Исследовательский проект "почему извергаются вулканы". Учёные ингг со ран исследуют ключевскую группу вулканов
Опубликовав свои «Принципы геологии» Ч. Ляйелль присоединил свой голос к голосу Дж. сбрызните. Одна из наиболее важных особенностей теории вулканической деятельности Дж. сбрызните кроется в том, что в ней большое значение придается газовой составляющей, содержащейся в расплавленной породе. Расширение газа вызывает вулканические эксплозии, количество газа определяет плотность расплавленной лавы, а это в свою очередь определяет характер извержения; сила расширения газа вызывает подъем магмы из глубины на поверхность; периодическое временное обеднение магмы на газ обуславливает спокойные периоды между извержениями. Во многих отношениях эти идеи звучат достаточно современно.
Прочная основа, заложенная Дж. сбрызните и Ч. Ляйелль, способствовала быстрому развитию вулканологии. Такому прогрессу помогало накопление фактического материала в ходе полевых наблюдений и их интерпретация, а не чисто теоретические выводы и смелый полет мысли. Развитие вулканологии, как и большинства наук, стимулировалось частично разработкой новых методов и аппаратуры для изучения вулканов, а частично повышенным вниманием к крупных вулканических извержений.
Описывая историю вулканологии, нельзя не затронуть вопрос об учреждении и работе вулканологической обсерваторий. В 50-е годы XIX в. в ряде стран для систематических исследований было создано постоянные станции, или обсерватории, расположенные вблизи действующих вулканов . Первая такая обсерватория для непрерывного изучения и регистрации всех проявлений деятельности Везувия была основана в 1847 г. на склоне горы выше города Геркуланума. Она действует до сих пор.
Однако в большинстве случаев изучение вулканов, например Тамбора , проводится путем снаряжения на разные сроки экспедиций, которые занимаются составлением геологических карт районов деятельности вулканов, сбором образцов и продуктов извержений для дальнейшего их изучения в стационарных лабораториях, а также изучением результатов отдельных специфических извержений. Опытным ученым-специалистам редко приходилось непосредственно наблюдать процесс извержения. Кроме того, среди вулканологов все больше распространяется мнение о том, что извержение - это лишь часть общей картины вулканической активности и много ценных сведений можно получить в периоды между извержениями. Последний вывод очень важен для развития науки о прогнозировании извержений, которая призвана оберегать жизнь и имущество тысяч людей. Оговорки должно быть сделано до начала извержения. Более того, ощущается необходимость в непрерывном наблюдении за вулканами.
Одним из наиболее активных защитников метода непрерывных наблюдений за вулканами был Т.А. Джаггар. В 1909 г. Массачусетский технологический институт получил в свое распоряжение фонд Уитни, основан сообществом Уитни. Фонд был создан для изучения землетрясений с целью предотвращения и уменьшению потерь, наносимых этим явлением. Было решено основать обсерваторию для изучения активного вулкана и связанных с ним землетрясений. Джаггар решил выбрать лучшее место для такого обсерватории - вулкан Килауэа , как имеющий постоянную активность, а также пологие склоны, которые позволяли исследователям работать вблизи лавовых потоков, движущихся.
Введение
Вашему вниманию я бы хотел представить работу на тему «Вулканы». Я выбрал эту тему потому, что, однажды, прочитал книгу Жюль Верна « Путешествие к центру Земли». Я понял, что это очень интересное и необычное явление природы. И мне захотелось узнать как можно больше о вулканах.
Актуальность исследования определяется необходимостью прогноза и оценки опасности вулканических извержений.
Объект исследования: вулканы
Предмет: модель вулкана
Цель исследования: смоделировать действующую модель вулкана в домашних условиях
Задачи:
-изучить дополнительную литературу и отобрать интересные сведения, о том - что же это такое - вулкан;
- выяснить, как устроен вулкан;
- узнать, какие бывают вулканы;
- создать действующую модель вулкана в домашних условиях;
- провести эксперимент
Гипотеза: возможно ли создать в домашних условиях действующую модель вулкана.
Методы исследования: изучение и анализ научно - популярной литературы
Вулканы
Слово «вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана. Наука изучающая вулканы, - вулканология.
Вулканы - геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма (масса расплавленной каменной породы, находящаяся под землёй на очень большой глубине) выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластический поток (смесь высокотемпературных вулканических газов, пепла и камней). Скорость потока достигает иногда 700км/ч, а температура газа - 100о - 800 о С.
Вулканы бывают действующие и спящие.Действующий вулкан часто извергает лаву, пепел и пыль. Когда вулкан не извергается в течение многих лет, его называют спящим. Однако спящие вулканы могут начать извергаться даже после долгого периода бездействия. Когда извержения окончательно прекращаются, такой вулкан называют потухшим. Некоторые вулканы отличаются яростными и красочными извержениями: высоко в воздух выбрасывается огненная лава и раскаленные облака газов. Из других вулканов лава вытекает медленно и неспешно, словно кипящий сироп и горячая смола.
Строение вулкана.
Кратер - углубление в виде чаши или воронки, образовавшейся на вершине или склоне вулкана в результате его активной деятельности. Диаметр кратера может быть от десятков метров до нескольких километров, глубина - от десятков до нескольких сотен метров.
Жерло - канал по которому движется лава.
Магма - вязкая жидкость, состоящая из смеси различных расплавленных минералов и некоторых минеральных кристаллов, образующаяся в глубинах Земли. Она напоминает тающий снег или замёрзшую слякоть с кристаллами льда. Есть в магме также вода и растворённые газы.
Лава - излившаяся на поверхность магма. Температура 750 - 1250 оС.
Скорость течения 300-500 метров в час.
В зависимости от своего химического состава лава может быть жидкой или густой и вязкой.Когда магма поднимается сквозь земную кору и выходит на поверхность, это называется -Извержением.
Классификация вулканов по форме
Встречаются разные формы вулканов, некоторые из них гораздо опаснее других
Щитовидные вулканы (рис.1) образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она вытекает как из центрального кратера, так и из склонов вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры. Как, например, на вулкане Мауна-Лоа на Гавайских островах, где она стекает прямо в океан.
Шлаковые конусы (рис.2) выбрасывают из своего жерла только такие неплотные вещества, как камни и пепел: самые крупные обломки скапливаются слоями вокруг кратера. Из-за этого вулкан с каждым извержением становится всё выше. Лёгкие частицы отлетают на более дальнее расстояние, что делает склоны пологими.
Стратовулканы,(рис.3) или «слоистые вулканы», периодически извергают лаву и пирокластическое вещество — смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней. Поэтому отложения на их конусе чередуются. На склонах стратовулканов образуются ребристые коридоры из застывшей лавы, которые служат вулкану опорой.
Купольные (рис.4) вулканы образуются, когда гранитная, вязкая магма вздымается над краями кратера вулкана и лишь небольшое количество просачивается наружу, стекая по склонам. Магма закупоривает жерло вулкана, подобно пробке, которую накопившиеся под куполом газы буквально вышибают из жерла. Вулканы-кальдеры. (рис.5) они взрываются так яростно, что разрушают сами себя. Их извержения сопровождаются очень сильными пирокластическими взрывами. Эти вулканы погубили наибольшее число людей, а последствия их взрывов сделали безлюдными прилегающие к ним районы.
Процесс извержения.
Наша планета Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора, под ней находится вязкий слой горячей мантии, а в центре — твердое ядро. Земную кору называют литосферой, что в переводе с греческого означает «каменная оболочка». Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара. На суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров. Температура мантии — тысячи градусов. Ближе к ядру температура мантии больше, ближе к коре — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия, хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая, как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.
Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски земной коры (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.
Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах. Они располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит.
Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.
Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы, то есть выхода газов из нее. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация).
Продукты извержения вулканов. Извержение вызывает магма, прорывающаяся через земную кору. Большинство извержений случается, когда вулканический канал или кратер вулкана блокированы. Из-за поступающей снизу магмы давление нарастает. Когда блокирующая канал пробка прорывается и давление находит выход, газ в пузырьках магмы вскипает, словно шипучий напиток.
Именно это приводит к взрыву вулкана. При извержении вулкан разбрасывает не только жидкую лаву, но и большие куски застывшей лавы - их называют бомбами,- которые с грохотом обрушиваются на землю на расстоянии до двух миль от кратера. Пепел и вулканические газы образуют столбообразные вулканические облака, поднимающиеся иногда на большую высоту.
Основными продуктами извержения являются лава, пепел, и др. вещества, которые выходят на поверхность земли после деятельности вулкана. Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов. Вулканические газы, выделяемые вулканами, поднимаются в атмосферу, но отчасти они могут возвратиться на поверхность земли в виде кислотных дождиков. Довольно серьезные последствия кислотных дождей для организма и здоровья можно наблюдать при отравлении марганцем, который также может находиться в дождевой воде в громадных количествах..
Где распространены вулканы?
Тихоокеанское побережье Центральной Америки — одно из самых активных мест вулканической деятельности в мире. И на самом деле, в этом месте расположено более двух третей действующих вулканов, а также множество таких, что прекратили свою деятельность сравнительно недавно.
Причина вот в чем: в этих местах земная кора очень слаба, по сравнению с другими районами земного шара. Там, где есть слабый участок земной коры, появляется вулкан.
Основные районы вулканической активности (рис5.)
Моделирование действующей модели вулкана в домашних условиях
Модель вулкана своими руками
Но не терпится все потрогать своими руками и увидеть все наяву - эти брызги огня, сверкающую ползучую лаву, вырывающиеся клубы дыма и брызги фонтана из камней. Это огненное зрелище поможет нам сделать набор «Сделай сам Вулкан». Следуя строго по инструкции, с помощью ножниц, газетной бумаги, клеевой пасты, вооружившись азами геометрии, кропотливо шаг за шагом мастерим макет нашего вулкана. Макет сделан, осталось смоделировать извержение вулкана
Проведение эксперимента. Извержение вулкана.
Прочитав одну из статей в интернете, я узнал, что можно смоделировать извержение вулкана и в домашних условиях.
Мне потребовались следующие материалы для опыта:
- пищевая сода (2 столовые ложки)
- лимонная кислота(70 м.л.)
- стеклянная или железная банка(150 м.л.)
- пластилин разных цветов
- средство для мытья посуды
Ход эксперимента:
1) Берем сделанную модель вулкана
2) Насыпаем в «кратер» 2 ст.л. соды
3) Наливаем 2 ст.л. жидкости для мытья посуды
4) Вливаем 50-70 мл лимонной кислоты
5) Наблюдаю «извержение вулкана»
Поэкспериментируй:
-добавь больше жидкости для мытья посуды;
-добавь больше уксуса;
-добавь мелкие кусочки пенопласта.
Из проведенного эксперимента можно сделать следующий вывод. При соединении соды и лимонной кислоты происходит химическая реакция с выделением углекислого газа, который пузырится, заставляя массу переливаться через края «кратера», а средство для мытья посуды заставляет «лаву» пузыриться сильнее. Данная химическая реакция имеет не только внешний эффект, но и практический: она очень востребована в кулинарии. Хозяйки «гасят» соду уксусом и добавляют в тесто, выделяемый углекислый газ делает тесто пышным, образуя в нем пузырьки и воздушные дорожки.
Вот так, в игровой форме, я показал и объяснил природу возникновения вулканов на Земле.
Заключение
Подробно изучив и проанализировав научно - популярную литературу, узнал много нового и интересного про вулканы. На самом деле вулкан извергается, потому что в вулканической камере скопилась магма и под воздействием газа, входящего в ее состав, она поднимается наверх. В жерле вулкана количество газа становится больше. Магма превращается в лаву, достигает кратера и происходит извержение. Также, что вулканы имеют большое значение в природе. Они несут с собой как разрушительную, так и созидательную силу. Мы можем только наблюдать и объяснять происходящее. Останавливать, изменять, даже предупреждать эти грозные явления природы человек не может.
При помощи химической реакции я показал и объяснил природу возникновения вулканов на Земле. Тем самым удовлетворил свой познавательный интерес, а также заинтересовал своих одноклассников этим экспериментом.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
лицей №4
Почему извергаются вулканы?
Исследовательский проект
Кривошеев Тимур Владимирович
ученик 3 б класса
Руководитель:
Кривошеева Наталья Евгеньевна
учитель начальных классов
г.Данков
2015 г.
Оглавление
1.Введение………………………………………………………………….……...2
Цели и задачи исследовательской работы…………………………………….…2
2.Основная часть.
2.1 Анкетирование одноклассников ………………………………….….….. 3
2.2 Опыт №1. Движение магмы из недр земли ………………………………5
2.3. Опыт № 2. Как происходит извержение вулкана……………………..…6
2.4 Опыт № 3. Свойства камней вулканического происхождения ………...7
2.5 Последствия, которые несут извержения вулканов…………………….8
3. Выводы………………………………………………………………….…...… 8
4.Заключение……………………………………………………………………...8
5. Библиографический список……………….……………………………...........9
В позапрошлом году в новостях я услышал про извержение вулкана у нас в России. На Камчатке начал извергаться вулкан Ключевская сопка. Меня заинтересовало, как и почему проснулся этот вулкан. Эти вопросы и помогли определиться мне с темой исследовательской работы. Я решил узнать, почему извергаются вулканы.
Цель работы – обобщить и классифицировать информацию о вулканах. Выяснить причины, из – за которых происходит извержение вулканов.
Задачи:
Выяснить что такое вулкан?
Изучить строение вулкана.
Узнать какие бывают вулканы?
Провести опыт и узнать, как и почему происходит извержение вулкана.
Узнать какие последствия несут извержения вулканов.
Создать действующую модель вулкана в домашних условиях.
Узнать опытным путём о свойствах камней вулканического происхождения.
Методы исследования:
Беседы со взрослыми.
Анкетирование одноклассников.
Изучение и анализ различных источников информации.
Проведение опытов, экспериментов.
Наблюдения.
Гипотеза:
вулканы извергаются потому, что жидкой магмы под земной корой становится очень много, и поэтому она выходит наружу.
Анкетирование одноклассников
Поиск причин, объясняющих, почему извергаются вулканы, я начал с проведения анкетирования среди одноклассников.
На вопрос «Почему извергаются вулканы?» больше всего голосов ребята отдали ответу «от землетрясения». Также они считают, что особое влияние на извержение вулканов оказывает солнце и географическое положение.
Что такое вулкан
Из интернета я узнал, что слово «Вулкан» происходит от названия острова Вулкано около берегов Италии, где по легенде находилась одна из кузниц древнеримского бога огня Вулкана (Гефеста).
В энциклопедии я прочитал, что вулкан – это геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, вулканические газы и камни.
Виды вулканов:
Действующие – это вулканы, которые извергаются регулярно.
Потухшие – это вулканы, действие которых прекратилось и они больше не извергаются.
Уснувшие – это вулканы, которые считались потухшими, но вдруг начали действовать.
Вулкан состоит из: МАГМЫ ИЛИ ЛАВЫ – расплавленных горных пород, насыщенных газами. ЖЕРЛА – канала, по которому магма поднимается к кратеру. КРАТЕРА- углубления в виде чаши на вершине вулкана.
Чтобы узнать, откуда берется магма, сначала я изучил строение нашей планеты. Я узнал, что Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора, под ней находится вязкий слой горячей мантии, а в центре - твердое ядро.
Внутри Земли из - за разности температур происходит постоянное движение мантии. Вместе с ней движутся и куски земной коры (тектонические плиты). При столкновении плит одна плита уходит вниз и начинает плавиться – превращается в магму. Магма поднимается к поверхности и накапливается в магматических очагах.
Опыт №1. Движение магмы из недр земли
Я решил опытным путём посмотреть, что происходит с магмой при столкновении тектонических плит. Для этого я провел мой первый опыт «Движение магмы из недр Земли». Для этого погрузил плитки твердого шоколада, которые заменили тектонические плиты, в йогурт-«магму». При помощи палочек я начал двигать мои «тектонические плиты». «Плиты» начали сталкиваться друг с другом, некоторые плиты ушли под другие, и в этом месте «магму» вытолкнуло на поверхность «плит».
Вывод:
Опыт помог понять, как под воздействием движения тектонических плит магма перемещается к поверхности земли.
Магма поднимается к поверхности и накапливается в магматических очагах. Там она находится под давлением, так же как и газированные напитки в закрытой бутылке.
Газы, входящие в состав магмы, стремятся выйти наружу и поднимают магму по жерлу вулкана. Эти газы - горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Через кратер вулкана наружу вырываются газы, пепел, раскаленные камни и магма.
Опыт №2. Как происходит извержение вулкана
Мой второй опыт помог мне выяснить, почему магма начинает извергаться из вулкана. Я сделал из бумаги конус и придал ему окраску вулкана. Внутрь конуса поместил стаканчик. Наполнил стаканчик «лавой» – смесью пищевой соды, жидкого мыла и красной краски. Залил вулкан уксусом и получил извержение.
Вывод:
Газ, образовавшийся при воздействии уксуса на соду, поднимает «лаву» вверх и происходит «извержение».
Опыт №3. Свойства камней вулканического происхождения
Я долгое время был увлечён сбором коллекции камней «Минералы. Сокровища земли». Из неё я узнал, что камни вулканического происхождения сформировались как результат извержения вулканов и остывания вулканической магмы. Они отличаются долговечностью, высокой плотностью и хорошей твёрдостью. Но есть один камень, который образуется, когда из магмы выделяет много газов, она вспенивается и остывает. Это пемза.
Этот камень имеет пористую структуру. Поры заполнены воздухом. Поэтому пемза не тонет. Я решил это проверить опытным путём. Взял из коллекции камни вулканического происхождения: гранит, обсидиан, гнейс, галенит, базальт, андезит и пемзу. Погрузил их в воду. Все камни утонули, а пемза осталась на поверхности воды.
Вывод:
Пемза - горная порода вулканического происхождения не тонет в воде.
Последствия, которые несут извержения вулканов
Извержения вулканов оказывают сильное негативное влияние, приносят колоссальные разрушения и смерть.
Но эти огнедышащие горы также дарят человеку горячую воду, энергию, различные горные породы, металлы и даже драгоценные камни. Вулканический пепел повышает плодородность почв, Так что, вулканы приносят не только разрушения, но и пользу.
Выводы
1.Работая над этим проектом, я окунулся в мир увлекательных опытов, познакомился со строением вулкана и процессом его извержения, узнал, что вулканы приносят не только вред, но и пользу.
2. Моя гипотеза о том, что извержение вулкана происходит потому, что магмы становится слишком много, подтвердилась частично. В результате проведенных исследований и опытов я сделал вывод, что извержение вулкана происходит потому, что магму на поверхность Земли поднимают газы, содержащиеся в ней.
Заключение
Я нашел ответ на свой вопрос «Почему извергаются вулканы». Мне хотелось бы ещё подробней изучить вулканы – гиганты и узнать, возможно ли предсказать и устранить последствия извержений этих гигантов.
Также я хочу представить свою работу одноклассникам и надеюсь заинтересовать их своими исследованиями.
http://www.stranamam.ru/post/5375998/ 2. «Вулканы» Апродов В.А.3.«Вулканы» Кристина Годен, Детская энциклопедия Махаон
4. Энциклопедия. «Минералы. Сокровища земли.»
5. Большая российская энциклопедия / Гл. ред. Ю. С. Осипов. - М. : Науч. изд-во "БРЭ", 2004.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вулканы и вулканизм
Введение
1. Вулканы
1.1 Общие свединия
1.2 География вулканов
2. Вулканизм
2.1 Площадные вулканы
2.2 Трещинные вулканы
2.3 Центральный тип
2.4 Строение вулкана
3. Типы извержений
3.1 Стромболианский тип
Заключение
Введение
Вулканы и вулканизм. Вулканами называются конусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразный продукты, лава, пепел, обломки горных парод. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле - будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа - не сформировалась без участия вулканизма. Высокая практическая значимость этих явлений обусловило выбор темы курсовой работы.
Основной целью работы является исследование вулканов и вулканизма. В соответствии с поставленной целью в работе рассматриваются следующие задачи. В первой главе рассматриваются история появления вулканов их распространенность на земной поверхности, так же пойдет речь и о продуктах вулканических извержений который бываю твердые в виде вулканических бомб и пепла и жидкие в виде лавы. Во второй главе речь идет о проявлении вулканизма и строении вулкана. Так мы узнаем, что вулканы бывают трех типов: 1) площадные 2) трещинные 3) центральные и очень сложно строение.
В третей главе рассказывается о типах вулканов и к каким типам относятся вулканы России.
1. Вулканы
1.1 Общие свединия
В Тирренском море в группе Липарских островов есть небольшой остров Вулькано. Древние римляне считали этот остров входом в ад, а также владением бога огня и кузнечного ремесла Вулкана. По имени этого острова огнедышащие горы впоследствии стали называть вулканами.
Извержение вулкана может продолжаться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называются действующими.
Есть вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена. Некоторые из них сохранили форму красивого конуса. О деятельности их у людей не сохранилось никаких сведений. Их называют потухшими. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области - Крым, Забайкалье и другие места.
Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер (по-гречески - большая чаша) - глубокую впадину с обрывистыми стенками, похожую на гигантскую чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин на дне и стенах кратера поднимаются струи и газы пара. Иногда они спокойно выходят из под камней и щелей, а иногда вырываются бурно со свистом и шипением. Кратер наполняют удушливые газы; поднимаясь вверх они образуют облачко на вершине вулкана. Месяцы и годы вулкан может спокойно куриться, пока не произойдет извержение. Этому событию часто предшествует землетрясение; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов, сгущаются облака над вершиной вулкана.
Потом под давлением газов, вырывающихся из недр земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются густые черные тучи газов и паров воды, смешенных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Одновременно со взрывом из кратера летят куски раскаленных камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуя потоки грязи, скатывающейся по склонам и заливающие окрестности. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, а по жерлу его поднимется раскаленная лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, уничтожая все на своем пути.
При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.
Извержение вулканов происходит также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят столб пара над водой или плавающую на поверхности “каменную пену” - пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно проявившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели - изверженные массы - размываются морскими волнами и бесследно исчезают.
Некоторые подводные вулканы образуют конусы, выступающие над поверхностью воды в виде островов.
В древности люди не умели объяснить причины извержения вулканов. Поэтому это грозное явление природы повергало человека в ужас.
1.2 География вулканов
В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов.
К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947.
К потенциально действующим относятся голоценовые вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.
К условно потухшим вулканам относят не проявляющими активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100тыс. лет).
Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течении последних 100тыс. лет. Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и геологических районах Земли. Однако распределены они неравномерно. Подавляющее большинство вулканов расположено в экваториальной, тропической и умеренной областях. В полярных областях, за Северным и Южным полярными кругами, отмечены чрезвычайно редкие участки относительно слабой вулканической активности, обычно ограничивающиеся выделением газов.
Наблюдается прямая зависимость между их количеством, и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчете на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия) и другие горные сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения. Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны с рифтовыми зонами - узкими и протяженными областями расколов и просадки земной коры (Восточно-Африканская рифтовая система), Срединно-Атлантический хребет.
Установлено, что вулканы приурочены к тектонически-активным поясам, где происходит большинство землятресение.
Области развития вулканов характеризуются сравнительно большой раздробленностью литосферы, аномально высоким тепловым потоком (в 3-4 раза больше фоновых значений), повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной. К областям ювенильных источников термальных вод тина гейзеров.
Вулканы расположенные на суше, хорошо изучены; для них точно определены даты прошлых извержений, известен характер вылившихся продуктов. Однако большая часть активных вулканических проявлений, по-видимому, происходит в морях и океанах, покрывающих более двух третей поверхности планеты. Изучение этих вулканов и продуктов их извержений затруднены, хотя при мощном извержении этих продуктов может оказаться так много, что сформированный ими вулканический конус показывается из воды, образуя новый остров. Так, например, в Атлантическом океане, южнее Исландии, 14 ноября 1963г., рыбаки заметили поднимающиеся над поверхностью океана клубы дыма, а также вылетающие из под воды камни. Через 10 дней на месте извержения уже образовался остров длиной около 900м, шириной до 650м и высотой до 100м, получивший название Суртсей. Извержение продолжалось более полутора лет и завершилось лишь весной 1965г., образовав новый вулканический остров площадью 2,4км2 и высотой 169м над уровнем моря.
Геологические исследования островов показывают, что многие из них имеют вулканическое происхождение. При частой повторяемости извержений, их большой продолжительности и обилии выделяемых продуктов могут создаваться весьма внушительные сооружения. Так, цепочка Гавайских островов вулканического происхождения представляет собой систему конусов высотой 9,0-9,5км (относительно дна Тихого океана), т.е превышающей высоту Эвереста!
Известен случай, когда вулкан вырос не из под воды, как было рассмотрено в предыдущем случае, а из под земли, прямо на глазах у очевидцев. Произошло это в Мексике 20 февраля 1943г.; после многодневных слабых толчков на вспаханном поле появилась трещина и из нее началось выделение газов и пара, извержение пепла и вулканических бомб - сгустков лавы причудливой формы, выброшенных газами и остывших в воздухе. Последующие излияние лавы привели к активному росту вулканического конуса, высота которого в 1946г. достигла уже 500м (вулкан Парикутин).
1.3 Продукты вулканических извержерний
При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми
Газообразные - фумаролы и софиони, играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 7000с) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.
Состав газовых выделений во многом зависит от температуры. Различают следующие типы фумарол:
a) Сухие - температура около 5000с, почти не содержит водяных паров; насыщен хлористыми соединениями.
b) Кислые, или хлористо-водородно-сернистые - температура приблизительно равна 300-4000с.
c) Щелочные, или аммиачные - температура не больше 1800с.
d) Сернистые, или сольфатары - температура около 1000с, главным образом состоит из водяных паров и сероводорода.
e) Углекислые, или моферы - температура меньше 1000с,преимущественно углекислый газ.
Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-12000с. Представлена именно лавой.
Вязкость лавы обусловлена ее составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-12000с) по сравнению с кислыми (800-9000с). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости.
Твердые продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.
Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы "слезы Везувия" достигали десятков тонн). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания, образовавшейся при их остывании. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы. Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф.
2. Вулканизм
По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее
поверхности. На глубине от 50 до 350км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.
При этих излияниях магмы на поверхность и образуются вулканы
Вулканы бывают трех типов:
2.1 Площадные вулканы
В настоящее время такие вулканы не встречаются, или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого количества лавы на поверхность большой площади; т.е отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.
2.2 Трещинные вулканы
Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они покрывали площадь в 5.105 км2 при средней мощности от 1 до 3км. Также известны на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего излияния. Мощность отдельных потоков была 5-15м. В США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течении многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов или траппов.
В настоящее время трещинный вулканизм распространен в Исландии (вулкан Лаки), на Камчатке (вулкан Толбачинский), и на одном из островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12км 3 базальтовой лавы, которая затопила почти 915км2 прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2 , около трещины мощность покрова достигала 75м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3км.
2.3 Центральный тип
Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота h, на которую способна подняться жидкая лава плотностью pl , из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью H и плотностью ps . Эта зависимость может быть выражена следующим уравнением:
где g - ускорение силы тяжести.
(h-H)/H=(ps-pl)/ps Выражение
2.4 Строение вулкана
Корни вулкана, т.е его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном слое. В земной коре на глубине 20-30км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло. Конус вулкана сложен про- дуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например у Ключевской сопки - 675м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10км.
3. Типы извержений
В зависимости от количеств, соотношения извергаемых вулканических продуктов (газовые, жидкие или твердые) и вязкости лав выделены четыре главных типа извержений: гавайский (эффузивный), стромболианский(смешанный), купольный(экструзивный) и вулканский.
Гавайский тип. Гавайский - вулканические горы имеют пологие склоны; их конуса сложены слоями остывшей лавы. В кратере действующих гавайских вулканов находится жидкая лава основного состава с очень небольшим содержанием газов. Она бурно кипит в кратере - небольшом озере на вершине вулкана, представляя собой великолепное зрелище, особенно ночью. Тусклую красновато-коричневую поверхность лавового озера периодически прорывают
Строение Вулкан
1 - вулканическая бомба; 2 - канонический вулкан;
3 - слой пепла золы и лавы; 4 - дайка; 5 - жерло вулкана; 6 - силь; 7 - магматический очаг; 8 - щитовой вулкан.
ослепительные струи лавы, взлетающие вверх. При извержении уровень лавового озера начинает спокойно, почти без толчков и взрывов, подниматься и доходит до краев кратера, затем лава переливается через край и, имея весьма жидкую консистенцию, растекается на обширной территории, со скоростью около 30км/ч, на десятки километров. Периодические извержения вулканов Гавайских островов приводят к постепенному увеличению их объема за счет наращивания склонов застывшей лавы. Так, объем вулкана Мауна-Лоа достигает 21.103 км3 ; он больше, чем объем любого из известных вулканов на земном шаре. По гавайскому типу происходит извержение вулканов на островах Самоа в восточной части Африки, на Камчатке и на самих Гавайских островах - Мауна-Лоа и Килауэа.
3.1 Стромболианский тип
Эталоном стромболианского типа является извержение вулкана Стромболи (Липарские острова) в Средиземном море.
Обычно вулканы этого типа - это страто-вулканы и извержения происходящие в них сопровождаются сильными взрывами и подземными толчками, выбросами паров и газов, вулканического пепла, лапиллей. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность, но в следствии значительной вязкости протяженность потоков бывает небольшой.
Извержения подобного типа наблюдаются у вулкана
Ицалько в центральной Америке; у вулкана Михара в Японии; у ряда вулканов Камчатки (Ключевской, Толбачек и других). Схожееизвержение, по последовате-льности событий и выделяемым продуктам, но в более крупных размерах произошло в 79 году.Это извержение можно отнести к подтипу стромболианского извержения и назвать его - Везувианский. Извержению вулкана Везувий, отчасти Этны и Вулкано (Средиземное море), предшествовало сильное землятресение. Затем из кратера вырвался расширяющийся кверху столб белого пара. Постепенно выбрасываемые пепел и обломки пород придали "облаку" черный цвет и начали падать на землю вместе со страшным ливнем. Излияние лавы было сравнительно небольшим. Лава имела средний состав и стекала по склону горы со скоростью 7км/ч. Основные разрушения были причинены землятресением и падающими на землю вулканическим пеплом и бомбами, представляющие собой обломки пород и застывшие сгустки лавы. Потоки ливня с пеплом образовали жидкую грязь, с которой были погребены расположенные на склонах Везувия города - Помпея (на юге), Геркуланум (на юго-западе) и Стабия (на юго-востоке). 3.3. Вулканы России и другие типы.
Для купольного типа характерно выжимание и выталкивание вязкой (андезитовой, дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором из канала вулкана и образование куполов (Пюи-де-Дом в Оверни, Франция; Центральный Семячик, на Камчатке), криптокуполов (Сева-Синдзан на острове Хоккайдо, Япония) и обелисков (Шивелуч на Камчатке).
В вулканском типе большую роль играют газы, производящие взрывы и выбросы огромных туч, переполненным большим количеством обломков горных пород, лав и пепла. Лавы вязкие, образуют небольшие потоки (Авачинская Сопка и Карымская сопка на Камчатке). Каждый из главных типов извержения разделяют на несколько подтипов (стромболианский тип, подтип - Везувианский).
Из них особо выделяются Пелейский, Кракатау, Маар, которые в той или иной степени являются промежуточными между купольным и вулканским типами. вулканический образование лава извержение
Пелейский подтип выделен по извержению вулкана Монтань-Пеле (Лысая гора) весной 1902 года на острове Мартиника в Атлантическом океане. Весной 1902г. гору Монтань-Пеле, которая в течении многих лет считалась потухшим вулканом и на склонах которой вырос город Сен-Пьер, неожиданно потряс мощный взрыв. Первый и последующие взрывы сопровождались появлением трещин на стенках вулканического конуса, из которого вырывались черные палящие тучи, состоящие из капелек расплавленной лавы, раскаленного (свыше 7000с) пепла и газов. 8 мая одна из таких туч устремилась к югу и в течении нескольких минут буквально уничтожила город Сен-Пьер. Погибло около 28000 жителей; спаслись только те, кто успел отплыть от берега. Не успевшие отшвартовать суда сгорели или были перевернуты, вода в гавани закипела. В городе спасся только один человек, защищенный толстыми стенами городской тюрьмы. Извержение вулкана завершилось лишь в октябре. Чрезвычайно вязкая лава медленно выдавила из вулканического канала пробку высотой 400м, образовавшую уникальный природный обелиск. Однако вскоре верхняя часть его откололась по косой трещине; высота оставшейся остроугольной иглы составляла около 270м, но и она под действием процессов выветривания была разрушена уже в 1903 году. Эталоном типа Кракатау взято извержение одноименного вулкана находящегося между островами Суматра и Ява. 20 мая 1883 года с немецкого военного судна, шедшего зондским проливом (между островами Ява и Суматра), увидели громадное пиниеобразное облако, поднимавшееся с группы островов Кракатау. Были отмечены огромная высота облака - около 10-11км, и частые - каждые 10-15 мин взрывы, сопровождавшиеся выбросом пепла на высоту 2-3км. После майского извержения активность вулкана несколько стихла и лишь в середине июля произошло новое мощное извержение. Однако основная катастрофа разыгралась 26 августа. В этот день после полудня на судне "Медея" заметили столб пепла высотой уже 27-33км, а мельчайший вулканический пепел был поднят на высоту 60-80км и в течении 3 лет после извержения находился в верхних слоях атмосферы. Звук взрыва был слышен в Австралии (за 5тыс. километров от вулкана), а взрывная волна трижды обежала планету. Даже 4 сентября, т.е через 9 дней после взрыва, самопишущие барометры продолжали отмечать незначительные колебания атмосферного давления. К вечеру на окрестных островах выпал дождь с пеплом. Пепел падал всю ночь; на кораблях, находившихся в Зондском проливе, толщина его слоя достигала 1,5м. К 6 часам утра в проливе разразилась страшная буря - море вышло из берегов, высота волн достигала 30-40м. Волнами были разрушены приближенные города и дороги на островах Ява и Суматра; население ближайших к вулкану островов погибло полностью. Общее число жертв, по официальным данным, достигло 40000.
Мощным вулканическим взрывом на две трети был разрушен главный остров архипелага Кракатау - Раката: в воздух была выброшена часть острова 4ґ6км2 с двумя вулканическими конусами Данан и Пербуатан. На их месте образовался провал, глубина моря в котором достигала 360м. Волна цунами за несколько часов достигла берегов Франции и Панамы, у берегов Южной Америки скорость ее распространения еще составляла 483 км/ч. Извержения типа Маар происходили в прошлые геологические эпохи. Они отличались сильными газовыми взрывами, выбрасывалось значительное количество газообразных и твердых продуктов. Излияние лавы не происходило из-за очень кислого состава магмы, которая в силу своей вязкости закупоривала жерло вулкана и приводила к взрывам. В результате возникали воронки взрыва диаметром от сотен метров до нескольких километров. Эти углубления иногда окружались невысоким валом, образовавшимся из выброшенных продуктов, среди которых встречаются обломки лав.Похожие на трубки взрыва типа маар - диатмеры. Их расположение известно в Сибири, в Южной Африке и в других местах. Это цилиндрические трубки, вертикально пересекающие пласты и заканчивающиеся воронкообразным расширением. Диатмеры заполнены брекчией - породой с обломками сланцев и песчаников. Брекчии алмазоносны, из них производится промышленная добыча алмазов.
Обширные пространства России в Европе и Азии принадлежат к малоподвижным участкам земной коры - платформам - и только на окраинах (Кавказ, Средняя Азия, Дальний Восток) существуют геосинклинальные зоны, отличающиеся большой сейсмичностью и активным вулканизмом. Из недавно потухших вулканов в Главном Кавказском хребте находятся упоминавшиеся уже Эльбрус и Казбек. в Закавказье, Восточном Саяне, Прибайкалье, Забайкалье, на Дальнем Востоке и Северо-востоке России известны молодые излияния эффузивных пород, а местами сохранились и вулканы - признаки недавнего здесь вулканизма. Действующие вулканы на территории России находятся лишь на самой восточной окраине: на п-ове Камчатка и Курильских островах.
Исследования русских вулканов начал еще в XVIII в. друг и современник М. В. Ломоносова путешественник и географ С. П. Крашенинников, посетивший и изучавший Камчатку в 1737-1741 гг. Его талантливая книга «Oписание Земли Камчатки», где две главы «о огнедышащих горах» и «0 горячих ключах» впервые посвящены описанию камчатских вулканов и гейзеров, является первым научным трудом по исследованию вулканов и началом русской вулканологии. Позднее поступали редкие отрывочные сведения о вулканах Камчатки от моряков и путешественников и несколько более подробные сведения от участников некоторых экспедиций прошлого столетия: А. Постельса, А. Эрмана, К. Дитмара, К. И. Богдановича и других. Наиболее глубокие исследования вулканов Камчатки начал в 1931 г. А. Н. Заварицкий, который выявил связь линейного расположения вулканов с внутренним строением полуострова, с вероятными по этим направлениям глубокими разломами в земной коре.
В 1935 г. по инициативе Ф. Ю. Левинсон-Лессинга была организована у подножия Ключевской Сопки вулканологическая станция Академии наук СССР для систематических научно-исследовательских наблюдений современной деятельности камчатских вулканов.
О вулканической деятельности на Курильских островах были опубликованы в конце прошлого и начале текущего столетий отрывочные сведения путешественников Б. Р. Головина и Ф. Крузенштерна, Д. Мильна и Г. Снoу. После Bеликой Отечественной войны вулканы Курильских островов более детально изучали Г. Б. Корсунская и Б. И. Bлодавец, а в настоящее время их изучение продолжают научные сотрудники Камчатской вулканологической станции.П-ов Камчатка представляет собой один из немногих участков земной поверхности, обильно насыщенный вулканами. в настоящее время здесь насчитывается не менее 180 вулканов, из которых 14 активно действующих, 9 вулканов затухающих и более 157 вулканов потухших. Кроме вулканов Камчатка изобилует гейзерами, горячими источниками и вулканическими сальзами.
П-ов Камчатка расположен в подвижной зоне земной коры, захваченной альпийской складчатостью и вулканизмом, и относится к вулканическому Тихоокеанскому «огненному кольцу». Интенсивный вулканизм Камчатки u u v сочетается с высокой сейсмичностью, с частыми землетрясениями силой до 9 баллов. Оба этих геологических процесса играли и играют значительную роль в образовании, как внутреннего строения, так и рельефа полуострова. Характер поверхности полу.острова типичен для горно-вулканической страны. Bдоль полуострова вытянуты в северо-восточном направлении два горных хребта: в западной части проходит Срединный хребет, а вдоль восточного пoбepeжья - Bосточно-Камчатский.
Byлканы Камчатки расположены в виде трех полос вдоль полуострова. В первой, восточной, полосе расположено большинство вулканов, образующих цепь в виде своеобразного горного хребта, который тянется с юга от м. Лопатка вдоль восточного побережья до Кроноцкого озера, затем как бы пересекает Bосточно-Камчатский хребет и тянется дальше на север вдоль западных его склонов.
Вторую, центральную, полосу составляет группа немногочисленных вулканов, приуроченных в Срединному хребту. в третью, западную, полосу выделяется несколько потухших вулканов на западном побережье полуострова.
Вулканическая деятельность на Камчатке началась, вероятно, в допалеозойское время и проявилась до мезозоя четыре раза, причем первые, самые ранние этапы вулканизма ограничились слабыми излияниями лавы основного состава. Bо втором и третьем этапах (вероятно, в палеозое) лавовые излияния происходили в больших масштабах и частично в подводных условиях. В мезозое, палеогене и неогене вулканическая деятельность на полуострове возобновлялась трижды с различной интенсивностью. Наземные и подводные излияния базальтовой и андезитовои лав сопровождались сильной взрывной деятельностью и накоплением больших масс вулканических туфов, агломератов и туфобрекчий.
Современный этап вулканической деятельности на Камчатке возобновился в начале четвертичного периода и продолжается до настоящего времени, хотя и с меньшей интенсивностью, чем в ранние этапы. в результате многократных этапов эруптивного вулканизма более 40% поверхности полуострова покрыто продуктами вулканических извержений. Современная вулканическая деятельность сосредоточена в восточной полосе, в которой на каждые 7 км приходится действующий вулкан. Все современные вулканы Камчатки по строению вулканических аппаратов и конусов представляют собой центральные стратовулканы, а по характеру деятельности относятся ко всем известным типам, кроме гавайского, который также имел место в недалеком прошлом.
Из действующих вулканов наиболее активными являются Ключевской, Карымский, Авачинский и Безымянный, считавшийся потухшим, но в конце 1955 г. возобновивший свою деятельность серией энергичных извержений, продолжавшихся в течение всей зимы 1955-1956 гг.; менее активны Шивелуч, Плоский Толбачик, Горелый хребет и вулкан Мутновский; малоактивны - Кизимен, Малый Семя чик. Жупановский, Корякский, Ксудач и Ильинский. К затухающим вулканам относятся: вулкан Комарова, Гамчен, Кроноцкая Сопка, -Узон, Кихпиныч, Центральный Семя чик, Бурлящий, Опальный и вулкан Кошелева.
Потухшими считаются более 157 вулканов конической и куполообразной формы, сложенных вулканическими продуктами, не проявлявших в историческое время признаков активности. Большинство потухших вулканов значительно разрушено эрозией, но некоторые из них и сейчас представляют собой по высоте и массе крупнейшие вулканические сооружения Камчатки (вулканы Камень, Плоский и др.).
Все современные вулканы Камчатки, особенно наиболее активные, являются с 1935 г. объектами постоянных наблюдений советских вулканологов. Нет необходимости характеризовать здесь деятельность каждого вулкана, это сделано в специальных и периодических изданиях, а для общего представления об их деятельности достаточно ограничиться сведениями о наиболее характерных вулканах, какими являются самые активные: Ключевской, Карымский, Авачинский и Безымянный.
Курильские острова представляют собой две гряды, из которых Большая Курильская тянется на юго-запад от Камчатки на 1200 км до японского о-ва Хоккайдо; в 50 км восточнее ее южной части проходит параллельно Малая Курильская гряда на протяжении 105 км. Вулканическая деятельность наблюдается исключительно в Большой Курильской гряде, острова которой в основном имеют вулканическое происхождение и только самые северные и самые южные сложены осадочными породами неогенового возраста. Эти породы служат здесь Фундаментом, на котором возникли вулканические сооружения.
Вулканы Курильских островов приурочены к глубоким разломам в земной коре являющимся продолжением разломов Камчатки. Вместе с последней они образуют одну вулканическую и тектоническую Курило-Камчатскую дугу, выпуклую в сторону Тихого океана. На Курильских островах насчитывается 25 действующих вулканов (из них 4 подводных), 13 затухающих и более 60 потухших. Вулканы Курильских островов изучены еще очень мало. Из них выделяются повышенной активностью вулканы Алаид, пик Сарычева Фусс, Сноу и Мильиа.
Вулкан Алаид находится на первом северном острове (о. Атласова) и из всех курильских вулканов наиболее активен. Он является самым высоким (2239 м) и красиво поднимается в виде правильного конуса непосредственно от поверхности моря. На вершине конуса в небольшой впадине расположен центральный кратер вулкана. Пo характеру извержений вулкан Алаид относится к этно-везувианскому виду. 3а последние 180 лет известно восемь извержений этого вулкана и два извержения ив побочного конуса Такетоми, образовавшегося во время. извержения Алаида в 1934 г.
Вулканическая деятельность на курильских островах сопровождается многочисленными горячими источниками с температурой от 36 до 100 С. Источники разнообразны по форме проявления и солевому составу и еще менее изучены, чем вулканы.
Заключение
Современные действующие вулканы представляют собой яркое проявление эндогенных процессов, доступных непосредственному наблюдению, сыгравшее огромную роль в развитии геологической науки. Однако изучение вулканизма имеет не только познавательное значение. Действующие вулканы наряду с землетрясениями представляют собой грозную опасность для близко расположенных населенных пунктов. Моменты их извержений приносят часто непоправимые стихийные бедствия, выражающиеся не только в огромном материальном ущербе, но иногда и в массовой гибели населения. Хорошо, например, известно извержение Везувия в 79 г.н.э., уничтожившее города Геркуланум, Помпею и Стабию, а также ряд селений, находившихся на склонах и у подножия вулкана. В результате этого извержения погибло несколько тысяч человек.
Так современные действующие вулканы, характеризующиеся интенсивными циклами энергичной эруптивной деятельности и представляющие собой, в отличие от своих древних и потухших собратьев, объекты для научно-исследовательских вулканических наблюдений, наиболее благоприятные, хотя далеко не безопасные.
Список использованной литературы
2. Мархинин Е.К. Вулканизм. - М.: Недра, 1985.
3. Тазиев Г. Вулканы. - Пер. с франй. - М.: Мысль, 1963.
4. Макдональд Г.А. Вулканы. - Пер. с англ. - М.: Мир, 1975.
5. Влодавец В.И. Вулканы Земли. - М.: Наука, 1973.
6. Гущенко И.И. Извержения вулканов мира. - М.: Наука, 1979.
7. Ритман А. Вулканы и их деятельность. -Пер. с англ. - М.: Мир, 1964.
8. Лебединский В.И. Вулканы и человек. - М.: Недра, 1967.
9. Маракушев А.А. Вулканизм Земли//Природа. - 1984.-№9.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Изучение плинианского, пелейского, стромболианского, гавайского типов извержений вулканов. Исследование гейзеров как одних из проявлений поздних стадий вулканизма. Возникновение лахаров. Формирование специфических, своеобразных вулканогенных форм рельефа.
презентация , добавлен 06.04.2015
Общая характеристика вулканических извержений: условия, причины и механизм их возникновения. Географические особенности распространения и классификация вулканов по химическому составу лавы. Мероприятия по защите и уменьшению последствий извержений.
курсовая работа , добавлен 27.08.2012
Что такое вулкан, процесс его образования и строение. Отличительные особенности действующих, спящих и потухших вулканов. Причины извержения вулканов, состав лавы. Циклы и продукты извержений. Описание наиболее известных действующих вулканов планеты.
презентация , добавлен 20.12.2010
Общие сведения о вулканах и проявлении вулканизма. Отличительные особенности действующих, спящих и потухших вулканов, причины их извержения, состав лавы. Описание наиболее известных действующих вулканов нашей планеты. Районы вулканической активности.
реферат , добавлен 04.04.2011
Распространение и условия формирования грязевых вулканов. Рассмотрение элементов строения и морфологических признаков грязевых вулканов. Изучение основных типов грязевулканических построек. Определение связи грязевых вулканов с нефтегазоносностью.
курсовая работа , добавлен 06.04.2018
Основные виды вулканов. Действующие и потухшие вулканы. Мощь взрывного пробуждения спящего вулкана. Карта современного вулканизма. Центральные и трещинные вулканы. Пример механизма, приводящего к образованию стратовулкана. Характеристика типов извержений.
презентация , добавлен 18.12.2013
Обзор строения вулканов северной Камчатки, их основных частей и составляющих. Изучение химического состава продуктов извержения, установление очагов наибольшей вулканической активности. Анализ современных методов исследования вулканической деятельности.
курсовая работа , добавлен 17.05.2012
Средиземноморье - зона активного современного вулканизма. Общие сведения о территории Средиземноморья. Вулканы средиземного моря: Этна, Везувий, Стромболи, Вулькано. Продукты извержения вулканов: лава, вулканические газы, вулканические бомбы.
реферат , добавлен 20.04.2006
Изучение проявлений эндогенных процессов, огромное их значение в истории развития и формирования земной коры. Географическое распространение вулканов. Этапы эволюции континентального рифта. Проявление вулканизма океанических и материковых рифтовых зон.
контрольная работа , добавлен 21.01.2015
Классификация магматических пород по происхождению и по содержанию SiO2. Географическое размещение вулканов, зоны современного вулканизма. Условия образования ледников. Общая характеристика материалов класса "самородные элементы". Процесс парагенезиса.
Николай Шапиро, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Института физики Земли (Париж) и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, профессор РАН
Евгений Гордеев, доктор физико-математических наук, директор Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, академик РАН
Данила Чебров, кандидат физико-математических наук, директор Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН
«Коммерсантъ Наука» №5, июль 2017
Уникальные наблюдения глубинных низкочастотных землетрясений, полученные российскими учеными на Камчатке, позволяют проследить магматические процессы в нижних слоях земной коры. Компьютерная обработка сейсмических записей, предшествовавших крупному извержению вулкана Толбачик, проясняет закономерности вулканической активности и позволит достовернее предсказывать извержения.
Основная практическая цель вулканологии - разработка методов мониторинга вулканической активности, чтобы своевременно и достоверно предсказывать извержения. На Земле больше 1500 вулканов, которые хотя бы однажды извергались за последние 10 тыс. лет, из них около 600 - в историческую эпоху. Каждый год наблюдается от 50 до 70 извержений.
Большая часть действующих вулканов расположена в так называемых зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца, где происходит погружение в мантию океанической литосферы. На глубинах между 100 и 200 км при взаимодействии погружающейся океанской литосферы и мантии образуются магматические расплавы, которые затем поднимаются к поверхности Земли и приводят к вулканизму.
Медленные и быстрые вулканические процессы
Основной силой, движущей магму к поверхности, является разница в плотности между относительно «холодными» и тяжелыми породами мантии и земной коры и разогретыми, флюид-содержащими и относительно легкими магматическими расплавами. Причем на большей части пути к поверхности магматические расплавы поднимаются не напрямую, а просачиваются через пористую среду. Поэтому скорость их подъема зависит от пористых свойств мантии и коры и от вязкости самой магмы. Химический состав и физические свойства (плотность, вязкость) магматических расплавов по мере поднятия могут существенно изменяться за счет взаимодействия с окружающими породами и за счет меняющихся давления и температуры. Плотность и пористость окружающих пород тоже меняются с глубиной.
Большая часть действующих вулканов расположена в так называемых зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца, где происходит погружение в мантию океанической литосферы
В итоге процесс поднятия магмы к поверхности неоднородный. В целом это происходит очень медленно. Отдельные вулканические системы могут развиваться в течение тысяч и даже миллионов лет. За это время магма постепенно накапливается в промежуточных очагах, самые близкие из которых находятся на глубине в несколько километров. Но этот процесс весьма нелинейный, и определенные его этапы могут протекать очень быстро, приводя к резким локальным ускорениям движения магмы и резким скачкам давления. Такие ускорения могут быть вызваны резкими изменениями физико-химических свойств (фазовыми переходами), которые, кроме прочего, нередко приводят к выделению газовой фракции в магме. Активизация таких процессов может начинаться за время от нескольких дней до нескольких лет перед извержением.
Методы изучения вулканов
Основная сложность в изучении вулканов в том, что приводящие к извержениям геологические процессы происходят на больших глубинах. Значительное количество информации о происхождении и истории вулканов ученые получают геологическими методами - за счет изучения изверженных вулканических пород, а также потухших вулканических систем, глубинные части которых выходят на поверхность после выветривания породы.
Но при изучении современного состояния вулканов и выявлении подготовки извержений основным источником информации о глубинных процессах становятся геофизические наблюдения. Ведущий геофизический метод - сейсмологический мониторинг. Его основная идея в том, что многие глубинные процессы, происходящие в вулканических системах, могут генерировать сейсмические волны. Для их наблюдения вблизи вулканов устанавливаются сейсмографы - приборы, которые регистрируют колебания поверхности Земли.
Вулканические землетрясения
Сейсмические проявления глубинной вулканической активности, или так называемые вулканические землетрясения, многочисленны и разнообразны. Среди них можно выделить два основных типа.
Первый тип называется вулкано-тектоническими землетрясениями, потому что по своим свойствам и происхождению они аналогичны обычным тектоническим землетрясениям. Активизация вулканов связана в первую очередь с ростом давления в магматических очагах и ускорением подъема магмы к поверхности. Эти процессы увеличивают механические напряжения в земной коре под вулканами с последующей активизацией многочисленных микроразломов, которые и генерируют вулкано-тектонические землетрясения.
Второй тип вулканических землетрясений генерируется непосредственно в магмаподводящих каналах. При ускоренном движении магмы или вулканических газов по этим каналам часто возникают резкие скачки давления, сопровождаемые сейсмическими волнами. Основной характеристикой таких источников является то, что они излучают волны на относительно низких частотах - в диапазоне от 1 до 5 герц. Типичные же частоты волн, характерных для вулкано-тектонических землетрясений, составляют 10 герц и больше.
Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами
Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами. Появление регистрируемых вулканических землетрясений и прогрессивное увеличение их количества является наиболее достоверным признаком активизации вулканических систем. Подсчет регистрируемых землетрясений - наиболее простой метод сейсмического мониторинга вулканов. А если на вулканах размещены наблюдательные системы из многих приборов, у вулканологов появляется возможность определять местоположение и магнитуду (это энергетическая характеристика) вулканических землетрясений, что, в свою очередь, позволяет более детально характеризовать глубинные вулканические процессы.
В некоторых случаях удается проследить миграцию сейсмической активности с глубины к поверхности. Такие наблюдения особенно ценны, если получены на основе низкочастотных землетрясений, поскольку они связаны с распространением магмы в питающих каналах под вулканами. А это движение магмы играет определяющую роль в подготовке извержения. Используя детальные наблюдения именно низкочастотных землетрясений, можно лучше понять процессы, контролирующие подпитку вулканов магмой с глубины.
Вулканы-лаборатории
Но высококачественные наблюдения описанных процессов удается получить достаточно редко. На большинстве активных вулканов нет современных систем геофизических наблюдений, и наоборот, многие из хорошо наблюдаемых вулканов большую часть времени находятся в покое. Поэтому для разработки геофизических методов исследования и мониторинга очень важны немногочисленные вулканы - естественные лаборатории, которые и извергаются часто, и изучаются подробно. Хорошо известными примерами таких вулканов являются Килауэа на Гавайских островах, Питон-де-ла-Фурнез на французском острове Реюньон, Этна и Стромболи в Италии. Эти вулканы извергаются почти постоянно (Килауэа) или очень часто, и их извержения детально наблюдается вулканологическими обсерваториями, которые поддерживают современные системы геофизических наблюдений.
Большая часть научных работ, направленных на понимание вулканических землетрясений и связанных с ними глубинных процессов, основана на наблюдениях, полученных именно в таких вулканах-лабораториях.
Уникальные данные от российских вулканов
Россия - страна с большим количеством действующих вулканов. Почти все они находятся на Дальнем Востоке в Курило-Камчатской зоне субдукции. Особое место среди российских и мировых вулканических систем занимает Ключевская северная группа, где недалеко друг от друга находятся четыре очень активных вулкана: Ключевской активен на протяжении нескольких тысяч лет; Шивелуч - с августа 1980 года (со времени начала роста лавового купола в кратере, образовавшемся при катастрофическом извержении 12 ноября 1964 года); Безымянный - с 22 октября 1955 года (с момента пробуждения после тысячелетнего молчания); на вулкане Толбачик большие трещинные извержения произошли в 1975–1976 и в 2012–2013 годах. В указанном районе находятся также 12 слабо активных или потухших вулканов и около 400 более мелких вулканических образований.
Систематические наблюдения в этом районе начались с созданием в 1935 году Камчатской вулканологической станции в поселке Ключи. Первый постоянно действующий сейсмограф на этой станции был установлен в 1946 году. Сейчас на Ключевской группе вулканов проводят наблюдения научные подразделения Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН и Камчатского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН). Они поддерживают сеть из 18 постоянных сейсмографов.
С середины 1990-х годов был осуществлен перевод сейсмической информации в цифровой формат и на этой основе создан архив непрерывных сейсмических записей за более чем 20 лет, в течение которых произошли многие десятки извержений. Этот набор наблюдений о сейсмической активности вулканов не имеет аналогов в мире. Одной из его уникальных характеристик является одновременное наблюдение очень разных вулканов, что позволяет установить взаимосвязь между их активностью. Другая отличительная особенность - большое количество низкочастотных вулканических землетрясений на большой глубине, соответствующей границе кора-мантия.
Недавно нашей совместной научной группой ИВиС и КФ ФИЦ ЕГС РАН, созданной при поддержке Российского научного фонда, был проведен детальный анализ полученных данных. Для этого мы провели интенсивную компьютерную обработку сейсмических записей за два года, предшествующих последнему крупному извержению вулкана Толбачик.
В результате обнаружено, что активность глубоких низкочастотных событий увеличивалась в течение двух лет перед извержением. Это соответствовало постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге, который находится приблизительно на глубине 30 км, то есть на границе земной коры и мантии. Максимум сейсмической активности на глубине был достигнут за пять месяцев до извержения. Максимальное количество низкочастотных землетрясений в приповерхностных магматических очагах было зарегистрировано на несколько месяцев позже. Мы интерпретировали эту задержку как время, необходимое для того, чтобы магматическое давление распространилось с глубины 30 км до поверхности. Достаточно медленное распространение давления можно объяснить тем, что в нижней части питающей системы магма не мигрирует через открытый канал (как часто рисуют в учебниках и энциклопедиях), а просачивается через пористую среду.
Сейсмические наблюдения, полученные на Ключевской группе вулканов, содержат огромное количество информации, которую еще только предстоит проанализировать и осмыслить. Для ее полноценного использования необходимо разрабатывать принципиально новые методы анализа геофизических данных с применением современных компьютерных технологий, включая машинное обучение. Внедрение таких автоматизированных методов становится все более насущным для обработки больших потоков данных при геофизическом мониторинге вулканов и землетрясений. Прогресс современных методов позволит предупреждать активизацию вулканической деятельности. А предупреждение извержений - одна из важнейших задач современной вулканологии.
