Вулканы и вулканическая деятельность на планете

Вулканы – геологические образования, возникающие под каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются на земную поверхность из глубинных магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Обычно вулканы представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержения.

Рис.1. Гипотетические разрезы строения некоторых типов вулканов и их корней

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.

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.

Рис. 2. Вулкан Фудзияма, Япония

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.

Вулканические явления

Извержения бывают длительными и кратковременными. К предвестникам извержения относятся вулканические землятресения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава фумарольных газов. Извержение обычно начинается с усилением выбросов газов сначала вместе с темными, холодными обломками лав, а затем с раскаленными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излиянием лавы. Высота подъема газов воды, насыщенных пеплом и обломками лав, в зависимости от силы взрывов колеблется от 1 до 5км. Выброшенный материал переносится на расстоянии от нескольких до десятков тысяч километров. Объем выброшенного обломочного материала порой достигает несколько кубических километров. При некоторых извержениях концентрация вулканического пепла в атмосфере бывает настолько большой, что возникает темнота, подобная темноте в закрытом помещении. Извержение представляет собой чередование слабых сильных взрывов и излияний лав. Взрывы максимальной силы называются кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объёмы излившейся лавы до десятков кубических километров.

Типы извержений

Извержения вулканов не всегда одинаковы. В зависимости от количественных соотношений извергаемых вулканических продуктов и вязкости лав выделены 4гл. типа извержений:

1.   Эффузивный (гавайский)

2.   Смешанный (стромболианский)

3.   Экструзивный (купольный)

4.   Эксплозивный (вулканский)

Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличающиеся относительно спокойным излиянием жидкой лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озера и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом количестве образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полете в тонкие стеклянные нити.

В стромболианском типе извержений, создающим обычно стратовулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких лав базальтового и андезитобазальтового состава, преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы.

Для купольного типа характерно выжимание и выталкивание вязкой лавы сильным напором газов из канала В. и образование куполов, криптокуполов, конусокуполов и обелисков.

В вулканском типе большую роль играют газообразные вещества, производящие взрывы и выбросы огромных чёрных туч, переполненных большим количеством обломков лав. Лавы вязкие андезитового, дацитового или риолитового состава образуют небольшие потоки. Каждый из главных типов извержений разделяется на несколько подтипов. Из них особо выделяются пелейский и катмайский, промежуточные между купольным и вулканским типами. Характерной особенностью первого является образование куполов и направленные взрывы очень горячих газовых туч, переполненных самовзрывающимися в полёте и при скатывании по склону вулканов обломками и глыбами лав. Извержения катмайского подтипа отличаются выбрасыванием очень горячего, весьма подвижного песчаного потока. Куполообразующие извержения иногда сопровождаются раскалёнными или достаточно охлаждёнными лавинами, а также грязевыми потоками. Ультравулканский подтип выражается в весьма сильных взрывах, выбрасывающих огромные количества обломков лав и пород стенок канала. Извержения подводных вулканов, расположенных в очень глубоких местах, обычно незаметны, т. к. большое давление воды препятствует взрывным извержениям. В мелких местах извержения выражаются взрывами (выбросами) огромных количеств пара и газов, переполненных мелкими обломками лавы. Взрывные извержения продолжаются до тех пор, пока извергаемый материал не образует острова, поднимающегося над уровнем моря. После чего взрывы сменяются или чередуются с излияниями лавы.

Рис.3. Извержение вулкана Тунгурахуа (Tungurahua) в Эквадоре

Продукты извержения вулканов бывают газообразными , жидкими и твёрдыми. В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхней части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразной впадины, расположенной на вершине сооружения). Наиболее распространёнными формамисо-оружений являются конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы) и пологие щитовидные (при преобладании излияний жидкой лавы). Извержения происходят не только через вершинный гл. кратер, но и через побочные (паразитические) кратеры, расположенные на склонах и на некотором удалении от них. При однократных извержениях газов, пробивающих канал до земной поверхности, нередко образуются воронкообразные впадины, окаймленные кольцевым валом из глыб различных пород. Такие воронки, нередко заполненные водой называется маарами. Сильные извержения иногда сопровождаются обрушениями части вулканического сооружения, а часто и прилегающей местности. Образующиеся впадины диаметром от нескольких километров до первых десятков километров называется кальдерами.

Географическое размещение действующих вулканов

Вулканы расположены вдоль молодых горных хребтов или вдоль крупных разломов на протяжении сотен и тысяч километров в тектонически подвижных областях. Почти две трети вулканов сосредоточены на островах и берегах Тихого океана. Из других районов по количеству действующих вулканов выделяется район Атлантического океана.

Круго-Тихоокеанский пояс (Циркум-Тихоокеанский, Тихоокеанское Огненное кольцо) – охватывает, по разным подсчетам, от 340 до 381 действующих наземных вулканов. Из них 59 – в Южной Америке, 70 – в Центральной Америке, 46 – в Северной Америке (включая Алеутские острова), и, наконец, 140 – в северо-западной части пояса (от Камчатки до Японских островов). Остальные вулканы располагаются в юго-западной и южной части пояса (от островов Рюкю через острова Микронезии, Меланезии и Новой Зеландии к побережью Чили). Вулканы Круго-Тихоокеанского пояса располагаются вдоль узких глубоководных желобов, на расстоянии 100 – 200 км от их оси в сторону материков. К желобам приурочены сейсмофокальные зоны Заварицкого-Беньофа, где литосферная плита с земной корой океанического типа пододвигается под литосферные плиты с материковым строением земной коры. Большинство вулканов располагается там, где глубина залегания сейсмофокальных зон составляет 90 – 150 км. Вулканы этого пояса по характеру извержений относятся к самым разным категориям и типам.

Средиземноморско-Индонезийский (Средиземный) пояс, опоясывающий планету в широтном направлении, включает от 117 до 175 действующих вулканов. Из них в районе Средиземного моря известно 13 наземных вулканов (в основном пирокластовой категории), а в пределах Малайского архипелага – 123 наземных вулкана (в большинстве эксплозивной категории). Вулканизм данного пояса также связан с активными сейсмофокальными зонами, которые, однако, являются реликтами неогенового пика альпийской складчатости. Наиболее активный вулканизм здесь наблюдался, очевидно, в неогене и начале четвертичного периода, о чем свидетельствуют многочисленные потухшие вулканы Карпат, Кавказа, Иранского нагорья, Тибета (на территории последнего имеется и один действующий вулкан – Рубрук).

Атлантический пояс располагается в осевой меридиональной части Атлантики, все 44 действующих наземных вулкана находятся на островах (от о. Ян-Майен до о-вов Тристан-да-Кунья). Большинство вулканов здесь связаны с рифтовыми структурами растяжения, поэтому очаги залегают совсем неглубоко, а состав лавы базальтовый. По характеру извержений преобладают эффузивные вулканы (трещинного типа).

Восточно-Африканский пояс, расположенный в пределах величайшей континентальной рифтовой системы, включает в свой состав 42 действующих наземных вулкана, разных по составу лав и характеру извержений.

Небольшое количество наземных вулканов находится за пределами названных поясов, являясь, в большинстве своем, внутриплитными вулканами. Размещаются они как на островах в океанах (Канарские, Зеленого Мыса, Маврикий, Реюньон, Гавайи), так и на материках (Камерун). И, наконец, на дне океанов имеется огромное количество вулканов подводных

Причины деятельности вулканов

Размещение вулканов указывает на тесную связь между поясами вулканической деятельности и дислоцированными подвижными зонами земной коры. Разломы, образующиеся в этих зонах, являются каналами. По которым происходит движение магмы к земной поверхности. Движение магмы по трещинам и трубообразным каналам к земной поверхности, по-видимому происходит под влиянием тектонических процессов. На глубине. Когда давление растворенных в магме газов становится больше давления выше лежащих толщ, газы начинают стремительно продвигаться и увлекать магму к земной поверхности. Возможно, что газовое давление создается во время процесса кристаллизации магмы, когда жидкая часть её обогащается остаточными газами и паром. Магма как бы вскипает и следствие интенсивного выделения газообразных веществ в очаге создается высокое давление, которое также может явиться одной из причин извержения.

Источник: biofile.ru