Лекция 9. Вулканизм План
1. Вулканизм – эффузивный магматизм. Вулканы и их строение.
2. Категории и типы вулканов.
3. Продукты извержения – жидкие, твердые, газообразные. Типы лав по химизму и их различия в свойствах. Поствулканическая деятельность.
4. Закономерности распределения вулканов. Особенности вулканизма различных структурно-тектонических зон земной коры.
Вулканизм – эффузивный магматизм. Вулканы и их строение
Под вулканизмом понимают излияние на поверхность лавы, или выход газов, или выбрасывание обломочного материала силой газов, вырывающихся из магмы, не дошедшей до поверхности Земли. Имя вулкан происходит от имени острова Вулькано в южной части Липарских островов, где с давних пор известны мощные извержения. Вулканы действуют периодически. Принято различать действующие, потухшие и древние вулканы. Распределение их на Земле очень неравномерно. Общее число действующих вулканов на материках около 800 (79 подводные). Большая часть, например, из 552 действующих вулканов расположена по берегам и островам Тихого океана. Потухших вулканов очень много – например, Эльбрус на Кавказе. Указанное деление следует считать условным, т.к. нет уверенности в том, что некоторые из потухших вулканов не возобновят свою деятельность. На территории России находится 51 действующий вулкан. Все они расположены на активной континентальной окраине в пределах Камчатки и Курильской островной дуги.
В 1 веке до н.э. Страбон писал, что Эльбрус - действующий вулкан, а сейчас он считается потухшим. Потухшие вулканы часто дают о себе знать, например вулкан Фудзияма действовал в 864 и 1707 годах. Везувий в 63 году дал слабое извержение, а в 79 году катастрофическое. В результате этого извержения города Помпея, Геркуланум и Стабия оказались погребенными под пеплом до 7 м высотой. Затем грязевые потоки (лахары) завершили погребение городов. Сильное извержение Везувия произошло также в 1631 году. Раскаленный поток лавы почти полностью уничтожил город Торре-дель Греко. Позднее наиболее крупное извержение Везувия произошло в 1906 году и последнее в 1944 году. Многие вулканы постепенно разрушаются и сглаживаются, но могут впоследствии возрождаться. Могут появляться новые вулканы. Так в 1943 году в Мексике на ровном поле неожиданно вырос вулканический конус. О древних вулканах можно зачастую судить лишь по продуктам вулканической деятельности - вулканическим продам.
Характер извержения магматического расплава зависит от его состава, температуры, давления, концентрации газов и других параметров. Движение и интенсивность дегазации газов во многом определяют процесс извержения лавы (лава - это магма лишенная газов). При относительно спокойном выделении газов происходит излияние, эффузия лавового потока. Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава, и магма взрывается, происходит эксплозивное извержение. В случае если магма вязкая и температура ее невысока, то расплав медленно выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы.
Все вулканы можно отнести к одному из двух типов – центральному (извержения происходят через центральные выводные отверстия) и трещинному (лава изливается из трещины в земной коре). Вулкан центрального типа представляет конусовидную гору со склонами крутизной до 30о и больше (рис. ). Каждый вулкан имеет подводящий канал и жерло, по которым снизу поднимаются продукты извержения (рис. ). На вершине горы находится чашеобразная впадина – кратер, являющаяся верхним окончанием жерла вулкана. В периоды между извержениями в кратере обычно скапливается вода и образуется озеро.
Вулканы центрального типа подразделяются на моногенные и полигенные. Моногенные вулканы представлены относительно небольшими конусами, на вершине которых находиться кратер. Сложные полигенные вулканы состоят из нескольких конусов, образованных потоками лавы и толщами тефры (пепел). В строение конусов вулканов часто наблюдается чередование эффузивных и эксплозивных продуктов. Такие слоистые вулканы называют стратовулканы (стратум – слой).
Рис. . Извержение Ключевского вулкана (Камчатка), самого высокого вулкана Европы и Азии. Извержение происходит на дне огромного кратера диаметром около 600 м (фото Ю.В. Демянчука).
У некоторых вулканов от основного жерла ответвляются побочные выводные отверстия, через которые тоже происходит извержение лавы, пепла, водяного пара и газов и на их месте возникают конусы, повторяющие форму настоящих вулканических гор, но меньших размеров. Это паразитические или побочные вулканы, располагающиеся на склонах крупных вулканов. Овраги на склонах вулканов называют барранкосами.
Небольшие кратеры внутри большего называют - бокка. Форма вулкана, когда в большом вулкане находиться меньший по размерам, называетсясомма.Если кратер достигает больших размеров, до 15- 20 км в диаметре, то такой кратер называюткальдера. Кальдеры бывают двух типов –провальные, в которых вулканическая постройка опускается в магматическую камеру, освободившуюся после извержения магмы (рис. ) иэксплозивные(взрывные) образующиеся в результате сильных взрывов и выбросов большого количества твердого материала из кратера и жерла вулкана.
Рис. . Строение вулканических аппаратов: 1 – кратер; 2 – побочные кратеры; 3 – жерло (канал); 4 – сомма; 5 – кальдера; 6 – маар (по Г.П. Горшкову, А.Ф. Якушовой, 1962).
Рис.. Возникновение кальдеры. Начинается извержение, магма устремляется к поверхности (А, В), магма в виде шлаков и тефры выбрасывается в атмосферу, под конусом образуется свободное пространство (С), куда вдоль разлома проваливается часть конуса (Д). Депрессия заполняется водой и возникает кальдеровое озеро (Е). Из работы З. Кукала, 1985.
К вулканам центрального типа относят и щитовые вулканы.У них лава растекаясь не образует конуса. Понятно, что это может быть лишь в том случае, когда лава не вязкая, текучая. Некоторые из щитовых вулканов достигают огромных размеров. Например, вулкан Мауна Лоа на Гавайях достигает 110 км в поперечнике. Близки к вулканам центрального типа, так называемые, маары и диатремы - моногенные вулканы.Маары- округлые впадины. Они бывают диаметром более чем 3 км и глубиной до 0,5 км (Бавария). Здесь нет ни лавовых потоков, ни шлаков. На глубине маар находят магматические породы. Скорее всего, маары образуются в результате одноактного извержения в виде взрыва.Диатрема– вертикально расширяющийся кверху круглый канал (след прорыва к поверхности вулканических газов). Диаметр диатрем до 800 м. Этот канал, иначе его называюттрубка взрыва. Они могут быть заполнены специфическими породами -кимберлитами, содержащими в некоторых случаях алмазы.
Вулканы трещинного типа - характеризуются тем, что излияние лавы преимущественно основного состава происходит по трещинам. Этот тип вулканов был широко распространен в прошлые геологические периоды, в настоящее время встречается только в Исландии. Исландия относится к геологически активной зоне нашей планеты, поэтому на острове немало действующих вулканов. Самый крупный из них - Гекла извергался в последний раз в 1991 году. Вулканы трещинного типа, как правило, не образуют наземных сооружений. Большинство таких вулканов находиться под водой, длина таких трещин достигает нескольких десятков километров.