Вулканы и вулканизм

    Вулканические  бомбы - крупные куски затвердевшей  лавы размером в поперечнике  от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают  нескольких тонн (во время извержения  Везувия в 79г., вулканические бомбы  'слезы Везувия' достигали десятков  тонн). Они образуются при взрывном  извержении, которое происходит  при быстром выделении из магмы  содержащихся в ней газов. Вулканические  бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие  из более вязкой и менее  насыщенной газами лавы; они сохраняют  правильную форму даже при  ударе о землю из-за корочки  закаливания,  образовавшейся  при   их  остывании. 2-ая, формируются из  более жидкой лавы, во время  полета они  приобретают                                    самые причудливые формы, дополнительно  усложняющиеся при ударе.                                                                                                 Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной     1,5-3см, имеющие разнообразные формы.                                                                                                                                 Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф. 

2.Вулканизм 

По  современным  представлениям,   вулканизм  является внешней,  так  называемой  эффузивной формой магматизма  - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее 

поверхности.  На глубине от 50  до  350км, в толще  нашей планеты образуются очаги  расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу. 

          При этих излияниях магмы на  поверхность и образуются вулканы. 

       Вулканы бывают трех типов: 

2.1.   Площадные  вулканы. 

  В настоящее  время такие вулканы не встречаются,  или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены  к выходу  большого количества  лавы на поверхность большой  площади; т.е  отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной. 

2.2.             Трещинные вулканы.  

 Они проявляются  в излиянии лавы на земную  поверхность по крупным трещинам  или расколам. В отдельные отрезки  времени, в основном на доисторическом  этапе, этот тип вулканизма  достигал довольно широких масштабов,  в результате чего на поверхность  Земли выносилось огромное количество  вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии  на плато Декан, где они покрывали  площадь в 5.105 км2   при средней мощности от 1  до  3км. Также известны на северо-западе  США, в Сибири.  В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%)  и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего  

 излияния. Мощность  отдельных потоков была  5-15м.  В США, также как и в Индии  накапливались многокилометровые  толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течении многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов или траппов.       

 В  настоящее  время трещинный вулканизм распространен  в Исландии ( вулкан Лаки ), на  Камчатке (  вулкан Толбачинский ),  и на одном из островов Новой Зеландии.    Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12км 3  базальтовой лавы, которая затопила почти 915км2  прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2 , около трещины мощность покрова достигала 75м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические.  После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3км.   

2.3.             Центральный тип. 

 Это самый распространенный  тип эффузивного магматизма. Он  сопровождается  образованием конусообразных вулканических гор; высота  контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота h, на которую способна подняться жидкая лава плотностью pl ,  из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью H  и плотностью ps . Эта зависимость может быть выражена следующим уравнением:           

                    ghps=gHpl  

        где g - ускорение силы тяжести. 

               (h-H)/H=(ps-pl)/ps                                                                                    Выражение   и есть высота вулканической горы  5h;  отношение (ps-pl)/ps  можно выразить как некий плотностной коэффициент j ,  тогда 5h = jH.                                     Так  как  данное  уравнение  связывает   высоту   вулкана  с   мощностью     литосферы через некий  плотностной  коэффициент,  который  для  разных  регионов различен, значит высота вулкана в разных районах земного шара различна.   

2.4. Строение  вулкана(рис 1).                                                                                                                                                        

Корни вулкана, т.е его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном   слое. В земной коре на глубине 20-30км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло . Конус вулкана сложен про- дуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например у Ключевской сопки - 675м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10км. 

      Иногда  на склонах вулканов возникают  паразитические, или побочные кратеры,  через жерло которых также  может извергаться определенное  количество лавы. 

3.ТИПЫ ИЗВЕРЖЕНИЙ 

В зависимости от количеств, соотношения извергаемых  вулканических продуктов (газовые, жидкие или твердые) и вязкости лав  выделены четыре главных типа извержений: гавайский(эффузивный), стромболианский(смешанный), купольный(экструзивный) и вулканский. 

      3.1. Гавайский тип. Гавайский - вулканические горы имеют пологие склоны; их конуса сложены слоями остывшей лавы. В кратере действующих гавайских вулканов находится жидкая лава основного состава с очень небольшим содержанием газов. Она бурно кипит в кратере - небольшом озере на вершине вулкана, представляя собой  

великолепное зрелище, особенно ночью. Тусклую красновато-коричневую поверхность лавового озера периодически прорывают  

Строение Вулкана  
 
 

1 - вулканическая  бомба; 2 – канонический вулкан;  

3 – слой пепла  золы и лавы; 4 – дайка; 5 – жерло  вулкана; 6 – силь; 7 – магматический очаг; 8 – щитовой вулкан. 

ослепительные струи  лавы, взлетающие вверх. При извержении уровень лавового озера начинает спокойно, почти без толчков и  взрывов, подниматься и доходит  до краев кратера, затем лава переливается через край и, имея весьма жидкую консистенцию, растекается на обширной территории, со скоростью около 30км/ч, на десятки километров. Периодические извержения вулканов Гавайских островов приводят к постепенному увеличению их объема за счет наращивания склонов застывшей лавы. Так, объем вулкана Мауна-Лоа достигает 21.103 км3 ; он больше, чем объем любого из известных вулканов на земном шаре. По гавайскому типу происходит извержение вулканов на островах Самоа в восточной части Африки, на Камчатке и на самих Гавайских островах - Мауна-Лоа и Килауэа. 

      3.2. Стромболианский тип. 

Эталоном стромболианского типа является извержение вулкана Стромболи (Липарские острова) в Средиземном море.   

 Обычно вулканы  этого типа - это страто-вулканы и извержения происходящие в них сопровождаются сильными взрывами и подземными толчками, выбросами паров и газов, вулканического пепла, лапиллей. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность, но в следствии      значительной вязкости     протяженность потоков бывает небольшой. 

Извержения   подобного  типа наблюдаются у вулкана  

Ицалько  в   центральной Америке; у вулкана Михара 

 в Японии; у  ряда   вулканов Камчатки         (Ключевской, Толбачек и других). Схожееизвержение, по последовате-льности  событий   и выделяемым продуктам, но в более крупных размерах произошло в 79 году.Это извержение можно отнести к подтипу стромболианского извержения и назвать его -        Везувианский. Извержению вулкана Везувий, отчасти Этны и Вулкано (Средиземное море), предшествовало сильное землятресение. Затем из кратера вырвался расширяющийся кверху столб   белого   пара.   Постепенно выбрасываемые пепел и обломки пород придали 'облаку'   черный цвет и начали  падать  на    землю вместе    со    страшным    ливнем. Излияние лавы было сравнительно небольшим. Лава имела средний состав и стекала по  склону    горы со    скоростью   7км/ч.  Основные разрушения    были    причинены землятресением и падающими на землю вулканическим пеплом  и бомбами, представляющие собой обломки пород и застывшие сгустки лавы. Потоки ливня с пеплом образовали жидкую грязь, с которой были погребены расположенные на склонах Везувия города - Помпея (на юге), Геркуланум (на юго-западе) и Стабия (на юго-востоке).      3.3. Вулканы России и другие типы. 

 Для купольного  типа характерно выжимание и  выталкивание вязкой (андезитовой,  дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором из канала вулкана и образование куполов (Пюи-де-Дом в Оверни, Франция; Центральный Семячик, на Камчатке), криптокуполов (Сева-Синдзан на острове Хоккайдо, Япония) и обелисков (Шивелуч на Камчатке).                

    В вулканском типе большую роль играют газы, производящие взрывы и выбросы огромных туч, переполненным большим количеством обломков горных пород, лав и пепла. Лавы вязкие, образуют небольшие потоки    (Авачинская Сопка и Карымская сопка на Камчатке).  Каждый из главных типов извержения разделяют на несколько подтипов               (стромболианский тип, подтип - Везувианский ).  

Из них особо  выделяются Пелейский, Кракатау, Маар,  которые в той или иной степени являются промежуточными между купольным и вулканским типами. 

 Пелейский подтип выделен по извержению вулкана   Монтань-Пеле (Лысая гора) весной 1902 года на острове Мартиника в Атлантическом океане.  Весной 1902г. гору Монтань-Пеле, которая в течении многих лет считалась потухшим вулканом и на склонах которой вырос город Сен-Пьер, неожиданно потряс мощный взрыв. Первый и последующие взрывы сопровождались появлением  трещин на стенках вулканического 

 конуса,    из    которого вырывались      черные палящие тучи, состоящие  из капелек расплавленной   лавы,  раскаленного (свыше 7000с)  пепла  и газов.   8  мая   одна  из таких  туч  устремилась  к    югу   и   в   течении нескольких  минут буквально уничтожила город Сен-Пьер. Погибло около 28000 жителей; спаслись только те, кто успел отплыть от берега. Не успевшие отшвартовать суда сгорели или были перевернуты, вода в гавани закипела. В городе спасся только один человек, защищенный толстыми стенами городской тюрьмы. Извержение вулкана завершилось лишь в октябре. Чрезвычайно вязкая лава медленно выдавила из вулканического канала пробку высотой 400м, образовавшую уникальный природный обе- лиск. Однако вскоре верхняя часть его откололась по косой трещине; высота оставшейся остроугольной иглы составляла около 270м,  но   и       она     под    действием процессов выветривания была разрушена уже в 1903 году. Эталоном типа Кракатау взято извержение одноименного вулкана находящегося между островами Суматра и Ява. 20 мая 1883 года с немецкого военного судна, шедшего зондским проливом ( между островами Ява и Суматра ), увидели громадное пиниеобразное  облако, поднимавшееся с группы островов Кракатау. Были отмечены огромная высота облака - около 10-11км, и частые - каждые 10-15 мин взрывы, сопровождавшиеся выбросом пепла на высоту 2-3км. После майского извержения активность вулкана несколько стихла и лишь в середине июля произошло новое мощное извержение. Однако основная катастрофа разыгралась 26 августа. В этот день после полудня на судне 'Медея' заметили столб пепла высотой уже 27-33км, а мельчайший вулканический пепел был поднят на высоту 60-80км и в течении 3 лет после извержения находился в верхних слоях атмосферы. Звук взрыва был слышен в Австралии ( за 5тыс. километров от вулкана ), а взрывная волна трижды обежала планету. Даже 4 сентября, т.е через 9 дней после взрыва, самопишущие барометры продолжали отмечать незначительные колебания атмосферного давления. К вечеру на окрестных островах выпал дождь с пеплом. Пепел падал всю ночь; на кораблях, находившихся в Зондском проливе, толщина его слоя достигала 1,5м. К 6 часам утра в проливе разразилась страшная буря - море вышло из берегов, высота волн достигала 30-40м. Волнами были разрушены приближенные города и дороги на островах Ява и Суматра; население ближайших к вулкану островов погибло полностью. Общее число жертв, по официальным данным, достигло 40000.