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:
- Жерло (главный канал по центру геологического образования).
- Дайка (канал с извергшейся лавой).
- Кратер (крупное отверстие сверху в виде чаши).
- (затвердевшие куски извергшейся магмы).
- Вулканическая камера (участок под поверхностью земли, где концентрируется магма).
- 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.
24 августа 79 года люди в ужасе смотрели на своего покровителя и не могли понять: чем же они так прогневали богов. Как случилось, что их защитник внезапно стал извергать пламя, которое растекалось по земле и уничтожало все на своем пути? Жители Помпей уже знали: неожиданно для всех проснулся вулкан. Что это такое, какими бывают вулканы и почему они внезапно просыпаются, мы рассмотрим сегодня в этой статье.
Что такое вулкан?
Вулкан - своего рода образование на поверхности земной коры, которое время от времени способно извергать пирокластические потоки (смесь пепла, газа и камней), вулканические газы, а также лаву. Именно в зонах вулканической активности открываются возможности для использования геотермальной энергии.
Виды вулканов
Учёными принята классификация вулканов на действующие, спящие и потухшие.
- Действующими называют вулканы, которые извергаются в исторический период времени. Именно благодаря им можно понять, что такое вулкан и механизмы, которые заставляют его действовать, ведь непосредственное наблюдение за процессом дает намного больше информации, чем самые тщательные раскопки.
- Спящими называют вулканы, которые в настоящее время не действуют, однако, существует большая вероятность их пробуждения.
- К потухшим относят те вулканы, которые были активными в прошлом, однако на сегодняшний день вероятность их извержения приравнивается к нулю.
Какой формы бывают вулканы?
Если спросить школьника, какую форму имеет вулкан, он, несомненно, скажет, что тот похож на гору. И будет прав. Вулкан действительно имеет форму конуса, который образовался во время его извержения.
Вулканический конус имеет жерло - это своего рода выводной канал, по которому во время извержения подымается лава. Достаточно часто такой канал не один. Он может иметь несколько ответвлений, которые служат для вывода вулканических газов на поверхность. Жерло всегда заканчивается кратером. Именно в него выбрасываются все материалы при извержении. Любопытным фактом является то, что жерло открыто только в период активности вулкана. Остальное время оно закрыто, вплоть до следующего проявления активности.
Время, за которое сформировался вулканический конус, индивидуально. В основном оно зависит от того, какое количество материалов выбрасывает вулкан за время своего извержения. Некоторым для этого необходимо 10 тысяч лет, другие могут сформировать его за одно извержение.
Иногда случаются и противоположные процессы. Во время извержения вулканический конус рушится, и на его месте образовывается большая впадина - кальдера. Глубина такой впадины - не менее одного километра, а диаметр может достигать 16 км.
Почему извергаются вулканы?
Что такое вулкан, мы разобрались, но почему же происходит его извержение?
Как известно, наша планета не состоит из цельного куска камня. Она имеет свою структуру. Сверху - тонкая твёрдая «скорлупа», которую учёные называют литосферой. Её толщина составляет только 1% от радиуса земной шара. На практике это означает от 80 до 20 километров, в зависимости от того, суша это или дно океанов.
Под литосферой находится слой мантии. Его температура настолько высока, что мантия постоянно находится в жидком, или, скорее, вязком, состоянии. В центре находится твердое земное ядро.
В результате того, что литосферные плиты находятся в постоянном движении, могут возникать магматические очаги. Когда же они вырываются на поверхность земной коры, начинается извержение вулкана.
Что такое магма?
Здесь, наверное, необходимо разъяснить, что такое магма и какие очаги она может формировать.
Находясь в постоянном движении (хотя и незаметном для невооруженного глаза человека), литосферные плиты могут сталкиваться или наползать друг на друга. Чаще всего плиты, размеры которых больше, «побеждают» те, толщина которых меньше. Поэтому последние вынуждены погружаться в кипящую мантию, температура которой может достигать нескольких тысяч градусов. Естественно, при такой температуре плита начинает плавиться. Эта расплавленная порода с газами и парами воды и называется магмой. По своей структуре она более жидкая, чем мантия, а также более легкая.
Как происходит извержение вулкана?
Благодаря названным особенностям структуры магмы она начинает медленно подниматься и скапливаться в местах, которые называются очагами. Чаще всего такими очагами становятся места разлома земной коры.
Постепенно магма занимает все свободное пространство очага и за неимением другого выхода начинает подниматься по трещинам в земной коре. Если магма находит слабое место, она не упускает возможности вырваться на поверхность. При этом тонкие участки земной коры прорываются. Так происходит извержение вулкана.
Места вулканической активности
Так какие же места на планете, учитывая вулканическую активность, можно считать самыми опасными? Где расположены самые опасные вулканы мира? Давайте разбираться…
- Мерапи (Индонезия) . Это крупнейший вулкан в Индонезии, к тому же самый активный. Он не дает забыть о себе местным жителям даже на один день, постоянно выпуская дым из своего кратера. При этом каждые два года случаются небольшие извержения. Но и крупных не приходится долго ждать: они случаются раз в 7-8 лет.
- Если вы хотите знать, где находятся вулканы, то, наверное, должны совершить путешествие в Японию. Вот поистине «рай» вулканической активности. Взять, к примеру, Сакурадзима . Начиная с 1955 года, этот вулкан постоянно беспокоит местных жителей. Его активность и не думает уменьшаться, а последнее крупное извержение произошло не так давно - в 2009 году. Ещё сто лет назад вулкан имел собственный остров, однако благодаря лаве, которую он извергнул из себя, он сумел соединиться с полуостровом Осуми.
- Асо . И снова Япония. Эта страна постоянно страдает от вулканической активности, и вулкан Асо - тому подтверждение. В 2011 году над ним появилось облако пепла, площадь которого составила более чем 100 километров. С того времени ученые постоянно фиксируют подземные толчки, которые могут свидетельствовать только об одном: вулкан Асо готов к новому извержению.
- Этна . Это самый большой вулкан Италии, который интересен тем, что имеет не только главный кратер, но и множество мелких, расположенных по его склону. Кроме того, Этна отличается завидной активностью - небольшие извержения происходят раз в два-три месяца. Нужно сказать, что сицилийцы давно уже привыкли к такому соседству, и не боятся заселять склоны.
- Везувий . Легендарный вулкан меньше своего итальянского брата практически в два раза, но это не мешает ему установить множество собственных рекордов. К примеру, Везувий - это именно тот вулкан, который уничтожил Помпеи. Однако это не единственный город, который пострадал от его активности. По данным ученых, Везувий более 80 раз уничтожал города, которым не посчастливилось находиться недалеко от его склонов. Последнее сильное извержение случилось в 1944 году.
Какой вулкан на планете можно назвать самым высоким?
Среди названных вулканов достаточно много рекордсменов. Но какой же может носить титул "Самый высокий вулкан на планете"?
Нужно учитывать: говоря "самый высокий", мы не имеем в виду высоту вулкана над окружающей местностью. Речь идет об абсолютной высотной отметке над уровнем моря.
Так, самым высоким действующим вулканом в мире учёные называют чилийца Охос-дель-Саладо. Долгое время его относили к спящим. Такой статус чилийца позволял носить звание «Самый высокий вулкан в мире» аргентинцу Льюльяйльяко. Однако в 1993 году Охос-дель-Саладо произвел выброс пепла. После этого он был тщательно обследован учёными, которым удалось обнаружить в его жерле фумаролы (выходы пара и газа). Таким образом, чилиец изменил свой статус, и, сам того не зная, принес облегчение многим школьникам и учителям, для которых выговорить название Льюльяйльяко не всегда просто.
Ради справедливости нужно сказать, что Охос-дель-Саладо не имеет высокого вулканического конуса. Он возвышается над поверхностью только на 2000 метров. В то время как относительная высота вулкана Льюльяйльяко почти 2,5 километра. Однако не нам спорить с учёными.
Вся правда о вулкане Йеллоустон
Вы не можете похвастаться, что знаете, что такое вулкан, если ни разу не слышали о Йеллоустоне, который расположен в США. Что же нам о нём известно?
Прежде всего, Йеллоустон - это не высокий вулкан, но его почему-то называют супервулканом. В чем же здесь дело? И почему обнаружить Йеллоустон удалось только в 60-х годах прошлого века, да и то при помощи спутников?
Дело в том, что конус Йеллоустона разрушился после его извержения, в результате чего образовалась кальдера. Учитывая ее гигантские размеры (150 км), немудрено, что люди не могли увидеть её с Земли. Но обрушение кратера не значит, что вулкан можно переквалифицировать в спящие.
Под кратером Йеллоустона до сих пор находится громадный очаг магмы. Если верить подсчётам ученых, её температура превышает 800 °С. Благодаря этому в Йеллоустоне образовалось множество термальных источников, а, кроме того, на поверхность земли постоянно выходят струи пара, сероводорода и углекислоты.
Об извержениях этого вулкана известно не так уж много. Учёные считают, что их было всего три: 2,1 млн, 1,27 млн и 640 тысяч лет назад. Учитывая периодичность извержений, можно сделать вывод, что мы может стать свидетелями следующего. Нужно сказать, что если такое и в самом деле случится, Землю ожидает следующий Ледниковый период.
Какие беды приносят вулканы?
Даже если не учитывать того, что Йеллоустон может внезапно проснуться, извержения, которые могут приготовить для нас другие вулканы мира, также нельзя назвать безобидными. Они приводят к огромным разрушениям, особенно если извержение случилось внезапно и не было времени предупредить или эвакуировать население.
Опасность представляет не только лава, которая способна уничтожить всё на своем пути и вызвать пожары. Не стоит забывать и о ядовитых газах, которые распространяются на огромные территории. Кроме того, извержение сопровождается выбросами пепла, который способен покрыть огромные пространства.
Что делать, если вулкан «ожил»?
Итак, если вы оказались не в то время и не в том месте, когда неожиданно проснулся вулкан, что же делать в такой ситуации?
Прежде всего, нужно знать, что скорость лавы не такая уж и большая, всего 40 км/час, поэтому убежать, или точнее, уехать, от нее вполне реально. Делать это нужно самым кратким путём, то есть перпендикулярно её движению. Если же это невозможно по каким-то причинам, нужно искать укрытие на возвышенности. Необходимо учитывать и вероятность пожара, поэтому при возможности необходимо очищать укрытие от пепла и раскалённых обломков.
На открытой местности вас может спасти водоем, хотя многое зависит от его глубины и силы, с которой извергается вулкан. Фото, которые были сделаны после извержения, показывают, что перед такой мощной силой человек часто оказывается беззащитным.
Если вы оказались в числе счастливчиков, и ваш дом уцелел после извержения, будьте готовы к тому, что провести там придется не менее недели.
А самое главное, не доверяйте тем, кто говорит, что «этот вулкан уже тысячи лет спит». Как показывает практика, проснуться может любой вулкан (фото разрушений это подтверждают), только не всегда есть кому об этом рассказать.
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).
В недрах планеты Земля постоянно идут процессы вулканизма (вулканической деятельности), основанной на движении магмы к поверхности по разломам тектонически подвижных плит земной коры. Грозная неуправляемая стихия вулканов создает колоссальную угрозу живому на земле, но протягивает красотой, масштабностью внешнего проявления.
Фото 2 - Тихоокеанское огненное кольцо на карте
Наибольшая концентрация действующих вулканов прослеживается на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов, образуя Тихоокеанское огненное кольцо. Зонами разрыва кольца вулканизма являются Новая Зеландия, побережье Антарктиды, свыше 200 километров вдоль полуострова Калифорния, около 1500 километров севернее острова Ванкувер.
Всего в мире насчитывается 540 вулканов. В регионе Тихоокеанского огненного кольца с населением около 500 миллионов человек находятся 526 вулканов.
Первая классификация типов извержений была предложена в 1907 г. итальянским ученым Дж. Меркалли. Позднее, в 1914 году, была дополнена А. Лакруа и Г. Вольфом. В основу положено названия первых вулканов с характерными свойствами извержения.
Фото 3 – вулкан Мауна - Лоа
Гавайский тип составлен по признакам извержения вулкана Мауна-Лоа Гавайского архипелага. Лава изливается из центрального жерла и боковых кратеров. Нет резких выбросов и взрывов породы. Огненный поток растекается на большие расстояния, застывает, образует по периметру плоский «щит». Размеры «щита» вулкана Мауна-Лоа уже составляет 120 км в длину и 50 км в ширину.
Фото 4 - вулкан Стромболи на Липарских островах (Италия)
Стромболианский тип классифицирован на основе наблюдений за вулканом Стромболи на Липарских островах. Излияния сильных потоков более вязкой лавы сопровождаются взрывами с выбрасыванием из недр вулкана больших твердых кусков породы, базальтового шлака.
Фото 5 – вулкан Вулкано назван по имени древнеримского бога огня Вулкана
Тип Вулкано. Находящийся на Липарских островах вулкан, назван по имени древнеримского бога огня Вулкана. Для него характерно извержение лавы с большой вязкостью расплава. Периодически происходит закупоривание жерла вулкана продуктами магмы. Под колоссальным давлением происходит взрыв с выбросом лавы, пепла, осколков породы, на большую высоту.
Фото 6 – извержение вулкана Везувий
Фото 7 – вулкан Везувий в настоящем времени
Этно-Везувианский (плинианский) тип соответствует характеристикам извержения вулкана Везувий близи Неаполя. Четко выражены периодические закупорки жерла вулкана, мощные взрывы, выбросы на большие расстояния вулканических бомб от нескольких сантиметров до одного метра, грязевые потоки, колоссальные выхлопы пепла и лавы. Температура лавовых потоков от 8000 °С до 10000 °С.
Фото 8 – вулкан Этна
Фото 9 – извержение вулкана Мон-Пеле в 1902 году
Пелейский тип базируется на особенностях природы вулкана Мон-Пеле острова Мартиника группы Малых Антильских островов в Атлантическом океане. Извержение сопровождается мощными струями газов, создающих в атмосфере огромное грибовидное облако.
Фото 10 - пример пирокластических потоков (смеси камней, пепла и газов) при извержении вулкана
Температура внутри тучи расплавленного пепла может превышать7000°С. Вязкая лава в основной массе скапливается вокруг кратера, образуя вулканический купол.
Фото 11, 12 - пример газового типа извержения вулкана
Газовый или фреатический тип извержений, при котором лавы не наблюдается. Под давлением магматических газов в воздух вылетают обломки твёрдых древних пород. Фреатический тип вулканов связан с выбросом под давлением перегретых грунтовых вод.
Фото 13 – исландский подледный вулкан Гримсвотн
Подлёдный тип извержений относится к вулканам, расположенным под ледниками. Такие извержения образуют шаровую лаву, лахары (смесь раскаленных продуктов магмы с холодными водами). Существует угроза опасных наводнений, волн цунами. До настоящего времени наблюдалось всего пять извержений такого типа.
Клубы пара, пепла и дыма достигали высоты 100 метров.
Ученые установили, что в толщах океанических вод находится гораздо больше вулканов (около 32 тысячи), чем на суше (порядка 1,5 тысячи). Практически все возвышенности рельефа океанов – активные или уже потухшие вулканы. Лидерство принадлежит Тихому океану.
Извержение вулкана - явление, наглядно иллюстрирующее силу природы и человеческую беспомощность. Вулканы могут быть одновременно величественными, смертоносными, загадочными и вместе с тем очень живописными и даже полезными. Сегодня мы с вами детально разберем образование и строение вулкана, а также познакомимся с множеством других занимательных фактов по этой теме.
Что такое вулкан?
Вулкан - геологическое образование, которое возникает на месте разлома земной коры и извергает ряд продуктов: лаву, пепел, горючие газы, обломки горной породы. Когда наша планета только начинала свое существование, она практически полностью была устелена вулканами. Сейчас на Земле есть несколько районов, в которых сосредоточено основное количество вулканов. Все они располагаются вдоль тектонически активных областей и крупных разломов.
Магма и плиты
Из чего состоит та самая горючая жидкость, которая извергается из вулкана? Она представляет смесь расплавленной породы, со сгустками более тугоплавких пород и газовыми пузырьками. Чтобы понять, откуда происходит лава, нужно вспомнить строение земной коры. Вулканы нужно рассматривать как последнее звено большой системы.
Итак, Земля состоит из множества различных слоев, которые сгруппированы в три так называемых мега-слоя: ядро, мантия, кора. Люди обитают на наружной поверхности коры, ее толщина может колебаться от 5 км под океанами до 70 км под сушей. Кажется что это весьма солидная толщина, но если соизмерить ее с габаритами Земли, кора напоминают шкурку на яблоке.
Под внешней корой располагается самый толстый мега-слой - мантия. Она имеет высокую температуру, но практически не плавится и не растекается, ведь давление внутри планеты очень велико. Иногда мантия все же тает, образуя магму, которая пробивает себе путь через кору Земли. В 1960 году ученные создали революционную теорию, согласно которой Землю покрывают тектонические плиты. По этой теории, литосфера - жесткий материал, состоящий из коры и верхнего слоя мантии, делится на семь больших и несколько меньших пластин. Они неспешно дрейфуют по поверхности мантии, «смазанной» астеносферой - мягким слоем. То, что происходит на стыке плит, является основной причиной выброса магмы. В месте, где плиты встречаются, есть несколько вариантов их взаимодействия.
Отдаление плит друг от друга
В месте, где две пластины разошлись в стороны, формируется хребет. Это может произойти как на суше, так и под водой. Образовавшийся промежуток, заполняется отложениями астеносферы. Так как давление здесь невелико, твердая поверхность образуется на том же уровне. Охлаждаясь, поднявшаяся магма застывает и создает кору.
Одна плита заходит под другую
Если при ударе пластин одна из них зашла под другую и погрузилась в мантию, на этом месте образуется огромная впадина. Как правило, такое можно встретить на дне океана. Когда жесткий край плиты заталкивается в мантию, он нагревается и плавится.
Кора сминается
Это происходит в том случае, если при ударе тектонических плит, ни одна из них не находит себе место под другой. В результате такого взаимодействия пластин, образуются горы. Вулканической активности такой процесс не предполагает. Со временем, горный хребет, который образовался на стыке ползущих другу к другу плит, может расти, незаметно для человека.
Образование вулканов
Большинство вулканов образуются в местах, где одна тектоническая плита погрузилась под другую. Когда твердый край плавится в магме, он увеличивается в объеме. Поэтому расплавившаяся порода с огромной силой стремится наверх. Если давление достигает достаточного уровня, или горячая смесь находит трещину в коре, происходит выброс наружу. При этом истекающая магма (а точнее, уже лава), образует конусообразное строение вулканов. Какую вулкан имеет структуру и насколько он интенсивно извергается, зависит от состава магмы и других факторов.
Иногда магма выходит прямо посреди плиты. Чрезмерная активность магмы обусловлена ее перегревом. Вещество мантии постепенно проплавляет колодец, и создает горячую точку под определенной местностью земной поверхности. Время от времени магма прорывает кору и происходит извержение. Сама по себе горячая точка неподвижна, чего не скажешь про тектонические плиты. Поэтому с тысячелетиями, в таких местах образуется «строка умерших вулканов». Подобным образом, были созданы гавайские вулканы, возраст которых, по данным исследователей, достигает 70 миллионов лет. Теперь давайте разберем строение вулкана. Фото нам в этом поможет.
Из чего состоит вулкан?
Как можно увидеть на фото, приведенном выше, схема строения вулкана весьма проста. Основными компонентами вулкана являются: очаг, жерло, и кратер. Очаг - место, где образуется избыток магмы. Вверх раскаленная магма поднимается по жерлу. Таким образом, жерло - это канал объединяющий очаг и поверхность земли. Он образуется застывающей по пути магмой и сужается по мере приближения к поверхности Земли. И, наконец, кратер - это углубление на поверхности вулкана, которое имеют форму чаши. Диаметр кратера может достигать несколько километров. Таким образом, внутреннее строение вулкана несколько сложнее, чем внешнее, однако ничего особенного в нем нет.
Сила извержения
В некоторых вулканах магма сочится настолько медленно, что по ним спокойно можно ходить. Но есть и такие вулканы, извержение которых за считанные минуты разрушает все на своем пути, в радиусе нескольких километров. Тяжесть извержения обуславливается составом магмы и внутренним давлением газов. В магме растворяется весьма внушительное количество газа. Когда давление пород начинает превышать давление паров газа, он расширяется и образует пузырьки, которые называют везикулами. Они пытаются высвободиться наружу, и взрывают породу. После извержения часть пузырьков застывает в магме, в результате чего образуется пористая порода, из которой делают пемзу.
Характер извержения также зависит от вязкости магмы. Как известно, вязкостью называют способность противостоять потоку. Она является противоположностью текучести. Если у магмы высокая вязкость, то пузырькам газа будет сложно из нее выбраться, и они будут толкать вверх большее количество породы, что приведет к сильному извержению. Когда вязкость магмы невелика, газ быстро высвобождается из нее, поэтому лава не выбрасывается с такой силой. Обычно вязкость магмы зависит от содержания в ней кремния. Содержание газа в магме также играет важную роль. Чем оно больше, тем сильнее будет извержение. Количество газа в магме зависит от пород, входящих в ее состав. Строение вулканов не влияет на разрушительную силу извержения.
Основное количество извержений происходит поэтапно. На каждом из этапов своя степень разрушения. Если вязкость магмы и содержание в ней газов невелики, то лава будет не спеша течь по земле с минимальным количеством взрывов. Лавочные потоки могут нанести вред местной природе и инфраструктуре, однако из-за низкой скорости движения они не опасны для людей. В противном случае вулкан интенсивно выбрасывает магму в воздух. Столб извержения состоит обычно из горючего газа, твердого вулканического материала и пепла. При этом лава движется стремительно, уничтожая все на своем пути. А над вулканом образуется облако, диаметр которого может достигать сотни километров. Вот такие последствия могут вызвать вулканы.
Типы, строение кальдер и лавочных куполов
Услышав об извержении вулкана, человек сразу же представляет коническую гору, с вершины которой течет оранжевая лава. Это классическая схема строения вулкана. Но фактически такое понятие, как вулкан, описывает куда более широкий круг геологических явлений. Поэтому в принципе, вулканом можно назвать любое место Земли, где происходит выброс определенных пород из внутренней части планеты наружу.
Строение вулкана, описание которого было приведено выше, является самым распространенным, но не единственным. Бывают также кальдеры и лавочные купола.
Кальдера отличается от кратера огромными размерами (диаметр может достигать нескольких десятков километров). Вулканические кальдеры возникают по двум причинам: взрывные извержения вулканов, обрушение горных пород в полость, освободившуюся от магмы.
Кальдеры обрушения возникают в местах, где произошло массивное извержение лавы, вследствие которого магматический очаг полностью освободился. Оболочка, образовавшаяся над этой пустотой, со временем обрушивается, и возникает огромный кратер, внутри которого вполне вероятно зарождение нового вулкана. Одной из наиболее известных кальдер обрушения является кальдера Крейтер в Орегоне. Она была образована 7700 лет назад. Ее ширина составляет порядка 8 км. Со временем кальдера заполнилась талой и дождевой водой, образовав живописное озеро.
Взрывные кальдеры образуются несколько иным образом. Крупный магматический очаг поднимается на поверхность, он не может просочиться из-за плотной земной коры. Магма сжимается, а когда из-за падения давления в «резервуаре» газы расширяются, происходит огромный взрыв, которые влечет за собой образование крупной полости в Земле.
Что касается лавочных куполов, то они образуются в том случае, если давления недостаточно, чтобы разорвать породы земли. В результате создается выпуклость в верхней части вулкана, которая со временем может нарастать. Вот таким интересным может быть строение вулкана. Картинки некоторых кальдер выглядят, скорее, как оазис, нежели как место, в котором однажды произошло извержение - губительный для всего живого процесс.
Сколько вулканов на Земле?
Строение вулканов нам уже известно, теперь поговорим о том, как обстоит ситуация с вулканами на сегодняшний день. На нашей планете существует более 500 активных вулканов. Где-то столько же считаются спящими. Большое количество вулканов признано умершими. Такое разделение считается весьма субъективным. Критерием для определения активности вулкана является дата последнего извержения. Принято считать, что если последнее извержение произошло в исторический период (время, когда люди ведут запись событий), то вулкан активный. Если это случилось за пределами исторического периода, но ранее 10000 лет тому назад, то вулкан считают спящим. Ну и, наконец, вымершими называют те вулканы, которые не извергались последние 10 000 лет.
Из 500 действующих 10 вулканов извергаются ежедневно. Обычно эти извержения недостаточно велики, чтобы поставить под угрозу человеческую жизнь. Однако иногда происходят крупные извержения. За последние два столетия таковых было 19. В них погибло немногим более 1000 человек.
Польза вулканов
В это слабо верится, но столь ужасное явление как вулкан может быть полезным. Вулканические продукты, благодаря своим уникальным свойствам, находит применение во многих областях человеческой деятельности.
Самым древним применением вулканической породы, является строительство. Известный французский собор Клермон-Ферран полностью построен из темной лавы. Базальт, входящий в состав изверженного материала, часто используют в мощении дорог. Мелкие частички лавы применяют в производстве бетона и для фильтрации воды. Пемза служит отличным звукоизолятором. Ее частички входят также в состав канцелярских резинок и некоторых видов зубной пасты.
Вулканы извергают много ценных для промышленности металлов: медь, железо, цинк. Серу, собранную из вулканических продуктов, используют для производства спичек, красителей и удобрений. Горячая вода, получаемая естественным или искусственным путем из гейзеров, на специальных геотермальных станциях дает электроэнергию. В вулканах часто находят алмазы, золото, опал, аметист и топаз.
Проходя через вулканическую породу, вода насыщается серой, углекислым газом и кремнеземом, которые помогают при астме и заболеваниях дыхательных путей. На термальных станциях пациенты не только пьют целебную воду, но и купаются в отдельных источниках, принимают грязевые ванны и проходят курс дополнительного лечения.
Заключение
Сегодня мы обсудили такой увлекательный вопрос, как образование и строение вулканов. Резюмируя выше сказанное, можно сказать, что вулканы возникают из-за передвижения тектонических плит, и представляют собой выбросы магмы, которая, в свою очередь, является расплавленной мантией. Таким образом, рассматривая вулканы, нелишним будет вспомнить строение Земли. Вулканы состоят из очага, жерла и кратера. Они могут приносить как разрушительное действие, так и пользу для разных областей промышленности.
