-65 % кремнезёма, она имеет меньшую плотность, более вязкая, ме­нее подвижная, в большей степени чем базальтовая магма на­сыщена газами.

В зависимости от харак­тера движения магмы и места её застывания, различают два типа магматизма: интрузивный и эффузивный . В первом случае магма остывает и кристаллизуется на глубине, в недрах Земли, во втором - на земной поверхности или в приповерхностных условиях (до 5 км).

11.Магматические горные породы

Лава интересует ученых давно. Ее состав, температура, скорость течения, форма горячих и остывших поверхностей — все это предметы для серьезных исследований. Ведь и извергающиеся, и застывшие потоки являются единственными источниками информации о состоянии недр нашей планеты, они же постоянно напоминают о том, как горячи и неспокойны эти недра. Что же касается древних лав, превратившихся в характерные горные породы, то к ним взоры специалистов нацелены с особым интересом: возможно, за причудливым рельефом как раз и скрываются тайны катастроф планетарного масштаба.

В течение года из недр выливается 4 км 3 лавы, что совсем немного, учитывая размеры нашей планеты. Будь это количество существенно больше, начались бы процессы глобального изменения климата, что не раз случалось в прошлом. В последние годы ученые активно обсуждают следующий сценарий катастрофы конца мелового периода, примерно 65 миллионов лет назад. Тогда из-за окончательного распада Гондваны в некоторых местах раскаленная магма подошла слишком близко к поверхности и прорвалась огромными массами. Особенно обильные ее выходы были на индийской платформе, покрывшейся многочисленными разломами длиной до 100 километров. Почти миллион кубометров лавы растеклось на площади 1,5 млн. км 2 . Местами покровы достигали толщины два километра, что хорошо видно по геологическим разрезам Деканского плоскогорья. Специалисты подсчитали, что лава заполняла территорию в течение 30 000 лет - достаточно быстро, чтобы из остывающего расплава успели отделиться большие порции углекислых и серосодержащих газов, достичь стратосферы и вызвать уменьшение озонового слоя. Последовавшее резкое изменение климата привело к массовому вымиранию животных на границе мезозойской и кайнозойской эр. С Земли исчезли более 45% родов разных организмов.

Гипотезу о влиянии истечения лав на климат принимают не все, однако факты налицо: глобальные вымирания фауны совпадают по времени с образованием обширных лавовых полей. Так, 250 миллионов лет назад, когда случилось массовое вымирание всего живого, мощнейшие извержения происходили на территории Восточной Сибири. Площадь лавовых покровов составила 2,5 млн. км 2 , а их суммарная толщина в районе Норильска достигала трех километров.

Лавы, вызвавшие в прошлом столь масштабные события, представлены наиболее распространенным на Земле типом - базальтовым. Их название указывает на то, что впоследствии они превращались в черную и тяжелую горную породу - базальт. Базальтовые лавы наполовину состоят из диоксида кремния (кварца), наполовину - из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Именно металлы обеспечивают высокую температуру расплава - более 1 200°C и подвижность - базальтовый поток обычно течет со скоростью около 2 м/с, что, впрочем, не должно удивлять: это средняя скорость бегущего человека. В 1950 году при извержении вулкана Мауна-Лоа на Гавайях замерили самый быстрый лавовый поток: его передний край двигался сквозь редкий лес со скоростью 2,8 м/с. Когда путь проложен, следующие потоки текут, так сказать, по горячим следам гораздо быстрее. Сливаясь, лавовые языки образуют реки, в среднем течении которых расплав движется с большой скоростью - 10–18 м/с.

Для базальтовых лавовых потоков характерны малая толщина (первые метры) и большая протяженность (десятки километров). Поверхность текущего базальта чаще всего напоминает связку канатов, вытянутых вдоль движения лавы. Ее называют гавайским словом «пахоэхоэ», что, по уверению местных геологов, не значит ничего, кроме конкретного типа лавы. Более вязкие базальтовые потоки образуют поля остроугольных, похожих на шипы, обломков лав, называемых также на гавайский манер «аа-лавами».

Базальтовые лавы распространены не только на суше, еще более они характерны для океанов. Дно океанов - это большие плиты базальта толщиной 5–10 километров. По оценке американского геолога Джоя Криспа, в объеме всех изливающихся за год на Земле лав три четверти приходится на подводные извержения. Базальты постоянно вытекают из циклопического размера хребтов, прорезающих дно океанов и обозначающих собой границы литосферных плит. Каким бы медленным ни было движение плит, оно сопровождается сильной сейсмической и вулканической активностью дна океана. Большие массы расплава, поступающие из океанских разломов, не дают плитам истончиться, все время наращивают их.

Подводные извержения базальтов демонстрируют нам еще один тип лавовой поверхности. Как только очередная порция лавы выплескивается на дно и соприкасается с водой, ее поверхность остывает и принимает форму капли - «подушки». Отсюда название - пиллоу-лава, или подушечная лава. Пиллоу-лава образуется всякий раз, когда расплав попадает в холодную среду. Часто при подледном извержении, когда поток скатывается в реку или другой водоем, лава застывает в виде стекла, которое тут же лопается и рассыпается пластинчатыми осколками.

Обширные базальтовые поля (траппы) возрастом сотни миллионов лет скрывают в себе еще более необычные формы. Там, где древние траппы выходят на поверхность, как, например, в обрывах сибирских рек, можно встретить ряды вертикальных 5- и 6-гранных призм. Это столбчатая отдельность, которая образуется при медленном остывании большой массы однородного расплава. Базальт постепенно уменьшается в объеме и трескается по строго определенным плоскостям. Если трапповое поле, наоборот, обнажается сверху, то вместо столбов открываются, будто вымощенные гигантской брусчаткой, поверхности - «мостовые гигантов». Они есть на многих лавовых плато, но самые знаменитые находятся в Великобритании.

Ни высокая температура, ни твердость застывшей лавы не служат препятствием для проникновения в нее жизни. В начале 90-х годов прошлого века ученые нашли микроорганизмы, которые поселяются в базальтовой лаве, излившейся на дне океана. Как только расплав немного остывает, микробы «прогрызают» в нем ходы и устраивают колонии. Их обнаружили по наличию в базальтах определенных изотопов углерода, азота и фосфора - типичных продуктов, выделяемых живыми существами.

Чем больше в лаве кремнезема, тем она вязче. Так называемые средние лавы с содержанием диоксида кремния 53–62%, уже не так быстро текут и не столь горячи, как базальтовые. Их температура колеблется в интервале 800–900°C, а скорость потока составляет несколько метров в день. Повышенная вязкость лавы, а точнее, магмы, поскольку все основные свойства расплав приобретает еще на глубине, кардинально меняет поведение вулкана. Из вязкой магмы труднее высвобождаются скопившиеся в ней пузырьки газа. На подходе к поверхности давление внутри пузырьков в расплаве превышает давление на них снаружи и газы высвобождаются со взрывом.

В центре штата Орегон, США , находится вулкан Ньюберри, который интересен как раз лавами среднего состава. Последний раз он активизировался более тысячи лет назад, и на финальной стадии извержения, перед тем как заснуть, из вулкана вытек лавовый язык длиной 1 800 метров и толщиной около двух метров, застывший в виде чистейшего обсидиана - вулканического стекла черного цвета. Подобное стекло получается, когда расплав быстро остывает, не успевая кристаллизоваться. Кроме того, обсидиан часто находят на периферии лавового потока, которая охлаждается быстрее. Со временем в стекле начинают расти кристаллы, и оно превращается в одну из горных пород кислого или среднего состава. Вот почему обсидиан находят только среди относительно молодых продуктов извержения, в древних вулканитах его уже нет.

От чертовых пальцев до фьямме

Если количество кремнезема занимает более 63% состава, расплав становится совсем вязким и неповоротливым. Чаще всего такая лава, называемая кислой, вообще не способна течь и застывает в подводящем канале или выдавливается из жерла в виде обелисков, «чертовых пальцев», башен и колонн. Если же кислой магме все-таки удается достичь поверхности и вылиться, потоки ее движутся крайне медленно, по нескольку сантиметров, иногда метров в час.

С кислыми расплавами связаны необычные горные породы. Например, игнимбриты. Когда кислый расплав в приповерхностном очаге насыщается газами, он становится чрезвычайно подвижным и быстро выбрасывается из жерла, а потом вместе с туфами и пеплом стекает обратно в образовавшуюся после выброса впадину - кальдеру. Со временем эта смесь застывает и кристаллизуется, а на сером фоне породы отчетливо выделяются крупные линзы темного стекла в виде неправильных клочьев, искр или языков пламени, отчего их называют «фьямме». Это следы расслоения кислого расплава, когда он еще находился под землей.

Иногда кислая лава до того сильно насыщается газами, что буквально вскипает и становится пемзой. Пемза - очень легкий материал, с меньшей, чем у воды, плотностью, поэтому случается, что после подводных извержений мореплаватели наблюдают в океане целые поля плавающей пемзы.

Лава играет ключевую роль в одной из острейших проблем геологии - что же разогревает недра Земли. Из-за чего в мантии возникают очаги расплавленного материала, которые поднимаются вверх, проплавляют земную кору и порождают вулканы? Лава - это лишь малая часть мощного планетарного процесса, пружины которого скрыты глубоко под землей.