Сколько остывает лава. Пейзажи извергающейся лавы
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.
При извержении вулканов изливается раскалённый расплав горных пород – магма. На воздухе давление резко падает, и магма вскипает – её покидают газы.
Расплав начинает охлаждаться. Фактически только этими двумя свойствами – температурой и «газированностью» – лава и отличается от магмы. За год по нашей планете, в основном на дне океанов, разливается 4 км³ лавы. Не так уж много, на суше были регионы, залитые лавовым слоем толщиной 2 км.
Начальная температура лавы – 700–1200°С и выше. В ней расплавлены десятки минералов и горных пород. Они включают почти все известные химические элементы, но больше всего кремния, кислорода, магния, железа, алюминия.
В зависимости от температуры и состава лава бывает разного цвета, вязкости и текучести. Горячая, она блестящая ярко-жёлтая и оранжевая; остывая, становится красной, а потом и чёрной. Бывает, над лавовым потоком бегают синие огоньки сгорающей серы. А один из вулканов Танзании извергает чёрную лаву, которая застыв, становится похожей на мел – белёсой, мягкой и ломкой.
Поток вязкой лавы неповоротлив, течёт еле-еле (несколько сантиметров или метров в час). По ходу в нём формируются затвердевающие блоки. Они ещё больше тормозят движение. Застывает такая лава буграми. А вот отсутствие в лаве диоксида кремния (кварца) делает её очень жидкой. Она быстро покрывает обширные поля, образует лавовые озёра, реки с плоской поверхностью и даже «лавопады» на обрывах. Пор в такой лаве немного, поскольку пузырьки газов легко покидают её.
Что происходит при остывании лавы?
Когда лава остывает, расплавленные минералы начинают образовывать кристаллы. В итоге получается масса из спрессованных зерён кварца, слюды и других. Они могут быть крупными (гранит) или мелкими (базальт). Если охлаждение шло очень быстро, получается однородная масса, похожая на чёрное или тёмно-зелёноватое стекло (обсидиан).
Пузырьки газов часто оставляют в вязкой лаве множество мелких полостей; так образуется пемза. Разные слои остывающей лавы стекают со склонов с разной скоростью. Поэтому внутри потока образуются длинные широкие пустоты. Длина таких туннелей достигает иногда 15 км.
Медленно остывающая лава образует на поверхности твёрдую корочку. Та сразу замедляет остывание массы, лежащей ниже, и лава продолжает движение. Вообще, остывание зависит от массивности лавы, начального нагрева и состава. Известны случаи, когда и через несколько лет (!) лава всё ещё продолжала ползти и зажигала воткнутые в неё ветки. Два мощных потока лавы в Исландии оставались тёплыми и через столетия после извержения.
Лава подводных вулканов обычно застывает в виде массивных «подушек». Из-за быстрого охлаждения прочная корка на их поверхности образуется очень быстро, и иногда газы разрывают их изнутри. Осколки разлетаются на расстояние нескольких метров.
Чем опасна лава для людей?
Главная опасность лавы – её высокая температура. Она буквально сжигает на пути живые существа и строения. Живое гибнет, даже не вступая с нею в контакт, от жара, которым она пышет. Правда, высокая вязкость сдерживает скорость потока, позволяя людям спастись, сохранить ценности.
А вот жидкая лава… Она движется быстро и может отрезать пути к спасению. В 1977 году при ночном извержении вулкана Ньирагóнго в Центральной Африке. От взрыва раскололась стенка кратера, и лава хлынула широким потоком. Очень текучая, она неслась со скоростью 17 метров в секунду (!) и уничтожила несколько спящих деревень с сотнями жителей.
Поражающее действие лавы усугубляется тем, что часто она несёт облака выделяющихся из неё ядовитых газов, толстый слой пепла и камни. Именно такой поток погубил древнеримские города Помпеи и Геркуланум. Катастрофой может обернуться встреча раскалённой лавы с водоёмом – мгновенное испарение массы воды вызывает взрыв.
В потоках образуются глубокие трещины и провалы, так что и по холодной лаве ходить надо осторожно. Особенно, если она стекловидна – острые края и обломки больно ранят. Осколки остывающих подводных «подушек», описанные выше, тоже могут травмировать чересчур любопытных дайверов.
» » Остывание лавы
Время, необходимое для остывания лавы, не может быть определено точно: в зависимости от мощности потока, строения лавы и степени первоначального жара оно бывает очень различно. В некоторых случаях лава застывает чрезвычайно быстро; так, напр., один из потоков Везувия в 1832 г. застыл в два месяца. В других случаях лавы находятся в движении до двух лет; часто по прошествии несколько лет температура лавы остается чрезвычайно высокой: кусок дерева, воткнутый в нее, мгновенно загорается. Такова была, напр., лава Везувия в 1876 г., через четыре года после извержения; в 1878 г. она уже остыла.
Некоторые потоки в течение многих лет образуют фумаролы. На Хорулло, в Мексике, в ключах, проходивших через лаву, которая вылилась 46 лет тому назад, Гумбольдт наблюдал температуру в 54°. Потоки значительной мощности застывают еще дольше. Скаптар-иокул в Исландии в 1783 г. выделил два лавовых потока, объем которых превосходил объем Моцблана; нет ничего удивительного в том, что такая мощная масса застывала постепенно в течение ПО лет.
Мы видели, что лавовые потоки быстро застывают с поверхности и одеваются твердой корой, в которой жидкая масса движется, точно в трубе. Если после этого количество выделяющейся лавы уменьшится, то такая труба не будет совсем ей заполнена: верхний покров станет понемногу опускаться, сильнее в середине и меньше по краям; вместо обычной выпуклой поверхности, какую представляет всякая густая текучая масса, получится вогнутая поверхность в виде желоба. Впрочем, твердая кора, одевающая поток, опускается далеко не всегда: если она будет достаточно мощна и крепка, то выдержит собственную тяжесть; в таких случаях внутри застывшего потока образуются пустоты; без сомнения, таким именно путем возникли знаменитые гроты Исландии. Наибольшей известностью среди них пользуется Суртсхеллир («Черная пещера») у Калманстунга, расположенный среди огромного лавового поля; длина его 1600 м, ширина 16-18 м и высота 11 - 12 м. Он состоит из главной залы с целым рядом боковых камер. Стены грота покрыты стекловатыми блестящими образованиями, с потолка спускаются великолепные лавовые сталактиты; по бокам видны длинные полосы - следы двигавшейся огненно-жидкой массы. Многие лавовые потоки острова Гаваи прорезываются длинными гротами, вроде туннелей: местами эти гроты очень узки, иногда расширяются до 20 м и образуют обширные высокие залы, украшенные сталактитами; они тянутся иногда на протяжении многих километров и извиваются, следуя всем направлениям лавового потока. Подобные туннели были описаны также на вулканических островах Бурбон (Реюньон) и Амстердам.
Килауэа на Гавайях (в переводе с гавайского - «изрыгающий») - один из самых активных вулканов на Земле. Он непрерывно извергается аж с 1983 года.
Этот поток лавы, названный «61g», начал свой путь со скорость от 2-х до 15-ти метров в час из вулкана Килауэа в мае, в конце июля он достиг воды. Проследим весь путь лавы из вулкана Килауэа на Гавайях, а заодно посмотрим, можно ли остановить такой поток.
В мое 2016 повышенное давление в конусе Килауэа достигло критической точки, и магма вырвалась наружу.
Забор образца лавы для химического анализа.
Иногда Скорость движения потока лавы может достигать нескольких метров в секунду. Но это не в нашем случае. Температура лавы колеблется от 500 до 1200° C.
Разогретая до 1 000 градусов по Цельсию лава движется в непредсказуемом направлении, уничтожая все вокруг. Попытки остановить или перенаправить ее во-многом зависят от рельефа местности, имеющихся ресурсов и везения. Можно ли ее остановить?
Лавовая трубка, 30 июня 2016. Лавовые трубки - это каналы, которые получаются при неравномерном остывании текущей со склонов вулкана лавы.
Но мы отвлеклись. Итак, идея остановки лавы 1: разбомбить.
В 1935 году, по мере того как лава все ближе подходила к гавайскому городу Хило, директор Гавайской вулканической обсерватории Томас Джаггар предложил разбомбить лавовые трубки. Дело в том, что они помогают раскаленной вулканической массе течь быстрее и дальше за счет покрытых замерзшей лавой стенок. Но воронки, оставшиеся от бомбардировок, вскоре вновь заполнились лавой. Город уцелел благодаря лишь тому, что вулкан прекратил извержение.
Идея 2: залить водой.
В 1973 году на исландском острове Хеймаэй в течение нескольких месяцев потоки лавы, угрожавшие городу Вестманнаэйяр, поливали из водомётов морской водой. Попадая на раскаленную магму, она испарялась, помогая ей затвердеть. Пятая часть города была уничтожена, прежде чем туда привезли более мощные водяные пушки. Вскоре лава была остановлена, а бухта спасена. Всего для этой операции было использовано 6.8 млрд литров воды. Но не всегда лаву можно остановить водой: в данной конкретной ситуации лава текла медленно, а количество воды для охлаждения было практически неограниченным.
Идея 3: построить барьер.
В 1983 году произошло очередное извержение Этны на восточном побережье Сицилии, и оно грозило уничтожить три города. Были срочно возведены преграды из камней и пепла. В итоге лава преодолела один из первых барьеров, 18 метров в высоту и 10 метров в ширину, но второй барьер все же сумел приостановить её.
Идея 4: искусственные каналы.
Спустя 10 лет Этна вновь начала извержение, на этот раз угрожая городу Дзафферана. Итальянские власти, учтя предыдущий опыт, взрывами развернули часть лавы, направив ее в искусственные каналы. Остальной поток был отведён бетонными блоками.
В целом, стране нужно обладать достаточными финансовыми возможностями, чтобы остановить лаву. Есть мнение, что вы можете лишь отсрочить неизбежное, если вулкан сам не остановится.
Вопрос о том, что такое лава, интересует многих учёных уже на протяжении долгого времени. Состав этого вещества, а также его форма, скорость передвижения, температура и другие аспекты стали предметом целого ряда исследований и научных работ. Объяснить это можно тем, что именно её застывшие потоки представляют собой чуть ли не единственный источник информации относительно состояния недр Земли.
Общее понятие
Для начала следует разобраться, что такое лава в современном понимании? Учёные называют ею материал в расплавленном состоянии, находящийся в верхней части мантии. Во время нахождения в земных недрах состав вещества является однородным, но как только оно приближается к поверхности, начинается процесс закипания с выделением газовых пузырьков. Именно они двигают раскалённый материал по направлению к трещинам в коре. При этом далеко не вся жидкость извергается на поверхность. Говоря о том, каково значение слова «лава», следует отметить, что это понятие распространяется только на вылившуюся часть материи.
Базальтовая лава
Наиболее распространённым видом на нашей планете является базальтовая лава. Большинство из всех геологических процессов, которые происходили на Земле много тысяч лет назад, сопровождались многочисленными извержениями именно этого типа раскалённого вещества. После его застывания образовывалась одноименная горная порода чёрного цвета. Половина состава базальтовых лав представляет собой магния, железа и некоторых других металлов. За счёт них температура расплава достигает отметки около 1200 градусов. При этом лавовый поток движется со скоростью около 2 метров в секунду, что сопоставимо с бегущим человеком. Как показывают исследования, в дальнейшем по так называемым «горячим следам» они движутся гораздо быстрее. Базальтовая лава из вулкана отличается небольшой толщиной. Течёт она довольно далеко (до нескольких десятков километров от кратера). Следует отметить, что данная разновидность характерна как для суши, так и для океана.
Кислая лава
В том случае, когда в составе вещества имеется 63% и более кремнезёма, оно называется кислой лавой. Раскалённый материал является очень вязким и практически неспособен течь. Скорость движения потока зачастую не достигает даже отметки в несколько метров за день. Температура вещества при этом находится в диапазоне от 800 до 900 градусов. С расплавами такого рода связано образование необычных горных пород (игнимбритов, к примеру). Если кислая лава сильно насыщается газом, она вскипает и становится подвижной. После выброса из кратера она быстро стекает обратно в получившуюся впадину (кальдеру). Следствием этого становится появление пемзы - сверхлёгкого материала, плотность которого меньше, чем у воды.
Карбонатная лава
Говоря о том, что такое лава, многие учёные до сих пор не могут определить принцип образования её карбонатной разновидности. В состав данного вещества входят и натрия. Оно извергается только одним вулканом на планете - Олдоиньо-Ленгаи, что находится на территории Северной Танзании. Карбонатная лава является самой жидкой и холодной из всех существующих видов. Её температура равняется примерно 510 градусам, а движется она по склонам с такой же скоростью, как и вода. Изначально вещество имеет тёмно-коричневый либо чёрный окрас, однако уже через несколько часов пребывания снаружи становится светлее, а еще через несколько месяцев вовсе белеет.
Выводы
Подводя итог, следует сакцентировать внимание на том, что с лавой связана одна из самых острых геологических проблем. Она заключается в том, что это вещество разогревает земные недра. Очаги горячего материала поднимаются к земной поверхности, после чего проплавляют её и образуют вулканы. Однозначного ответа на вопрос о том, что такое лава, не могут дать даже ведущие мировые учёные. Вместе с этим можно утверждать наверняка, что она является лишь мизерной частью глобального процесса, движущая сила которого спрятана очень глубоко под землей.
