Вулкан — геологическое образование и его типы¶

Вулкан — геологическое образование на поверхности земной коры (или коры иной планеты), возникающее в месте выхода на поверхность магмы, вулканических газов и обломочных продуктов из глубинных очагов. Процесс извержения связан с движением расплавленного вещества — магмы, которая, достигая поверхности, превращается в лаву. Вулканы являются одним из наиболее наглядных проявлений внутренней энергии Земли и играют ключевую роль в формировании рельефа, состава атмосферы и гидросферы планеты.

¶Происхождение и механизм извержения

Вулканизм возникает вследствие плавления мантийного вещества и его подъёма к поверхности. Основные зоны вулканической активности приурочены к границам литосферных плит: зонам субдукции (где океаническая плита погружается под континентальную), рифтовым зонам (где плиты расходятся) и горячим точкам — участкам мантии с аномально высоким тепловым потоком, не связанным с границами плит.

Магма, образующаяся в очагах на глубине от нескольких десятков до сотен километров, содержит растворённые газы (в основном водяной пар, углекислый газ, диоксид серы). При подъёме магмы давление снижается, газы выделяются, образуя пузырьки. Расширение газов создаёт избыточное давление, которое и приводит к извержению. Характер извержения — взрывной или эффузивный (спокойное излияние лавы) — зависит от вязкости магмы и содержания в ней кремнезёма и летучих компонентов.

¶Строение вулкана

Типичный вулкан имеет следующие основные элементы:

• Магматический очаг — резервуар расплава в земной коре или верхней мантии.
• Жерло — канал, по которому магма поднимается к поверхности.
• Кратер — чашеобразное углубление на вершине, образующееся при извержении.
• Конус — нагромождение продуктов извержения (лавовых потоков, пепла, шлака) вокруг жерла.
• Кальдера — крупная циркообразная впадина, возникающая при обрушении вершины вулкана после опустошения магматического очага.

При боковых прорывах магмы на склонах образуются побочные конусы и трещинные жерла.

¶Классификация вулканов

¶По форме и строению

• Щитовые вулканы — имеют пологие склоны и образованы многократными излияниями жидкой базальтовой лавы. Пример — Мауна-Лоа на Гавайях.
• Стратовулканы (слоистые) — сложены чередующимися слоями лавы и пирокластического материала (пепла, лапиллей, вулканических бомб). Имеют коническую форму с крутыми склонами. Примеры — Везувий, Этна, Фудзияма, Ключевская Сопка.
• Шлаковые конусы — небольшие образования из рыхлого вулканического шлака, возникающие при взрывных извержениях.
• Купола — образуются при выдавливании вязкой кислой лавы, застывающей над жерлом в виде купола.

¶По активности

• Действующие — вулканы, извергавшиеся в историческое время или проявляющие фумарольную и сольфатарную активность (выделение газов).
• Уснувшие — не извергавшиеся длительное время, но сохранившие признаки активности и способные к возобновлению извержений.
• Потухшие — вулканы, вулканическая деятельность которых полностью прекращена (например, Эльбрус считается уснувшим, а вулканы Центрального французского массива — потухшими).

¶По типу извержения

• Гавайский — спокойное излияние жидкой лавы с образованием лавовых озёр и фонтанов.
• Стромболианский — ритмичные взрывы, выбрасывающие раскалённые бомбы и шлак.
• Вулканский — сильные взрывы, разрушающие части конуса и выбрасывающие большое количество пепла.
• Плинианский — катастрофические взрывы с выбросом колонн пепла на высоту десятков километров (по названию извержения Везувия, описанного Плинием Младшим).
• Пелейский — извержение с образованием раскалённых лавин (пирокластических потоков), как при извержении вулкана Мон-Пеле в 1902 году.

¶Продукты извержения

Вулканические извержения производят три типа продуктов:

1. Жидкие — лавовые потоки различного химического состава (базальтовые, андезитовые, риолитовые).
2. Твёрдые (пирокластические) — вулканические бомбы, лапилли, пепел, пемза, игнимбриты.
3. Газообразные — водяной пар, углекислый газ, диоксид серы, сероводород, хлороводород, фтороводород.

Объём выбрасываемого материала измеряется кубическими километрами. Крупнейшие извержения способны влиять на глобальный климат: аэрозоли серной кислоты в стратосфере отражают солнечное излучение, приводя к понижению температуры (так называемая «вулканическая зима»). Извержение вулкана Тамбора в 1815 году привело к «году без лета» в 1816 году.

¶География вулканизма

На Земле насчитывается около 1500 потенциально активных вулканов, из которых ежегодно извергаются примерно 50–70. Около 90 % вулканов расположено в Тихоокеанском огненном кольце — полосе сейсмической активности, окаймляющей Тихий океан. Крупные вулканические провинции также находятся в Исландии, Восточной Африке (рифтовая зона), Средиземноморье, на Камчатке и Курильских островах.

На территории России действующие вулканы сосредоточены главным образом на полуострове Камчатка (около 30 действующих) и Курильских островах. Ключевская Сопка (4750 м) — высочайший действующий вулкан Евразии. Другие известные российские вулканы — Шивелуч, Толбачик, Безымянный, Авачинский, Карымский.

¶Внеземной вулканизм

Вулканическая активность обнаружена на многих телах Солнечной системы. На спутнике Юпитера Ио действуют вулканы с выбросами серы и диоксида серы. На Марсе находится крупнейший вулкан Солнечной системы — Олимп (высота около 21 км). Следы криовулканизма (извержения воды, аммиака и метана) зафиксированы на спутниках Сатурна (Энцелад, Титан) и других ледяных телах. Вулканизм является важным фактором формирования кор планет земной группы.

¶Значение и опасность

Вулканы представляют значительную опасность для населения. Основные угрозы включают пирокластические потоки (раскалённые газовые смеси, движущиеся со скоростью до нескольких сотен километров в час), лахары (грязевые потоки, образующиеся при таянии ледников), пеплопады, лавовые потоки и цунами, порождаемые подводными извержениями. Крупнейшие катастрофы: извержение Везувия в 79 году н. э. (гибель Помпей и Геркуланума), Кракатау в 1883 году (более 36 тысяч погибших), Мон-Пеле в 1902 году (около 30 тысяч погибших).

Вместе с тем вулканические почвы отличаются высоким плодородием, что привлекает земледельцев на склоны вулканов с древнейших времён. Вулканические регионы являются центрами геотермальной энергетики, туризма и бальнеологии. Вулканический пепел и туфы используются в строительстве и промышленности.

¶Мониторинг и прогнозирование

Современная вулканология использует комплекс методов наблюдения: сейсмографию (вулканические землетрясения предшествуют извержениям), геодезические измерения деформаций поверхности, анализ состава выделяемых газов, тепловую съёмку со спутников, изучение гидрогеохимических аномалий. В России систематический мониторинг вулканов Камчатки и Курил осуществляет Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Несмотря на успехи в прогнозировании, точное предсказание времени и силы извержения остаётся сложной научной задачей.

¶Источники

• Мархинин Е. К. «Вулканизм» (1985)
• Макдональд Г. А. «Вулканы» (1975)
• Симпкин Т., Сиверс Р. «Вулканы Земли» (1983)
• Материалы Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
• Global Volcanism Program, Smithsonian Institution