Как и почему происходит извержение вулканов

Схема извержения вулкана

Когда вулкан пробуждается и начинает извергать потоки раскаленной докрасна лавы, происходит одно из самых потрясающих природных явлений. Такое случается, когда в земной коре есть отверстие, трещина или слабое место. Расплавленные каменные породы, называемые магмой, поднимаются из глубин Земли, где царят невероятно высокие температуры и давления, на ее поверхность. Вытекающую магму называют лавой. Лава охлаждается, затвердевает и образует вулканическую, или изверженную породу. Иногда лава бывает жидкой и текучей. Она сочится из вулкана, как кипящий сироп, и растекается по большой площади. Когда такая лава охлаждается, она образует твердый покров из камня, который называется базальтом. При следующем извержении толщина покрова увеличивается, а каждый новый слой лавы может достигать 10 м. Такие вулканы называются линейными, или трещинными, и их извержения имеют спокойный характер.

При взрывных извержениях лава густая и вязкая. Она изливается медленно и затвердевает неподалеку от кратера вулкана. При периодических извержениях вулкана такого типа возникает высокая конусная гора с крутыми склонами, так называемый стратовулкан.

Температура лавы может превышать 1000 °С. Некоторые вулканы выбрасывают тучи пепла, поднимающиеся высоко в воздух. Пепел может осесть поблизости от жерла вулкана, и тогда появляется пепельный конус. Взрывная сила у некоторых вулканов настолько велика, что наружу выбрасываются огромные глыбы лавы величиной с дом. Эти «вулканические бомбы» падают рядом с вулканом.

Вдоль всего срединно-океанического хребта на океаническое дно из множества действующих вулканов сочится лава, поднимаясь из мантии. Из глубоководных гидротермальных источников, находящихся рядом с вулканами, бьют газовые пузыри и горячие воды с растворенными в них минералами

Действующий вулкан регулярно извергает лаву, пепел, дым и другие продукты. Если извержения нет на протяжении многих лет или даже столетий, однако в принципе оно может случиться, такой вулкан называют спящим. Если вулкан не извергается десятки тысяч лет, он считается потухшим. Некоторые вулканы извергают газы и струи лавы. Извержения других имеют более бурный характер и дают огромные тучи пепла. Чаще всего лава медленно сочится на поверхность Земли в течение долгого времени, и никаких взрывов не происходит. Она изливается из длинных трещин в земной коре и растекается, образуя лавовые поля.

Где происходят извержения вулканов

Большинство вулканов располагаются на краях гигантских литосферных плит. Особенно много вулканов в зоне субдукции,где одна плита подныривает под другую. Когда нижняя плита плавится в мантии, содержащиеся в ней газы и легкоплавкие породы «вскипают» и под огромным давлением прорываются кверху сквозь трещины, вызывая извержения.

Типичные для суши вулканы конической формы выглядят огромными и мощными. Однако на их долю приходится меньше одной сотой всей вулканической активности Земли. Основная доля магмы вытекает на поверхность глубоко под водой через трещины срединно-океанических хребтов. Если подводные вулканы извергают достаточно большие количества лавы, то их вершины достигают поверхности воды и становятся островами. Примерами могут служить Гавайские острова в Тихом океане или Канарские острова в Атлантическом.

Дождевая вода может просочиться сквозь трещины в горной породе в более глубокие слои, где ее нагревает магма. Эта вода вновь выходит на поверхность в виде фонтана пара, брызг и горячей воды. Такой фонтан называется гейзером.

Санторини был островом со спящим вулканом. Внезапно чудовищный взрыв снес вершину вулкана. Взрывы следовали день за днем, когда морская вода попадала в жерло с расплавленной магмой. Последним взрывом остров был практически уничтожен. Все, что осталось от него сегодня, - кольцо мелких островков.

Крупнейшие извержения вулканов

• 1450 г. до н. э., Санторини, Греция. Самое крупное взрывное извержение древних времен.
• 79 г., Везувий, Италия. Описано Плинием Младшим. Плиний Старший погиб при извержении.
• 1815 г., Тамбора, Индонезия. Более 90000 человеческих жертв.
• 1883 г., Кракатау, Ява. Грохот был слышен за 5000 км.
• 1980 г., Сент-Хеленс, США. Извержение было снято на кинопленку.

Вулкан – это геологические образования на поверхности земной коры. В этих местах на поверхность выходит магма и образует лаву, вулканические газы и камни, которые называют еще вулканическими бомбами. Наименование свое такие образования получили от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Вулканы имеют свою классификацию по нескольким признакам. По форме их принято делить на щитовидные, шлаковые конусы и купольные. Также они разделяются на наземные, подводные и подледниковые по своему местонахождению.

Для среднего же обывателя куда более понятна и интересна классификация вулканов по их степени активности. Различают действующие, спящие и потухшие вулканы.

Действующий вулкан – это образование, извергавшееся в исторический период времени. Спящими считают недействующие вулканы, на которых все же возможны извержения, а к потухшим относят те, на которых они маловероятны.

Однако вулканологи до сих пор не сошлись во мнениях, какой вулкан считать активным и потому потенциально опасным. Период активности у вулкана может быть очень протяжен по времени и способен продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет.

Почему вулкан извергается

Извержение вулкана – это по сути выход на поверхность земли раскаленных потоков лавы, сопровождающийся выбросом газов и туч пепла. Происходит это по причине скопившихся в магме газов. Среди них водяной пар, диоксид углерода, диоксид серы, сероводород и хлорид водорода.

Магма находится под постоянным и очень высоким давлением. Именно поэтому газы остаются растворенными в жидкости. Расплавленная магма, вытесняемая газами, проходит сквозь трещины и попадает в жесткие слои мантии. Там она расплавляет слабые места в литосфере и выплескивается наружу.

Вышедшую на поверхность магму называют лавой. Ее температура может превышать 1000оС. Некоторые вулканы при извержении выбрасывают тучи пепла, которые поднимаются высоко в воздух. Взрывная сила этих вулканов настолько велика, что наружу выбрасываются огромные глыбы лавы величиной с дом.

Процесс извержения может длиться от нескольких часов до многих лет. Извержения вулканов относят к геологическим чрезвычайным ситуациям.

На сегодняшний день существует несколько районов вулканической активности. Это Южная и Центральная Америка, Ява, Меланезия, Японские, Алеутские, Гавайские и Курильские острова, Камчатка, северо-западная часть США, Аляска, Исландия и практически весь Атлантический океан.

Одним из самых удивительных и загадочных геологических образований на Земле являются вулканы. Однако многие из нас имеют о них лишь поверхностное представление. Какова природа вулканизма? Где и как образуется вулкан?

До рассмотрения вопроса о том, как образуется вулкан, следует углубиться в этимологию и значение этого термина. В древнеримских мифах упоминается по имени Вулкан, дом которого находился под землей. Если он гневался, земля начинала содрогаться, а из недр извергались дым и языки пламени. Именно отсюда и произошло название таких гор.

Слово «вулкан» происходит от латинского «vulcanus», что буквально означает огонь. Вулканы - геологические образования, которые возникают непосредственно над трещинами земной коры. Именно по этим трещинам на поверхность земли извергается лава, пепел, смесь газов с водяным паром и горные породы. Изучением этого загадочного явления занимаются науки геоморфология и вулканология.

Классификация и строение

Все вулканы по характеру активности бывают действующими, спящими и потухшими. А по местонахождению - наземными, подводными и подледниковыми.

Чтобы понять, как образуется вулкан, необходимо сначала подробно рассмотреть его строение. Каждый вулкан состоит из следующих элементов:

1. Жерло (главный канал по центру геологического образования).
2. Дайка (канал с извергшейся лавой).
3. Кратер (крупное отверстие сверху в виде чаши).
4. (затвердевшие куски извергшейся магмы).
5. Вулканическая камера (участок под поверхностью земли, где концентрируется магма).
6. Конус (так называемая «гора», образованная за счет извергшихся лавы, пепла).

Несмотря на то что вулкан выглядит как огромная гора, его подземная часть намного больше той, что находится на поверхности. Кратеры нередко заполняются водой.

Почему образуются вулканы?

Процесс формирования вулкана начинается с образования магматического очага под землей. Постепенно в нем накаливается жидкая раскаленная магма, которая оказывает давление на земную кору снизу. Именно по этой причине земля начинает растрескиваться. Сквозь трещины и разломы магма извергается вверх, а в процессе своего движения она проплавляет горные породы и существенно расширяет трещины. Так образуется вулканическое жерло. Как образуется вулкан? В процессе извержения на поверхность выходят различные горные породы, которые впоследствии оседают на склоне, в результате чего формируется конус.

Где находятся вулканы?

Где образуются вулканы? Эти геологические образования распределены на Земле крайне неравномерно. Если говорить о закономерности их распространения, то большое их количество находится вблизи экватора. В южном полушарии их гораздо меньше, чем в северном. В европейской части России, Скандинавии, Австралии и Бразилии они и вовсе отсутствуют.

Но если говорить о Камчатке, Исландии, Средиземноморье, западном побережье Северной и Южной Америки, Индийском и Тихом океане, средней Азии и центральной Африке, то здесь их предостаточно. В основном они располагаются близ островов, архипелагов, береговых зон континентов. Общепризнана зависимость их активности и процессов, связанных с движением земной коры.

Как образуется извержение вулкана?

Каким же образом и почему процесса кроются в недрах Земли. В процессе накапливания магмы образуется большое количество тепловой энергии. Температура магмы достаточно высокая, однако она не способна расплавить поскольку на нее сверху давит кора. Если слои земной коры давят на магму слабее, раскаленная магма становится жидкой. Она постепенно насыщается газами, расплавляет на своем пути горные породы и таким путем простилает себе путь к поверхности земли.

Если вулканическое жерло уже наполнено застывшей и затвердевшей лавой, то извержение не произойдет до тех пор, пока величина давления магмы не будет достаточной для выталкивания этой пробки. всегда сопровождается землетрясением. Пепел может выбрасываться на высоту до нескольких десятков километров.

Вулканы представляют собой образования, напоминающие по форме горы, из которых извергается раскаленная магма. Как образуется вулкан? При наличии трещин в земной коре раскаленная магма извергается к ее поверхности под давлением. Склоны вулкана образуются в результате оседания горных пород, лавы, пепла вблизи жерла.

В Древнем Риме имя Вулкан носил могучий бог, покровитель огня и кузнечного ремесла. Мы же называем вулканами геологические образования на поверхности суши или на океаническом дне, через которые из глубоких земных недр на поверхность выходит лава.

Часто сопровождаемые землетрясениями и цунами, извержения крупных вулканов оказывали существенное влияние на историю человечества.

Географический объект. Значение вулканов

Во время извержения вулкана по трещинам в земной коре на поверхность выходит магма, образующая лаву, вулканические газы, пепел, вулканические камни и пирокластические потоки. Несмотря на опасность, которую представляют для человека эти могучие природные объекты, именно благодаря исследованиям магмы, лавы и других продуктов вулканической деятельности нам удалось получить знания об устройстве, составе и свойствах литосферы.

Считается, что благодаря извержениям вулканов на нашей планете смогли появиться белковые формы жизни: извержения высвобождали диоксид углерода и другие, необходимые для формирования атмосферы, газы. А вулканический пепел, оседая, становился отличным удобрением для растений благодаря содержащимся в нем калию, магнию и фосфору.

Неоценимо важна роль вулканов в регуляции климата на Земле: наша планета во время извержения «выпускает пар» и охлаждается, что во многом спасает нас от последствий глобального потепления.

Характеристика вулканов

Вулканы отличаются от остальных гор не только составом, но и строгими внешними очертаниями. От кратеров на вершине вулканов вниз тянутся глубокие узкие овраги, образованные потоками воды. Существуют также целые вулканические горы, сформированные несколькими рядом расположенными вулканами и продуктами их извержений.

Однако вулкан далеко не всегда является горой, дышащей огнем и жаром. Даже действующие вулканы могут выглядеть как прямолинейные трещины на поверхности планеты. Особенно много таких «плоских» вулканов в Исландии (самый известный из них, Эльдгья, имеет длину 30 км).

Виды вулканов

В зависимости от степени вулканической активности различают: действующие , условно активные и потухшие («спящие») вулканы. Деление вулканов по активности весьма условно. Известны случаи, когда вулканы, считавшиеся потухшими, начинали проявлять сейсмическую активность и даже извергаться.

В зависимости от формы вулканов различают:

• Стратовулканы - классические «огненные горы» или вулканы центрального типа конусообразной формы с кратером на вершине.
• Вулканические расщелины или трещины - разломы в земной коре, через которые выходит на поверхность лава.
• Кальдеры - впадины, вулканические котлы, образовавшиеся вследствие провала вулканической вершины.
• Щитовые - называются так из-за большой текучести лавы, которая, протекая на многие километры широкими потоками, образует подобие щита.
• Лавовые купола - образованы скоплением вязкой лавы над жерлом.
• Шлаковые или тефровые конусы - имеют форму усеченного конуса, состоят из рыхлых материалов (пепел, вулканические камни, глыбы и т.д.).
• Сложные вулканы.

Помимо наземных лавовых вулканов существуют подводные и грязевые (извергают жидкую грязь, а не магму) Подводные вулканы более активны, нежели наземные, через них происходит выброс 75% извергаемой из недр Земли лавы.

Типы извержения вулканов

В зависимости от вязкости лав, состава и количества продуктов извержения выделяют 4 основных типа извержения вулканов.

Эффузивный или гавайский тип - относительно спокойное извержение лавы, образовавшейся в кратерах. Выходящие при извержении газы образуют лавовые фонтаны из капель, нитей и комков жидкой лавы.

Экструзивный или купольный тип - сопровождается выделением газов в больших количествах, приводящих к взрывам и выбросам черных туч из пепла и обломков лавы.

Смешанный или стромболианский тип - обильный выход лавы, сопровождающийся небольшими взрывами с выбросами кусков шлака и вулканических бомб.

Гидроэксплазивный тип - характерен для подводных вулканов на мелководье, сопровождается большим количеством пара, выделяющегося при контакте магмы с водой.

Самые большие вулканы в мире

Самым высоким в мире является вулкан Охос-дель-Саладо , расположенный на границе Чили с Аргентиной. Его высота составляет 6891 м, вулкан считается потухшим. Среди активных «огненных гор» самым высоким является Льюльяйльяко - вулкан Чилийско-Аргентинских Анд высотой 6 723 м.

Самым большим (среди наземных) по занимаемой площади является вулкан Мауна-Лоа на острове Гавайи (высота - 4 169 м, объем - 75 000 км 3). Мауна-Лоа также один из самых мощных и активных вулканов мира: с момента своего «пробуждения» в 1843 году вулкан извергался 33 раза. Самым большим вулканом на планете является огромный вулканический массив Таму (площадь 260 000 км 2) , расположенный на дне Тихого океана.

А вот самое сильное извержение за весь исторический период произвел «невысокий» Кракатау (813 м) в 1883 году на Малайском архипелаге в Индонезии. Везувий (1281) - один из самых опасных вулканов мира, единственный действующий вулкан континентальной Европы - расположен на юге Италии близ Неаполя. Именно Везувий уничтожил Помпеи в 79 году.

В Африке самым высоким вулканом является Килиманджаро (5895), а в России - двухвершинный стратовулкан Эльбрус (Северный Кавказ) (5642 м - западная вершина, 5621 м - восточная).

Вулканы есть на всех континентах, кроме Австралии, даже на Антарктиде. Основные расположения вулкана в основном находятся в сейсмоактивных зонах, разломах земной коры и на стыках тектонических плит. Активные вулканы находятся а тех частях света, которые также наиболее подвержены землетрясениям, там, где больше всего движения под землей.

Вулканы бывают не только действующие, но и так называемые «спящие вулканы». Причем последние представляют не меньшую опасность, так как могут проснуться в любое время. Наиболее активные вулканы извергаются раз в несколько лет, а все действующие — раз в 10-15 лет.

Обычно перед основным извержением вулканы активизируются, что выражается в рокоте, выбросах пара и газов. Запах серы от местных рек, жгучие кислотные дожди, громкий рокот или облака пара, выходящие из вулкана, все это настораживающие признаки.

Предвестники извержений вулкана.

— Повышенное выделение газов.
— Рост температуры почвы на склонах вулкана.
— Усиление его сейсмической активности, выражающейся в серии подземных толчков разной силы.
— Разбухание вулканического конуса и изменение наклона его поверхности.

Во время извержения из жерла вулкана в виде лавовых потоков изливается раскаленная и расплавленная магма. Попадание в эту зону смертельно опасно и может в лучшем случае привести к сильнейшим ожогам. Когда давление выталкивает расплавленную породу (магму) через трещину к поверхности, образуется канал — мерло. Этот канал обычно становится главным выходом для последующих извержений, хотя могут появляться и другие каналы. Сильное извержение может сорвать целую вершину горы.

Расплавленная порода, которую обычно называют лавой, когда эта масса достигает поверхности, может быть двух типов: гранитная лава, густая и медленно движущаяся, и базальтовая лава, которая течет быстрее и имеет скорость 8-16 км/ч. Гранитная лава имеет обыкновение закупоривать жерло вулкана, которое очищается в конце концов посредством взрыва из-за нарастания давления внизу. Лава и куски скал разлетаются на большое расстояние и вызывают пожары.

Лавовые потоки под воздействием воздуха сверху покрываются темной и довольно плотной коркой, по которой иногда можно даже ходить, но это крайне опасно из-за угрозы не только прожечь , но и провалиться в раскаленный поток, температура которого несколько сот градусов. Нахождение возле кратера или на склоне вулкана опасно не только во время извержения, но и потому, что из-под земли часто вырываются различные ядовитые газы. Такие выходы газов называются фумаролами. Часто углекислый газ, не имеющий ни цвета, ни запаха, скапливается в понижениях рельефа и может стать причиной сильного, часто смертельного отравления. Часто из трещин в земле вырываются и струи раскаленного пара.

Опасности извержения вулкана и поведение человека в опасной зоне.

Лава.

Хотя в большинстве случаев можно убежать или даже уйти от потоков базальтовой лавы, они текут безостановочно, пока не достигнут дна долины или в конечном итоге не остынут. Они уничтожают или накрывают все на своем пути. Потоки лавы представляют, вероятно, наименьшую опасность для жизни при извержении, поскольку нормальный здоровый человек может от нее уйти.

Вулканические «бомбы».

Вулканические «бомбы», имеющие размеры от небольшой гальки до огромных кусков камня и пластичной раскаленной лавы, могут разлетаться на значительные расстояния. «Дождь» из вулканического пепла может охватывать гораздо большие площади, определенное количество вулканической пыли поднимается на большую высоту и распространяется по миру, влияя на погоду. При эвакуации с прилегающей к вулкану местности некоторую защиту могут дать жесткие шлемы наподобие тех, которые надевают строительные рабочие, мотоциклисты или жокеи. На большем удалении, там, где эвакуация может быть и не нужна, следует обеспечить защиту от воздействия пепла и сопровождающего его дождя.

Вулканический пепел.

Но пожалуй, еще более страшным явлением можно назвать выпадение раскаленного пепла, который не только уничтожает все вокруг, но и может засыпать толстым слоем целые города. При попадании в такой пеплопад спастись практически невозможно. Вулканический пепел — на самом деле не пепел, а порошкообразный камень, выброшенный из вулкана в облаке пара и газов. Это абразивное, раздражающее и тяжелое вещество — под его весом могут ломаться крыши. Он может задушить урожай, заблокировать дороги и водные пути, а в комбинации с токсичными газами также может вызвать осложнения с легкими у детей, пожилых людей и больными легочными заболеваниями.

Для того чтобы отравить здорового человека, достаточная концентрации ядовитых газов бывает только очень близко к извержению. Но когда сернистый газ, содержащийся в облаке пепла, соединяется с дождем, образуется серная кислота (а иногда и другие) в таких концентрациях, что может вызывать ожоги кожи, глаз и слизистых оболочек. Наденьте очки (лыжные очки или маска для подводного плавания герметично закроют глаза — но не противосолнечные). Используйте влажную ткань, чтобы закрыть рот и нос, или промышленные защитные маски, если есть. Достигнув укрытия, снимите одежду, тщательно вымойте те участки тела, которые были открыты, и промойте глаза чистой водой.

Феномен «Палящая туча».

Облако газа и пыли может скатиться вниз по склону вулкана со скоростью более 160 км/ч. Оно накалено докрасна и движется так быстро, что от него невозможно убежать. Этот феномен часто называют «палящей тучей». Если поблизости нет прочного подземного убежища, единственный шанс выжить заключается в погружении под воду и нахождении там, задержав дыхание в течение примерно полуминуты, пока не пройдет раскаленное облако.

Грязевые потоки.

Случаются при извержениях вулкана и мощные грязевые потоки наподобие селевых. Вулкан может растопить и снег и вызвать водно-ледяной либо в смеси с землей — грязевой, или селевый поток. Он может перемещаться со скоростью до 100 км/ч с самым разрушительным эффектом, как было в Колумбии в 1985 году. В узкой долине его высота может достигать 30 метров.

Потоки представляют опасность и много времени спустя после основного извержения и являются потенциальной угрозой, даже когда вулкан «спит», если при этом он дает достаточно тепла, чтобы растопить воду, которая будет задерживаться ледяными барьерами. Сильные дожди могут привести к разрушению этих ледяных запруд. Эвакуируясь на автомашине, помните: пепел может сделать дороги скользкими, даже если он их и не заблокирует. Избегайте маршрутов по долинам, которые могут стать и маршрутами грязевого потока.

По материалам книги «Энциклопедия выживания».
Черныш И. В.