Вулканы Стромболианского типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

по дисциплине «География и физика природных катастроф»

Вулканы Стромболианского типа

Выполнил:

студент 3 курса 20.03.01(69)-18-3

Факультет экологии и инжиниринга

Направленность (профиль)

«Безопасность труда»

Оглавление

извержение вулкан геологический

Введение

1. Понятие стромболианского типа извержения вулкана

2. Характеристика вулкана Стромбали

Заключение

Список использованных источников и литературы

Приложения

Введение

Вулканы (от лат. Вулканус - огонь, пламя) - геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются на земную поверхность из глубинных магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Извержение вулкана - это выход на поверхность Земли магмы. Вулканические извержения бывают длительными (в течение нескольких лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемые часами). К предвестникам извержения вулканов относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава газов и другие явления.

Актуальность исследования обусловлена тем, что выявлено разнообразие типов извержений вулканов, стромболианский тип является одним из видов извержения.

Объектом исследования являются извержения вулканов.

Предметом исследования выбран тип вулканической активности - стромболианский.

Целью работы является изучение стромболианского типа извержения вулканов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- охарактеризовать стромболианский тип извержения вулканов;

- описать вулканы стромболианского типа на примере вулкана Стромбали в Италии.

Теоретической основой исследований явились труды российских и зарубежных ученых в области географии и геологии. При изучении темы работы, отмечено, что стромболианскому типу извержения посвящено недостаточное количество научных работ.

При написании работы было использовано учебное пособие У.А. Уткина «Вулканогенные обломочные породы (систематика, строение, генетические типы)». В учебном пособии приведена современная классификация вулканогенных обломочных пород, дано описание ювенильного пирокластического материала. В соответствии с предложенной классификацией охарактеризованы основные разновидности вулканокластических пород. Генетические типы вулканогенных обломочных пород рассмотрены для различных зон наземных вулканических построек на примере классических вулканов Камчатки. Приведены общие требования исследования обломочных вулканитов и примеры их описания, а также описан стромболианский тип извержения вулкана [8].

Член-корреспондентом РАН И.Ю. Кулаковым и научным сотрудником филиала Национального института геофизики и вулканологии (INGV) (Катания, Сицилия, Италия) Скарфи Лучиано исследована деятельность вулкана Стромбали. Новосибирский ученый И.Ю. Кулаков оказался на Стромболи за неделю до извержения. Вместе с коллегой, доктором Лючиано Скарфи из института INGV (г. Катания, Сицилия), он занимался изучением строения этого вулкана методом сейсмической томографии и особенностей работы магматической системы под ним [3]. Результаты исследования представлены в работе «Стромболи - вулкан с горячим сицилийским характером».

Из российских ученых следует отметить работы А.А. Спивака и С.А. Рябова, в которых изучены различные характеристики вулкана Стромболи. Магнитные и электрические эффекты эксплозивной стадии извержения вулкана Стромболи представлены в Докладе [6] А.А. Спивака, С.А. Рябова.

В [5] приведены результаты инструментальных наблюдений за акустическими колебаниями, геомагнитными вариациями и вариациями электрического поля и атмосферного тока в период активизации вулкана Стромболи (Италия) в 2019 г. Показано, что вулканическая деятельность сопровождается генерацией акустического сигнала на эксплозивных стадиях извержения и внутренних гравитационных волн на стадии интенсивной «продувки». Характерные вариации магнитного поля Земли и электрических параметров приземного слоя атмосферы наблюдаются в разные периоды извержения вулкана.

В [7] приведены результаты инструментальных наблюдений за геомагнитным полем и электрическими параметрами приземного слоя атмосферы, выполненных в ряде обсерваторий сети ИНТЕРМАГНЕТ, обсерватории «Михнево» и Центре геофизического мониторинга Москвы ИДГ РАН в периоды извержений вулкана «Стромболи» (03.07.2019 г.). Показано, что взрывная стадия вулкана сопровождается акустическими колебаниями, а также аномальными вариациями магнитного и электрического полей Земли.

В работах А.Б Белоусова и М.Г. Белоусовой описаны наиболее известные спуски в кратеры извергающихся вулканов, выполненные в первой половине ХХ в., - Стромболи (Италия) в 1914 г. и Михара (Япония) в 1933 г. [2].

В качестве методологической основы научных и прикладных разработок применялся системный подход и методы исследования: анализ научной и учебной литературы, описательный, сравнительно-географический, анализ и синтез, оценка и прогноз.

1. Понятие стромболианского типа извержения вулкана

Одна из важных характеристик любого извержения - это его тип. Знание типа извержения для каждого конкретного вулкана позволяет прогнозировать динамику извержения, предопределяет организацию и методы его изучения.

Разными учеными были классифицированы типы извержения вулканов, но во всех классификациях стромболианский тип выделяется отдельно (табл. 1-2).

По типу вулканической деятельности выделяют пять основных типов извержения вулканов, представленных в табл. 1.

Таблица 1. Типы извержений и основные разновидности [8, c. 7]

В табл. 2 представлена классификация вулканических извержений по Г. Макдональду (1975)

Таблица 2. Классификация вулканических извержений по Г. Макдональду (1975) [9, с. 101]

Характеристика ударно-волновых и акустических эффектов в атмосфере в зависимости от типа вулканической активности представлена в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика ударно-волновых и акустических эффектов в атмосфере в зависимости от типа вулканической активности (Richards, 1963) [9, с. 104]

Рассмотрим наиболее подробно стромболианский тип извержения. Данный тип наиболее распространен при извержениях вулканов, дающих продукты основного состава.

Название стромболианский тип происходит от названия вулкана Стромболи, который находится на Липарских островах к северу от Сицилии. Извержения Стромбали связаны с более вязкой основной лавой, которая выбрасывается разными по силе взрывами из жерла, образуя сравнительно короткие и более мощные лавовые потоки. При взрывах формируются шлаковые конусы и шлейфы кручёных вулканических бомб. Вулкан Стромболи регулярно выбрасывает в воздух «заряд» бомб и кусков (последнее извержение - июль 2019 года) раскалённого шлака.

Схема стромболианского извержения вулкана представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема стромболианского извержения: 1 - пепельный шлейф, 2 - лапилли, 3 - вулканический пепел, 4 - лавовый фонтан, 5 - вулканические бомбы, 6 - поток лавы, 7 - слои лавы и пепла, 8 - страта, 9 - дамба, 10 - магматический канал, 11 - магматическая камера, 12 - подоконник

Извержение вулкана стромболианского типа характеризуется относительно жидкой лавой основного состава. Извержение вулкана характеризуется ритмично повторяющимися взрывами в открытом жерле.

Характерно образование конусов из вулканического пепла. Очаг располагается близко к поверхности, а жерло почти всегда заполнено бурлящей лавой. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность, но из-за значительной ее вязкости протяженность потоков небольшая.

В зависимости от интенсивности взрывов на высоту до нескольких сотен метров выбрасываются куски раскаленной лавы различной величины, витые бомбы и шлак. Извержения этого типа сопровождаются сильными звуковыми эффектами и свечением лавовых выбросов.

Эруптивные тучи, выделяющиеся при взрывах, имеют характерный белый цвет, так как они содержит мало пепла.

Для этого типа характерны выбросы раскаленного светящегося материала и излияние более вязких лавовых потоков, чем при гавайском извержении. Эксплозивный индекс 30-50, иногда до 100 [7 c. 7].

Состав вулканических продуктов базальтовый и андезибазальтовый.

Вязкость лавы может колебаться от жидкой до полупластичной, что обуславливает большое разнообразие эксплозивного материала:

- фигурные бомбы (шарообразные, эллипсоидальные, лепешкообразные),

- лапилли,

- шлаки угловатой формы.

Размер пирокластики колеблется в широких пределах: от крупных глыб до пепловых частичек, но чаще преобладает крупнообломочный (2-10 мм) материал. Совместно с ювенильным материалом выбрасывается резургентный и чуждый, представленный соответственно обломками постройки и фундамента вулкана [7 c. 7].

Температура лавы составляют 1150°- 1050°С, коэффициент вязкости 10⁴ -10⁵ пуаз [7 c. 7].

Учеными изучается механизм стромболианских взрывов. Предполагается, что в магматической колонне образуется газовый снаряд - крупная полость, заполненная газом (он выделяется из магматического расплава). Такие снаряды поднимаются по колонне с глубины в несколько километров, достигают поверхности и лопаются со взрывом. Получается стромболианский взрыв. А вместе с извергающейся жидкой лавой получаются лавовые «бомбы».

Стромболианский взрыв - это мощное, резкое и, как правило, неожиданное событие. Взрывы происходят в ходе вершинных, побочных и латеральных извержений. Средний по мощности базальтовый взрыв выбрасывает на поверхность 30-50 тонн твердых магматических продуктов, сильный 250-1000 тонн [4, с. 15].

Стромболианский тип отмечался при извержении Ключевского вулкана (Камчатка) Северного прорыва БТТИ (Камчатка), вулканов Алаид и Тятя (Курильские острова). На Гавайских островах также проявляется стромболианский тип вулканизма [1].

2. Характеристика вулкана Стромбали

Стромболи - это маленький вулканический остров, расположенный в Средиземном море недалеко от берегов Сицилии (Приложение 1). В наши дни остров Стромболи - это любимое место отдыха туристов, где традиционный пляжный отдых можно совместить с увлекательными походами на вершину активного вулкана. Ежедневно туда устремляются сотни туристов, и вулкан гарантированно устраивает для них незабываемые шоу из фонтанов лавы, вырывающихся сразу из нескольких жерл в кратере.

Диаметр вулкана составляет всего около 4 км, при этом сам вулкан возвышается над уровнем моря почти на километр. Но на самом деле этот вулкан намного больше, так как основная его часть скрыта под водой: высота вулкана над средней поверхностью морского дна достигает 3 км [3].

Высота вулкана составляет 926 метров над уровнем моря. Подводная часть достигает 1000 м. Вулкан имеет три активных кратера [3].

Стромболи - один из самых активных вулканов в мире: он извергается, практически в непрерывном режиме, уже на протяжении тысячелетий. Стромболи извергается практически непрерывно в течении последних 2400 лет [3]. Природным феноменом Стромболи восхищались еще древние греки. И использовали огненные факелы постоянных извержений в качестве своеобразного маяка для навигации в море. Создатели древнегреческих мифов, и Гомер в своей «Одиссее» считали окрестности Стромболи домом бога ветров - Эола. Это, скорее всего, означает, что уже в прежние времена периодические взрывы вулкана были зависимыми от состояния погоды.

Большая часть этих извержений практически не представляет опасности для жителей острова и привлекает на остров большой поток туристов. Здесь не бывает катастрофических извержений, но каждые 5-20 минут [3] в глубине его кратера раздается небольшой взрыв, выбрасывающий на значительную высоту обломки раскаленной лавы и пепел. Высота фонтанов лавы может достигать до 300 метров (Приложение 2). Однако периодически на Стромболи происходят крупные извержения, сопровождающиеся излияниями лавы и оползнями, а иногда и мощными взрывами, как это случилось в июле 2019 года. Такие извержения представляют серьезную угрозу для населения острова и прибрежных районов континентальной Италии и Сицилии. В этом отношении Шиара дель Фуоко, в сторону которого летят вулканические бомбы извержений, и происходят прорывы лавовых потоков. В результате на склоне наблюдаются застывшие потоки лавы, нередки крупные оползни. Крупный оползень произошел в 2002 году и привел к образованию гигантской волны.

Одно из крупных извержений вулкана произошло в 2007 году, данному событию предшествовали месяцы активной сейсмической активности. На острове работает несколько сейсмических станций, которые фиксировали землетрясения. 27 февраля 2007 года были зафиксированы первые излияния лавы из вершинных кратеров. Затем на склоне Шиара дель Фуоко образовалась трещина, из которой на высотах 400 и 600 м над уровнем моря начали изливаться два мощных лавовых потока. 9 марта открылась еще одна трещина на высоте 500 м, породившая третий лавовый поток, а спустя шесть дней в районе кратера произошел мощный взрыв. Схематическое изображение образования нового лавового канала представлено в Приложении 3. Жидкости гораздо сложнее пройти через мягкий пластичный материал, чем через прочные и при этом хрупкие породы, где достаточно легко образуются трещины гидроразрыва. В результате магма ищет и находит низкотемпературные участки на некотором удалении от разогретого активного канала, где породы ведут себя хрупким образом. Там образуется новая система трещин, что сопровождается характерной сейсмичностью, которую можно регистрировать на поверхности с помощью сейсмостанций [3].

Далее извержение пошло на спад и к 2 апреля полностью прекратилось.

Следующее сильное извержение вулкана произошло 03 июля 2019 года в 14:45. Активность проявилась в виде повышенного газовыделения на участке склона, расположенного в ~100 м от кратера, после чего наблюдалось мощное проявление вулканической деятельности эксплозивного типа в виде интенсивного выброса пирокластического материала из кратера и быстрого формирования эруптивного облака, а затем и эруптивной колонны. Затем наблюдалось затишье. В 20:00 5 июля 2019 наблюдалось истечение пирокластического материала, изредка сопровождавшееся маломощными эксплозиями, и формировался лавовый поток. Активность вулканического извержения в виде «продувки» - выброса в атмосферу пепло-газовой смеси, возобновилась вечером 05 июля и продолжалась до 04:00 6 июля. При этом отмечалось наиболее сильное истечение в виде мощной вертикальной струи раскаленной пепло-газовой смеси с яркостной температурой, превышающей 1000°С. Смесь выбрасывалась на высоту нескольких километров, что привело к формированию в атмосфере значительной по размеру области, характеризующейся измененным составом и существенно повышенной температурой [5].

Вторая стадия эксплозивной активности извержения вулкана Стромболи началась по данным службы Гражданской обороны Италии началась в 10:00 28 августа и проявилась несколькими слабыми эксплозиями. Наиболее сильные эксплозии наблюдались 29 августа, причем после основного вулканического взрыва с интервалами примерно 20 мин произошли еще два вулканических взрыва меньшей энергии, также сопровождавшиеся интенсивным выбросом пепла [5]. Таким образом, начало извержения вулкана Стромболи, которое имеет эксплозивный характер, сопровождается выраженными геомагнитными вариациями, акустическими изменениями, а также вариациями напряженности электрического поля и амплитуды атмосферного тока на значительном расстоянии от источника возмущений [5, 6, 7].

Заключение

В реферате представлен стромболианский тип извержения вулканов. Вулканы стромболианского типа представляют собой страто-вулканы и извержения происходящие в них сопровождаются сильными взрывами и подземными толчками, выбросами паров и газов, вулканического пепла, лапиллей.

Извержение вулкана характеризуется:

- ритмично повторяющимися взрывами в открытом жерле;

- относительно жидкой лавой основного состава;

- характерно образование конусов из вулканического пепла;

- в зависимости от интенсивности взрывов на высоту до нескольких сотен метров выбрасываются куски раскаленной лавы различной величины, витые бомбы и шлак;

- извержения этого типа сопровождаются сильными звуковыми эффектами и свечением лавовых выбросов.

- эруптивные тучи, выделяющиеся при взрывах, имеют характерный белый цвет, так как они содержит мало пепла;

- состав вулканических продуктов базальтовый и андезибазальтовый.

Эталоном стромболианского типа является извержение вулкана Стромболи (Липарские острова) в Средиземном море. Вулканические процессы на Стромбали активно изучаются учеными, в том числе и российскими. Их исследования представляют интерес для совершенствования разработок новых моделей влияния вулканической деятельности на окружающую геофизическую среду.

Список использованных источников и литературы

1. Walker G. Geology and Volcanology of the Hawaiian Islands//Pacific Sci. -1990. -Vol. 44, № 4. - P. 315-347.

2. Белоусов А.Б., Белоусова М.Г. В Кратере вулкана во время извержения//Природа. 2021. № 10 (1274). С. 52-59.

3. Кулаков И.Ю., Скарфи Л. Стромболи-вулкан с горячим силицийским характером//Наука из первых рук. 2019. № 3 (83). С. 96-111.

4. Озеров А.Ю. Газогидродинамический режим Ключевского вулкана. В книге: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Геотермальная вулканология, гидрогеология, геология нефти и газа» (Geothermal Volcanology Workshop 2020). 2020. С. 15-20.

5. Спивак А.А., Рыбнов Ю.С., Рябова С.А., Соловьев С.П., Харламов В.А. Акустический, магнитный и электрический эффекты извержения вулкана Стромболи (Италия) в июле-августе 2019 г// Физика Земли. 2020. № 5. С. 117-130.

6. Спивак А.А., Рябова С.А. Магнитный и электрический эффекты экспозивной стадии извержения вулкана Стромболи (03.07.2019 Италия)//Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2020. Т. 493. № 1. С. 54-57.

7. Спивак А.А., Рябова С.А., Харламов В.А. Геофизические эффекты извержения вулкана «Стромболи» (03.07.2019 Италия)//Динамические процессы в геосферах. 2019. № 11. С. 112-118.

8. Уткин Ю.В. Вулканогенные обломочные породы (систематика, строение, генетические типы). Учебное пособие. Издание второе. Томск: Томский государственный университет, 2017. 142 с.

9. Фирстов П.П. Ударно-волновные и акустические эффекты в атмосфере при вулканических извержениях. Обзор//Вестник Краунц. Науки о Земле.-2009. - № 2. - с. 100-118.

Приложение 1

Местонахождение вулкана Стромболи

Приложение 2

Извержение вулкана Стромболи

Склон Шиара дель Фуоко во время извержения Стромболи. Март 2007 г. Фото Ф. Чианчитто

Приложение 3

Схематическое изображение сценария образования нового магматического канала на Стромболи

Показаны активные магматические каналы (желтым цветом) и области разогрева (красным). Звездами отмечены землетрясения, вызванные гидроразрывом при раскрытии новых каналов.

Размещено на Allbest.ru