Фумарола — вулканический газовый выход¶
Фумарола — газовый выход на поверхности Земли, через который из вулканического очага или магматического проводника наружу выделяются вулканические газы и пары. Термин происходит от латинского fumus — «дым». Фумаролы относятся к фумаративным формам вулканической деятельности и являются одним из основных проявлений поствулканической стадии, а также сопутствуют извержениям и периодам магматического спокойствия.
¶Происхождение и механизм
Фумаролы образуются там, где поднимающиеся из глубин магматические газы — преимущественно водяной пар, углекислый газ, сероводород, сернистый газ, хлористый водород, фтористый водород — находят путь к поверхности через трещины, породы или кратеры. Источником газов служит магматический очаг, в котором растворённые летучие компоненты отделяются от расплава по мере его остывания и под давлением поднимаются вверх.
По температуре выделяемых газов различают:
- Высокотемпературные фумаролы (400–1000 °C) — существуют вблизи активных магматических очагов, часто в кратерах действующих вулканов. Газы имеют преимущественно кислотный состав (HCl, HF, SO₂).
- Среднетемпературные (100–400 °C) — характерны для остывающих лавовых потоков и жерла, где магматические газы смешиваются с атмосферным воздухом и водой.
- Низкотемпературные (менее 100 °C) — распространены в поствулканических областях, где газы в основном состоят из углекислого газа и водяного пара.
¶Морфология
Внешне фумарола представляет собой отверстие, щель или участок рыхлых пород, из которого выходит столб или струя пара и газа. Размеры фумарол варьируют от нескольких миллиметров до нескольких метров в поперечнике. Форма отверстия зависит от характера породы: в лавовых покровах фумаролы часто образуются в виде трубчатых каналов, в рыхлых пепловых отложениях — в виде неглубоких ям.
Вокруг фумарол нередко формируются характерные минеральные образования — сублиматы, возникающие при кристаллизации газов на контакте с атмосферой. Среди них — сера, соли аммония, хлориды железа, медные соединения. Такие минеральные корки придают породам вокруг фумарол яркую окраску — от белой и жёлтой до зелёной и красной.
¶Фумарольные поля
Фумаролы редко встречаются поодиночке; чаще они образуют скопления — фумарольные поля (или фумарольные зоны). Такие поля могут занимать площади от нескольких квадратных метров до нескольких квадратных километров и располагаться в кратерах, кальдерах, вдоль трещинных зон, на поверхности свежих лавовых потоков. Активность фумарольного поля неоднородна: одни выходы активны, другие угасают, появляются новые.
Наиболее известные фумарольные поля расположены на вулканах Камчатки, Исландии, Италии (Везувий, Этна), Гавайских островов, в Новой Зеландии. В России фумаролы изучаются на действующих вулканах Ключевской группы, на Толбачике, а также в поствулканических районах — например, в Кызыл-Таше в Крыму.
¶Роль в вулканических процессах
Фумаролы играют важную роль в газообмене между магматической системой и атмосферой. По составу и температуре фумарольных газов судят о состоянии магматического очага: изменение соотношения компонентов (например, рост концентрации SO₂ или HCl) может указывать на приближение извержения. Поэтому мониторинг фумарольной активности — стандартный компонент вулканологических наблюдений.
Помимо научного значения, фумарольные газы представляют опасность: углекислый газ и сероводород скапливаются в низинах и замкнутых пространствах, что может приводить к отравлениям. На вулканических курортах и в районах активных фумарольных полей существуют ограничения на посещение.
¶Фумаролы и жизнь
Несмотря на токсичность газов, фумарольные зоны служат средой обитания для экстремофильных микроорганизмов — термофильных и хемолитотрофных бактерий и архей, которые получают энергию за счёт окисления сероводорода и других соединений. Изучение таких сообществ имеет значение для понимания ранних стадий жизни на Земле и возможных аналогов на других планетах.
¶Отличие от других вулканических феноменов
Фумаролы следует отличать от мудпотов (грязевых котлов) — выходов, где газы проходят через воду и жидкие отложения, образуя кипящую грязь, и от гейзеров — периодических выбросов горячей воды, обусловленных субкритическим перегревом. Фумаролы выделяют преимущественно газообразную фазу без значительного количества жидкой воды.
Источники:
- Вулканология: учебник / под ред. А. В. Смирнова
- Геология и вулканизм острова Сахалин и Курильские острова (сборники работ)
- Смирнов В. И. Вулканические газы и их изучение
- Физическая география: учебник для вузов / под ред. А. И. Стрижова