Наука и техника

Пример механизма, приводящего к образованию стратовулкана.

Лава

Подводный вулкан.

Вулканы — 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» 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^[1].

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.

Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий канал, или жерло, ведущее к поверхности от магматического очага. Жерло оканчивается расширением, кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. У вулканов центрального типа могут быть побочные, или паразитические, кратеры, которые располагаются на его склонах и приурочены к кольцевым или радиальным трещинам. Нередко в кратерах существуют озёра жидкой лавы. Если магма вязкая, то образуются купола выжимания, которые закупоривают жерло, подобно «пробке», что приводит к сильнейшим взрывным извержениям, когда поток газов буквально вышибает «пробку» из жерла.

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 Мон-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

• Щитовидные вулканы образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она вытекает как из центрального кратера, так и из склонов вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры. Как, например, на вулкане Мауна-Лоа на Гавайских островах, где она стекает прямо в океан.
• Шлаковые конусы выбрасывают из своего жерла только такие неплотные вещества, как камни и пепел: самые крупные обломки скапливаются слоями вокруг кратера. Из-за этого вулкан с каждым извержением становится всё выше. Лёгкие частицы отлетают на более дальнее расстояние, что делает склоны пологими.
• Стратовулканы, или «слоистые вулканы», периодически извергают лаву и пирокластическое вещество — смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней. Поэтому отложения на их конусе чередуются. На склонах стратовулканов образуются ребристые коридоры из застывшей лавы, которые служат вулкану опорой.
• Купольные вулканы образуются, когда гранитная, вязкая магма вздымается над краями кратера вулкана и лишь небольшое количество просачивается наружу, стекая по склонам. Магма закупоривает жерло вулкана, подобно пробке, которую накопившиеся под куполом газы буквально вышибают из жерла.
• Сложные (смешанные, составные) вулканы.

• 

  Вулканы Чирип (слева) и Богдан Хмельницкий (справа). Остров Итуруп.

• 

  Вулкан Баранского. Остров Итуруп.

• 

  Везувий и развалины Помпей (Морские ворота).

• 

  Вулкан Тятя. Остров Кунашир.

• 

  Везувий со стороны Эрколано.

Извержение вулкана

Извержение вулкана Стромболи в Италии.

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.

Вулканические купола Эйфеля

Поднявшаяся к земной поверхности лава не всегда на эту поверхность выходит. Она лишь поднимает слои осадочных пород и застывает в виде компактного тела (лакколита), образуя своеобразную систему невысоких гор. В Германии к таким 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.

Панорама самого большого вулкана Солнечной системы — Олимп, фото 2004

Районы вулканической активности

Основные районы вулканической активности — Южная Америка, Центральная Америка, Ява, Меланезия, Японские острова, Курильские острова, Полуостров 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

Извержение на Ио

Вулканы имеются не только на Земле, но и на других планетах и их спутниках. Самой высокой горой Солнечной системы является марсианский вулкан Олимп, высота которого оценивается несколькими десятками километров.

В Солнечной системе наибольшей вулканической активностью обладает спутник Юпитера Ио. Длина шлейфа извергнутого вещества достигает 300 км.

На некоторых спутниках планет в условиях низких температур извергаемая «магма» состоит не из расплавленных скальных пород, а из воды и лёгких веществ. Такой тип извержений отнести к обычному вулканизму нельзя, потому данное явление получило название криовулканизм.

Интересные факты

• В 1963 году в результате извержения подводного вулкана у юга Исландии возник остров Суртсей.
• Извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году вызвало самый громкий рокот когда-либо услышанный в истории. Звук был слышен на расстоянии более 4800 км от вулкана. Атмосферные ударные волны обошли Землю семь раз и в течение 5 дней все ещё были заметны. Вулкан унёс жизни более 36 000 человек, снёс с лица Земли 165 деревень и нанёс урон ещё 132, в основном с помощью цунами, которые последовали за извержением. Извержения вулкана после 1927 года образовали новый вулканический остров под названием Анак Кракатау («Ребенок Кракатау»).
• Вулкан Килауэа, расположенный в Гавайском архипелаге — самый активный вулкан в настоящее время. Вулкан поднимается всего на 1,2 км над уровнем моря, однако его последнее длительное извержение началось в 1983 году и продолжается до сих пор. Потоки лавы уходят в океан на 11-12 км.
• В Тайбэе (Тайвань) обнаружен действующий вулкан. Ранее считалось, что последняя активность вулкана в этом участке была более 200 тыс. лет назад, однако выяснилось, что последняя активность была всего 5000 лет назад^[2].
• В 2010 году извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль вызвало отмену более 60 тысяч авиарейсов по всей Европе.

Извержения

XXI век

• 2011 г. 12 июня — вулкан Набро, государство Эритрея
• 2011 г. 5 июня — вулкан Пуйеуэ, государство Чили
• 2011 г. 21 мая — вулкан Гримсвотн, остров Исландия
• 2011 г. 3 января — вулкан Этна, восточное побережье Сицилии
• 2010 г. 26 октября — вулкан Мерапи, Индонезия, о. Ява
• 2010 г., 21 марта — вулкан Эйяфьядлайёкюдль, остров Исландия

XX век

• 2000 г. декабрь, Мексика, вулкан Попокатепетль^[3]
• 2000 г. 14 марта, Россия, Камчатка, вулкан Безымянный^[3]
• 1997 г. 30 июня, Мексика, вулкан Попокатепетль^[3]
• 1991 г. 10-15 июня, Филиппины, остров Лусон, вулкан Пинатубо^[3]
• 1985 г. 14-16 ноября, Колумбия, вулкан Невадо-дель-Руис^[4]
• 1982 г. 29 марта, Мексика, вулкан Эль-Чичон^[4]
• 1980 г. 18 мая, США, штат Вашингтон, вулкан Сент-Хеленс^[4]
• 1956 г. 30 марта, СССР, Полуостров Камчатка, вулкан Безымянный^[4]
• 1951 г. 21 января, Новая Гвинея, вулкан Ламингтон^[4]
• 1944 г. июнь, Мексика, вулкан Парикутин^[4]
• 1944 г. март, Италия, вулкан Везувий^[4]
• 1931 г. 13-28 декабря, Индонезия, о. Ява, вулкан Мерапи^[4]
• 1911 г. 30 января — Филиппины, вулкан Тааль^[4]
• 1902 г., 24 октября — Гватемала, вулкан Санта-Мария^[4]
• 1902 г., 8 мая — остров Мартиника, вулкан Мон-Пеле^[4]

Крупнейшие вулканы

Вулканы в культуре

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

©