2.3. Вулканизм, постмагматические процессы и их минеральные образования

В данном разделе курса будут освещены следующие важные моменты.

Если магматический расплав достигает земной поверхности, происходит его извержение в виде лавы. Характер извержения (эффузивный, эксплозивный или экструзивный) определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией и скоростью выхода из расплава летучих компонентов. Кроме того, особенности извержения тесно связаны с тектоническим режимом земной коры. В связи с чем выделяются следующие типы вулканов: океанических рифтовых зон или срединно-океанических хребтов (исландский тип), океанических плит (гавайский тип), материковых рифтовых зон (центральноафриканский тип), зон субдукции (стромболианский, этнийский и вулканский типы), не установленной принадлежности (пелейский, катмайский, кракатауский типы).

Выделяют жидкие (лавы), газообразные или летучие (фумаролы) и твердые или пирокластические (вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок, пепел и пыль) продукты вулканических извержений, которые образуют вблизи вулканов отложения агломератов, аглютинатов, туфов и тефры. Типы вулканических построек подразделяются на линейные или трещинного типа (лавовые покровы или щитовые вулканы, плоские конусы, пологие валы разбрызгивания) и центральные, образующие конус и имеющие жерло, очаг, кратер, подводящий канал, иногда экструзивный купол, обелиск или иглу; маары, кальдеры.

Для поствулканических процессов характерны фумаролы, гейзеры, термы.



Внимание! Написать реферат, «Географическая распространенность основных генетических типов вулканов» 5–10,0 стр., не вдаваясь в подробное описание вулканов, а уделяя внимание их распространению по Земле и происхождению.



Если жидкий магматический расплав достигает земной поверхности, происходит его извержение, характер которого определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов. И в зависимости от того как способны покинуть магму газы собственно и зависят характер и все события каждого конкретного извержения. Здесь возможны три наиболее распространенных случая.

1. Газы выделяются из магмы относительно спокойно — происходит спокойное излияние — эффузия — лавовых потоков.
2. Газы в магме находятся под большим давлением и отделяются от нее быстро, происходит мгновенное вскипание расплава и магма разрывается буквально расширяющимися газовыми пузырьками, происходит мощное взрывное извержение — эксплозия.
3. Если магма достаточно вязкая, температура ее невысокая и большинство газов из нее уже вышло где-то в недрах вулкана, то расплав медленно, медленно выжимается, выдавливается на поверхность, происходит — экструзия. Следовательно, существует и три главных типа или формы извержений: эффузивное, эксплозивное и экструзивное.

Особенности вулканизма тесно связаны с режимом тектонического развития земной коры: в связи с чем все вулканические проявления Земли можно подразделить на следующие группы:

1. Вулканизм океанических рифтовых зон имеет эффузивный характер активности извержений. Это исландский тип (вулканы о. Исландия, Галапагосских островов и острова Пасхи в Тихом океане).

2. Вулканизм океанических плит: гавайский тип (Гавайские острова, вулканы многочисленных океанических островов). Характер активности так же эффузивный.

3. Вулканизм материковых рифтовых зон: центрально-африканский тип (Центральная Африка, Байкальский рифт).

4. Вулканизм зон субдукции: 1) стромболианский тип (вулкан Стромболи, Японские вулканы и др.) характеризуется смешанным характером извержений (эффузивно-эксплозивным); 2) этнийский тип (вулкан Этна на о. Сицилия, Ключевская сопка на Камчатке); 3) вулканский тип (вулкан Вулкано на Липарских островах Тирренского моря, поздние извержения вулкана Везувий в Италии, Авачинская сопка на Камчатке).

5. Неустановленной принадлежности (вероятнее всего, связанные с коллизионной обстановкой, т.е. с процессами столкновения континентальных литосферных плит). Вулканические явления с эксплозивным характером извержений. Выделяют следующие типы: 1) плинианский тип (ранние извержения вулкана Везувий в Италии); 2) пелейский тип (вулкан Мон-Пеле на Малых Антильских островах, вулкан Шивелуч на Камчатке и др.; 3) катмайский тип (вулкан Катмай на Аляске, Безымянный на Камчатке); 4) кракатауский тип (вулкан Кракатау на Зонских островах к северо-западу от Австралии на о. Ява).

Примеры пелейского типа извержения. 1. В мае 1902 г. в результате страшной катастрофы был уничтожен город Сен-Пьер, на острове Мартиника (Малые Антильские острова). … За несколько часов перед катастрофой ощущались слабые подземные толчки. Вулкан, весь город и суда в гавани были окутаны черным дымом. Утром, после оглушительного взрыва (треска), черное серовато-красное облако (туча), опутанное сетью молний, скатилось к подножию горы. Эта «жгучая туча» испепеляла все на своем пути. Температура облака достигала нескольких сот градусов (nx100°C). 30 000 человек погибли в одно мгновение. В живых остался только один человек — узник, находившийся в глубоком тюремном подвале. 2. Случай с охотоведом во время взрыва вулкана Шевелуч на Камчатке.

Продукты извержения вулканов. Продукты извержения вулканов бывают жидкими, твердыми и газообразными.

1. Газообразные или летучие играют решающую роль. Состав их разнообразен: примерно на 60% они состоят из водяного пара, далее идет диоксид углерода (СО2), оксид углерода (СО), азот (N2), диоксид серы (SО2), оксид серы (SО3), газообразная сера (S), водород (Н2), аммиак (NН3), хлористый водород (НCl), фтористый водород (НF), сероводород (Н2S), метан (СН4), борная кислота (Н3ВО2), хлор (Cl), аргон и др. Преобладают Н2О и СО2. Состав газовых выделений меняется в зависимости от температуры. При Т >180°С — фумарольные газы (от лат. Fumus — дым) имеют хлористо-сернисто-углекислый состав с преобладанием хлористых. При Т =180–100°С — сольфатарные газы (по вулкану Сольфатара, который находится недалеко от Везувия) в основном сернистые соединения. При Т <100°С — мофетные газы (от лат. Mofeta — испарение) в основном углекислые газы.

2. Жидкие вулканические продукты представлены лавой. По составу шире всего распространены основные лавы — базальтовые. Эти лавы при выходе на поверхность имеют высокую температуру до 1100–1200° С и малую вязкость, в следствие чего они имеют большую подвижность. Такие лавы иногда текут со скоростью курьерского поезда — до 60 км/час, образуя лавовые «реки». Остановившийся лавовый поток быстро покрывается сверху коркой, которая, деформируясь или морщинясь, часто приобретает вид канатов — такие лавы называются канатными или пахоэхоэ. Ниже этой сморщенной поверхности при полном застывании лавы образуется своеобразная слоистоподобная структура (рис. 9.1), а при уходе еще жидкой магмы, образовываться полости, трубы, туннели с колоннами и «сосульками».

Строение лавового потока

Рис. 9.1. Строение лавового потока


Для более вязких лав кислого или среднего состава характерна глыбовая отдельность поверхности, называемая «аа-лавой». Для базальтов (лава основного состава) излившихся в подводных условиях, характерны структуры известные под названием подушечных лав или пилоу-лав, размер подушек достигает 1,5–2 м, в среднем 0,5–0,7 м. Промежутки между «подушками» заполнены или осадочным материалом или продуктами разрушения лав. Длина лавовых потоков обычно составляет сотни метров, а мощности достигать десятков или первых сотен метров. Более кислые, вязкие и низкотемпературные лавы — андезиты, дациты, риолиты — образуют сравнительно короткие, но более мощные потоки.

3. Твердые (пирокластические1) вулканические продукты образуются в процессе извержения внутри вулкана из жидких. Эти продукты имеют различную, часто причудливую, форму и размеры и образуются в основном при эксплозивных (взрывных) извержениях. При сильных взрывах из вулкана вылетают более крупные капли, которые закручиваются в воздухе в спиралевидные или грушевидные формы называемые вулканическими бомбами, размером первые сантиметры (5–10 и более см). Скопления вулканических бомб вокруг кратера называют агломератом. При слабых взрывах расплескиваемая лава образует по краям кратера скопления спекшихся «лепешек» и «капель» и такие конусы называются капельными, а породы — аглютинатами. Капельки размером 3,0–1,0 см носят название лапилли (итальянск. «лапилли» — шарик, камешек), еще более мелкие — вулканический песок, пепел, пыль.

Мелкообломочные вулканические породы, состоящие из ювенильного (т. е. принадлежавшего магме данного извержения) и резургентного (раздробленного материала вмещающих пород) называются туфами. Размер обломков в них колеблется от 1–2 м до долей мм.

Все рыхлые продукты вулканического извержения называются тефра.

Типы вулканических построек. Вулканы подразделяются на линейные и центральные.

Вулканы трещинного и щитового типов

Рис. 9.2. Вулканы трещинного (А) и щитового (Б) типов


Линейные или вулканы трещинного типа приурочены к расколам земной коры. Из них изливается в основном жидкая лава, образующая крупные лавовые покровы, поля, плоские конусы, пологие валы разбрызгивания (рис. 9.2А).

Некк
Рис. 9.3. Некк

Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий канал или жерло диаметром первые десятки метров, соединяющее поверхность с магматической камерой или очагом. Жерло заканчивается расширением, называемым кратером. Кратеры меняют свою форму после каждого извержения. Форма вулканов центрального типа зависит от состава и вязкости магмы. Горячие и легкоподвижные базальтовые лавы создают обширные и плоские щитовые вулканы (рис. 9.2Б). Часто от покровных тел таких вулканов в результате эрозии не остается ничего, тогда на местности можно видеть его подводящий канал заполненный лавой, такие структуры называются некками2 (рис. 9.3).

Если вулкан периодически извергает то лаву, то пирокластические продукты, возникает конусовидная слоистая постройка называемая стратовулканом (рис. 9.4). Склоны стратовулканов обычно покрыты глубокими радиальными оврагами называемыми баранкосами.

Стратовулкан

Рис. 9.4. Стратовулкан

Вязкая, кислая, низкотемпературная лава медленно выдавливаясь из жерла, образует экструзивные купола.

В случае очень высокой вязкости образуются обелиски или иглы. Например известна игла вулкана Мон-Пеле, возникшая после извержения 1902 г. (см. Апродов, с. 187–188).

В случае чисто газовых взрывов — образуются воронки, называемые маарами (озерами), заполняющимися впоследствии водой. Крупные провалы округлой формы вокруг жерла, имеющие различное происхождение называются кальдерами (от исп. «calder» — котел, котловина). Их диаметр может достигать нескольких километров.

Поствулканические явления. Выходы газов на поверхность называют фумаролами (от лат. «фумо» — дым), выходы горячей воды — термами. Горячие источники, вода которых периодически фонтанирует и выбрасывается вверх, иногда на десятки метров, называются гейзерами. Название пошло от Великого Гейзера в Исландии, струя которого 200 лет назад била вверх на 60 м каждые полчаса. Значение терм довольно велико. Они могут и служат источниками геотермальной энергии, которая используется для домашнего и тепличного отопления, для добычи электроэнергии в Италии, Исландии, Южной Камчатке (Паужетка) и в др. местах.

Отложения растворенных веществ вокруг гейзеров называются гейзеритами. Как действует гейзер? Длительный нагрев воды при повышенном давлении —› прорыв пузырька вверх —› резкое падение давления —› резкое взрывное вскипание —› выброс горячей струи воды и пара —› вновь заполнение холодной водой —› опять нагрев и т. д.

Материалы этого раздела отражают современную научную модель геологии. Если вы желаете самостоятельно обдумать все предложенные в этом разделе понятия геологии, настоятельно рекомендую ознакомиться с альтернативной точкой зрения на геологию и все естествознание в целом В.М. Дуничева (см. приложение 4), где материал, касающийся темы этого раздела, можно найти в Интернете по этим гиперссылкам: 1) [www.science.sakhalin.ru/Geography/DVM/2003/1-5.html], 2) [www.science.sakhalin.ru/Geography/DVM/2002/11.html].

Географическая распространенность вулканов. В настоящее время известно около 500 действующих вулканов (см. Апродов, Вулканы), географическую распространенность которых на земном шаре предлагается посмотреть самостоятельно и составить небольшой реферат под названием «Географическая распространенность генетических типов вулканов», в котором в отдельном разделе описать генезис или происхождение вулканов Гавайской островной цепи, а также представить карту распространения пяти генетических типов вулканов на земном шаре.


Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте продукты извержения вулканов?
2. Главные отличия между гавайским и этно-везувианским типами извержений?
3. Перечислите типы вулканической деятельности.
4. Какие существуют группы вулканов в соответствие с геодинамическими обстановками?
5. В чем заключается поствулканическая деятельность вулканов?
6. Дайте характеристику географии вулканов.




 
© 2008–2011,   С.Н. Коваленко, кафедра географии ВСГАО. Все права защищены.