Вулканы и вулканизм

Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Челябинский государственный университет»

Реферат на тему

«Вулканы и вулканизм»

Челябинск, 2012

Содержание

Вступление

Вулканы: основные сведения

Географическая приуроченность вулканов к определённым зонам земной коры

Виды вулканических извержений

Известные данные по проявлению вулканизма на других планетах, астероидах солнечной системы

Заключение

Список литературы

вулкан извержение лава туф

Введение

Вулканы -- геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.

Наука, изучающая вулканы, -- вулканология, геоморфология.

Вулканы классифицируются по форме (щитовидные, стратовулканы, шлаковые конусы, купольные), активности (действующие, спящие, потухшие), местонахождению (наземные, подводные, подледниковые) и др.

Как интрузивные, так и вулканические горные породы содержат крупные залежи полезных ископаемых и, кроме того, они являются надежными индикаторами тектонических и геодинамических условий геологического прошлого, что позволяет проводить их реконструкцию.

На рисунке - действующий в Исландии вулкан Эйяфьядлайокюдль.

Основные сведения об вулканах

Название «вулкан» происходит от названия острова в Тирренском море. Древние римляне считали это место проходом в ад, а ещё владением бога Вулкана. Извержение вулкана может длиться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Это действующие вулканы. Существуют также вулканы, которые извергались давно. Некоторые из них сохранили форму конуса. Это потухшие вулканы. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области - Крым, Забайкалье и другие места.

Поднявшись на вершину действующего вулкана, в то время когда он спокоен, вы увидите кратер вулкана - 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 облако 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. При извержении происходит выброс густых чёрных туч газов и паров воды. Также летят куски раскалённых камней, образуя гигантские искры, а также потоки лавы, уничтожающие всё на своём пути. При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.

Извержение вулканов происходит также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда 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 размываются морскими волнами и бесследно исчезают. Некоторые вулканы образуют острова над поверхностью воды.[1]

Географическая приуроченность вулканов к определённым зонам земной коры.

В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов.

*К действующим относят вулканы, извергающиеся и проявляющие активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947.

*К условно потухшим вулканам относят вулканы, не проявляющие 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, но 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, с 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, повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной.

Вулканы, которые расположены 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), а это превышает 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).[2]

Типы извержений

Извержения вулканов относятся к геологическим чрезвычайным ситуациям, которые могут привести к стихийным бедствиям. Процесс извержения может длиться от нескольких часов до многих лет. Среди различных классификаций выделяются общие типы:

*Гавайский тип -- выбросы жидкой базальтовой лавы, часто образуются лавовые озёра. Лавовые потоки небольшой мощности растекаются на десятки километров.

*Стромболианский тип -- извержение более вязкой основной лавы, которая выбрасывается разными по силе взрывами из жерла, образуя сравнительно короткие и более мощные лавовые потоки.

*Плинианский тип -- мощные, нередко внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества тефры, образующей пемзовые и пепловые потоки. Плинианские извержения опасны, так как происходят внезапно, часто без предварительных предвещающих событий.

*Пелейский тип -- характеризуется образованием грандиозных раскалённых лавин или палящих туч, а также ростом экструзивных куполов чрезвычайно вязкой лавы.

*Газовый (фреатический, бандайсайский) тип -- выбросы в воздух обломков твёрдых, древних пород, обусловлен либо магматическими газами, либо связан с перегретыми грунтовыми водами.

*Подлёдный тип -- извержения, происходящие подо льдом или ледником, могут вызвать опасные наводнения, лахары и шаровую лаву.

*Извержение пепловых потоков были широко распространены в недалёком геологическом прошлом, но в классическом не наблюдались человеком. В какой-то мере данные извержения должны напоминать палящие тучи или раскалённые лавины.

*Гидроэксплозивный тип -- извержения, происходящие в мелководных условиях океанов и морей, отличаются образованием большого количества пара, возникающего при контакте раскалённой магмы и морской воды.[3]

Продукты вулканических извержений

В последствие извержения вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые бывают трех видов - жидкие, газообразные и твердые.

*Твердые продукты. Большинство вулканов одновременно с лавой выбрасывают огромное количество твердых продуктов. Некоторые исследователи, в частности английский вулканолог Тиррель, считают, что количество твердых продуктов в десятки, а то и в тысячи раз превышает количество лавы. Твердые продукты представляют собой обломки самой различной величины - от долей миллиметра до нескольких метров в диаметре. Очень сложно провести точную грань между жидкими и твердыми продуктами, так как жидкая капелька лавы быстро застывает в воздухе и падает на землю в виде твердого шарика.

Твердые продукты вулканизма подразделяются по величине обломков на следующие типы: 1) вулканический пепел, пыль; 2) вулканический песок; 3) вулканические камешки (лапилли); 4) вулканические бомбы; 5) вулканические глыбы. Все эти продукты извержения образуются за счет раздробления при взрывах застывшей лавы прежних извержений, а также осадочных и магматических пород, слагающих жерло вулкана. Чём больше взрывная волна, тем больше количество твердых продуктов извержения; их очень много при извержениях бандайсанского, катмайского и пелейского типов и относительно мало при извержениях исландского и гавайского типов.

Вулканический пепел представляет собой мельчайшие (от долей до миллиметра) остроугольные обломки пемзы, стекла, различных минералов, видимые только под микроскопом. Цвет вулканического пепла самый разнообразный. Из камчатского вулкана Ксудач в 1907 г. был выброшен пепел желтого цвета, часть пепла вулкана Кракатау имела красный цвет. Вулканический пепел выбрасывается иногда в огромных количествах. При извержении вулкана Ксудач его было выброшено около 3 кмі. Еще большее количество пепла (около 20 кмі) было выброшено при извержении вулкана Катмай (1912 г.).

Пепел может распространяться на очень большие расстояния от кратера вулкана, так как при взрыве он выбрасывается в высокие слои атмосферы, где разносится воздушными течениями. Предполагается, что вулканический пепел из вулкана Кракатау дважды облетел земной шар, в связи с чем в Европе в последующие годы выпадали дожди красного цвета. Скорость перелета пепла достаточно большая; во время извержёния вулкана Аски в Исландии через 12 часов после извержения пепел оказался на западном берегу Норвегии, а еще через 10 часов долетел до Стокгольма, т. е. скорость его переноса достигала 80--100 км/час.

Пласты пепловых пород, накопившиеся в результате прошлой деятельности ныне потухших вулканов, встречаются очень часто, причем иногда очень далеко от вулкана. Так, пеплы вулканов, извергавшихся в Закарпатье, были встречены к северу от Карпат в Подолии, а пеплы кавказских вулканов встречаются в Воронежской области. Толщина пластов этих пород достигает иногда нескольких метров.

Вулканический песок содержит зерна, более крупные, чем пепел (от 1--5 мм до горошины); состоит он также из мелких перетертых частиц раздробленной лавы и боковых пород; при осаждении обычно бывает перемешан с пеплом.

Из кратера вулкана в большом количестве выбрасываются и более крупные, чем песок и пепел, обломки самых различных размеров -- вулканические бомбы. Все они, как правило, угловаты и очень различны по составу.

Во время извержения горы Вулькано однажды была выброшена глыба объемом 25 мі и весом 68 т. В большом количестве обломки выделяются обычно в первую фазу извержения, когда происходит прорыв основного жерла, затем к ним примешиваются во все возрастающем количестве лапилли и лавовые бомбы. Обломки вместе с вулканическим песком и пеплом скапливаются на склонах вулкана у его подножия и главным образом в рытвинах и канавах, бороздящих склон.

*Жидкие. Это именно лава, температура этих извержений в пределах 600-1200 с. Вязкость лавы объясняется ее химическим составом и зависит от количества кремнезема или диоксида кремния. Если содержание кремнезема высокое - более 65 %, то лаву называют кислой, она довольно легкая, вязкая, содержит много газов, медленно остывает и малоподвижная температура (800-9000с). Если содержание кремнезема 60-52 %, то это средняя лава - они вязкие, но нагреты сильнее (до 1000-12000с). Менее 52 % - основная лава - они жидкие, быстро текут, после застывания образуется корочка, под которой продолжается движение жидкости.

*Газообразные продукты. Газы и пары воды образуются при химических реакциях в магме и при взаимодействии магмы с боковыми породами. Значительная часть их в процессе извержения отделяется от лавы и выбрасывается в атмосферу, тогда как другая выделяется вместе с лавой.

Часть газов выделяется из лавы уже после извержения в виде фумарол[5] (трещины и отверстия, располагающиеся в кратерах, на склонах и у подножия вулканов и служащие источниками горячих газов). Основная масса газовой части извержений состоит из паров воды. В газах, выделившихся из лавы Килауэа, водяной пар составлял 68,2%, а в фумаролах Катмай -- 99% по объему.

Изучение состава газов при извержениях представляет большие трудности. Зарубежные ученые Дей и Шеперд спустились в газовых масках на дно кратера Килауэа и засунули железную трубку в трещину лавового пузыря в непосредственной близости от лавового озера. По их данным, газ, извлеченный из свежей лавы Килауэа, содержал:

Выброс газов из вулкана Везувий (по Кеттлеру):

С02 - 5,7%; Аr - 0,003%; СО - 0,6%; Н2О - 90%; Н2 - 1,1%; S2 - 1,38%; N2 - 0,26%; C12- 0,4%

В фумаролах вулкана Катмай в «Долине десяти тысяч дымов» присутствовали хлористоводородная кислота, углекислота, сернистый водород, азот, фтористоводородная кислота; второстепенными были кислород, окись углерода, аргон и аммиак. Количество выбрасываемых при извержении газов установить очень трудно. Ученые Альфано и Фридлендер считают, что в 1906 г. Везувий выбросил газов во много раз больше как по объему, так и по весу, чем пепла и лавы вместе взятых.

Вулканические газы, пары воды и пепел, попадая в атмосферу, способствуют некоторым изменениям ее состояния. После извержения вулкана Ксудач на значительной территории Дальнего Востока наблюдалось удивительно влажное лето, что связывалось с обильными выбросами пара и конденсацией его пепловыми частицами. Часто тонкие пепловые частицы изменяют состояние атмосферы и условия прохождения световых лучей. Вследствие этого, например, после извержения вулкана Кракатау, в ряде мест наблюдались своеобразные розовые и красные зори и закаты.[4]

Проявление вулканизма на других планетах, астероидах солнечной системы

На всех планетах земной группы и крупных спутниках широко распространены вулканические породы. Эти породы формировались на протяжении всей эволюции планетных тел. Однако современный активный вулканизм, помимо Земли, обнаружен только на спутнике Юпитера - Ио. Его диаметр равен 3640 км, что примерно на 150 км больше диаметра Луны. На поверхности этого спутника отмечены темные кратеры, вокруг которых обычно видны потоки лавы. На ряде снимков, полученных со станции "Вояджер-1", обнаружены явные следы активного вулканизма. Бледные зеленовато-белые облака вулканических выбросов простирались до высот 100-280 км. Скорость выбросов достигала 1 км/с. Кальдера* одного из вулканов представляет собой кольцевую структуру диаметром около 300 км. Анализ снимков позволил обнаружить на поверхности Ио семь активных вулканов, которые неоднократно извергались в течение тех четырех суток, когда находились в поле зрения телекамер станции. Через четыре месяца, во время полета другой станции, не менее шести из ранее обнаруженных вулканов продолжали свою активную вулканическую деятельность.

В результате изучения многочисленных фотографий Луны и непосредственного изучения человеком ее поверхности и состава грунта было сделано заключение о том, что поверхность лунных морей и Океана Бурь слагается древними вулканическими породами основного состава - базальтами. Вулканическая деятельность на Луне закончилась около 3 млрд. лет назад. Однако имеются факты, которые иногда трактуются отдельными исследователями как признаки современной вулканической деятельности. Радиологические определения показывают, что возраст лунных базальтов измеряется интервалом 4-3 млрд. лет.

О развитии вулканизма на Венере можно судить на основании состава атмосферы, облика поверхности на панорамах, переданных со спускаемых аппаратов станций "Венера-9" - "Венера-14", а также по данным радиолокационных исследований. Выделяются обширные темные области с поперечником около 1000 км, которые можно рассматривать в качестве аналогов лунных морей, выполненных базальтами. Исследования Марса с помощью телевизионных снимков позволили установить широкое распространение вулканических образований. К ним относятся обширные равнины океанического типа, занимающие большую часть северного полушария Марса, а также краевые и внутриконтинентальные плато, увенчанные вулканическими аппаратами круговые депрессии, плоские днища отдельных наиболее крупных древних кратеров. Все эти области имеют одинаковое строение рельефа с преобладанием выровненных поверхностей, в пределах которых расположены извилистые уступы - ограничения лавовых покровов. По своему облику они близки к морям Луны, для которых установлено повсеместное развитие базальтов.[6]

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 литературы:

[1] Апродов В.А. Вулканы. - М.: Мысль, 1982.

[2] Мархинин Е.К. Вулканизм. - М.: Недра, 1985.

[3] Якушова А.Ф., Хаин В.E., Славин В.И. Общая геология. Под редакцией В. Е. Хаина. стр. 140. Классификация вулканических извержений. -- M.: Изд-во МГУ, 1988. -- 448 c.

[4] М.М. Жукова, В.И. Славина, Н.Н. Дунаева "Основы геологии".

[5] Большая советская энциклопедия: "Фумаролы". М., Советская энциклопедия (1969-1978).

[6] Ходак Ю. А. География и геология планет (планетология). М., изд-во моск. гос. пед. ин-та, 1972.

Ксанфомалити Л. В. Планеты, открытые заново. М., Наука, 1978.

Размещено на www.allbest.ru