Вулканы

ВУЛКАНЫ (от лат. vulcanus - огонь, пламя, первоначально - бог огня в римской мифологии * а. volcano; н. Vulkane; ф. volcans; и. volcanes) — геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются на земную поверхность из глубинных магматических источников лавы, горячие газы и обломки горной породы.

Вулканы Земли выносят на поверхность в среднем не менее 5-6 км³ вулканического материала в год, примерно 80% которого извергают подводные вулканы и лишь 20% - наземные. Наиболее интенсивный вынос вулканического материала (около 4 км³ в год) происходит вдоль рифтовых зон срединно-океанических хребтов. Вулканизм здесь проявляется в виде спокойных лавовых трещинных излияний на глубине 3—4 км и практически недоступен непосредственному наблюдению. Наземные вулканы обычно представляют собой отдельные конусовидные горы (вулканические конусы) с центральным кратером, сложенные продуктами извержений. Размеры вулканов зависят от их гипсометрического положения. Максимальная относительная высота (превышение вершины конуса над основанием) действующих вулканов достигает в океанах 9 км, в островных дугах 6 км, в горных сооружениях 3 км. Средняя высота действующих вулканов Земли 1,75 км, объём 85 км³.

Классификация. Вулканы подразделяются на действующие, потенциально действующие, условно потухшие и потухшие. К действующим относятся вулканы, извергавшиеся или проявлявшие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. Их общее количество 947 (1980). К потенциально действующим относятся голоценовые вулканы, извергавшиеся 3500—13500 лет назад. Общее количество известных вулканов составляет 1343. Вулканы, не проявлявшие активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100 тысяч лет), считаются условно потухшими. Вулканы, существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявлявшие активности в течение последних 100 тысяч лет, называются потухшими.

В зависимости от формы подводящих каналов вулканы разделяют на центральные и трещинные. По глубине магматических очагов различаются вулканы мантийного (30—70 и более км), корового (5—45 км) и смешанного питания. Продукты извержения первых представлены базальтами, вторых — преимущественно андезитами, дацитами и липаритами, третьих — всеми типами вулканических горных пород. В океанах известны только вулканы мантийного питания (Килауэа на Гавайских островах, Тейде на острове Тенерифе и др.), а на островных дугах и континентальных платформах — мантийного, корового и смешанного (Ключевская Сопка, Шивелуч и Карымская Сопка на Камчатке, Килиманджаро в Африке, Везувий в Италии и др.) питания, в горных сооружениях — только куровые (Эльбрус на Кавказе, Лассен-Пик в Северной Америке и др.).

Вулканические явления. Извержения бывают длительными (в течение несколько лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемыми часами). К предвестникам извержения относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитного поля и состава фумарольных газов и другие явления. Извержение вулканов центрального типа обычно начинается усилением выбросов газов сначала вместе с тёмными холодными обломками лав, а затем с раскалёнными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излияниями лавы. Высота подъёма газов, паров воды, насыщенных пеплом и обломками лав, в зависимости от силы взрывов обычно колеблется от 1 до 5 км (во время извержения вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 она достигла 45 км). Выброшенный материал переносится на расстояния от нескольких километров до десятков тысяч километров. Объём выброшенного обломочного материала иногда достигает несколько км³.

Извержение вулканов центрального типа представляет собой чередование слабых и сильных взрывов и излияний лав. Взрывы максимальной силы называется кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объёмы излившейся лавы свыше десятка км³. Трещинное извержение протекает иначе: происходит спокойное излияние лав из трещин с образованием вдоль них одного либо ряда небольших вулканов (шлаковых конусов); характерно образование лавовых покровов. Примерами трещинного извержения являются вулканы Лаки в Исландии (в 1783) и Толбачикский на Камчатке (1975—76).

Типы извержений. В зависимости от количественного соотношения извергаемых вулканических продуктов (газообразных, жидких и твёрдых) и вязкости лав выделены четыре главных типа извержений: эффузивный, смешанный, экструзивный и эксплозивный, или, как их чаще называют, соответственно — гавайский стромболианский, купольный и вулканский.

Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой (базальтовой) лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озёра и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом количестве, образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полёте в тонкие стеклянные нити (Килауэа на остров Гавайи).

В стромболианском типе извержений, создающем обычно стратовулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких базальтовых и андезитобазальтовых лав (образуют иногда очень длинные потоки) преобладают небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы (стромболи на Липарских островах, Михара в Японии, некоторые извержения Ключевской Сопки).

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

В вулканском типе большую роль играют газы, производящие взрывы и выбросы огромных туч, переполненных большим количеством обломков горных пород, лав и пепла. Лавы вязкие (андезитовые, дацитовые или риолитовые), образуют небольшие потоки (Вулькано на Липарских островах, Авачинская Сопка и Карымская Сопка на Камчатке).

Каждый из главных типов извержений разделяется на несколько подтипов. Из них особо выделяются пелейский и катмайский, промежуточные между купольным и вулканским типами. Характерная особенность первого — образование куполов и направленные взрывы очень горячих туч, переполненных самовзрывающимися в полёте и при скатывании по склону вулканов обломками и глыбами лав (Монтань-Пеле на остров Мартиника). Извержения катмайского подтипа отличаются выбрасыванием очень горячего, весьма подвижного песчаного потока (Катмай на Аляске). Куполообразующие извержения иногда сопровождаются раскалёнными или достаточно охлаждёнными лавинами, а также грязевыми потоками. Ультравулканский подтип выражается в весьма сильных взрывах с выбросом огромного количества обломков лав и пород стенок канала.

Извержения подводных вулканов, расположенных на больших глубинах, обычно незаметны, т.к. большое давление воды препятствует взрывным извержениям. На меньших глубинах извержения проявляются взрывами (выбросами) огромных количеств пара и газов, переполненных кусками лавы. Взрывные извержения продолжаются до тех пор, пока извергаемый материал не образует остров, поднимающийся над уровнем моря. После чего взрывы чередуются с излияниями лавы.

Продукты извержения вулканов бывают газообразными (см. вулканические газы), жидкими (см. лава (масса)) и твёрдыми (см. вулканические горные породы). В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхний части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразной впадины, расположенной на вершине сооружения).

Наиболее распространённые формы сооружений - конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы) и пологие щитовидные (при преобладании излияний жидкой лавы). Извержения происходят не только через вершинный главный кратер, но и через побочные (паразитические) кратеры, расположенные на склонах и на некотором удалении от них. При однократных извержениях газов, пробивающих канал до земной поверхности, нередко образуются воронкообразные впадины, окаймлённые кольцевым валом из глыб различных пород; такие воронки, нередко заполненные водой, называются маарами. Сильные извержения иногда сопровождаются обрушениями части вулканического сооружения, а часто и прилегающей местности; образующиеся впадины диаметром от нескольких километров до первых десятков километров называются кальдерами.

Размещение действующих вулканов на поверхности Земли. Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и географических районах Земли (табл.). Однако распределены они крайне неравномерно. Наблюдается прямая зависимость между их количеством и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчёте на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия и др.) и горного сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также и наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения.

Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны главным образом с рифтовыми зонами — узкими и протяжёнными областями расколов и просадки земной коры. Таковы, например, Восточно-Африканская рифтовая система (Ньирагонго и др.) и Срединно-Атлантический хребет с расколами в осевой зоне (Исландия).

Причины деятельности вулканов. Географическое размещение вулканов указывает на тесную связь между поясами вулканической деятельности и дислоцированными подвижными зонами земной коры. Подъём магмы через астеносферу и литосферу к земной поверхности происходит по трещинам и трубообразным каналам, по-видимому, под влиянием гидростатических сил. При достижении магматическими расплавами верхних горизонтов земной коры и поверхности Земли движущей силой процесса извержения становится также бурное выделение вулканических газов.

Поскольку вулканы представляют потенциальную опасность, проводятся систематические наблюдения за их поведением, позволяющие предсказать предстоящие извержения. Изучение характера вулканов включает регистрацию и анализ движений земной коры, землетрясений, изменений в составе газов, электромагнитных аномалий.