Вулканическое извержение. Энергия извержения. Основные поражающие факторы. Оценка дальности полета вулканических бомб
Глава 4 . Вулканические извержения.
§4.1. Механизм вулканических извержений.
Вулкан (от лат. vulcanus – огонь, пламя) – геологическое образование в виде конуса из изверженных и остывших пород, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность и в атмосферу извергаются лава, горячие газы, пары воды, пепел, обломки горных пород. Различают вулканы действующие, уснувшие и потухшие, а по форме – центрального и линейного типов.
Извержение вулкана может продолжаться несколько дней, иногда месяцев и даже лет. После извержения вулкан успокаивается на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называют действующими. Если промежуток между извержениями значительно больше, то его называют уснувшим. К потухшим относятся вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена; об их деятельности не сохранилось никаких сведений.
По внешнему виду вулканы подразделяют на центрального типа и линейные. У вулкана центрального типа роль выводного канала для магмы выполняет жерло-вертикальный туннель (своеобразная труба), ведущий от подземного магматического очага к поверхности; у линейного вулкана магма поднимается к поверхности по трещинам. Схема вулкана центрального типа показана на рис. 28.
Рис.28 Схема вулкана центрального типа.
АА’ – поверхность земли, 1 – магматический очаг, 2 – жерло вулкана, 3 – кратер вулкана, 4 – конус вулкана
Примером вулканов линейного типа являются подводные вулканы океанических рифтовых хребтов.
Понятие вулканической деятельности охватывает явления, связанные с подъемом нагретых субстанций из глубин Земли на поверхность, то есть газов, пара, горячей воды, лавы. Лавой называется поднявшаяся по жерлу вулкана и изливающаяся из его кратера магма. Она представляет собой жидкую или очень вязкую преимущественно силикатную массу, нагретую до температуры ~ 12000.
На Земле насчитывается 552 действующих вулкана [1]. В нашей стране действующие вулканы находятся на Камчатке и Курильских островах. В связи с отдаленностью от основных густо населенных районов страны их деятельность менее сказывается на основное массе населения, чем, например, землетрясения. Но извержения вулканов были и есть проявление могущественных сил природы.
Вулканы, как правило, тяготеют к границам тектонических плит, см. §1.1. Вулканическое извержение является сложным процессом. Приближенно качественную картину извержения можно представить следующим образом. Как указывалось в этом параграфе, вещество астеносферы находится под большим давлением, обусловленным весом земной коры. При определенных условиях вещество астеносферы может перейти в жидкое (расплавленное) состояние, называемое магмой. В магме содержатся растворенные под давлением различные газы: углекислый газ СО2, хлористый и фтористый водород HCl и HF, оксиды серы SO2, SO3, метан CN4, азот N2 и другие газы и пары воды. При понижении давления, что связано со сложными процессами, происходящими в зонах тектонической активности, сразу же нарушается состояние равновесия – газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние, что сопровождается значительным увеличением их объема. Магма вскипает и вместе с выделяющимися из нее газами начинает подниматься вверх по жерлу вулкана или трещинам – происходит извержение вулкана.
Рассмотрим несколько примеров вулканических извержений [12].
Известна легенда о гибели Атлантиды. Согласно одной из гипотез, обсуждаемых в средствах массовой информации, Атлантида находилась не в Атлантическом океане, как считалось ранее, а в Средиземном море, точнее в Эгейском море. Ее центром являлась группа островов, примыкающих к острову Крит с северной стороны. Атлантида была процветающим государством с необычайно высокой для того времени культурой. И такая удивительная цивилизация внезапно погибла… Основным событием, приведшим к катастрофе, было извержение вулкана Санторин, происшедшее примерно 3,5 тысяч лет назад и сопровождавшееся взрывом и быстрым опусканием в морскую пучину значительных участков суши. При этом произошло сильное землетрясение, возникли гигантские морские волны цунами, выпал обильный вулканический пепел. Атлантида частично провалилась, частично была смыта гигантскими волнами, частично засыпана толстым слоем пепла. Гипотеза, несомненно, нуждается в тщательной проверке и научном обосновании.
Широко известными примерами являются извержения вулканов Везувия в I веке Новой эры (извержения этого вулкана происходили и позднее, например, в 1872г), Томборо в 1815г., Кракатау в 1883г.
Везувий расположен на берегу Неаполитанского залива в Италии. В результате извержения в 79г. погибли древнеримские города Помпея, Геркулантум, Стабия. На Помпеи и Стабию вулкан обрушил тучи пепла и град камней, одновременно на оба города опустилось облако ядовитых газов. Геркулантум был затоплен потоками горячей грязи, образовавшейся из лавы, воды и пепла.
Извержение вулканов Томборо, Кракатау описано в §1.1