Вулканы: характеристика и виды. Вулканизм — самый молодой и самый древний из геологических процессов на Земле

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:

• 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) 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. Центральный тип. Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота их 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.

Строение вулкана:

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 продуктами 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.

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 продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/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 приударе.

Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы.

Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (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.

Во времена древности вулканы были орудием богов. В наши дни они представляют серьезную опасность для населенных пунктов и целых стран. Ни одному вооружению мира не дана такая власть на нашей планете - покорить и усмирить разбушевавшийся вулкан.

Сейчас средства массовой информации, кинематограф и некоторые писатели фантазируют по поводу будущих событий знаменитого парка, расположение которого известно практически каждому, кто интересуется современной географией – речь о национальном парке в штате Вайоминг. Несомненно, самый знаменитый супервулкан мировой истории последних двух лет – это Yellowstone.

Что такое вулкан

Много десятков лет литература, особенно в историях-фэнтэзи, горе, которая способна извергать пламя, приписывала магические свойства. Самый знаменитый роман, где описывался действующий вулкан — «Властелин колец» (там он назывался «одинокая гора»). Профессор был прав относительно подобного явления.

Никто из людей не может смотреть на горные хребты высотой до несколько сотен метров без уважения к способностям нашей планеты создавать столь великолепные и опасные природные объекты. Есть в этих исполинах особый шарм, который можно назвать и магией.

Так, если отбросить фантазии писателей и фольклор предков, то все станет проще. С точки зрения географического определения: вулкан (vulkan) – это разрыв коры любой планетарной массы, в нашем случае Земли, благодаря которому вулканический пепел и скопившей под давлением газ вместе с магмой вырывается из магматической камеры, что расположена под твердой поверхностью. В этот момент происходит взрыв.

Причины возникновения

С самых первых моментов Земля представляла собой вулканическое поле, на котором в последствии появились деревья, океаны, поля и реки. Поэтому вулканизм сопровождает и современную жизнь.

Как возникают? На планете земля главной причиной образования является земная кора. Дело в том, что над земным ядром находится жидкая часть планеты (магма), которая всегда движется. Именно благодаря этому явлению на поверхности есть магнитное поле – естественная защита от солнечной радиации.

Однако сама земная поверхность хоть и твердая, но не цельная, а разделена на семнадцать крупных тектонических плит. При движении они сходятся и расходятся, именно из-за движения на местах соприкосновения плит происходят разрывы, так и возникают вулканы. Совсем необязательно, что это происходит на материках, на дне многих океанов тоже есть подобные разрывы.

Строение вулкана

Подобный объект образуется на поверхности по мере остывания лавы. Увидеть, что спрятано под многими тоннами породы, нельзя. Однако, благодаря вулканологам и ученым, есть возможность представить, как он устроен.

Рисунок подобного представления видят школьники средней школы на страницах географического учебника.

Само по себе устройство «огненной» горы простое и в разрезе выглядит так:

• кратер – верхушка;
• жерло – полость внутри горы, по ней поднимается магма;
• магматическая камера – карман в основании.

В зависимости от вида и формы образования вулкана, какой-то элемент строения может отсутствовать. Данный вариант является классическим, и многие вулканы следует рассматривать именно в таком разрезе.

Виды вулканов

Классификация применима в двух направлениях: по типу и форме. Поскольку движение литосферных плит разное, то и скорость остывания магмы разнится.

Первоначально разберем типы:

• действующие;
• спящие;
• потухшие.

Вулканы бывают разных форм:

Классификация была бы не полной, если не учесть рельефные формы кратера вулканов:

• кальдер;
• вулканические пробки;
• лавовое плато;
• туфовые конусы.

Извержение вулкана

Древняя, как сама планета, сила, которая способна переписать историю целой страны – это извержение. Есть несколько факторов, делающих подобное событие на земле самым смертоносным для жителей некоторых городов. Лучше не попадать в ситуацию, когда извергается вулкан.

В среднем на планете за один год происходит от 50 до 60 извержений. На момент написания статьи где-то 20 разрывов заливают лавой окрестности.

Возможно, алгоритм действий меняется, но это зависит от сопутствующих погодных условий.

В любом случае извержение происходит в четыре этапа:

1. Тишина. Крупные извержения показывают, что до момента первого взрыва, как правило, тихо. Ничто не укажет на грядущую опасность. Серию небольших толчков могут замерить только приборы.
2. Выброс лавы и пирокластит. Смертельная смесь газа и пепла при температуре в 100 градусов (достигает 800) по Цельсию способна уничтожить все живое в радиусе сотен километров. В качестве примера стоит привести извержение горы Елены в мае восьмидесятых годов прошлого века. Лава, температура которой может достигать при извержении полутора тысяч градусов, убила все живое на дальности шести сотен километров.
3. Лахар. Если не повезет, то на месте извержения может пойти дождь, как это было на Филиппинах. В таких ситуациях образуется сплошной поток на 20% состоящий из воды, остальные 80% – горная порода, пепел и пемза.
4. «Бетон». Условное название затвердение магмы и попавшего под дождевой поток пепел. Подобная смесь разрушила не один город.

Извержение – чрезвычайно опасное явление, за полвека оно убило более двадцати ученых и несколько сотен мирных жителей. Прямо сейчас (момент написания статьи) гавайский Kilauea продолжает уничтожать остров.

Самый большой вулкан в мире

Мауна-Лоа – это наиболее высокий вулкан на земле. Он расположен на одноименном острове (Гавайи) и возвышается на 9 тысяч метров от дна океана.

Его последнее пробуждение состоялось 84-го года прошлого века. Однако, в 2004 он подал первые признаки пробуждения.

Если есть самый крупный, то есть и самый маленький?

Да, он расположен в Мексике в городке Пуэбло и носит название Кошкомате, его высота всего 13 метров.

Действующие вулканы

Если открыть карту мира, то при достаточном уровне знаний можно отыскать около 600 действующих вулканов. Примерно четыреста из них встречаются в «огненном кольце» тихого океана.

Извержение гватемальского вулкана Фуэго

Возможно, кому-то интересен будет список активных вулканов:

• на территории Гватемала – Фуэго;
• на гавайских островах – Kilauea;
• в пределах границы Исландии – Lakagigar;
• на Канарских островах – Ла-Пальма;
• на гавайских островах – Лоихи;
• на антарктическом острове – Эребус;
• греческий Nisyros;
• итальянский вулкан Этна;
• на карибском острове Монсеррат – Soufrière Hills;
• итальянская гора в Тирренском море – Стромболи;
• и самый именитый итальянский – гора Везувий.

Потухшие вулканы мира

Вулканологи порой не могут точно сказать, является ли природный объект потухшим или спящим. В большинстве случаев, нулевая активность той или иной горы не дает гарантию безопасности. Не раз уснувшие на много лет гиганты внезапно подавали признаки активизации. Так было с вулканом близ города Манила, но существует множество подобных примеров.

Вулкан Килиманджаро

Ниже представлены лишь некоторые потухшие вулканы, известные нашим ученым:

• Kilimanjaro (Танзания);
• Mt Warning (в Австралии);
• Chaine des Puys (во Франции);
• Эльбрус (Россия).

Самые опасные вулканы мира

Извержение даже маленького вулкана выглядит внушительно, стоит только представить, какая чудовищная сила таится там, в глубине горы. Однако, есть четкие данные, которыми пользуются специалисты-вулканологи.

Путем долгих наблюдений была создана специальная классификация потенциально опасных вулканических гор. Показатель определяет влияние извержения на прилегающие территории.

Самый мощный взрыв может последовать из извержения горы колоссальных размеров. Такой род «огненных» гор вулканологи называют супервулканом. По шкале активности подобные образования должны занимать уровень не ниже восьмого.

Вулкан Таупо в Новой Зеландии

Всего таких четыре:

1. Индонезийский супервулкан острова Суматра–Тоба.
2. Таупо, что расположен в Новой Зеландии.
3. Серра-Галан в Андских горах.
4. Yellowstone в одноименном североамериканском парке Вайоминга.

Мы собрали наиболее любопытные факты:

• наиболее масштабным (по продолжительности) является извержение Пинатубо 91 года (20-го века), которое продолжалось более года и снизила температуру земли на полградуса (Цельсия);
• описанная выше гора выбросила на высоту в тридцать пять километров 5 км 3 пепла;
• наибольший взрыв произошел на территории Аляски (1912 год), когда активизировался вулкан Новарупта, достигнув уровня в шесть балов по шкале VEI;
• самый опасный – Kilauea, который извергается на протяжении тридцати лет с 1983 года. Активен на данный момент. Унес жизни более 100 человек, еще свыше тысячи остаются под угрозой (2018);
• самое глубоководное извержение на сегодняшний день произошло на глубине 1200 метров – гора Западная Мата, близ острова Фиджи, бассейн реки Лау;
• температура в пирокластическом потоке может быть больше 500 градусов по Цельсию;
• последний супервулкан извергался на планете около 74 000 лет назад (Индонезия). Потому можно сказать, что ни один человек еще не переживал подобную катастрофу;
• Ключевский на Камчатском полуострове считается самым крупным действующим вулканом Северного полушария;
• пепел и газы, извергаемые вулканами, могут окрашивать закаты;
• вулкан с самой холодной лавой (500 градусов) носит название Ol Doinyo Langai и располагается в Танзании.

Сколько вулканов на земле

В России не слишком много разрывов земной коры. Со школьного курса географии известно о Ключевском вулкане.

Кроме него на прекрасной планете существует порядка шестисот действующих, а также тысяча потухших и спящих. Точное количество установить сложно, но их число не превышает двух тысяч.

Заключение

Человечеству следует уважать природу и помнить, что у нее на вооружении состоит более полутора тысяч вулканов. И пусть как можно меньше людей будут свидетелями столь мощного явления как извержение.

Вулканология - это наука о вулканах и их продуктах (вулканических породах), о причинах вулканизма, обусловленных геодинамическими, тектоническими и физико-химическими процессами, совершающимися в недрах Земли. Помимо собственно геологических наук: исторической геологии, геотектоники, петрографии, минералогии, литологии, геохимии и геофизики, вулканология использует данные географии, геоморфологии, физической химии, а отчасти и астрономии, поскольку вулканизм представляет собою общепланетарное явление. Будучи продуктами глубинных (эндогенных) процессов, вулканы, образующиеся на поверхности Земли, оказывают влияние на окружающую среду, атмосферу и гидросферу, образование осадков. Вулканология как бы фокусирует проблемы, связывающие процессы внутренней и внешней энергетики Земли.

Общая классификация всех магматических пород, в том числе и вулканических, основана на их химическом составе и в первую очередь на содержании и соотношении в породах кремнезема и щелочей (рис. 1). По содержанию кремнезема, самого распространенного оксида в магматических породах, последние разделяются на четыре группы: ультраосновные (30 - 44% SiO2), основные (44 - 53%), средние (53 - 64%), кислые (64 - 78%). Другой важный признак классификации - щелочность пород, оценивается суммой содержаний Na2O + K2O. По этому признаку выделяются горные породы нормальной щелочности и щелочные.

Наиболее широко среди вулканических пород Земли распространены основные породы - базальты, которые являются производными вещества мантии и встречаются как в океанах, так и на континентах. Их можно сравнить с "кровью" нашей планеты, которая появляется при любом нарушении земной коры. В зависимости от геологического положения базальты различаются по составу. Большая их часть относится к породам нормальной щелочности. Это богатые известью низкощелочные (толеитовые) и известково-щелочные базальты. Реже встречаются щелочные базальты, недонасыщенные кремнеземом. Базальтовые магмы при дифференциации дают серии пород (толеитовые, известково-щелочные и щелочные), объединенные происхождением из единой магмы, сохраняющие общие признаки с родоначальными базальтовыми магмами, вплоть до крайне кислых. Среди интрузивных пород наиболее распространены граниты. Они относятся к группе кремнекислых пород, в образовании которых существенную роль играет вещество земной коры. Средние по составу породы, которые представлены преимущественно вулканическими андезитами, встречаются реже и лишь в подвижных поясах Земли. В то же время средний состав земной коры отвечает андезитам, а не базальтам или гранитам, соответствуя смеси этих последних в отношении 2: 1.

КАК ЭВОЛЮЦИОНИРОВАЛ ВУЛКАНИЗМ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

Самые ранние процессы вулканизма синхронны со временем становления Земли как планеты. По всей вероятности, уже на стадии аккреции (концентрации планетного вещества за счет газово-пылевых туманностей и соударения твердых космических обломков - планетозималей) происходил ее разогрев. Выделение энергии за счет аккреции и гравитационного сжатия оказалось достаточным для ее начального, частичного или полного плавления, с последующей дифференциацией Земли на оболочки. Несколько позднее к этим источникам разогрева присоединилось выделение тепла радиоактивными элементами. Концентрация железокаменной массы Земли, как и на других планетах Солнечной системы, сопровождалась обособлением газовой, преимущественно водородной оболочки, которую она в дальнейшем потеряла в период максимальной активности Солнца, в отличие от крупных, удаленных от Солнца планет группы Юпитера. Об этом говорит обеднение современной земной атмосферы редкими инертными газами - неоном и ксеноном по сравнению с космическим веществом.

Согласно представлениям А.А. Маракушева, дифференциация железокаменной массы Земли, близкой по составу метеоритам - хондритам и полностью расплавленной под большим давлением водородной газовой оболочки, привела к высокой концентрации существенно водородных флюидов (летучих компонентов в надкритическом состоянии) в начавшем обособляться металлическом (железо-никелевом) ядре. Таким образом, Земля приобрела большой флюидный запас в своих недрах, определивший ее последующую, уникальную по своей длительности, по сравнению с другими планетами, эндогенную активность. По мере консолидации Земли в направлении от ее внешних оболочек к центру возрастало внутреннее флюидное давление и наступала периодическая дегазация, сопровождаемая образованием магматических расплавов, поступающих на поверхность при растрескивании застывшей земной коры. Таким образом, самый ранний вулканизм, который характеризовался взрывным, высокоэксплозивным характером, был связан с началом остывания Земли и сопровождался образованием атмосферы. Согласно другим представлениям, первичная атмосфера, образовавшаяся на стадии аккреции, в дальнейшем сохранилась, постепенно эволюционируя в своем составе. Так или иначе, примерно 3,8 - 3,9 млрд. лет назад, когда температура на поверхности Земли и в прилегающих частях атмосферы опустилась ниже точки кипения воды, образовалась гидросфера. Наличие атмосферы и гидросферы сделало возможным в дальнейшем развитие жизни на Земле. Сначала атмосфера была бедна кислородом, пока не появились продуцирующие ее простейшие формы жизни, что произошло около 3 млрд. лет назад (рис. 2).

О составе самых ранних вулканических пород Земли, в настоящее время полностью переработанных последующими процессами, можно судить при сравнении ее с другими планетами земной группы, в частности с относительно хорошо изученным нашим спутником - Луной. Луна - планета более примитивного развития, рано израсходовавшая свой флюидный запас и потерявшая вследствие этого эндогенную активность. В настоящее время это "мертвая" планета. Отсутствие в ней металлического ядра говорит о рано прекратившихся процессах ее дифференциации на оболочки, а пренебрежимо слабое магнитное поле - о полном застывании ее недр. В то же время о наличии флюидов на ранних этапах развития Луны свидетельствуют пузырьки газа в лунных вулканических породах, которые состоят в основном из водорода, что говорит об их высокой восстановленности.

Наиболее древние, известные в настоящее время породы Луны, развитые на поверхности лунной коры на так называемых лунных материках, имеют возраст 4,4 - 4,6 млрд. лет, что близко к предполагаемому возрасту образования Земли. Они представляют собою кристаллизовавшиеся на малых глубинах или на поверхности богатые высококальциевым полевым шпатом - анортитом - светлоцветные основные породы, которые принято называть анортозитами. Породы лунных материков подвергались интенсивной метеоритной бомбардировке с образованием обломков, частично переплавленных и смешанных с метеоритным веществом. В результате образовались многочисленные ударные кратеры, сосуществующие с кратерами вулканического происхождения. Предполагается, что нижние части лунной коры сложены породами более основного, низкокремнеземистого состава, близкими к каменным метеоритам, а непосредственно подстилают анортозиты анортитовые габбро (эвкриты). На Земле ассоциация анортозитов и эвкритов известна в так называемых расслоенных интрузивах основного состава и является результатом дифференциации базальтовой магмы. Поскольку физико-химические законы, определяющие дифференциацию, одинаковы во всей Вселенной, логично предположить, что и на Луне древнейшая кора лунных метеоритов образовалась в результате раннего плавления и последующей дифференциации магматического расплава, слагавшего верхнюю оболочку Луны в виде так называемого "лунного океана магмы". Отличия в процессах дифференциации лунных магм от земных заключаются в том, что на Луне она чрезвычайно редко доходит до образования высококремнеземистых кислых пород.

Позднее на Луне образовались крупные депрессии, названные лунными морями, выполненные более молодыми (3,2 - 4 млрд. лет) базальтами. По составу эти базальты в целом близки к базальтам Земли. Они отличаются низким содержанием щелочей, особенно натрия, и отсутствием оксидов же леза и минералов, содержащих гидроксильную группу ОН, что подтверждает потерю расплавом летучих компонентов и восстановительную обстановку вулканизма. Бесполевошпатовые породы, известные на Луне, - пироксениты и дуниты, вероятно, слагают лунную мантию, являясь либо остатком от выплавления базальтовых пород (так называемым реститом), или же их тяжелым дифференциатом (кумулатом). Ранняя кора Марса и Меркурия аналогична кратерированной коре лунных материков. На Марсе, кроме того, широко развит более поздний базальтовый вулканизм. Базальтовая кора есть и на Венере, однако данные по этой планете пока очень ограниченны.

Привлечение данных сравнительной планетологии позволяет утверждать, что формирование ранней коры планет земной группы происходило в результате кристаллизации магматических расплавов, претерпевших большую или меньшую дифференциацию. Растрескивание этой застывшей протокоры с образованием депрессий сопровождалось позднее базальтовым вулканизмом.

В отличие от других планет, на Земле не сохранилось самой ранней коры. Более или менее достоверно историю вулканизма Земли можно проследить лишь с раннего архея. Самые древние из известных возрастных датировок принадлежат архейским гнейсам (3,8 - 4 млрд. лет) и зернам минерала циркона (4,2 - 4,3 млрд. лет) в метаморфизованных кварцитах. Эти датировки на 0,5 млрд. лет моложе, чем образование Земли. Можно предположить, что все это время Земля развивалась аналогично другим планетам земной группы. Примерно с 4 млрд. лет на Земле формировалась континентальная протокора, состоящая из гнейсов, преимущественно магматического происхождения, отличающихся от гранитов меньшими содержаниями кремнезема и калия и получивших название "серых гнейсов" или ассоциации ТТГ, по названию трех главных магматических пород, соответствующих составу этих гнейсов: тоналитов, трондьемитов и гранодиоритов, подвергнутых впоследствии интенсивному метаморфизму. Однако "серые гнейсы" вряд ли представляли первичную кору Земли. Неизвестно также, насколько широко они были распространены. В отличие от значительно менее кремнеземистых пород лунных материков (анортозитов), такие большие объемы кислых пород не могут получиться при дифференциации базальтов. Образование "серых гнейсов" магматического происхождения теоретически возможно лишь при переплавлении пород базальтового или коматит-базальтового состава, вследствие своей тяжести опустившихся на глубокие уровни планеты. Таким образом, мы приходим к выводу о базальтовом составе коры, более ранней, чем известная нам "серогнейсовая". Наличие ранней базальтовой коры подтверждается находками в архейских "серых" гнейсах более древних метаморфизованных блоков основного состава. Неизвестно, претерпела ли родоначальная магма базальтов, слагавших раннюю кору Земли, дифференциацию с образованием анортозитов, подобных лунным, хотя теоретически это вполне возможно. Интенсивная многостадийная дифференциация планетного вещества, которая привела к образованию кислых гранитоидных пород, стала возможной благодаря водному режиму, установившемуся на Земле в связи с большим флюидным запасом в ее недрах. Вода способствует дифференциации и очень важна для образования кислых пород.

Таким образом, в течение самого раннего (катархейского) и архейского времени, преимущественно в результате процессов магматизма, к которым после образования гидросферы присоединилось осадконакопление, сформировалась земная кора. Она начала интенсивно перерабатываться продуктами активной дегазации ранней Земли с привносом кремнезема и щелочей. Дегазация была обусловлена формированием твердого внутреннего ядра Земли. Она вызывала процессы метаморфизма вплоть до плавления с общим покислением состава коры. Итак, уже в архее Земля имела все присущие ей твердые оболочки - кору, мантию и ядро.

Нарастающие различия в степени проницаемости коры и верхней мантии, которые были обусловлены различиями в их тепловом и геодинамическом режиме, привели к неоднородности состава коры и к формированию разных ее типов. В областях сжатия, где была затруднена дегазация и подъем на поверхность возникающих расплавов, последние испытывали интенсивную дифференциацию, а ранее образовавшиеся основные вулканические породы, уплотняясь, опускались на глубину и переплавлялись. Формировалась протоконтинентальная двухслойная кора, имевшая контрастный состав: верхняя ее часть была сложена преимущественно кислыми вулканическими и интрузивными породами, переработанными метаморфическими процессами в гнейсы и гранулиты, нижняя - породами основного состава, базальтами, коматитами и габброидами. Такая кора была свойственна протоконтинентам. В областях растяжения формировалась протоокеаническая кора, имевшая преимущественно базальтовый состав. По расколам в протоконтинентальной коре и в зонах ее сочленения с протоокеанической образовывались первые подвижные пояса Земли (протогеосинклинали), отличавшиеся повышенной эндогенной активностью. Уже тогда они имели сложное строение и состояли из менее мобильных приподнятых зон, претерпевших интенсивный высокотемпературный метаморфизм, и зон интенсивного растяжения и прогибания. Последние получили название зеленокаменных поясов, так как слагающие их породы приобретали зеленый цвет в результате процессов низкотемпературного метаморфизма. Обстановка растяжения ранних этапов формирования подвижных поясов сменялась по мере эволюции обстановкой преобладающего сжатия, что приводило к появлению кислых пород и первых пород известково-щелочных серий с андезитами (см. рис. 1). Подвижные пояса, закончившие свое развитие, причленялись к областям развития континентальной коры и увеличивали ее площадь. По современным представлениям, от 60 до 85% современной континентальной коры было сформировано в архее, и мощность ее была близка к современной, то есть составляла около 35 - 40 км.

На рубеже архея и протерозоя (2700 - 2500 млн. лет) в развитии вулканизма на Земле наступил новый этап. Стали возможными процессы плавления в сформированной к этому времени мощной коре, появилось больше кислых пород. Состав их существенно изменился, в первую очередь за счет увеличения содержания кремнезема и калия. Широкое распространение получили настоящие калиевые граниты, которые выплавлялись из коры. Интенсивная дифференциация мантийных базальтовых расплавов под воздействием флюидов в подвижных поясах, сопровождаемая взаимодействием с материалом коры, привела к увеличению объемов андезитов (см. рис. 1). Таким образом, помимо мантийного вулканизма, все большее значение приобретал коровый и смешанный мантийно-коровый вулканизм. В то же время в связи с ослаблением процессов дегазации Земли и связанного с ними теплового потока оказались невозможными столь высокие степени плавления в мантии, которые могли привести к образованию ультраосновных коматитовых расплавов (см. рис. 1), а если они и возникали, то редко поднимались на поверхность вследствие своей высокой плотности по сравнению с земной корой. Они претерпевали дифференциацию в промежуточных камерах и на поверхность попадали их производные - менее плотные базальты. Стали менее интенсивными также процессы высокотемпературного метаморфизма и гранитизации, которые приобрели не площадной, а локальный характер. По всей вероятности, в это время окончательно были сформированы два типа земной коры (рис. 3), соответствующие континентам и океанам. Однако время образования океанов пока окончательно не определено.

В последующий этап развития Земли, который начался 570 млн. лет назад и носит название фанерозойского, те тенденции, которые появились в протерозое, получили дальнейшее развитие. Вулканизм становится все более разнообразным, приобретая четкие различия в океанических и континентальных сегментах. В зонах растяжения в океанах (срединно-океанических рифтовых хребтах) изливаются толеитовые базальты, а в аналогичных зонах растяжения на континентах (континентальных рифтах) к ним присоединяются и часто над ними превалируют щелочные вулканические породы. Подвижные пояса Земли, получившие название геосинклинальных, являются магматически активными десятки и сотни миллионов лет, начиная с раннего толеит-базальтового вулканизма, образующего совместно с ультраосновными интрузивными породами офиолитовые ассоциации в условиях растяжения. Позднее, по мере смены растяжения сжатием, они сменяются контрастным базальт-риолитовым и известково-щелочным андезитовым вулканизмом, достигшим расцвета в фанерозое. После складчатости,образования гранитов и орогенеза (роста гор) вулканизм в подвижных поясах становится щелочным. Таким вулканизмом обычно и заканчивается их эндогенная активность.

Эволюция вулканизма в фанерозойских подвижных поясах повторяет таковую в развитии Земли: от однородных базальтовых и контрастных базальт-риолитовых ассоциаций, господствовавших в архее, к непрерывным по кремнекислотности с большими объемами андезитов и, наконец, к щелочным ассоциациям, которые практически отсутствуют в архее. Эта эволюция как в отдельных поясах, так и на Земле в целом отражает общее уменьшение проницаемости и возрастание жесткости земной коры, что определяет более высокую степень дифференциации мантийных магматических расплавов и их взаимодействия с материалом земной коры, углубление уровня образования магм и уменьшение степени плавления. Сказанное выше связано с изменением внутренних параметров планеты, в частности с общим уменьшением глобального теплового потока из ее недр, который оценивается в 3 - 4 раза меньшим, чем на ранних этапах развития Земли. Соответственно уменьшаются и локальные восходящие потоки флюидов, возникающие в результате периодической дегазации недр. Именно они вызывают разогрев отдельных областей (подвижных поясов, рифтов и др.) и их магматическую активность. Эти потоки образуются в связи с накоплением на фронте кристаллизации внешнего жидкого ядра легких компонентов в отдельных выступах-ловушках, которые всплывают, образуя конвективные струи.

Эндогенная активность периодична. Она обусловила наличие крупных пульсаций Земли с попеременным преобладанием основного и ультраосновного магматизма, фиксирующего растяжение, и известково-щелочного вулканизма, гранитообразования и метаморфизма, фиксирующих преобладание сжатия. Эта периодичность определяет наличие магматических и тектонических циклов, которые как бы наложены на необратимое развитие Земли.

ГДЕ ПРОИСХОДЯТ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КАЙНОЗОЕ?

Геологические структуры, где образуются вулканические породы в самый молодой, кайнозойский, этап развития Земли, начавшийся 67 млн. лет назад, находятся как в пределах океанических, так и континентальных сегментов Земли. К первым относятся срединные океанические хребты и многочисленные вулканы океанического дна, наиболее крупные из которых образуют океанические острова (Исландия, Гавайи и др.). Всем им свойственна обстановка высокой проницаемости земной коры (рис. 4). На континентах в аналогичной обстановке извергаются вулканы, связанные с крупными зонами растяжения - континентальными рифтами (Восточно-Африканский, Байкальский и др.). В обстановках преимущественного сжатия возникает вулканизм в горных сооружениях, представляющих собою в настоящее время активные внутриконтинентальные подвижные пояса (Кавказ, Карпаты и др.). Своеобразны подвижные пояса на окраинах континентов (так называемые активные окраины). Они развиты преимущественно по периферии Тихого океана, причем в западной его окраине в них, как и в древних подвижных поясах, сочетаются зоны преимущественного сжатия - островные дуги (Курило-Камчатская, Тонга, Алеутская и др.) и зоны интенсивного растяжения - тыловые окраинные моря (Японское, Филиппинское, Коралловое и др.). В подвижных поясах восточной окраины Тихого океана растяжение менее значительно. На краю Американского континента находятся горные цепи (Анды, Кордильеры), являющиеся аналогами островных дуг, в тылу которых расположены континентальные депрессии - аналоги окраинных морей, где господствует обстановка растяжения. В условиях высокой проницаемости, как всегда в истории Земли, изливаются мантийные расплавы, причем в океанических структурах они обладают преимущественно нормальной щелочностью, а в континентальных - повышенной и высокой. В обстановках преобладающего сжатия на континентальной коре, помимо мантийных, широко распространены породы смешанного мантийно-корового (андезиты) и корового (некоторые кислые эффузивы и граниты) происхождения (рис. 5).

Если учесть особенности современного этапа развития Земли, к которым относятся высокая интенсивность процесса формирования океанов и широкое развитие рифтовых зон на континентах, то становится ясным, что в кайнозойский этап развития преобладает растяжение и, как следствие, широко распространен связанный с ним мантийный, преимущественно базальтовый вулканизм, особенно интенсивный в океанах.

КАК ПРОЦЕССЫ ВУЛКАНИЗМА ПРЕОБРАЗУЮТ ЗЕМНУЮ КОРУ

Еще в начале прошлого столетия было замечено, что горные породы образуют закономерно повторяющиеся ассоциации, получившие название геологических формаций, более тесно связанных с геологическими структурами, чем отдельные породы. Ряды формаций, сменяющие друг друга во времени, получили название временных, а сменяющие друг друга в пространстве - латеральных формационных рядов. Совместно они дают возможность расшифровать основные этапы развития геологических структур и являются важными индикаторами при восстановлении геологических обстановок прошлого. Вулканогенные формации, включающие в себя вулканические породы, продукты их перемыва и переотложения, а нередко и осадочные породы, удобнее использовать для указанных целей, чем интрузивные, поскольку они являются членами слоистых разрезов, что позволяет точно определить время их формирования.

Существует два типа рядов вулканогенных формаций. Первый, называемый гомодромным, начинается основными породами - базальтами, сменяясь формациями с постепенно возрастающими объемами средних и кислых пород. Второй ряд - антидромный, начинается с формаций преимущественно кислого состава с возрастанием роли основного вулканизма к концу ряда . Первый, таким образом, связан с мантийным вулканизмом и с высокой проницаемостью коры, и лишь по мере уменьшения проницаемости и прогрева коры глубинным теплом последняя начинает участвовать в магмообразовании. Антидромный ряд свойствен геологическим структурам с мощной, слабо проницаемой континентальной корой, когда затруднено непосредственное проникновение на поверхность мантийных расплавов. Они взаимодействуют с материалом земной коры тем более интенсивно, чем она больше прогревается. Базальтовые формации появляются лишь впоследствии, когда кора растрескивается под напором мантийных магм.

Гомодромные ряды вулканических формаций свойствены океанам и геосинклинальным подвижным поясам и отражают соответственно формирование океанической и континентальной земной коры. Антидромные ряды характерны для структур, закладывающихся на прогретой после предшествующего цикла магматизма континентальной коре. Характерными примерами являются окраинные моря и континентальные рифты, возникающие непосредственно после орогенеза (эпиорогенные рифты). В них с начала магматических циклов возникают мантийно-коровые и коровые породы среднего и кислого состава, сменяясь основными по мере разрушения (деструкции) континентальной коры. В случае если этот процесс заходит достаточно далеко, как, например, в окраинных морях, то континентальная кора в результате сложного комплекса процессов, включающих растяжение, сменяется океанической.

Наиболее разнообразными и разнонаправленными являются процессы преобразования коры в длительно развивающихся подвижных поясах геосинклинального типа, весьма разнородных по входящим в них структурам. В них присутствуют структуры и с режимом растяжения, и с режимом сжатия, и тип преобразования коры зависит от преобладания тех или иных процессов. Однако господствуют, как правило, процессы формирования новой континентальной коры, которая причленяется к ранее образованной, увеличивая ее площадь. Но это происходит отнюдь не всегда, так как, несмотря на огромные площади, занимаемые подвижными поясами разного возраста, подавляющая часть континентальной коры имеет архейский возраст. Следовательно, и в пределах подвижных поясов происходило разрушение уже сформированной континентальной коры. Об этом свидетельствует и срезание структур окраин континентов океанической корой.

Вулканизм отражает эволюцию Земли в течение ее геологической истории. Необратимость развития Земли выражается в исчезновении или резком уменьшении объемов одних типов пород (например, коматитов) наряду с появлением или увеличением объемов других (например, щелочных пород). Общая тенденция эволюции свидетельствует о постепенном затухании глубинной (эндогенной) активности Земли и увеличении процессов переработки континентальной коры при магмообразовании.

Вулканизм - индикатор геодинамических обстановок растяжения и преобладающего сжатия, существующих на Земле. Типоморфным для первых является мантийный вулканизм, для вторых - мантийно-коровый и коровый.

Вулканизм отражает наличие цикличности на фоне общего необратимого развития Земли. Цикличность определяет повторяемость формационных рядов в одной отдельно взятой и в разновременных, но однотипных геологических структурах.

Эволюция вулканизма в геоструктурах Земли является индикатором формирования земной коры и ее разрушения (деструкции). Эти два процесса непрерывно преобразуют земную кору, осуществляя обмен веществом между твердыми оболочками Земли - корой и мантией.

* * *
Татьяна Ивановна Фролова - профессор кафедры петрологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, заслуженный профессор МГУ, действительный член Академии естественных наук (РАЕН) и Международной Академии наук высшей школы; специалист в области вулканизма подвижных поясов Земли - древних (Урал) и современных (Западно-Тихоокеанская активная окраина); автор монографий: "Геосинклинальный вулканизм" (1977), "Происхождение вулканических серий островных дуг" (1987), "Магматизм и преобразование земной коры активных окраин" (1989) и др.

Вулканы - это геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.

Слово «вулкан» пришло от древнеримской мифологии и происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Наука, изучающая вулканы, - вулканология, геоморфология.

Вулканы классифицируются по форме (щитовидные, стратовулканы, шлаковые конусы, купольные), активности (действующие, спящие, потухшие), местонахождению (наземные, подводные, подледниковые) и др.

Вулканическая активность

Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие, потухшие и дремлющие. Действующим вулканом принято считать вулкан, извергавшийся в исторический период времени или в голоцене. Понятие активный достаточно неточное, так как вулкан, имеющий действующие фумаролы, некоторые учёные относят к активным, а некоторые к потухшим. Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения, а потухшими - на которых они маловероятны.

Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считаются действующими.

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. Учёные также отмечают, что слишком активный вулканизм, как например, на спутнике Юпитера Ио, может сделать поверхность планеты непригодной для жизни. В то же время 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 звезд главной последовательности», - пишут учёные.

Типы вулканических построек

В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные, однако это деление условно, так как большинство вулканов приурочены к линейным тектоническим нарушениям (разломам) в земной коре.

Линейные вулканы или вулканы трещинного типа, обладают протяжёнными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом коры. Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма, которая растекаясь в стороны, образует крупные лавовые покровы. Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, широкие плоские конусы, лавовые поля. Если магма имеет более кислый состав (более высокое содержание диоксида кремния в расплаве), образуются линейные экструзивные валы и массивы. Когда происходят взрывные извержения, то могут возникать эксплозивные рвы протяжённостью в десятки километров.

Формы вулканов центрального типа зависят от состава и вязкости магмы. Горячие и легкоподвижные базальтовые магмы создают обширные и плоские щитовые вулканы (Мауна-Лоа, Гавайские острова). Если вулкан периодически извергает то лаву, то пирокластический материал, возникает конусовидная слоистая постройка, стратовулкан. Склоны такого вулкана обычно покрыты глубокими радиальными оврагами - барранкосами. Вулканы центрального типа могут быть чисто лавовыми, либо образованными только вулканическими продуктами - вулканическими шлаками, туфами и т. п. образованиями, либо быть смешанными - стратовулканами.

Различают моногенные и полигенные вулканы. Первые возникли в результате однократного извержения, вторые - многократных извержений. Вязкая, кислая по составу, низкотемпературная магма, выдавливаясь из жерла, образует экструзивные купола (игла Монтань-Пеле, 1902 г.).

Кроме кальдер существуют и крупные отрицательные формы рельефа, связанные с прогибанием под воздействием веса извергнувшегося вулканического материала и дефицитом давления на глубине, возникшим при разгрузке магматического очага. Такие структуры называются вулканотектоническими впадинами,депрессиями. Вулканотектонические впадины распространены очень широко и часто сопровождают образование мощных толщ игнимбритов - вулканических пород кислого состава, имеющих различный генезис. Они бывают лавовыми или образованными спёкшимися или сваренными туфами. Для них характерны линзовидные обособления вулканического стекла, пемзы, лавы, называемых фьямме и туфовая или тофовидная структура основной массы. Как правило, крупные объёмы игнимбритов связаны с неглубоко залегающими магматическими очагами, сформировавшимися за счёт плавления и замещения вмещающих пород. Отрицательные формы рельефа , связанные с вулканами центрального типа, представлены кальдерами - крупными провалами округлой формы, диаметром в несколько километров.

Классификация вулканов по форме

Форма вулкана зависит от состава извергаемой им лавы; обычно рассматривают пять типов вулканов:

• Щитовидные вулканы, или «щитовые вулканы». Образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она длительное время вытекает как из центрального жерла, так и из боковых кратеров вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры; постепенно из этих наслоений формируется широкий «щит» с пологими краями. Пример - вулкан Мауна-Лоа на Гавайях, где лава стекает прямо в океан ; его высота от подножия на дне океана составляет примерно десять километров (при этом подводное основание вулкана имеет длину 120 км и ширину 50 км).
• Шлаковые конусы. При извержении таких вулканов крупные фрагменты пористых шлаков нагромождаются вокруг кратера слоями в форме конуса, а мелкие фрагменты формируют у подножия покатые склоны; с каждым извержением вулкан становится всё выше. Это - самый распространённый тип вулканов на суше. В высоту они - не больше нескольких сотен метров. Пример - вулкан Плоский Толбачик на Камчатке, который взорвался в декабре 2012 года.
• Стратовулканы, или «слоистые вулканы». Периодически извергают лаву (вязкую и густую, быстро застывающую) и пирокластическое вещество - смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней; в результате отложения на их конусе (остром, с вогнутыми склонами) чередуются. Лава таких вулканов вытекает также из трещин, застывая на склонах в виде ребристых коридоров, которые служат опорой вулкана. Примеры - Этна, Везувий, Фудзияма.
• Купольные вулканы. Образуются, когда вязкая гранитная магма, поднимаясь из недр вулкана, не может стечь по склонам и застывает вверху, образуя купол. Она закупоривает его жерло, как пробка, которую со временем вышибают накопившиеся под куполом газы. Такой купол формируется сейчас над кратером вулкана Сент-Хеленс на северо-западе США, образовавшегося при извержении 1980 г.
• Сложные (смешанные, составные) вулканы.

Извержение вулкана

Извержения вулканов относятся к геологическим чрезвычайным ситуациям, которые могут привести к стихийным бедствиям. Процесс извержения может длиться от нескольких часов до многих лет. Среди различных классификаций выделяются общие типы извержений:

• Гавайский тип - выбросы жидкой базальтовой лавы, часто образуются лавовые озёра, должны напоминать палящие тучи или раскалённые лавины.
• Гидроэксплозивный тип - извержения, происходящие в мелководных условиях океанов и морей, отличаются образованием большого количества пара, возникающего при контакте раскалённой магмы и морской воды.

Поствулканические явления

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.

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.

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 системами 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).

Источники тепла

Одной из нерешённых проблем проявления вулканической активности является определение источника тепла, необходимого для локального плавления базальтового слоя или мантии. Такое плавление должно быть узколокализованным, поскольку прохождение сейсмических волн показывает, что кора и верхняя мантия обычно находятся в твёрдом состоянии. Более того, тепловой энергии должно быть достаточно для плавления огромных объёмов твёрдого материала. Например, в США в бассейне реки Колумбия (штаты Вашингтон и Орегон) объём базальтов более 820 тыс. км³; такие же крупные толщи базальтов встречаются в Аргентине (Патагония), Индии (плато Декан) и ЮАР (возвышенность Большое Кару). В настоящее время существуют три гипотезы. Одни геологи считают, что плавление обусловлено локальными высокими концентрациями радиоактивных элементов, но такие концентрации в природе кажутся маловероятными; другие предполагают, что тектонические нарушения в форме сдвигов и разломов сопровождаются выделением тепловой энергии. Существует ещё одна точка зрения, согласно которой верхняя мантия в условиях высоких давлений находится в твёрдом состоянии, а когда вследствие трещинообразования давление падает, она плавится и по трещинам происходит излияние жидкой лавы.

Районы вулканической активности

Основные районы вулканической активности - Южная Америка , Центральная Америка, Ява, Меланезия, Японские острова, Курильские острова, Камчатка, северо-западная часть США, Аляска, Гавайские острова, Алеутские острова, Исландия, Атлантический океан .

Грязевые вулканы

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.

В нашей стране грязевые вулканы более всего распространены на Таманском полуострове, встречаются также в Сибири, около Каспийского моря и на Камчатке. На территории других стран СНГ грязевых вулканов больше всего в Азербайджане, имеются они в Грузии и в Крыму.

Вулканы на других планетах

Вулканы в культуре

• Картина Карла Брюллова «Последний день Помпеи»;
• Кинофильмы «Вулкан», «Пик Данте» и сцена из фильма «2012».
• Вулкан близ ледника Эйяфьядлайёкюдль в Исландии во время своего извержения стал героем огромного числа юмористических программ, сюжетов теленовостей, сводок и народного творчества, обсуждающего события в мире.

(Visited 774 times, 1 visits today)

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 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.

Совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в верхней мантии и , 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 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 и . 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 почти 16 км3 пепла и пемзы. У подножия вулкана толщина слоя пепла достигла 15 м, а в 160 км от него - 3 м. Взрыв 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 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 () - 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.

Главная » Методики обучения » Вулканы: характеристика и виды. Вулканизм — самый молодой и самый древний из геологических процессов на Земле