Лава интересует ученых давно. Ее состав, температура, скорость течения, форма горячих и остывших поверхностей — все это предметы для серьезных исследований. Ведь и извергающиеся, и застывшие потоки являются единственными источниками информации о состоянии недр нашей планеты, они же постоянно напоминают о том, как горячи и неспокойны эти недра. Что же касается древних лав, превратившихся в характерные горные породы, то к ним взоры специалистов нацелены с особым интересом: возможно, за причудливым рельефом как раз и скрываются тайны катастроф планетарного масштаба.
Что же такое лава? Согласно современным представлениям, происходит она из очага расплавленного материала, который находится в верхней части мантии (геосферы, окружающей ядро Земли) на глубине 50-150 км. Пока расплав пребывает в недрах под большим давлением, его состав однороден. Приблизившись к поверхности, он начинает «закипать», выделяя пузырьки газов, которые стремятся вверх и, соответственно, двигают вещество по трещинам в земной коре. Не всякому расплаву, иначе - магме, суждено увидеть свет. Та же, что находит выход к поверхности, изливаясь в самые невероятные формы, как раз и называется лавой. Почему? Не совсем понятно. В сущности, магма и лава - одно и то же. В самой же «лаве» слышится и «лавина», и «обвал», что, в общем-то, соответствует наблюдаемым фактам: передний край текущей лавы часто действительно напоминает горный обвал. Только с вулкана катятся не холодные булыжники, а раскаленные обломки, отлетевшие от корки лавового языка.В течение года из недр выливается 4 км 3 лавы, что совсем немного, учитывая размеры нашей планеты. Будь это количество существенно больше, начались бы процессы глобального изменения климата, что не раз случалось в прошлом. В последние годы ученые активно обсуждают следующий сценарий катастрофы конца мелового периода, примерно 65 миллионов лет назад. Тогда из-за окончательного распада Гондваны в некоторых местах раскаленная магма подошла слишком близко к поверхности и прорвалась огромными массами. Особенно обильные ее выходы были на индийской платформе, покрывшейся многочисленными разломами длиной до 100 километров. Почти миллион кубометров лавы растеклось на площади 1,5 млн. км 2 . Местами покровы достигали толщины два километра, что хорошо видно по геологическим разрезам Деканского плоскогорья. Специалисты подсчитали, что лава заполняла территорию в течение 30 000 лет - достаточно быстро, чтобы из остывающего расплава успели отделиться большие порции углекислых и серосодержащих газов, достичь стратосферы и вызвать уменьшение озонового слоя. Последовавшее резкое изменение климата привело к массовому вымиранию животных на границе мезозойской и кайнозойской эр. С Земли исчезли более 45% родов разных организмов.
Гипотезу о влиянии истечения лав на климат принимают не все, однако факты налицо: глобальные вымирания фауны совпадают по времени с образованием обширных лавовых полей. Так, 250 миллионов лет назад, когда случилось массовое вымирание всего живого, мощнейшие извержения происходили на территории Восточной Сибири. Площадь лавовых покровов составила 2,5 млн. км 2 , а их суммарная толщина в районе Норильска достигала трех километров.
Черная кровь планетыЛавы, вызвавшие в прошлом столь масштабные события, представлены наиболее распространенным на Земле типом - базальтовым. Их название указывает на то, что впоследствии они превращались в черную и тяжелую горную породу - базальт. Базальтовые лавы наполовину состоят из диоксида кремния (кварца), наполовину - из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Именно металлы обеспечивают высокую температуру расплава - более 1 200°C и подвижность - базальтовый поток обычно течет со скоростью около 2 м/с, что, впрочем, не должно удивлять: это средняя скорость бегущего человека. В 1950 году при извержении вулкана Мауна-Лоа на Гавайях замерили самый быстрый лавовый поток: его передний край двигался сквозь редкий лес со скоростью 2,8 м/с. Когда путь проложен, следующие потоки текут, так сказать, по горячим следам гораздо быстрее. Сливаясь, лавовые языки образуют реки, в среднем течении которых расплав движется с большой скоростью - 10–18 м/с.
Для базальтовых лавовых потоков характерны малая толщина (первые метры) и большая протяженность (десятки километров). Поверхность текущего базальта чаще всего напоминает связку канатов, вытянутых вдоль движения лавы. Ее называют гавайским словом «пахоэхоэ», что, по уверению местных геологов, не значит ничего, кроме конкретного типа лавы. Более вязкие базальтовые потоки образуют поля остроугольных, похожих на шипы, обломков лав, называемых также на гавайский манер «аа-лавами».
Базальтовые лавы распространены не только на суше, еще более они характерны для океанов. Дно океанов - это большие плиты базальта толщиной 5–10 километров. По оценке американского геолога Джоя Криспа, в объеме всех изливающихся за год на Земле лав три четверти приходится на подводные извержения. Базальты постоянно вытекают из циклопического размера хребтов, прорезающих дно океанов и обозначающих собой границы литосферных плит. Каким бы медленным ни было движение плит, оно сопровождается сильной сейсмической и вулканической активностью дна океана. Большие массы расплава, поступающие из океанских разломов, не дают плитам истончиться, все время наращивают их.
Подводные извержения базальтов демонстрируют нам еще один тип лавовой поверхности. Как только очередная порция лавы выплескивается на дно и соприкасается с водой, ее поверхность остывает и принимает форму капли - «подушки». Отсюда название - пиллоу-лава, или подушечная лава. Пиллоу-лава образуется всякий раз, когда расплав попадает в холодную среду. Часто при подледном извержении, когда поток скатывается в реку или другой водоем, лава застывает в виде стекла, которое тут же лопается и рассыпается пластинчатыми осколками.
Обширные базальтовые поля (траппы) возрастом сотни миллионов лет скрывают в себе еще более необычные формы. Там, где древние траппы выходят на поверхность, как, например, в обрывах сибирских рек, можно встретить ряды вертикальных 5- и 6-гранных призм. Это столбчатая отдельность, которая образуется при медленном остывании большой массы однородного расплава. Базальт постепенно уменьшается в объеме и трескается по строго определенным плоскостям. Если трапповое поле, наоборот, обнажается сверху, то вместо столбов открываются, будто вымощенные гигантской брусчаткой, поверхности - «мостовые гигантов». Они есть на многих лавовых плато, но самые знаменитые находятся в Великобритании.
Ни высокая температура, ни твердость застывшей лавы не служат препятствием для проникновения в нее жизни. В начале 90-х годов прошлого века ученые нашли микроорганизмы, которые поселяются в базальтовой лаве, излившейся на дне океана. Как только расплав немного остывает, микробы «прогрызают» в нем ходы и устраивают колонии. Их обнаружили по наличию в базальтах определенных изотопов углерода, азота и фосфора - типичных продуктов, выделяемых живыми существами.
Чем больше в лаве кремнезема, тем она вязче. Так называемые средние лавы с содержанием диоксида кремния 53–62%, уже не так быстро текут и не столь горячи, как базальтовые. Их температура колеблется в интервале 800–900°C, а скорость потока составляет несколько метров в день. Повышенная вязкость лавы, а точнее, магмы, поскольку все основные свойства расплав приобретает еще на глубине, кардинально меняет поведение вулкана. Из вязкой магмы труднее высвобождаются скопившиеся в ней пузырьки газа. На подходе к поверхности давление внутри пузырьков в расплаве превышает давление на них снаружи и газы высвобождаются со взрывом.
Обычно на переднем крае более вязкого лавового языка образуется корка, которая трескается и осыпается. Осколки тут же подминаются напирающей позади горячей массой, но не успевают раствориться в ней, а застывают, как кирпичи в бетоне, образуя горную породу характерной структуры - лавобрекчию. Даже через десятки миллионов лет лавобрекчия сохраняет свое строение и свидетельствует о том, что в данном месте когда-то происходило вулканическое извержение.В центре штата Орегон, США , находится вулкан Ньюберри, который интересен как раз лавами среднего состава. Последний раз он активизировался более тысячи лет назад, и на финальной стадии извержения, перед тем как заснуть, из вулкана вытек лавовый язык длиной 1 800 метров и толщиной около двух метров, застывший в виде чистейшего обсидиана - вулканического стекла черного цвета. Подобное стекло получается, когда расплав быстро остывает, не успевая кристаллизоваться. Кроме того, обсидиан часто находят на периферии лавового потока, которая охлаждается быстрее. Со временем в стекле начинают расти кристаллы, и оно превращается в одну из горных пород кислого или среднего состава. Вот почему обсидиан находят только среди относительно молодых продуктов извержения, в древних вулканитах его уже нет.
От чертовых пальцев до фьямме
Если количество кремнезема занимает более 63% состава, расплав становится совсем вязким и неповоротливым. Чаще всего такая лава, называемая кислой, вообще не способна течь и застывает в подводящем канале или выдавливается из жерла в виде обелисков, «чертовых пальцев», башен и колонн. Если же кислой магме все-таки удается достичь поверхности и вылиться, потоки ее движутся крайне медленно, по нескольку сантиметров, иногда метров в час.
С кислыми расплавами связаны необычные горные породы. Например, игнимбриты. Когда кислый расплав в приповерхностном очаге насыщается газами, он становится чрезвычайно подвижным и быстро выбрасывается из жерла, а потом вместе с туфами и пеплом стекает обратно в образовавшуюся после выброса впадину - кальдеру. Со временем эта смесь застывает и кристаллизуется, а на сером фоне породы отчетливо выделяются крупные линзы темного стекла в виде неправильных клочьев, искр или языков пламени, отчего их называют «фьямме». Это следы расслоения кислого расплава, когда он еще находился под землей.
Иногда кислая лава до того сильно насыщается газами, что буквально вскипает и становится пемзой. Пемза - очень легкий материал, с меньшей, чем у воды, плотностью, поэтому случается, что после подводных извержений мореплаватели наблюдают в океане целые поля плавающей пемзы.
Многие вопросы, связанные с лавами, остаются без ответа. Например, почему из одного и того же вулкана могут вытекать лавы разного состава, как, например, на Камчатке. Но если в данном случае есть, по крайней мере, убедительные предположения, то появление карбонатной лавы остается совершенной загадкой. Ее, наполовину состоящую из карбонатов натрия и калия, извергает в настоящее время единственный на Земле вулкан - Олдоиньо-Ленгаи в Северной Танзании . Температура расплава составляет 510°C. Это самая холодная и жидкая лава в мире, она течет по земле словно вода. Цвет горячей лавы - черный или темно-коричневый, но уже через несколько часов пребывания на воздухе карбонатный расплав светлеет, а спустя несколько месяцев становится почти белым. Застывшие карбонатные лавы - мягкие и ломкие, легко растворяются в воде, видимо, поэтому геологи не находят следов аналогичных извержений в глубокой древности.Лава играет ключевую роль в одной из острейших проблем геологии - что же разогревает недра Земли. Из-за чего в мантии возникают очаги расплавленного материала, которые поднимаются вверх, проплавляют земную кору и порождают вулканы? Лава - это лишь малая часть мощного планетарного процесса, пружины которого скрыты глубоко под землей.
Экология
Вулканы на нашей планете представляют собой геологические образования на земной коре.
Отсюда на поверхность земли выходит магма , которая образует лаву, а также вулканические газы, камни и смеси газа, вулканического пепла и камней. Такие смеси называют пирокластическими потоками.
Стоит отметить, что само слово "вулкан" пришло к нам из Древнего Рима, где Вулканом звали бога огня.
О вулканах известно много интересного, и ниже вы сможете найти несколько фактов о них.
25. Сильнейшее извержение вулкана (Индонезия)
Из всех документированных извержений вулканов, самое большое было зарегистрировано у стратовулкана Тамбора на острове Сумбава, Индонезия, в 1815 году.
По показателю вулканической эксплозивности, сила извержения достигла 7 баллов (из 8-ми).
Это извержение понизило среднюю температуру на Земле на 2,5 °C в течение следующего года, который назвали "годом без лета".
Стоит отметить, что объем выбросов в атмосферу составил примерно 150-180 куб. км.
24. Продолжительные эффекты извержения вулкана
Газ и другие частицы, выброшенные в атмосферу во время извержения вулкана Пинатубо на острове Лусон, Филиппины, в 1991 году, снизили мировую температуру примерно на 0,5 градусов по Цельсию в течение следующего года.
23. Много вулканического пепла
Во время извержения 1991 года вулкана Пинатубо было выброшено в воздух 5 кубических километров вулканического материала, что создало столб пепла высотой в 35 км.
22. Большой взрыв вулкана
Самый большой взрыв 20-го столетия произошел в 1912 году во время извержения Новарупта, одного из цепи вулканов Аляски - части Тихоокеанского вулканического огненного кольца. Сила извержение достигла 6-ти баллов.
21. Продолжительное извержение Килауэа
Один из самых активных вулканов на Земле, гавайский Килауэа, беспрерывно извергается с января 1983 года.
20. Смертельное извержение вулкана
Колоссальная магматическая камера, которая находилась внутри вулкана Таупо, продолжала наполняться очень долгое время, и, наконец, вулкан взорвался.
После извержения в апреле 1815 года, сила которого достигла 7 баллов, в воздух было выброшено от 150 до 180 куб. км вулканического материала.
Вулканический пепел заполонил и удаленные острова, что привело к огромному количеству погибших. Их число составило примерно 71 000. Около 12 000 людей погибли непосредственно от извержения, остальные же умерли в результате голода и болезней, которые стали результатом эруптивных выпадений.
19. Большие горы
18. Действующие вулканы сегодня
Гавайский вулкан Мауна-Лоа является самым большим активным вулканом в мире, возвышаясь на 4 1769 метров над уровнем моря. Его относительная высота (с океанского дна ) - 10 168 метров. Его объем - около 75 000 кубических километров.
17. Поверхность земли, покрытая вулканами
Более 80 процентов поверхности Земли над уровнем моря и под ним, вулканического происхождения.
16. Пепел повсюду (вулкан Сент-Хеленс)
Во время извержения стратовулкана Сент-Хеленс в 1980 году, около 540 миллионов тон пепла покрыло территорию, превышающую 57 000 кв. км.
15. Катастрофа от вулкана - оползни
Извержения Сент-Хеленс привели к самым крупным оползням на Земле. В результате этого извержения высота вулкана сократилась на 400 метров.
14. Извержения подводного вулкана
Самое глубокое зарегистрированное извержение вулкана произошло в 2008 году на глубине 1 200 метров.
Причиной стал вулкан Западная Мата (West Mata), находящийся в бассейне Лау (Lau Basin) около островов Фиджи.
13. Озера лавы вулкана в Антарктиде
Самый южный активный вулкан - это Эребус, находящийся в Антарктике. Стоит отметить, что лавовое озеро этого вулкана является самым редким явлением на нашей планете.
Лишь 3 вулкана на Земле могут похвастаться "незаживающими" лавовыми озерами - Эребус, Килауэа на Гавайских островах и Ньирагонго в Африке. И все же, огненное озеро посреди вечных снегов является воистину впечатляющим явлением.
12. Высокая температура (что выходит при извержении вулкана)
Температура внутри пирокластического потока - смесь, состоящая из высокотемпературных вулканических газов, пепла и камней, которая образуется во время извержении вулкана - может превышать 500 градусов по Цельсию. Этого достаточно для того, чтобы сжечь и карбонизировать древесину.
11. Первый в истории (вулкан Набро)
12 июня 2011 года активный вулкан Набро, который находится в южной части Красного моря, рядом с границами Эритреи и Эфиопии, проснулся в первый раз. Согласно НАСА это было его первое зарегистрированное извержение.
10. Вулканы Земли
На Земле существуют около 1 500 вулканов, не считая продолжительный вулканический пояс на океанском дне.
9. Слезы и волосы Пеле (части вулкана)
Килауэа - это место, где, согласно мифам, обитает Пеле - гавайская богиня вулканов.
Слезы Пеле
Ее именем назвали несколько лавовых образований, включая "слезы Пеле" (небольшие капли лавы, охлажденные на воздухе) и "волосы Пеле" (брызги лавы, охлажденные ветром).
Волосы Пеле
8. Супервулкан
Современный человек не мог быть свидетелем извержения супервулкана (8 баллов), которое способно изменить климат на Земле.
Последнее извержение произошло примерно 74 000 лет назад в Индонезии. Всего на нашей планете существует примерно 20 супервулканов, известных ученым. Стоит отметить, что в среднем извержения такого вулкана происходит 1 раз в 100 000 лет.
» Движение лавы
Быстрота движения лавы различна, смотря по ее густоте и по наклону местности, где она совершает свой путь. Относительно небольшие лавовые потоки, льющиеся по крутым склонам, подвигаются вперед чрезвычайно быстро; поток, выброшенный Везувием 12 августа 1805 г., мчался по крутым склонам конуса с поразительной скоростью и в первые четыре минуты сделал 5 ½ км, а в 1631 г. другой поток того же вулкана достиг моря в течение одного часа, т.е. прошел в это время 8 км. Особенно жидкие лавы выделяются открытыми базальтовыми вулканами о-ва Гавайи; они до того подвижны, что на обрывах образуют настоящие лавопады и могут двигаться при самом ничтожном наклоне почвы, даже в Г. Неоднократно наблюдалось, как эти лавы проходили 10-20 и даже 30 км в час. Но такая быстрота движения принадлежит во всяком случае к числу исключений; даже та лава, которую наблюдал Скроп в 1822 г. и которая в течении 15 минут успела спуститься от края кратера Везувия до подножия конуса, является далеко не обычной. На Этне движение лавы считают уже быстрым, если оно совершается со скоростью 1 км в 2-3 часа. Обыкновенно лава движется и того медленнее и в некоторых случаях проходит только 1 м в час.
Лава, вытекающая из вулкана в расплавленном состоянии, обладает бело-калильным блеском и внутри кратера долго его сохраняет: это хорошо можно видеть там, где, благодаря трещинам, обнажаются глубокие части потока. Вне кратера лава быстро охлаждается, и поток покрывается скоро твердой корой, состоящей из темной шлаковой массы; в течение непродолжительного времени она становится столь крепкой, что человек может спокойно ходить по ней; иногда по такой коре, покрывающей еще движущийся поток, можно подняться до того места, откуда лава вытекает. Твердая шлаковая кора образует нечто вроде трубы, внутри которой движется жидкая масса. Передний конец лавового потока также покрывается черной твердой корой; при дальнейшем движении лава придавливает эту кору к земле и течет по ней дальше, покрываясь спереди новой шлаковой оболочкой. Это явление не имеет места только при очень быстром движении лавы; в остальных случаях путем сбрасывания и передвигания шлаков образуется слой застывшей лавы, по которому и движется поток. Последний представляет редкое зрелище: переднюю часть его Пулет Скроп сравнивает с огромной кучей углей, которые, под влиянием какого-то давления сзади, нагромождаются друг на друга. Движение его сопровождается шумом, подобным звону разливающегося металла; этот шум происходит вследствие трения отдельных комков лавы, их раздробления и сокращения.
Твердая кора лавового потока обыкновенно не представляет ровной поверхности; она покрыта множеством трещин, через которые иногда вытекает жидкая лава; глыбы, образовавшиеся вследствие раздробления первоначального покрова, сталкиваются друг с другом, подобно льдинам во время ледохода. Трудно вообразить более дикую и угрюмую картину, чем та, которую представляет нам внешняя поверхность потока глыбовой лавы. Еще своеобразнее формы так называемой волнистой лавы, которая наблюдается реже, но хорошо известна всякому посетителю Везувия. Дорога от Резины до обсерватории проложена на значительном протяжении по такой лаве; последняя выброшена Везувием в 1855 г. Покров таких потоков не разбивается на куски, а представляет сплошную массу, неровная поверхность которой своим своеобразным видом напоминает кишечные сплетения.
Вулканическая деятельность, относящаяся к ряду наиболее грозных явлений природы, часто приносит огромные бедствия людям и народному хозяйству. Поэтому необходимо иметь в виду, что хотя не все действующие вулканы вызывают несчастья, тем не менее, каждый из них может быть в той или иной степени источником негативных событий, извержения вулканов бывают различной силы, однако к катастрофическим относятся только те, которые сопровождаются гибелью людей и материальных ценностей.
Общие представления о вулканизме
“Вулканизм – это явление, благодаря которому в течение геологической истории сформировались внешние оболочки Земли - кора, гидросфера и атмосфера, т. е. среда обитания живых организмов – биосфера”. Такое мнение выражает большинство вулканологов, однако это далеко не единственное представление о развитии географической оболочки. Вулканизм охватывает все явления связанные с извержением магмы на поверхность. Когда магма находится в глубине земной коры под большим давлением, все ее газовые компоненты остаются в растворенном состоянии. По мере продвижения магмы к поверхности давление уменьшается, газы начинают выделяться, в результате изливающаяся на поверхность магма существенно отличается от изначальной. Чтобы подчеркнуть это отличие, магму излившуюся на поверхность, называют лавой. Процесс извержения называется эруптивной деятельностью.
Рис.1. Извержение вулкана Сент-Хеленс
Извержения вулканов протекают неодинаково, в зависимости от состава продуктов извержения. В одних случаях извержения протекают спокойно, газы выделяются без крупных взрывов и жидкая лава свободно изливается на поверхность. В других случаях извержения бывают очень бурные, сопровождаются мощными газовыми взрывами и выжиманием или излиянием относительно вязкой лавы. Извержения некоторых вулканов заключаются только в грандиозных газовых взрывах, вследствие чего образуются колоссальные тучи газа и паров воды, насыщенных лавой, поднимающиеся на огромную высоту. 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 350 км, 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. В местах извержения возникают лавовые покровы, потоки, вулканы-горы, сложенные лавами и их распыленными частицами – пирокластами. По содержанию главной составляющей – оксида кремния магмы и образованные ими вулканические породы – вулканиты делят на ультраосновные (оксида кремния менее 40 %), основные (40-52%), средние (52-65%), кислые (65-75%). Наиболее распространена основная, или базальтовая, магма.
Типы вулканов, состав лав. Классификация по характеру извержения
Классификация вулканов основывается главным образом на характере их извержений и на строении вулканических аппаратов. А характер извержения, в свою очередь, определяется составом лавы, степенью ее вязкости и подвижности, температурой, количеством содержащихся в ней газов. В вулканических извержениях проявляются три процесса: 1) эффузивный - излияние лавы и растекание ее по земной поверхности; 2) эксплозивный (взрывной) - взрыв и выброс большого количества пирокластического материала (твердых продуктов извержения); 3) экструзивный - выжимание, или выдавливание, магматического вещества на поверхность в жидком или твердом состоянии. В ряде случаев наблюдаются взаимные переходы этих процессов и сложное их сочетание между собой. В результате многие вулканы характеризуются смешанным типом извержения – эксплозивно-эффузивным, экструзивно-эксплзивным, а иногда один тип извержения сменяется другим во времени. В зависимости от характера извержения отмечается сложность и многообразие вулканических построек и форм залегания вулканического материала. Среди вулканических извержений выделяются следующие: извержения центрального типа, трещинные и ареальные.
Рис.2. Гавайский тип извержения
1 - Пепельный шлейф, 2 - Фонтан лавы, 3 - Кратер, 4 - Лавовое озеро, 5 - Фумаролы, 6 - Поток лавы, 7 - Слои лавы и пепла, 8 - Слой породы, 9 - Силл, 10 - Магматический канал, 11 - Магматическая камера, 12 - Дайка
Вулканы центрального типа. Они имеют в плане форму, близкую к округлой, и представлены конусами, щитами, куполами. На вершине располагается обычно чашеобразное или воронкообразное углублением, называемое кратером (греч.’кратер’-чаша).От кратера в глубину земной коры идет магмоподводящий канал, или жерло вулкана, имеющий трубообразную форму, по которому магма из глубинного очага поднимается к поверхности. Среди вулканов центрального типа выделяются полигенные, образовавшиеся в результате многократных извержений, и моногенные – один раз проявившие свою деятельность.
Полигенные вулканы. К ним относится большинство известных вулканов мира. Единая и общепринятая классификация полигенных вулканов отсутствует. Различные типы извержений чаще всего обозначают по названию известных вулканов, в которых тот или иной процесс проявляется наиболее характерно. Эффузивные, или лавовые, вулканы. Преобладающим процессом в этих вулканах является эффузия, или излияние лавы на поверхность и движение ее в виде потоков по склонам вулканической горы. В качестве примеров такого характера извержения можно привести вулканы Гавайских островов, Самоа, Исландии и др.
Рис.3. Плинианский тип извержения
1 - Пепельный шлейф, 2 - Магматический канал, 3 - Дождь вулканического пепла, 4 - Слои лавы и пепла, 5 - Слой породы, 6 - Магматическая камера
Гавайский тип. Гавайи образованы слившимися вершинами пяти вулканов, из которых четыре действовали в историческое время (рис.2). Особенно хорошо изучена деятельность двух вулканов: Мауна-Лоа, возвышающегося почти на 4200 метров над уровнем Тихого океана, и Килауэа высотой более 1200 метров. Лава в этих вулканах основная базальтовая, легкоподвижная, высокотемпературная (около 12000). В кратерном озере лава все время бурлит, ее уровень то понижается, то повышается. При извержениях происходит подъем лавы, возрастает ее подвижность, она заливает весь кратер, образуя огромное кипящее озеро. Газы выделяются относительно спокойно, образуя над кратером всплески, лавовые фонтаны, поднимающиеся в высоту от нескольких до сотен метров (редко). Вспененная газами лава разбрызгивается и застывает в виде тонких стеклянных нитей ‘волосами Пеле ’. Затем кратерное озеро переполняется и лава начинает переливаться через его края и стекать по склонам вулкана в виде крупных потоков.
Эффузивные подводные. Извержения являются самыми многочисленными и наименее изученными. Они также приурочены к рифтовым структурам, отличаются господством базальтовых лав. На дне океана при глубине 2 км и более давление воды столь велико, что взрывов не происходит, а значит и пирокластов не возникает. Под давлением воды даже жидкая базальтовая лава далеко не растекается, образует короткие куполообразные тела или узкие и длинные потоки, покрытые с поверхности стекловатой коркой. Отличительной чертой подводных вулканов, находящихся на больших глубинах, является обильное выделение гидротерм, содержащих высокое количество меди, свинца, цинка и других цветных металлов.
Смешаннные эксплозивно-эффузивные (газово-взрывные-лавовые) вулканы. Примерами таких вулканов могут служить вулканы Италии: Этна – высочайший вулкан Европы (более 3263 м), расположенный на острове Сицилия; Везувий (высотой около 1200 м), расположенный близ Неаполя; Стромболи и Вулкано из группы Липарских островов в Мессинском проливе. К этой же категории относятся многие вулканы Камчатки, Курильских и Японских островов и западной части Кордильерского подвижного пояса. Лавы данных вулканов различны - от основных (базальтовых), андезито-базальтовых, андезитовых до кислых (липаритовых). Среди их условно выделяют несколько типов.
Рис.4. Подлёдный тип извержений
1 - Облако водяного пара, 2 - Озеро, 3 - Лёд, 4 - Слои лавы и пепла, 5 - Слой породы, 6 - Шаровая лава, 7 - Магматический канал, 8 - Магматическая камера, 9 - Дайка
Стромболианский тип. Характерен для вулкана Стромболи, поднимающегося в Средиземном море до высоты 900 м. Лава этого вулкана главным образом базальтового состава, но более низкотемпературная (1000-1100), чем лава вулканов гавайских островов, поэтому менее подвижна и насыщена газами. Извержения происходят ритмично через определенные короткие промежутки времени – от нескольких минут до часа. Газовые взрывы выбрасывают на относительно не большую высоту раскаленную лаву, которая выпадает затем на склоны вулкана в виде спирально завитых бомб и шлака (пористые, пузыристые куски лавы). Характерно, что пепла выбрасывается очень мало. Вулканический аппарат конусовидной формы состоит из слоев шлака и застывшей лавы. К этому же типу относится такой известный вулкан как Исалько.
Вулканы эксплозивные (газово-взрывные) и экструзивно-эксплозивные. К этой категории относятся многие вулканы, в которых преобладающее значение имеют крупные газово-взрывные процессы с выбросом большого количества твердых продуктов извержения, почти без излияния лав (или в ограниченных размерах). Такой характер извержения связан с составом лав, их вязкостью, относительно малой подвижностью и большой насыщенностью газами. В ряде вулканов одновременно наблюдаются газово-взрывные и экструзивные процессы, выражающиеся в выжимании вязкой лавы и образовании куполов и обелисков, возвышающихся над кратером.
Пелейский тип. Особенно ярко проявился в вулкане Мон-Пеле на о. Мартиника, входящем в группу Малых Антильских островов. Лава этого вулкана преимущественно средняя, андезитовая, отличается большой вязкостью и насыщена газами. Застывая, она образует в жерле вулкана твердую пробку, препятствующую свободному выходу газа, который, накапливаясь под ней, создает очень большие давления. Лава выжимается в виде обелисков, куполов. Извержения происходят как сильные взрывы. Возникают огромные облака газов, перенасыщенные лавой. Эти раскаленные (с температурой свыше 700-800) газово-пепловые лавины не поднимаются высоко, а скатываются с большой скоростью по склонам вулкана и уничтожают на своем пути все живое.
Рис.5. Вулканическая активность на Анак Кракатау, 2008
Кракатауский тип. Выделен по названию вулкана Кракатау, на расположенного в Зондском проливе между Явой и Суматрой. Этот остров представлял собой три сросшихся вулканических конуса. Наиболее древний из них, Раката, сложен базальтами, а два других, более молодых,-андезитами. Эти три слившихся вулкана располагаются в древней обширной подводной кальдере, образовавшейся в доисторическое время. До 1883 г. в течение 20 лет Кракатау не проявлял активной деятельности. В 1883 г. произошло одно из крупнейших катастрофических извержений. Оно началось взрывами умеренной силы в мае, после некоторых перерывов вновь возобновлялись в июне, июле, августе с постепенным нарастанием интенсивности. 26 августа произошли два больших взрыва. Утром 27 августа произошел гигантский взрыв, который был слышен в Австралии и на островах в западной части Индийского океана на расстоянии 4000-5000 км. На высоту около 80 км поднялось раскаленное газово-пепловое облако. Огромные волны высотой до 30 м, возникшие от взрыва и сотрясения Земли, называемые цунами, вызвали большие разрушения на прилежащих островах Индонезии, ими было смыто с берегов Явы и Суматры около 36 тыс. человек. Местами разрушения и человеческие жертвы были связаны со взрывной волной огромной силы.
Катмайский тип. Его выделяют по названию одного из крупных вулканов Аляски, близ основания которого в 1912 г. произошло крупное газово-взрывное извержение и направленный выброс лавин, или потоков, горячей газово-пирокластической смеси. Пирокластический материал имел кислый, риолитовый или андезито-риолитовый состав. Эта раскаленная газово-пепловая смесь заполнила на протяжении 23 км глубокую долину, расположенную к северо-западу от подножия горы Катмай. На месте прежней долины образовалась плоская равнина шириной около 4 км. Из заполнившего ее потока многие годы наблюдались массовые выделения высокотемпературных фумарол, что послужило основанием называть ее «Долиной десяти тысяч дымов».
Подледный вид извержений (рис.4) возможен в случае, когда вулкан находится подо льдами или целым ледником. Подобные извержения опасны тем, что провоцируют мощнейшие наводнения, а также своей шаровой лавой. До настоящего времени известно лишь пять подобных извержений, то есть они весьма редкое явление.
Моногенные вулканы
Маарский тип. Этот тип объединяет лишь единожды извергавшиеся вулканы, ныне потухшие эксплозивные вулканы. В рельефе они представлены плоскими блюдцеобразными котловинами, обрамленными невысокими валами. В составе валов присутствуют как вулканические шлаки, так и обломки невулканических пород, слагающих данную территорию. В вертикальном разрезе кратер имеет вид воронки, которая в нижней части соединяется с трубообразным жерлом, или трубкой взрыва. К ним относятся вулканы центрального типа, образовавшиеся при однократном извержении. Это газово-взрывные извержения, иногда сопровождающиеся эффузивными или экструзивными процессами. В результате на поверхности образуются небольшие шлаковые или шлаково-лавовые конусы (высотой от десятков до первых сотен метров) с блюдцеобразным или чашеобразным кратерным углублением.
Такие многочисленные моногенные вулканы наблюдаются в большом количестве на склонах или у подножия крупных полигенных вулканов. К моногенным формам относятся также газово-взрывные воронки с подводящим трубообразным каналом (жерловиной). Они образованы одним газовым взрывом большой силы. К особой категории относятся алмазоносные трубки. Широкой известностью пользуются трубки взрыва в Южной Африке называемые диатремами(греч. «диа»-через, «трэма»-отверстие, дыра). Их диаметр колеблется от 25 до 800 метров, они заполнены своеобразной брекчированной вулканогенной породой, называемой кимберлитом (по г. Кимберли в Южной Африке). В составе этой породы присутствуют ультраосновные породы – гранатсодержащие перидотиты (пироп – спутник алмаза), характерные для верхней мантии Земли. Это указывает на подкровное образование магмы и быстрый ее подъем к поверхности, сопровождающийся газовыми взрывами.
Трещинные извержения
Они приурочены к крупным разломам и трещинам в земной коре, играющим роль магмовыводящих каналов. Извержение, особенно в ранние фазы, может происходить вдоль всей тещины или отдельных участков ее участков. В последующем по линии разлома или трещины возникают группы сближеных вулканических центров. Излившаяся основная лава после застывания образует базальтовые покровы различных размеров с почти горизонтальной поверхностью. В историческое время подобные мощные трещинные излияния базальтовой лавы наблюдались в Исландии. Трещинные излияния широко распространены на склонах крупных вулканов. О ни же, по-видимому, широко развиты в пределах разломов Восточно-Тихоокеанского поднятия и в других подвижных зонах Мирового океана. Особенно значительные трещинные излияния были в прошлые геологические периоды, когда образовались мощные лавовые покровы.
Ареальный тип извержения. К этому типу относятся массовые извержения из многочисленных близко расположенных вулканов центрального типа. Они часто бывают приурочены к мелким трещинам, или узлам их пересечения. В процессе извержения некоторые центры отмирают, а другие возникают. Ареальный тип извержения захватывает иногда обширные площади, на которых продукты извержения сливаются, образуя сплошные покровы.
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.
Загрузка...
