Вулканизм

 

 

ГЛАВА 3. ПОСТВУЛКАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И РОЛЬ ВУЛКАНИЗМА В ПРЕОБРАЗОВАНИИ РЕЛЬЕФА И КЛИМАТА ЗЕМЛИ

 

3.1 Поствулканические явления

 

После извержений, когда активность вулкана прекращается навсегда либо он только «дремлет» в течение тысяч лет, на самом вулкане и в его окрестностях происходят процессы, связанные с остыванием магматического очага. Эти процессы называются поствулканическими.

Выходы вулканических газов на поверхность называются фумаролами (от лат. «фумо» — дым).

Очень часто фумаролы приурочены к радиальным и кольцевым трещинам на вулканах (рис. 3.1). Фумарольные газы связаны как с первичными эманациями из магматического расплава, так и с нагреванием грунтовых вод и превращением их в пар. Фумаролы подразделяют на сухие высокотемпературные, кислые, щелочно-нашатырные, сернистые, или сероводородные (сольфатары, от итал. «сульфур» — сера) и углекислые (мофетты, от итал. «мофетта» — место зловонных испарений). Знаменитые фумаролы вулкана Сольфатара около Неаполя действуют уже тысячи лет без изменения. Мофетты — это фумаролы с температурой 100°С и ниже, выделяющие преимущественно углекислоту с примесью азота, водорода, метана и располагающиеся вблизи действующих вулканов или в области потухших вулканов (рис. 3.1.). Впадины, где находятся мофетты, называют долинами смерти, так как животные, попадая туда, задыхаются из-за скопления тяжелого СО2 [11].

 

 

Рис. 3.1 Фумаролы Камчатки [33]

 

Горячие источники, или термы, широко распространены в областях современного и новейшего вулканизма. Однако не все термы связаны с вулканами, так как с глубиной температура увеличивается, и в районах с повышенным геотермическим градиентом циркулирующая атмосферная вода нагревается до высоких температур. Горячие источники вулканических областей (например, в Йеллоустонском парке США, в Италии, Новой Зеландии, на Камчатке, на Кавказе) обладают изменчивым составом воды и разной температурой. Горячие воды изменяют окружающие породы, откладывая в них окислы и сульфиды железа и изменяя их до глины, превращающейся в кипящую грязь, как, например, в районе Паужетки на Камчатке, где известны многочисленные булькающие котлы с красноватой грязью температурой около 100°С.

Гейзеры — это горячие источники, вода которых периодически фонтанирует и выбрасывается вверх на десятки метров. Свое название такие источники получили от Великого Гейзера в Исландии, струя которого 200 лет назад била вверх на 60 м каждые полчаса. Ряд гейзеров, несомненно, связан с вулканическими районами, например, в Исландии, на Камчатке, в Индонезии, Кордильерах Северной Америки, в Японии и других местах. Высота фонтана гейзеров, как и температура воды на выходе, сильно различается, но последняя обычно колеблется от 75° до 100°С. Характерной чертой гейзеров является их короткая жизнь, часто они «умирают» за счет обвалов стенок канала, понижения уровня грунтовых вод и т.д. Наиболее грандиозным гейзером был Уаймангу (что значит «Крылатая вода») в Новой Зеландии, существовавший всего 5 лет и выбрасывавший мощный фонтан почти на полкилометра вверх. Интервалы между извержениями у гейзеров варьируют от нескольких минут до часов и дней. Большое количество растворенных веществ в горячей воде гейзеров откладывается вокруг их устья, образуя скопления гейзеритов.

Наиболее удовлетворительный механизм функционирования гейзера, предложенный еще в прошлом веке, заключается в том, что в трубообразном канале, заполненном водой, нижняя часть ее столба нагревается выше точки кипения (рис.3.2). Однако за счет веса столба воды предотвращается вскипание. Наконец, кипение все же начинается в каком-то месте, и ряд расширяющихся пузырей выталкивает часть воды из столба, что сразу же вызывает падение давления внизу столба воды, мгновенно начинается бурное кипение. Процесс идет лавинообразно, пока вся вода не превратится в пар, и он не вытолкнет вверх всю горячую воду. Затем канал вновь наполнится водой, она нагреется, и процесс начнется сначала.

Кислотные озера — это озера, образовавшиеся в кальдере вулкана из-за сильного насыщения воды кислотными составляющими. Такие озера встречаются на Камчатке, в Африке. Насыщенность кислотами бывает настолько велика, что быстро приводит в непригодное состояние большинство химических сосудов для взятия проб, не говоря уже об опасности для живого организма (рис. 3.3) [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.2. Стадии действия гейзера [34]

 

Рис. 3.3. Кислотное озеро – кальдера. Вулкан Малый Семячик на Камчатке [36]

 

3.2 Роль вулканизма  в преобразовании рельефа и  климата Земли

 

Воздействие вулканических процессов на рельеф необыкновенно обширно. Особой формой макрорельефа являются собственно вулканические постройки крупного размера (горы-вулканы) — Ключевская сопка, Кроноцкая сопка, Авача, Толбачик, Безымянный, Шивелуч и т. д. и шлаковые конусы. Особые формы рельефа представляют собой застывшие вулканические потоки (кегурники) и скопления рыхлого материала, в большом количестве встречающиеся в отрицательных формах рельефа. Извержения, как правило, приводят к резкому таянию ледников и снегов, вызывающему сход лавин и селей, которые проявляют опосредованное воздействия вулканического фактора на рельеф. [37].

Вулканические извержения могут влиять на климат в регионах, расположенных далеко за пределами зоны выпадения кислотных дождей, возникающих при пассивной дегазации. Газ или пепел от эруптивной колонны, проникающий в стратосферу, может разноситься по всему полушарию высотными воздушными течениями. Если извержение происходит ближе к экватору, затронутыми оказываются оба полушария. Основание стратосферы находится примерно в 9 км над уровнем моря у полюсов и в 16 км у экватора, поэтому туда может попасть лишь материал вулканического извержения мощностью не менее 3 или 4 по шкале VEI [15].

Одним из важнейших типов аэрозоля, оказывающих влияние на климатическую систему, является вулканический аэрозоль, который образуется за счет выбросов продуктов извержения вулканов в стратосферу (см. табл. 3.1). Фоновое количество серосодержащих аэрозолей определяется притоком серосодержащих газообразных соединений их тропосферы. К наиболее крупным вулканическим извержениям последних 300 лет можно отнести извержения вулканов Тамбора (Индонезия) в 1815 г. (с объемом выбросов около 150 км 3 ), Косегуина (Никарагуа) в 1935 г. (с объёмом выбросов около 50 км3), Катмай на Аляске (20 км3) в 1912 г., Кракатау в Индонезии (18 км3) в 1883 г., 15-16 июня 1991 г. На о. Лусон (Филиппины) произошло наиболее сильное в 20-м веке извержение 21 млн. т. За три недели вулканическое облако обошло Землю три раза, двигаясь в восточном направлении со скоростью 20м/с, во время чего и произошло формирование стратосферного аэрозоля. В первый месяц большая часть аэрозольной массы концентрировалась в поясе между 20˚ и 30˚с.ш., однако через несколько месяцев вулканический аэрозоль был распределён уже над всем земным шаром [20].

 

 

Таблица 3.1 Состав вулканических газов, % по объему [20]

Местоположение	Газы
	H2O	СО2	N2	Сl	S	Н2	СО
Гавайи в среднем	79,3	11,6	1,3	0,05	6,9	0,6	0,4
Килауэа, Гавайи	97,3	2,3	-	-	0,43	0,23	-
Эрта-Але, Эфиопия	86	6,0	0,07	0,4	2,7	4,7	0,4
Исландия	79,4	10,0	0,18	0,4	7,0	1,5	0,5
Лассен-Пик,	93,7	2,1	0,6	0,3	0,9	0,4	0,6
Калифорния

 

 

 

 

 

 

 

 

Частицы пепла и аэрозольные капли поглощают солнечный свет, что приводит к понижению температуры на Земле и в нижних слоях атмосферы. Таким образом, крупное вулканическое извержение нагревает верхние слои атмосферы, где происходит абсорбция, но охлаждает поверхность и нижнюю часть атмосферы. Микроскопические частицы пепла, выброшенные в стратосферу, осаждаются примерно за три месяца, но аэрозольные капли серной кислоты могут плавать в воздухе в течение нескольких лет. Таким образом, крупные извержения, связанные с мощными выбросами двуокиси серы, оказывают наиболее значительное и устойчивое влияние на климат. Пепловые и газовые облака от нескольких извержений, проникавшие в стратосферу за последние 250 лет, могли оказывать такое воздействие, главным образом поглощая солнечный свет, но, также нарушая химическое равновесие, что привело к временному уменьшению количества озона, защищающего поверхность земли от вредного ультрафиолетового излучения. Очень крупное извержение может оказать пагубный эффект на глобальную экономику, изменив климат и разрушив экосистемы, которые уже стали неустойчивыми из-за человеческой деятельности.

Последствия извержений меньшего масштаба имеют локальный характер. Вулканические газы, такие, как двуокись серы и углекислый газ, даже если они не образуют аэрозольные капли, могут усиливать парниковый эффект, при котором происходит разогрев нижних слоев атмосферы, поскольку эти газы абсорбируют инфракрасное излучение, испускаемое нагретой солнцем Землей. [15].

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Современные действующие вулканы представляют собой яркое проявление эндогенных процессов, доступных непосредственному наблюдению, сыгравшее огромную роль в развитии географической 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 [1].

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.

Чтобы не сложилось впечатления, что вулканическая деятельность приносит только бедствия, следует привести такие краткие сведения о некоторых полезных сторонах.

Огромные выброшенные массы вулканического пепла обновляют почву и делают ее более плодородной. Выделяющиеся в вулканических областях пары воды и газы, пароводяные смеси, и горячие ключи стали источниками геотермической энергии. С вулканической деятельностью связаны многие минеральные источники, которые используются в бальнеологических целях. Продукты непосредственной вулканической деятельности – отдельные лавы, пемзы, перлит и др. находят применение в строительной и химической промышленности. С фумарольной и гидротермальной деятельностью связано образование некоторых полезных ископаемых, таких, как сера, киноварь, и ряд других. Вулканические продукты подводных извержений являются источниками накопления полезных ископаемых таких, как железо, марганец, фосфор и другие.

Вулканизм как процесс до конца не изучен, и перед человечеством еще много неразгаданных загадок помимо вулканизма и их надо кому-то разгадывать. Изучение современной вулканической деятельности имеет важное теоретическое значение, так как помогает понять процессы и явления, происходившие на Земле в давние времена.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Апродов В.А. Вулканы. / В.А. Апродов. – М. 1982. – 367 с.
2. Апродов В.А. Зоны землетрясений./ В.А. Апродов. – М. 200. – 461 с.
3. Боков А.А. Общее землеведение/ В.А. Боков, Ю.П. Селивестров, И.Г. Черванев. – СПб. 1998. – 267 с.
4. Болт Б.А. Геологические стихии./ Б.А. Болт. – М. 1978. – 439 с.
5. Владовец В.И. Вулканы Земли./ В.И. Владовец. – М. 1973. – 174 с.
6. Калесник С.В. Общее землеведение/ С.В. Калесник. – М. 1955. – 428 с.
7. Калесник С.В. Общие географические закономерности Земли/ С.В. Калесник. – М. 1970. – 283 с.
8. Коржинский М.А. Один на один с действующим вулканом/ М.А. Коржинский – М. 2005. – 119 с.
9. Короновский Н.В. Геология/ Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов. – М. 2003. – 448 с.
10. Литинецкий И.Б. Предвестники подземных бурь/ И.Б. Литинецкий. – М. 1998. – 188 с.
11. Мазур И.И. Опасные природные процессы/ И.И. Мазур, О.П. Иванов. – М. 2004. – 704 с.
12. Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь/ Е.К. Мархинин – М. 1980. – 196 с.
13. Новейший и современный вулканизм на территории России/ Отв. Ред. Н. П. Лаверов. – М. 2005. – 604 с.
14. Повзнер М.М. Воздействие катастрофических эксплозивных извержений на природную среду// Изв. РАН. Сер. География. – 1994. - № 1. – С. 75-85.
15. Ротери Дэвид. Вулканы/ Р. Дэвид – М. 2004. – 384 с.
16. Рудич К.Н. Вдоль огненной гряды/ К.Н. Рудич. – М. 1978. – 126 с.
17. Савцова Т.М. Общее землеведение/ Т.М. Савцова. – М. 2003. – 416 с.
18. Селивестров Ю.П. Землеведение/ Ю.П. Селивестров, А.А. Боков. – М. 2004. – 304 с.
19. Современная динамика литосферы континентов – Подвижные пояса/ Н.А. Логачев, В.С. Хромовских, А.А. Никонов и др. – М. 1995. – 560 с.
20. Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т.1. – М. 2006. – 696 с.
21. Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т.2. – М. 2006. – 776 с.
22. Тазиев Гарун Запах серы/ Гарун Тазиев – М. 1980. – 222 с.
23. Хаин В. Е. Геотектоника с основами геодинамики/ В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе. – М. 1995. – 480 с.
24. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000)/ В.Е. Хаин. – М. 2001. – 604 с.
25. Якушова А.Ф. Геология с основами геоморфологии/ А.Ф. Якушова. – М. 1983. – 374 с.
26. Строение вулкана [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.works.tarefer.ru/19/100004/index.html
27. Вулкан Килауэа [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.kontorakuka.ru/countries/northamerica/usa/fotos/havai7.html
28. Стромболианский тип [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://hvo.wr.usgs.gov/kilauea
29. Ключевская Сопка [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.kcs.iks.ru/iv/volcanoes/kluch.html
30. Извержение Этны [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vkontakte.ru/photo-6053123_120951617
31. Вулкан Кудрявый [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.sakhalin.ru/Region/Volcano/Kudr9910.html
32. Грязевой вулкан [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.edukids.narod.ru/zemlia/gl4/21.html
33. Фумаролы [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.marshruty.ru/PhotoFiles/8/e/7/2/8e72481f88a044cdb0b746c21330e62e/large/фумаролы.jpg
34. Стадии действия гейзера [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.kscnet.ru/ivs/publication/ustinova/mex.html
35. Карта [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.mapsofword.com/major-volcanoes.html
36. Вулкан Малый Семячик [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vkontakte.ru/photo-6053123_121448917