Вулкан (значения)¶

Вулкан — геологическое образование на поверхности земной коры (или коры иной планеты), возникшее в результате извержения магмы на поверхность с образованием магматических пород. В более широком смысле термин «вулкан» обозначает как само геологическое образование (гору, конус, трещину), так и процесс — совокупность явлений, связанных с движением магмы к поверхности. Наука, изучающая вулканы, называется вулканологией.

¶Происхождение термина

Слово «вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня и кузнечного дела Вулкана (лат. Vulcanus). В античной мифологии считалось, что под горой Этна (Сицилия) или на острове Вулкано (Липарские острова) расположена кузница бога, где он выковывает оружие для богов и героев. Дым и огонь, вырывавшиеся из гор, воспринимались как работа божественной кузницы. Первоначально термин применялся только к горе Этна и острову Вулкано, позднее распространился на все подобные образования.

¶Строение и механизм извержения

В типичном вулкане выделяют следующие структурные элементы:

• Магматический очаг — резервуар расплавленной магмы в земной коре или верхней мантии на глубине от нескольких километров до десятков километров.
• Жерло (канал) — вертикальный или наклонный канал, по которому магма поднимается к поверхности.
• Кратер — чашеобразное углубление на вершине вулкана, образованное при извержении.
• Конус — нагромождение продуктов извержения (лава, пепел, шлак) вокруг жерла.
• Кальдера — обширная котловина, образующаяся при обрушении вершины вулкана после мощного извержения.
• Боковые кратеры — дополнительные выходы на склонах главного конуса.

Извержение происходит, когда давление в магматическом очаге превышает прочность перекрывающих пород. Магма, поднимаясь, теряет растворённые газы (воду, углекислый газ, сернистые соединения), что увеличивает её объём и ускоряет подъём. При выходе на поверхность магма, лишённая газов, называется лавой.

¶Классификация вулканов

¶По форме и строению

• Щитовые вулканы — пологие, с широким основанием, образованы многократными излияниями жидкой базальтовой лавы. Пример — Мауна-Лоа на Гавайях.
• Стратовулканы (слоистые) — конические, сложены чередующимися слоями лавы и пирокластического материала (пепла, шлака). Наиболее распространённый тип. Примеры — Везувий, Фудзияма, Ключевская Сопка.
• Шлаковые конусы — небольшие образования из рыхлого шлака, возникающие при одном извержении.
• Купола — образованы вязкой кислой лавой, выдавливающейся в виде купола над жерлом.
• Маары — плоские кратерные воронки, возникающие при фреатических взрывах (при контакте магмы с грунтовыми водами).

¶По активности

• Действующие — извергавшиеся в исторический период или проявляющие признаки активности (сейсмичность, фумаролы).
• Уснувшие — сохранившие форму, но не извергавшиеся длительное время (например, Эльбрус).
• Потухшие — полностью утратившие активность (например, вулканы Центральной Франции).

¶По типу извержения

• Гавайский — спокойное излияние жидкой лавы, фонтаны лавы.
• Стромболианский — регулярные взрывы, выбрасывающие шлак и бомбы.
• Вулканский — мощные взрывы, разрушающие часть конуса.
• Плинианский — катастрофические взрывы с выбросом огромных объёмов пепла и газов (по имени Плиния Младшего, описавшего извержение Везувия в 79 году н. э.).
• Пелейский — извержение с образованием раскалённых лавин (пирокластических потоков), как при извержении вулкана Мон-Пеле в 1902 году.
• Фреатический — взрыв пара без выхода магмы.

¶Распространение и география

Подавляющее большинство вулканов (около 90 %) расположено в зонах столкновения литосферных плит. Главные вулканические пояса:

• Тихоокеанское огненное кольцо — цепь вулканов по периметру Тихого океана, включая Камчатку, Курильские острова, Японию, Индонезию, Анды, Кордильеры.
• Срединно-океанические хребты — подводные вулканы вдоль границ расходящихся плит (например, Срединно-Атлантический хребет, включая Исландию).
• Внутриплитные (горячие точки) — вулканы вдали от границ плит, связанные с мантийными плюмами (Гавайи, Йеллоустоун).

На территории России находятся около 300 вулканов, из них более 50 действующих. Основные районы — полуостров Камчатка (Ключевская Сопка — высочайший действующий вулкан Евразии, 4750 м), Курильские острова. На Кавказе расположены потухшие Эльбрус и Казбек.

¶Продукты извержения

• Лава — магма, излившаяся на поверхность. По химическому составу делится на базальтовую (жидкую, 1100–1250 °C), андезитовую и риолитовую (вязкую, 800–1000 °C).
• Пирокластический материал — обломки пород и застывшей лавы: вулканический пепел (частицы менее 2 мм), лапилли (2–64 мм), вулканические бомбы (более 64 мм).
• Вулканические газы — водяной пар (60–90 %), углекислый газ, диоксид серы, сероводород, хлороводород, фтороводород.
• Пирокластические потоки — смесь раскалённого газа и пепла, движущаяся со скоростью до 700 км/ч (также называются «палящими тучами» или игнимбритами).
• Лахары — грязевые потоки, образующиеся при смешивании вулканического материала с водой (таяние ледников, ливни).

¶Значение и последствия

¶Геологическое значение

Вулканизм — один из главных факторов формирования земной коры. Вулканы поставляют в атмосферу углекислый газ и водяной пар, участвуя в создании первичной атмосферы и гидросферы. Вулканические породы (базальты, туфы) слагают значительную часть поверхности планеты. Вулканический пепел, разлагаясь, образует одни из самых плодородных почв.

¶Опасности для человека

Извержения могут приводить к катастрофическим последствиям. Крупнейшие исторические извержения:

• Везувий (79 год н. э.) — уничтожение городов Помпеи, Геркуланум и Стабии.
• Кракатау (1883 год) — взрыв, цунами, гибель более 36 тысяч человек.
• Мон-Пеле (1902 год) — пирокластический поток уничтожил город Сен-Пьер, погибло около 30 тысяч человек.
• Тамбора (1815 год) — крупнейшее извержение в исторический период, вызвавшее «год без лета» в 1816 году.

Опасность представляют не только сами извержения, но и сопутствующие явления: цунами (при подводных извержениях), лахары, разрушение инфраструктуры, загрязнение атмосферы. Сернистые аэрозоли, попадающие в стратосферу при мощных извержениях, могут приводить к краткосрочному похолоданию климата.

¶Положительное значение

Вулканические районы используются для геотермальной энергетики (Исландия, Камчатка, Италия). Вулканические туфы и пемза — строительные материалы. Вулканические почвы благоприятны для сельского хозяйства. Вулканы — объекты туризма и научных исследований.

¶Мониторинг и прогнозирование

Прогнозирование извержений основано на наблюдении за предвестниками: ростом сейсмической активности, деформацией поверхности (поднятие грунта), изменением состава выделяющихся газов, температурой фумарол. Вулканологические обсерватории действуют в наиболее активных регионах (Индонезия, Япония, США, Италия, Россия — на Камчатке и Курилах). Точный прогноз времени и силы извержения пока невозможен, однако своевременная эвакуация населения на основе наблюдений позволила предотвратить множество жертв в XX–XXI веках.

¶Вулканизм на других планетах

Вулканическая активность обнаружена на многих телах Солнечной системы. На Марсе находится крупнейший вулкан — Олимп (высота около 21 км). На спутнике Юпитера Ио зафиксированы действующие вулканы, извергающие сернистые соединения. На Венере предполагается наличие вулканической активности. Криовулканизм (извержение воды, аммиака, метана вместо магмы) наблюдается на спутниках Сатурна (Энцелад) и других ледяных телах.