Вулканизм

Вулканизм — это совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магмы из недр Земли (или других планет и спутников) на её поверхность. В более узком смысле вулканизмом называют извержения вулканов, приводящие к образованию магматических горных пород, вулканических форм рельефа и выбросу газов, пепла и обломочного материала. Вулканизм является одним из главных геологических процессов, формирующих земную кору и атмосферу, и относится к эндогенным (внутренним) процессам.

Типы вулканизма

Вулканизм классифицируется по нескольким признакам: месту проявления, характеру извержения, составу магмы и степени активности.

По месту проявления

Наземный (субаэральный) вулканизм — извержения на суше. Характеризуется образованием конусов, куполов, лавовых потоков и покровов. Примеры: Везувий (Италия), Ключевская сопка (Россия, Камчатка).
Подводный (субмаринный) вулканизм — извержения на дне океанов и морей. Является преобладающим типом по объёму извергаемого материала. Формирует срединно-океанические хребты, подводные вулканы и океаническую кору. Пример: вулкан Лоихи (у берегов Гавайев).
Подлёдный (субгляциальный) вулканизм — извержения под ледниками. Взаимодействие магмы с талой водой приводит к образованию плосковершинных вулканов — туйя (например, в Исландии).

По характеру извержения

Тип извержения определяется вязкостью магмы, содержанием газов и давлением.

Эффузивный — излияние жидкой (базальтовой) лавы без взрывов. Образует обширные лавовые плато (траппы) и щитовые вулканы. Пример: извержения на Гавайских островах.
Эксплозивный (взрывной) — выброс вулканических бомб, пепла и газов при высокой вязкости магмы (андезитовой, риолитовой). Формирует стратовулканы (слоистые вулканы) и кальдеры. Пример: извержение Везувия в 79 году н. э., извержение вулкана Сент-Хеленс (США, 1980).
Экструзивный — выдавливание вязкой лавы на поверхность в виде куполов и игл. Пример: купол вулкана Мон-Пеле (Мартиника, 1902).
Смешанный (эффузивно-эксплозивный) — чередование излияний лавы и взрывов. Наиболее распространённый тип для стратовулканов.

По составу магмы

Базальтовый — низкая вязкость, высокая температура (1100–1200 °C), беден кремнезёмом. Характерен для срединно-океанических хребтов и щитовых вулканов.
Андезитовый — средняя вязкость, температура 900–1000 °C, умеренное содержание кремнезёма. Типичен для зон субдукции.
Риолитовый — высокая вязкость, низкая температура (700–800 °C), богат кремнезёмом. Приводит к эксплозивным извержениям и образованию игнимбритов.

Причины и механизмы вулканизма

Вулканизм возникает в результате движения литосферных плит и процессов в мантии Земли. Основные механизмы:

Субдукция — погружение океанической плиты под континентальную или другую океаническую плиту. При погружении плита нагревается, выделяется вода, которая понижает температуру плавления мантийных пород, образуя магму. Вулканизм этого типа формирует «огненное кольцо» Тихого океана.
Спрединг — расхождение литосферных плит в срединно-океанических хребтах. Мантийный материал поднимается, плавится и изливается, формируя новую океаническую кору.
Горячие точки (плюмы) — подъём горячего мантийного вещества из глубоких слоёв (возможно, из границы ядра и мантии). Не связаны с границами плит. Пример: Гавайско-Императорский вулканический хребет.
Континентальный рифтогенез — растяжение континентальной коры, приводящее к её утончению и подъёму мантии. Пример: Восточно-Африканская рифтовая зона.

Продукты вулканизма

Вулканические извержения производят три типа продуктов: жидкие (лава), твёрдые (пирокластический материал) и газообразные.

Лава

Лава — это магма, излившаяся на поверхность и потерявшая часть газов. Её состав и температура определяют вязкость и форму потоков. Различают:

Аа-лава — шлаковидная, с неровной поверхностью, характерна для вязких базальтов.
Пахоэхоэ — гладкая, волнистая или канатообразная, характерна для жидких базальтов.
Подушечная (пиллоу-лава) — образуется при подводных извержениях, формирует округлые тела, напоминающие подушки.

Пирокластический материал

Обломочный материал, выбрасываемый в воздух при взрывных извержениях:

Вулканический пепел — частицы менее 2 мм.
Лапилли — обломки размером 2–64 мм.
Вулканические бомбы — крупные обломки (более 64 мм), часто застывающие в полёте.
Игнимбриты — спекшиеся пирокластические потоки, образующиеся при коллапсе эруптивной колонны.

Вулканические газы

Основные компоненты: водяной пар (H₂O, 50–80%), углекислый газ (CO₂), диоксид серы (SO₂), сероводород (H₂S), хлороводород (HCl), фтороводород (HF). Газы играют ключевую роль в климатических изменениях (например, SO₂ образует аэрозоли, отражающие солнечный свет, вызывая похолодание).

Формы вулканических построек

Щитовые вулканы — пологие, с широким основанием, образованы многократными излияниями жидкой базальтовой лавы (например, Мауна-Лоа, Гавайи).
Стратовулканы (слоистые вулканы) — конические, с крутыми склонами, сложены чередующимися слоями лавы и пирокластики (например, Везувий, Фудзияма, Ключевская сопка).
Кальдеры — крупные впадины, образующиеся при обрушении вершины вулкана после мощного извержения (например, кальдера вулкана Кракатау, Индонезия).
Купола — выпуклые образования из вязкой лавы, выдавливаемые над жерлом (например, купол вулкана Мон-Пеле).
Маары — плоские вулканические кратеры, образующиеся при фреатических (паровых) взрывах (например, вулкан Эйфель, Германия).

Географическое распространение

Большинство действующих вулканов Земли сосредоточено в зонах тектонической активности. Основные вулканические пояса:

Тихоокеанское «огненное кольцо» — цепь вулканов вдоль побережий Тихого океана, включая Камчатку, Курильские острова, Японию, Индонезию, Аляску, Андские Кордильеры. Здесь находится около 75% всех действующих вулканов.
Средиземноморско-Индонезийский пояс — включает вулканы Италии (Этна, Везувий), Греции (Санторин), Исландии, а также Индонезии (Мерапи, Кракатау).
Срединно-океанические хребты — подводные вулканы, образующие самую протяжённую вулканическую систему планеты (длина около 60 000 км).
Горячие точки — Гавайи, Йеллоустон (США), Азорские острова, Реюньон.

На территории России вулканизм наиболее активен на Камчатке (около 30 действующих вулканов, включая Ключевскую сопку — высочайший действующий вулкан Евразии, 4750 м) и Курильских островах (около 40 действующих вулканов). Также следы древнего вулканизма наблюдаются в Сибири (Сибирские траппы, образовавшиеся около 250 млн лет назад).

Влияние вулканизма на климат и окружающую среду

Крупные эксплозивные извержения могут выбрасывать в стратосферу миллионы тонн диоксида серы и пепла. Аэрозоли серной кислоты отражают солнечное излучение, вызывая глобальное похолодание на 0,5–1 °C в течение 1–3 лет. Примеры:

Извержение вулкана Тамбора (Индонезия, 1815) — привело к «году без лета» в 1816 году в Северном полушарии.
Извержение вулкана Пинатубо (Филиппины, 1991) — снизило глобальную температуру на 0,5 °C.

Вулканический пепел, обогащённый микроэлементами, удобряет почвы вблизи вулканов, делая их плодородными (например, в окрестностях Везувия и Этны). Однако пеплопады могут уничтожать урожаи, загрязнять водоисточники и вызывать разрушение зданий.