Классификация вулканов и вулканических извержений

Классификация вулканов и вулканических извержений

ВУЛКАНЫ (от латинского vulcanus — огонь, пламя; Vulcanus — бог огня в древнеримской мифологии), собирательное название геологических образований различного типа на поверхности Земли или под водой, возникших в результате прорыва из земных недр расплавленной магмы и захваченных ею по пути фрагментов горной породы. Вулканы представляют собой лишь верхнюю часть сложных геологических структур, нижние части которых уходят в глубокие горизонты земной коры и верхнюю мантию Земли. Извержения вулканов, особенно катастрофические, меняют рельеф, влияют на климат, уничтожают растительность, фауну, разрушают города и вызывают гибель людей.

Содержание:

Классификация вулканов производится по разным критериям. По своей активности вулканы делятся на:

действующие (активные) — извергающиеся или проявляющие фумарольную активность (выброс горячего вулканического газа и водяного пара) за последние 3500 лет. Их общее количество 947 (по данным за 1980 г.)

потенциально действующие (спящие) – проявляющие активность по геологическим данным в течение последних 3,5-13,5 тыс. лет (по данным других исследователей, к ним относятся только голоценовые вулканы – не древнее 10 тыс. лет). Общее количество известных вулканов составляет 1343;

условно потухшие — вулканы, которые не проявляли активности в голоцене, но сохранили свои внешние формы (возрастом менее 100 тысяч лет);

потухшие — не проявляющие активности в течение последних 100 тысяч лет, существенно переработанные эрозией, полуразрушенные. Вероятность извержения в будущем близка к нулю.

По глубине залегания магматических очагов и по составу извергаемых продуктов различают вулканы мантийного (30—70 и более км), корового (5—45 км) и смешанного питания. Продукты извержения первых представлены базальтами, вторых — в основном андезитами, дацитами и липаритами, третьих — всеми типами вулканических пород;

По форме жерла — трещинные и центральные;

По строению и внешнему виду — стратовулканы, щитовые, шлаковые конусы, экструзивные купола и др.;

По продолжительности извержения бывают длительными (в течение несколько лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемыми часами);

По месту образования — наземные, подводные, субаэральные и др.

Разновидности вулканов по их размеру и форме были рассмотрены в этой статье.

Ниже будут рассмотрены различные типы вулканических извержений.

Извержения вулканов разнообразны. В некоторых случаях жидкая магма спокойно переливается через край кратера, в других она с огромной силой вырывается из жерла, а в третьих — распыляется газами с образованием туфов и пепла.

Общепринятой классификации типов извержений вулканов не существует. Наиболее распространенным является разделение извержений на эффузивные (излияние лавы), эксплозивные (взрывные), эффузивно-эксплозивные (смешанные) и экструзивные (выдавливание лавы).

Классификация вулканов и вулканических извержений

1. Эффузивные (от латинского effusio — излияние) характеризуются преобладанием подвижных базальтовых лав в составе вулканических продуктов и отсутствием сильных взрывных извержений.

Потоки лавы, образующиеся в результате эффузивных извержений, различаются по форме, толщине, длине и ширине в зависимости от типа извергшейся лавы, объема, наклона поверхности, по которой движется лава, и продолжительности извержения.

Например, базальтовая лава может быть или «аа-лавой» или «пахоэхоэ» (канатной лавы) и течь или глубокими узкими потоками или тонкими широкими пластами. Андезитовая лава обычно образует толстые короткие потоки, а дацитовая лава часто образует крутые насыпи, называемые лавовыми куполами.

Извержения эффузивного типа характерны для вулканов Мауна-Лоа, Мауна-Кеа, Килауэа на Гавайях, вулканов Исландии, Галапагосских островов — Вулф, Альседо, вулканов Эрта-Эль, Ньямлагир и Ньирагонго в Африке, вулкана Питон-де-ла-Фурнез на острове Реюньон в Индийском океане и вулкана Толбачик на полуострове Камчатка в России.

2. Экструзивные извержения (от латинского extrudo — вытеснять, выталкивать) — вулканическое извержение, характерное для вулканов с вязкой лавой (андезитового, дацитового, риолитового составов), которая, затвердевая, скапливается над жерлом вулканов в виде куполов, обелисков, давая начало раскалённым лавинам при обвалах и взрывах. При сильных направленных взрывах выделяются вулканические газы, порождающие раскаленные облака, в основании которых находится зона, насыщенная раскаленными обломками. Стремительно двигаясь вниз по склону, раскаленные облака уничтожают все живое на расстоянии многих километров.

Экструзионный тип извержений характерен для вулкана Шивелуч на полуострове Камчатка, Россия, вулкана Синабунг на острове Суматра в Индонезии, вулкана Монтань-Пеле на острове Мартиника (Малые Антильские острова) и вулкана Мерапи на острове Ява, Индонезия.

3. Эксплозивные извержения (от франц. explosion — взрыв, от латинского explodo — изгонять шумом), преимущественно взрывное вулканическое извержение, обычно сопровождающееся выбросом большого количества пирокластического материала, фрагментов лавы, горных пород, из которых состоит вулкан и выбросом вулканических газов с высокой скоростью. Возникает, когда внутреннее магматическое давление превосходит прочность кровли магматического очага. Характер выбросов зависит от вязкости магмы: когда магма содержит много летучих веществ, их пузырьки сливаются в большие газовые «карманы», образуя мощные газовые струи, способные выбрасывать сгустки расплавленной лавы в воздух на несколько сотен метров. Когда извергаются базальтовые магмы, образуется живописный огненный фонтан. В результате эксплозивных извержений образуются эксплозивные конусы (шлаковые, пемзовые, туфовые, пепловые), туфовые кольца и валы эксплозивных рвов.

Наглядными примерами эксплозивного типа являются извержение вулкана на острове Санторини 3500 лет назад, извержение Везувия в 79 году н. э., извержение горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинском острове Лусон, извержение вулкана Безымянный в 1956 году на полуострове Камчатка в России, извержение горы Сент-Хеленс в 1980 году, США, извержение Индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году и извержение там же вулкана Тамбора в 1815 году.

Более подробной является классификация американского ученого Г. Макдональда (1975), которая учитывает физическое состояние магмы, характер взрывов, излияния лавы, преобладающие выбросы и морфологию вулканических сооружений. Классификация включает следующие типы извержений:

Основные типы извержения

I Эффузивные извержения

1. Исландский тип (извержения покровных базальтов)

Эти извержения характеризуется выбросами в очень больших объемах чрезвычайно жидкой базальтовой лавы с содержанием пирокластического материала. Газы выходят по ранее образовавшимся трещинам, поэтому отличаются слабой взрывной активностью. Сразу за выделением газов начинается излияние потоков лавы из длинных трещин (как, например, у вулкана Гекла, Исландия) и объем выбрасываемой лавы может достигать десятков кубических километров, а площадь — сотен квадратных километров.

Вулкан Гекла
Извержение стратовулкана Гекла 1980. Гекла (высота 1491 м) — вечно заснеженный вулкан на юге Исландии. Гекла извергает магму уникального для Исландии типа, промежуточного между высококремнистым и андезитовым составом. Это самый активный вулкан на острове, извергавшийся более двадцати раз с 1104 года. Некоторые из извержений привели к большим человеческим жертвам. Крупные извержения произошли в 1300, 1766 и 1947 годах. Самое последнее извержение произошло в 2000 году. Из-за своих извержений Гекла, как говорят в исландском фольклоре, является воротами в Ад, и во многих местных легендах говорится о его свирепости.

Характер излияния лавы спокойный, сопровождается слабым фонтанированием жидкой магмы, из-за чего над трещиной образуется своеобразная огненная завеса, как, к примеру, часто происходит в Исландии.

Слой застывшей лавы с каждым новым извержением становится все больше и больше, пока не образуется ступенчатое плоское базальтовое плато со специфическим внешним видом, и состоящее из шестиугольных базальтовых столбов в форме сот. По мере развития извержений трещина постепенно закупоривается, излияния стихают и концентрируются в многочисленных, а затем во все более редких отдельных жерлах.

Мостовая гигантов
Мостовая гигантов, или Дорога гигантов — памятник природы, состоящий примерно из 40 000 соединенных между собой базальтовых (реже андезитовых) колонн, образовавшихся в результате древнего извержения подводного вулкана. Расположен на северо-востоке Северной Ирландии. Каменные колонны так тесно прилегают друг к другу, что кажется, будто их установил здесь какой-то великан — герой ирландских мифов и легенд. Диаметр этих столбов составляет от 30 до 50 сантиметров, у них ровные вершины и несколько граней (четверть имеет пять, остальные имеют четыре, семь и даже девять углов).

Самое известное извержение покровных базальтов произошло в Исландии в 1783-84 годах из трещины Лаки длиной около 25 км. Базальты занимали площадь почти 600 км2, а их объем достигал 12 км3. В конце активной деятельности вулкана вдоль трещины образовалось более сотни шлаковых конусов высотой в несколько десятков метров. Во время этого извержения было выделено много сернистых газов, которые загубили весь урожай трав и, соответственно, крупный рогатый скот. В Исландии разразился страшный голод.

В истории Земли происходили и более грандиозные извержения лавы из разломов и трещин в земной коре. Примерно 252 млн. лет назад на границе пермского и триасового периодов в Сибири началось гигантское вулканическое событие, в результате которого огромные территории (около 2 миллионов км²) были залиты базальтовой магмой. Потоки базальтов в течение миллиона лет наслаивались один на другой в результате чего возникли так называемые Сибирские траппы, состоящие из миллионов кубических километров застывшей лавы.

Плато Путорана
Плато Путорана — сильно расчлененный горный массив, расположенный на северо-западе
Среднесибирского плоскогорья. Поверхность плато покрыта потоками базальтовой лавы, которые часто называют Сибирскими траппами. Плато Путорана — единственный большой район, полностью состоящий из базальтов. Это второе по величине трапповое плато в мире после плато Декан в Индии. На территории плато расположен Путоранский природный заповедник, признанный ЮНЕСКО объектом Всемирного наследия.

Есть вполне обоснованное мнение, что такое грандиозное извержение могло повлечь за собой вулканическую зиму, парниковый эффект из-за выброса вулканических газов и другие климатические изменения, приведшие в конечном счете к Массовому Пермскому вымиранию видов 252 млн. лет назад. Похожее событие, кстати, также совпавшее по времени с массовым вымиранием видов, произошло 65 млн. лет назад в Индии. О нем напоминает Плато Декан – трапповая провинция в Северной Индии.

Вымирание динозавров
Гавайский тип

2. Гавайский тип

Гавайский тип очень близок к исландскому. Гавайские извержения являются наиболее спокойными типами вулканических явлений, характеризующихся сдержанным извержением очень жидких лав базальтового типа с низким содержанием газов. Объем выброшенного материала при гавайских извержениях составляет менее половины от того объема, который обычно выбрасывается при других типах извержений.

Постоянное производство небольшого количества лавы с постоянно наслаивающимися друг на друга слоями, создает большие, широкие куполообразные массивы (щитовые вулканы). Извержения обычно не сконцентрированы на главной вершине, как в случае с другими типами вулканов, а часто происходят из отверстий вокруг вершины и из трещин, отходящих от центра, при этом очень жидкая, текучая базальтовая лава растекается вокруг на десятки километров, образуя огромные лавовые покровы.

Гавайский тип извержений

Схема извержения Гавайского типа
 
1. Пепельный шлейф 2. Фонтан лавы 3. Кратер 4. Лавовое озеро 5. Фумаролы 6. Поток лавы 7. Слои лавы и пепла 8. Слой породы 9. Силл 10. Магматический канал 11. Магматическая камера 12. Дайка

Пирокластический материал при данном извержении практически отсутствует.

Гавайские извержения часто начинаются в виде линии извержений вдоль трещины, так называемая “завеса огня”. Они затихают, когда лава начинает концентрироваться в нескольких трещинных жерлах. Между тем извержения центрального жерла часто принимают форму больших фонтанов лавы (как непрерывных, так и эпизодических), которые могут достигать высоты в несколько сотен метров. Частицы из лавовых фонтанов обычно охлаждаются в воздухе перед тем как упасть на землю, что приводит к накоплению осколков пепла, однако, когда в воздухе особенно много обломков, они не в состоянии достаточно быстро остыть из-за окружающего тепла и падают на землю все еще горячими, скопление которых образует конусы брызг. Если скорость извержения достаточно высока, могут даже образовываться потоки лавы, питаемые этими лавовыми брызгами.

Слезы Пеле
Брызги лавы
Волосы Пеле
Волосы Пеле относятся к чрезвычайно длинным нитям базальтового стекла коричневато-черного цвета. Они образуются, когда очень жидкие брызги базальтовой лавы растягиваются в воздухе.
Слезы Пеле
Ахнелиты (слезы Пеле) — маленькие, черные, стекловидные структуры часто встречаются прикрепленными к одному концу отдельных нитей. Их размеры на фотографии от 9 до 18 мм.

Из брызг лавы образуются так называемые «волосы Пеле» и «слёзы Пеле» – застывшие на лету частицы лавы каплевидной или нитевидной формы, состоящие из вулканического стекла, названные так в честь Пеле — богини вулканов, известной в Гавайской мифологии как повелительницы огня и сильного ветра.

Гавайские извержения часто бывают чрезвычайно долгоживущими. Пуу-Оо, шлаковый конус Килауэа, непрерывно извергается с 1983 года.

Еще одной особенностью гавайских вулканов является образование лавовых озер с тонкой лавовой коркой из полуохлажденной породы. В настоящее время в мире насчитывается всего 5 таких озер, и одно из них находится в кратере Халемаумау, расположенному в кальдере вулкана Килауэа, Гавайи.

Конус Пуу Оо
Пуу-Оо (гав. Puʻu ʻŌʻō, в переводе — холм сделанный палкой-копалкой, англ. Puu Oo)   — вулканический шлаковый конус и вулканический кратер с озером лавы в Восточной части вулкана Килауэа на Острове Гавайи. Непрерывно извергается и дымит с 3 января 1983 года. Частично обвалился в 2011 и 2018 году.
Лава в кратере Халемаумау 
Озеро базальтовой лавы в кратере Халемаумау на вершине вулкана Килауэа.
На вершине вулкана Килауэа зияет огромная кальдера размером 3 на 4 км. В этой котловине расположен кратер Халемаумау (Halemaumau Crater). В мае 2018 года лавовое озеро исчезло из-за повышенной активности в восточной рифтовой зоне Килауэа, но 30 сентября 2021 года началось новое извержение вулкана Килауэа в кратере Халемаумау. Геологическая служба США сообщила: «То, что было остывшим озером лавы, теперь стало новым трещинным извержением». 
Извержения Гавайи
Гавайи. Поток лавы стекает в океан

Наиболее типичными вулканами для такого рода извержений являются вулканы Гавайских островов в Тихом океане — Килауэа, Мауна-Лоа, Мауна-Кеа, Кратер Халемаумау, вулканы Галапагосских островов, вулкан Питон-де-ла-Фурнез на Французском острове Реюньон в Индийском океане, вулкан Эрта-Але, Ньямлагира и Ньирагонго в Африке, вулкан Толбачик на полуострове Камчатка, Россия и другие.

Классификация вулканов и вулканических извержений 1
Извержение вулкана Плоский Толбачик. Толбачик — вулканический массив в юго-западной части Ключевской группы вулканов. Сюда входят Острый Толбачик (3 682 м) и слившийся с ним Плоский Толбачик (активный, высота 3140 м). Острый Толбачик — потухший стратовулкан с разрушенной вершиной. Плоский Толбачик — стратовулкан, вершина которого срезана двумя вложенными друг в друга кальдерами гавайского типа. Толбачик относится к вулканам гавайского типа.

II Эксплозивные извержения

Стромболианский тип

3. Стромболианский тип

Стромболианский тип извержения назван в честь вулкана Стромболи, расположенного в юго-восточной части Тирренского моря у побережья Италии.

Стромболианские извержения вызваны взрывом пузырьков газа внутри магмы. Эти пузырьки газа внутри магмы накапливаются и сливаются в большие пузыри. Они достигают достаточных размеров, чтобы подняться сквозь столб лавы. При достижении поверхности разница в давлении воздуха заставляет пузырь лопаться с громким хлопком, выбрасывая магму в воздух подобно мыльному пузырю. Из-за высокого давления газа, связанного с лавами, продолжающаяся активность, как правило, проявляется в виде эпизодических взрывных извержений, сопровождающихся характерными громкими взрывами. Во время извержений эти взрывы, бывает, происходят каждые несколько минут.

Стромболианский тип
Схема извержения Стромболианского типа
1. Шлейф пепла 2. Лапилли 3. Дождь из вулканического пепла 4. Фонтан лавы 5. Вулканические бомбы 6. Поток лавы 7. Слои лавы и пепла 8. Слой породы 9. Дайка 10. Магматический канал 11. Магматическая камера 12. Силл

Стромболианские извержения характеризуются кратковременными и взрывными извержениями лавы средней вязкости, часто выбрасываемой высоко в воздух. Лавы, образованные стромболианскими извержениями, представляют собой разновидность относительно вязкой базальтовой лавы. Умеренность стромболианских извержений и их безвредность для самих вулканов позволяют стромболианским извержениям продолжаться безостановочно в течение тысяч лет, а также делает их одними из наименее опасных типов извержений.

При стромболианских извержениях периодически выстреливаются в воздух вулканические бомбы и фрагменты лапилли, которые движутся по параболическим траекториям, прежде чем падают вокруг вулкана. Постоянное накопление мелких осколков приводит к образованию шлаковых конусов, полностью состоящих из базальтовых пирокластов.

Стромболианские извержения похожи на гавайские извержения, но есть и различия. Стромболианские извержения более шумные, не создают устойчивых эруптивных столбов, не производят некоторые вулканические продукты, связанные с гавайским вулканизмом (в частности, слез Пеле и волос Пеле), и испускают меньше потоков расплавленной лавы. Если и образуются лавовые потоки, то они медленные и неповоротливые.

Извержение Стромболи
Извержение вулкана Стромболи.  Стромболи — маленький вулканический остров с действующим вулканом. Расположен в Тирренском море к северу от Сицилии, принадлежит Италии. Последнее крупное извержение произошло 13 апреля 2009 г. Высота вулкана 926 м над уровнем моря. Имеет 3 активных кратера. Остров является туристической достопримечательностью. Население острова колеблется от 400 до 850 чел.

Вулкан Стромболи, в честь которого был назван этот тип извержений, постоянно активен и известен частыми небольшими извержениями, наблюдаемыми с разных точек острова и окружающего моря. Ночью, благодаря подсвечиванию снизу лавой, выделяемые им газы в виде белых облаков, можно увидеть на больших расстояниях, именно поэтому Стромболи называют «Маяком Средиземноморья».

Вулканский тип

4. Вулканский тип

Этот тип извержений был так назван в честь вулкана Вулькано, расположенного на одноименном острове в Тирренском море к северу от Сицилии, Италия. Впервые подробно описал этот тип извержений итальянский вулканолог Джузеппе Меркалли, наблюдавший извержения вулканов Стромболи и Вулькано на Эолийских островах в 1888-1890 годах.

Извержения вулканского типа характерны для насыщенной газами вязкой магмы. Высоковязкая магма внутри вулкана затрудняет выход вулканических газов. Подобно стромболианским извержениям, повышение давления газа происходит до некоторого критического значения, после чего наступает разрушение лавовой пробки в жерле вулкана, удерживающей магму, и происходит взрывное извержение. Однако, в отличие от стромболианских извержений, выброшенные фрагменты лавы не имеют правильных аэродинамических форм. Это связано с более высокой вязкостью вулканической магмы и большим содержанием в ней кристаллического материала, отколовшегося от вулканического конуса.

Вулканский тип извержений
Схема извержения вулканского типа.
1. Шлейф пепла 2. Лапилли 3. Фонтан лавы 4. Дождь из вулканического пепла 5. Вулканические бомбы 6. Поток лавы 7. Слои лавы и пепла 8. Слой породы 9. Силл 10. Магматический канал 11. Магматическая камера 12. Дайка

Эти извержения более взрывоопасны, чем их стромболианские аналоги, со столбами извержения, часто достигающими высоты от 5 до 10 км. Продукты извержения являются андезитовыми или дацитовыми, а не базальтовыми.

Стоит непрерывный грохот от взрывов, во все стороны выбрасывается фрагменты лавы. Раскаленные, но быстро остывающие куски, образуют туфовые, пепловые и глыбовые вулканические конусы. По ночам склоны вулкана озаряются огненными потоками жидкой лавы, окрестности усыпаны пеплом.

Начальная вулканическая активность характеризуется серией кратковременных взрывов, длящихся от нескольких минут до нескольких часов, повторяющихся с перерывом в несколько дней или недель в течение нескольких месяцев. Отличается выбросом вулканических бомб и блоков. Эти взрывы разрушают лавовый купол, удерживающий магму, и он распадается, что приводит к гораздо более тихим и непрерывным извержениям. Из-за разрушения лавового купола происходит сброс пирокластического материала вниз по склону вулкана.

Извержения такого типа обычно не сопровождаются излиянием больших лавовых потоков; выбросы пепла и экструзионные купола возникают не всегда.

Извержения вулканского типа считаются очень опасными.

К этому типу извержений относится вулкан Фуэго в Гватемале, вулканы Вильяррика и Льяйма в Чили, вулканы Авачинский и Карымский на Камчатке в России.

Вулкан Авачинский
Авачинская сопка — действующий вулкан на Камчатке, в южной части Восточного хребта, к северу от Петропавловска-Камчатского. Характерная форма вулкана обусловлена катастрофическим извержением стратовулкана (Палео-Авача) высотой более 4500 м, которое произошло около 11000 лет назад с последующим образованием нового конуса (Кайно-Авача). В результате мощного взрыва в долину реки Авачи было выброшено 12 км³ породы.
Авачинская сопка — один из наиболее часто посещаемых вулканов на Камчатке.  Это обусловлено относительной доступностью вулкана, его близким расположением к столице Камчатского края — Петропавловску-Камчатскому и несложностью подъёма. 
Этот вулкан расположен в пределах вулканов Камчатки, внесенных в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

5. Этно-везувианский тип

Этно-везувианский тип отличается от двух предыдущих более длительными интервалами между извержениями и гораздо большим количеством выбрасываемых газов. Сильные взрывы приводят к образованию многочисленных трещин на склонах вулкана, по которым происходит излияние лавы во время последующих извержений. Жерла таких трещин на поверхности склона называются бокками и на них возникают побочные (паразитические) вулканические конусы. Количество бокк на склонах Этны составляет около 800, а паразитических конусов насчитывается более 200. Во время сильных взрывов верхняя часть вулканического конуса может обрушиться, кратер становится намного шире, и при последующих извержениях внутри него начнет расти новый, относительно небольшой конус. Стены древнего кратера, окружающие новый конус, называются сомма.

В некоторых случаях на месте вулканического конуса появляется гигантская воронка — кальдера, диаметр которой во много раз превышает её глубину. Образование кальдеры обычно происходит в результате обрушения вулканического конуса в полость под ним, образовавшуюся в результате опустошения магматической камеры. Реже кальдера образуется в результате вулканического взрыва. Одним из ярчайших примеров данного типа является вулкан Этна на острове Сицилия в Италии.

Этна на Сицилии
Этна — стратовулкан в Италии. Самый высокий действующий вулкан в Европе. Максимальная высота Этны меняется в результате извержений и обрушений в промежутках между ними. По данным обсерватории Этны (Италия), с февраля 2021 года высота юго-восточного кратера Этны составляет 3357 ± 3 метра. Этна занимает площадь в 1190 км2, являясь, таким образом, крупнейшим действующим вулканом в Италии, превосходя своего ближайшего конкурента, Везувий, более чем в 2,5 раза. По разным данным, на Этне насчитывается от 200 до 400 боковых вулканических кратеров, в среднем раз в три месяца из кратера извергается лава. Примерно раз в 150 лет извержение разрушает какое-нибудь близлежащее поселение, так как склоны Этны плотно заселены благодаря очень плодородной почве
Плинианский тип

6. Плинианский тип

Плинианский тип – это, пожалуй, самые сильные из всех типов извержений вулканов, примером которого может служить извержение вулкана Везувий в Италии в 79 году н. э., в результате которого погиб знаменитый римский ученый Плиний Старший. Извержение Везувия было описано очевидцем этого события его племянником, историком Плинием Младшим.  Этот тип отличается взрывным характером извержений, часто сопровождаемый огромными столбами пепла, имеет кислые магмы, богатые летучими веществами. Извержения этого типа чаще происходят на юге Камчатки. Плинианские извержения представляют собой, по существу, очень мощные извержения вулканского типа.

Процесс, приводящий в действие плинианские извержения, начинается в магматической камере, где находится перенасыщенная вулканическими газами магма. Выходящие под огромным давлением газы пробивают остатки закупоривавших вулкан слоёв, выбрасывая в воздух горячую лаву и каменные глыбы. Поток лавы выстреливается на поверхность со скоростью до нескольких сотен метров в секунду и образует над кратером эруптивную колонну — столб извержения, содержащий пепел, пемзу и поднимающийся на высоту до 50 километров, достигая стратосферы. Эти огромные эруптивные колонны являются отличительной чертой плинианского извержения.

Плинианский тип извержения
Схема извержения плинианского типа.
1. Шлейф пепла 2. Магматический канал 3. Дождь из вулканического пепла 4. Слои лавы и пепла 5. Слой породы 6. Магматическая камера

Поскольку пепел поднимается так высоко, он может оказаться в нескольких тысячах километров от места расположения вулкана. Если облако пыли и пепла начнет оседать, то появляется пирокластический поток.

Из-за гигантского столба извержения в форме гриба, который он создает, этот тип извержения сравнивают с ядерным взрывом. Вблизи плинианских облаков пепла часто происходят разряды молний, вызванные накоплением статического электричества, добавляя еще один элемент ужаса к извержению.

Количество извергшейся магмы может быть настолько велико, что нижняя магматическая камера опустошается, в результате чего привершинная часть вулканического конуса проваливается в опустевший магматический очаг и образуется чашевидное углубление — кальдера с крутыми стенами.

Плинианские извержения характерны для так называемых супервулканов, например, таких как Йеллоустоунская кальдера, а также для стратовулканов, образующих, в том числе, Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо.

Озеро утренней славы
В огромной кальдере Йеллоустонского супервулкана находится такая изумительная достопримечательность как Озеро Утренней Славы (Morning Glory Pool). Оно является «изюминкой» Национального Йеллоустонского заповедника и относится к самым необычным водоемам на планете. В этом парке есть много источников и гейзеров, однако Озеро Утренней Славы самое известное и необычное. Особый цвет озера обусловлен бактериями, обитающими в воде. 
Озеро
Раньше вода в роднике была голубой. Однако, как это часто бывает, красота озера его и погубила. Или, скорее, загадили туристы, с их обычаем бросать монеты, камни, палки и просто мусор, типа, «на память». Узкое отверстие на дне озера быстро засорилось, и подогрев озера от старого вулкана резко уменьшился. Падение температуры и сильное засорение водоема привели к тому, что начали быстро размножаться бактерии. Богатая цветовая гамма озера, которая окрашивает его в различные оттенки, является следствием деятельности бактерий. Каждый вид этих бактерий окрашивал водоем по-своему. Цианобактерии — в желтый цвет, одноклеточные — в оранжевый, водоросли и грибы — в желтый и зеленый, а мох — в коричневый.

Наряду с извержением вулкана Везувий к таким извержениям также можно отнести грандиозное и страшное извержение вулкана Кракатау на Зондских островах в 1883 году в Индонезии, погубившее по меньшей мере 36 тысяч человек. Серией гигантских взрывов весь остров Кракатау вместе с одноименным вулканом был вдребезги разрушен, столб пепла достиг высоты более 80 километров, а звук от взрывов был слышен на расстоянии до 5000 километров и был настолько мощным, что на удалении 64 км у моряков лопались барабанные перепонки!

Сопровождавшие извержение цунами, вызванные гигантскими пирокластическими потоками, обрушившимися в море, достигали в высоту 46 метров. Энергия, выделившаяся в результате взрыва, была оценена примерно в 200 мегатонн в тротиловом эквиваленте, примерно в четыре раза мощнее, чем знаменитая «Царь-бомба», самое мощное термоядерное оружие, когда-либо взорванное.

Извержение вулкана Кракатау, кстати, выделено в особый вид извержений — Кракатаусский тип.

Еще более ужасное по человеческим жертвам извержение плинианского типа произошло в 1815 году на острове Сумбава в Индонезии. Извержение вулкана Тамбора было самым мощным извержением вулкана в современной истории человечества. Грандиозный взрыв мгновенно урезал высоту горы на треть, оставив на её месте огромный кратер диаметром более 6 километров в поперечнике и глубиной 600-700 м. По разным оценкам, было выброшено 41 км3 пирокластического материала весом около 10 миллиардов тонн. Взрыв был слышен на расстоянии 2600 километров, а пепел упал по меньшей мере на расстоянии 1300 километров. От этого чудовищного по своей силе извержения погибло не менее 71000 человек.

Пепел от столба извержения рассеялся по всему миру и понизил глобальную температуру в 1816 году на 0,53 °C. 1816 год иногда называют «Годом без лета». Это изменение климата вызвало экстремальные погодные условия и неурожаи во многих районах мира и, как следствие – голод – самый страшный голод XIX века.

Но все эти извержения покажутся незначительными по сравнению с возможным извержением Йеллоустоунского супервулкана в США! Мощность извержения Йеллоустонского вулкана составит около 1 375 000 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что примерно в 23 тысячи раз больше термоядерной «Царь-бомбы».

Количество пепла, которое поднимется в воздух, составит около 300 млрд. м3. Крупные осколки разлетятся на 3000 км. Ученые прогнозируют сдвиг литосферной плиты на 12 км к западу, тотальное наводнение из-за кратковременного прогрева океана и таяния ледников.

Легкие фракции пепла поднимутся в стратосферу и закроют Солнце, что приведет к вулканической зиме на 10-12 лет.

Температура на Земле в первые дни повысится на 10-15 °C, а затем понизится на 20-30 °C. Северную часть Тихого океана скует льдами за первые три года. Берингов пролив полностью замерзнет.

В результате извержения Йеллоустоунского супервулкана 200 миллионов человек погибнут сразу, еще 4 миллиарда погибнут в течение 5 лет в результате наводнений, голода и неизбежных войн за продовольствие.

Через 10-12 лет после извержения Йеллоустоуна численность населения Земли вернется к уровню XVIII века, большинство стран будут стерты с карты земли. Мексика, США и Канада превратятся в мертвые регионы.

Вот такая невеселая картина вырисовывается!

Супервулканы Америки
Супервулканы

III Экструзивные извержения

Пелейский тип

7. Пелейский тип

Извержения пелейского типа (или nuée ardente) — это разновидность извержения вулканов, названного в честь вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника, Малые Антильские острова в Карибском бассейне. Извержение этого вулкана в 1902 году, является одним из самых страшных стихийных бедствий в истории человечества.

Пелейский тип извержений сопровождается не только мощными взрывами наподобие вулканских, но и образованием лавин из раскаленного газа и пепла, соскальзывающих по склону вулкана с огромной скоростью. Магма, как правило, вязкая, относительно низкой температуры, закупоривает жерло вулкана. Когда давление газа превышает прочность этой пробки, происходят взрывы вулканского типа и лавины пелейского типа.

Пелейский тип извержения
Схема извержения Пелейского типа.
1. Шлейф пепла 2. Дождь из вулканического пепла 3. Лавовый купол 4. Вулканические бомбы 5. Пирокластический поток 6. Слои лавы и пепла 7. Слой породы 8. Магматический канал 9. Магматическая камера 10. Дайка

Ранним признаком приближающегося извержения является рост так называемого пелейского или вулканического лавового хребта, выпуклости на вершине вулкана. Внезапно, в определенный момент вулкан «лопается» как перекаченный воздушный шарик. Вслед за страшным взрывом из разорванной горы вырывается огромное облако распыленной лавы, горячего пепла и газов. Образуется пирокластический поток который движется вниз по склону горы с огромной скоростью, часто более 150 км в час, не оставляя никаких шансов на спасение. Эти массивные оползни делают подобные извержения одними из самых опасных, способными разрушать населенные пункты и приводить к массовым человеческим жертвам.

Башня
Башня Пеле

Извержение вулкана Мон-Пеле в 1902 году вызвало огромные разрушения, погибло более 30000 человек, город Сен-Пьер был полностью уничтожен. Вулкан продолжал извергаться до 1905 года, время от времени производя взрывы с пирокластическими потоками. Вырастали лавовые купола, в том числе 300-метровый монолитный обелиск, известный как Башня Пеле, которая позже рассыпалась в прах.

Сен-Пьер
Сен — Пьер перед извержением, 1902
Сен-Пьер после извержения
Сен — Пьер после извержения, 1902

Кстати сказать, всего за 18 месяцев до этой катастрофы 6 мая 1902 г. на соседнем острове Сент-Винсент произошло извержение вулкана Ла Суфриер, которое также было впоследствии классифицировано как извержение пелейского типа. Взрыв этого вулкана произвел огромный объем пепла и газа и обрушился огромным пирокластическим потоком, в течение нескольких минут пронесшийся от кратера к побережью, охватывая радиус 4-7 километров вокруг жерла и оставляя на своем пути смерть и разрушения.

Поток сжигал и вырывал с корнем деревья. Когда он спустился к берегу, где находилось большинство людей, он потерял большую часть своей разрушительной силы и не причинил большого ущерба деревьям и зданиям, но жар убивал всех людей и животных, которые были на открытом месте. Взрыв и пирокластические потоки (известные как Большое Черное Облако) погубили 1600 человек.

Взрыв, уничтоживший Сен-Пьер и Большое Черное Облако Ла Суфриер не могли быть классифицированы как плинианские извержения. Ученые того времени понимали, что два извержения Суфриера и Пеле заслуживают того, чтобы их выделили в отдельный класс. Именно тогда был придуман термин «пелейский тип извержения«.

Извержениям пелейского типа было дано такое определение:

“Извержения пелейского типа отличаются появлением одного или нескольких выбросов раскаленной породы, которые устремляются вниз по склонам горы в виде палящей вулканической лавины, сопровождаемой Большим Черным Облаком газов, которое проносится над местностью с очень высокой скоростью, сметая все на своем пути. Все живые существа в зоне, близкой к кратеру, погибают; все растения превращаются в обугленные сломанные пни. На больших расстояниях людей и животных обжигает горячий песок или грязь; растения сжигаются, лишаются листьев и ветвей; но за пределами территорий, покрытых Большим Черным Облаком, не происходит никаких эффектов, кроме тех, которые возникают в результате пепельного дождя, предшествующего или следующего за лавиной».

Т.е. наиболее важной характеристикой извержения пелейского типа является наличие палящей вулканической лавины пепла, называемой пирокластическим потоком. Еще одной характерной особенностью является образование лавовых куполов.

Извержения 1902 года в Ла-Суфриере и Пеле действительно характеризуется огромным масштабом пирокластических потоков, и стиль, в котором они извергались, является отличительным. Огромный яростный взрыв, похожий на вулканский, но намного больше.

Механизм извержения вулкана Мон-Пеле очень похож на механизм извержения вулкана Вулькан, за исключением того, что при извержениях, аналогичных извержению Мон-Пеле структура вулканов способна выдерживать большее внутреннее давление, поэтому извержения происходят в виде одного большого взрыва, а не нескольких небольших.

8. Катмайский тип

Назван так по наименованию вулкана Катмай, п-ов Аляска, США. Его еще называют извержением пепловых потоков.

У основания этого вулкана в 1912 году произошло крупное газово-взрывное извержение и направленный выброс лавин, или горячих газово-пирокластических потоков. Эта раскаленная газово-пепловая смесь заполнила долину глубиной 23 км, расположенную к северо-западу от подножья горы Катмай. На месте бывшей долины образовалась плоская равнина шириной около 4 км. В течение многих лет из заполнившего её потока наблюдались массовые выделения высокотемпературных фумарол.

Катмайский тип

Это вариант извержения пелейского типа, характеризующегося массовыми излияниями потоков псевдозжиженного пепла, сопровождающимися широким распространением взрывоопасной тефры. Также образуются горячие источники и фумаролы.

Перед извержением в открытый вершинный кратер поднимается риолитовая магма и образовывает там лавовое озеро. Затем, оставаясь спокойной, магма поглощает большое количество пород, составляющих вершину, в результате чего кратер расширяется. Затем следует серия мощных взрывов, взламывающих пемзовую корку застывшего лавового озера. Одновременно с возникновением в вершинном кратере лавового озера от центрального канала отводится силл риолитовой магмы, который внедряется на границе между осадочным фундаментом и моренным чехлом. Эта магма, также оставаясь спокойной,  поглощает материал морен, а затем открываются многочисленные трещины, из которых выбрасываются раскаленные потоки пепла, заполняющие окрестности.

9. Тип Безымянный (направленный взрыв)

Вариант извержения пелейского типа, выделенный в самостоятельный тип советскими вулканологами Г.С.Горшковым и Г.Е.Богоявленской после извержения вулкана Безымянный на Камчатке (СССР) 30 марта 1956 года.

Огромный взрыв этого вулкана в значительной мере прошел незамеченным, так как не было погибших. Но по интенсивности он стоит в одном ряду с самыми неистовыми пелейскими извержениями.

Кульминация произошла 30 марта 1956 года после обвала восточной части склона, который превратился в лавину из обломков, скорость которой достигла 60 м/с.

Сразу же за обрушением последовал катастрофический «направленный» взрыв. Кратер на вершине разросся до размеров более чем 2 км в ширину, а его глубина достигла 0,7 км. Высота общего вулканического сооружения в мгновение ока была уменьшена на 183 м. Толщина раскаленного материала, выброшенного из глубин вулкана, в некоторых местах доходила до одного метра. Температура выбрасываемого материала достигала 300 °C. За взрывом последовало извержение в виде облака пепла, поднявшегося на 40 км в высоту и шириной в 50 км. Одновременно с выбросом облака пепла начались извержения потоков лавы, ушедшие в долины рек на 20 км.

Горячий слой пепла, покрывший площадь примерно 500 км2, растопил снег и образовал стремительные грязевые потоки в долине реки Сухая Хапица и в долинах, расположенных на склонах соседних вулканов. Эти потоки смывали огромные валуны весом в сотни тонн и тащили их через долину, сметая все на своем пути. Деревья были вырваны с корнем или сожжены. После извержения образовались тысячи струй фумарольных газов, поднимающихся с поверхности 30-метрового слоя пепла на площади 47 км2. Этот район назвали  «домной 10000 дымов Камчатки».

Вулкан Безымянный
Безымянный — действующий вулкан на Камчатке, близ Ключевской сопки.
Абсолютная высота — 2882 м (до 1956 г. — 3075 м). До извержения 1955-56 годов Безымянный считался потухшим.

10. Кракатаусский тип

Назван по имени действующего вулкана Кракатау в Индонезии, между островами Ява и Суматра. Извержение вулкана Кракатау в 1883 году в Индонезии — одна из величайших катастроф в истории человечества, связанная с извержением вулканов.

В результате извержения, произошедшего в 1883 г., и последующего за ним цунами, погибло более 36000 человек, большая часть острова пропала. Там, где ранее был остров образовалась огромная кальдера — вулканическая воронка диаметром 3 км и глубиной 300 м.

Этот тип извержений отличается взрывами чудовищной силы и выбросами гигантских объемов газов, пемзы и пемзовых потоков, извергающимися как из жерла вершины, пока вулкан существует, так и из вновь образовавшихся трещин на склонах первоначальных конусов, сопровождающимися обрушением сводов вулкана и образованием впадины. Разновидность пелейского типа извержения, имеющий свои характерные особенности, связанные с извержением под толщей воды и сопровождающимися цунами. В отличие от предыдущих типов извержений, лава кислотного состава, скапливается в магматической камере, расположенной на большой глубине, вообще не выходит на поверхность. В результате извержения появляется огромная кальдера.

Кракатау
Вулкан Кракатау, Индонезия. В 1883 году произошло катастрофическое извержение вулкана, уничтожившее большую часть острова. Значительная часть конуса вулкана, который ранее достигал высоты 2000 м, была разрушена. Горные породы и вулканический пепел достигли разреженных слоев атмосферы на высоте 55 км и рассеялись в радиусе до 500 км на площади около 800 тыс. км². Сила извержения по шкале извержений составила 6 баллов. В результате извержения и вызванного им цунами высотой до 20 метров на соседних островах погибло 36 000 человек. Сила взрыва вулкана оценивается в 100-200 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что более чем в 10000 раз превышает силу взрыва, разрушившего Хиросиму.

11. Газовый тип

Также используется название  Бандайсанский (Бандайский) (вулкан Бандай-Сан, остров Хонсю, Япония). При этом типе из вержения в воздух выбрасываются фрагменты уже твердых древних пород из вулканического канала (новая магма не извергается). Отличается от двух предыдущих только тем, что необычайная сила взрывов связана здесь либо с магматическими газами, либо с испарением грунтовой воды, проникающей через трещины вглубь вулкана. В последнем случае извержения называются фреатическими. Вода, превращаясь в пар, вырывается со взрывом наверх. При этом образуются воронки диаметром в десятки и сотни метров, называемые маарами. После взрыва они как правило заполняются водой и превращаются в озера.

Фреатический тип
Схема фреатического извержения.
1. Облако водяного пара 2. Магматический канал 3. Слои лавы и пепла 4. Слой породы 5. Уровень воды 6. Взрыв 7. Магматическая камера

Фреатическая активность не всегда приводит к извержению. Если породы над взрывом настолько прочны, что способны выдержать силу взрыва, прямых извержений может и не произойти, хотя трещины в породе, вероятно, будут развиваться и ослаблять ее, способствуя будущим извержениям.

Фреатическая активность обычно слабая, но бывают и сильные явления, такие, например, как извержение вулкана Тааль на Филиппинах в 1965 году и Ла-Гранде-Суфриер на острове Гваделупа.

Фреатические извержения образуют ударные воздушные волны, селевые потоки, сход лавин и “дождь” из вулканических блоков. Также может выделяться смертельно ядовитый газ, способный задушить любого, кто окажется в зоне извержения.

Вулкан Тааль
Извержение вулкана Тааль, январь 1920 г. Огромное облако пепла высотой 1 км накрыло близлежащие города. Извержение переросло в магматическое извержение, характеризующееся выбросом фонтана лавы с громом и молниями. Были эвакуированы 80 тысяч жителей, находящиеся в опасной зоне, в радиусе 14 километров. Погибло 39 человек, в основном из-за отказа покинуть свои дома или из-за проблем со здоровьем во время эвакуации.

Маарский тип

Этот тип объединяет только однажды извергавшиеся, ныне потухшие моногенные, эксплозивные вулканы. Их рельеф представляет плоские блюдцеобразные углубления, обрамленными невысокими валами. В составе валов присутствуют как вулканический шлак, так и фрагменты невулканических пород, которые слагают эту область. В вертикальном сечении кратер имеет форму воронки, которая внизу соединена с трубообразным жерлом, или трубкой взрыва.

Маарский тип
Строение вулканов маарского типа извержений.
Есть три типа строения таких моногенных вулканов:
а) моногенный лавовый вулкан, б) шлаковый вулкан-конус, в) собственно маар – эксплозивная воронка. Каждый из них имеет три части: 1 – жерло вулкана, 2 – конус, 3- кратер.

Древние сооружения такого рода называются диатремами (греч. «диа» — через, «трэма» — отверстие, дыра) — трубообразные вулканические каналы, имеющие в плане круглое или овальное очертание и образующиеся в результате однократного прорыва газов.
Их диаметр колеблется от нескольких десятков метров до километра. Верх диатремы, до глубины 400-500 м, заполнен кимберлитом, вулканической брекчией, состоящей из голубых глин и обломочного материала. Присутствие кимберлитов указывает на чудовищно высокие температуры и давления во время их формирования, а также на сверхглубокое (мантийное) расположение магматической камеры. С кимберлитами связаны месторождения алмазов, пиропов и других минералов. На больших глубинах диатремы заполнены базальтоидами или ультраосновными породами.

Также выделяют фреато-магматические извержения

Фреато-магматические извержения — это извержения, возникающие в результате взаимодействия воды с магмой. Они отличаются от исключительно магматических извержений (эффузивных извержений) и фреатических извержений. В отличие от фреатических извержений продукты фреато-магматических извержений содержат магматические фрагменты минералов и обломочных пород. Считается, что продукты фреато-магматических извержений имеют более правильную форму и более мелкозернистую структуру, чем продукты магматических извержений из-за различий в механизмах извержения.

Извержение Сент-Хеленс, апрель 1980
Фреато-магматическое извержение на горе Сент-Хеленс 4 апреля 1980. Сотни взрывных извержений, вызванных давлением пара, произошли, когда магма поднялась в конус вулкана и вскипятила грунтовые воды. Эти фреато-магматические извержения предшествовали плинианскому извержению вулкана в мае 1980 года.

В результате взрывного взаимодействия магмы и грунтовых или поверхностных вод в результате одного мощного взрыва образуются такие формы рельефа как маары и вулканические кратеры.

В качестве примеров фреато-магматических извержений можно привести Минойское извержение вулкана Санторини, произошедшее в первой половине 17 века до нашей эры, извержение горы Пинатубо 1991 г. в центральной части острова Лусон, между Южно — Китайским и Филиппинским морями, извержение Хатепе в 232 году нашей эры на озере Таупо в вулканической зоне Таупо в Новой Зеландии.

Извержение Пинатубо
Извержение Пинатубо. Извержение Пинатубо в июне 1991 года произошло после длительного 611-летнего перерыва. В результате извержения и его последствий погибло по меньшей мере 875 человек. Извержение разрушило стратегическую базу ВВС США Кларк, расположенную в 18 километрах от Пинатубо, и Военно-морскую базу США. Окрестности вулкана были опустошены пирокластическими потоками и лахарами. Извержение было признано одним из сильнейших в XX веке — 6 баллов по шкале извержений вулканов (VEI). Источник

Подлёдный тип

Извержения, происходящие подо льдом или ледником. Типичным подлёдным вулканом является исландский вулкан Эйяфьядлайёкюдль. Его извержение в 2010 году парализовало авиасообщение над Европой.

Подледное извержение
Схема извержения подледного типа.
1. Облако водяного пара 2. Кратерное озеро 3. Лед 4. Слои лавы и пепла 5. Слой породы 6. Подушечная лава 7. Магматический канал 8. Магматическая камера 9. Дайка

Извержение произошло под ледником и было взрывным из-за того, что талая вода попала в жерло вулкана. Холодная вода от тающего льда быстро охладила лаву, заставив ее раздробиться на очень мелкие частицы кремнезема и пепла. Чрезвычайно мелкие частицы золы и большой объем пара от талой ледниковой воды быстро поднялись в верхние слои атмосферы. Затем пепел разнесло над всей Европой, вынудив закрыть на неделю одно из самых загруженных воздушных пространств мира.

Подводные извержения

Здесь различают извержения вулканов на мелководье и на больших глубинах.

Сюртсейский тип

Это тип вулканического извержения, вызванного взаимодействием воды с лавой на мелководье, названного так в честь его самого известного примера, извержения вулкана и образования острова Сюртсей у побережья Исландии в 1963 году.

Сюртсейский тип
Схема извержения Сюртсейского типа
1. Облако водяного пара 2. Спрессованный пепел 3. Кратер 4. Вода 5. Слои лавы и пепла 6. Слой породы 7. Магматический канал 8. Магматическая камера 9. Дайка

Извержения Сюртсейского типа являются “влажным” аналогом наземных стромболианских извержений, но из-за того, где они происходят, они гораздо более взрывоопасны. Это происходит потому, что, когда вода нагревается лавой, она вскипает и сильно расширяется. Пар, расширяясь, дает дополнительную энергию, помогающую преодолевать давление воды, дробя лаву на мелкие фрагменты и выбрасывая их через толщу воды.

Иногда из моря вырастает рыхлый конус и образуется остров, который, правда, по большей части вскоре снова разрушается прибоем. Если извержения повторяются, то тогда могут образоваться долговечные вулканические острова, что особенно характерно для вулканических островных дуг. Когда извергается пемза, образуются плавающие пемзовые покровы.

Остров Сюртсей
Остров Суртсей, Исландия — вулканический остров, расположенный примерно в 32 км от южного побережья Исландии, является новым островом, образованным в результате извержений вулканов, которые происходили с 1963 по 1967 год. Площадь острова — 141 Га.

Продуктами таких извержений, как правило, являются окисленные базальты палагонита (хотя андезитовые извержения случаются, хотя и редко), и, как и стромболианские извержения, извержения Сюртсейского типа, как правило, ритмичны и непрерывны.

Глубоководные извержения

По оценкам, 75% всех вулканических извержений составляют только подводные извержения вблизи срединно-океанических хребтов, однако из-за проблем, связанных с обнаружением глубоководных вулканов, они оставались практически неизвестными до тех пор, пока научные достижения в 1990-х годах не позволили их наблюдать.

Подводное извержение
Схема извержения подводного типа
1. Облако водяного пара 2. Вода 3. Слой породы 4. Поток лавы 5. Магматический канал 6. Магматическая камера 7. Дайка 8. Подушечная лава

Глубоководные подводные извержения недоступны для наблюдения, о них можно судить только по косвенным данным. Считается, что взрывные (эксплозивные) извержения невозможны на глубинах более 2000 м, где давление воды превосходит критическое давление для паров воды, так что образование пара невозможно, взрывов не происходит, и поэтому пирокласты не возникают.

При контакте лавы с водой, ее поверхностный слой немедленно охлаждается и образуется корка стекла, как у волнистой лавы. Лава продолжает течь под коркой, ставшей теплоизолятором. Постепенно охлаждаясь, она кристаллизуется и превращается в микрокристаллическую породу.

Отличительной особенностью подводных вулканов, расположенных на больших глубинах, является обильное выделение гидротерм, содержащих большое количество меди, свинца, цинка и других цветных металлов. На больших глубинах, вероятно, происходит преимущественно экструзионный процесс и спокойное излияние лав.

Базальтово-экструзионные вулканические структуры в океанах достигают больших размеров — тысячи метров, жидкие лавы заполняют пространство между экструзионными вершинами. Лавы имеют сферическую и подушковидную структуру.

Подводные извержения могут привести к образованию подводных гор, которые частот выходят на поверхность и образовывают вулканические острова и островные цепи.

Подводный вулканизм обусловлен различными процессами. Вулканы вблизи границ плит и срединно-океанических хребтов образуются в результате плавления мантийных пород, которые поднимаются к поверхности земной коры. Тем временем извержения, связанные с зонами субдукции, вызываются погружающейся плитой, которая добавляет летучие вещества (группа химических элементов и химических соединений с низкими температурами кипения — азот, вода, диоксид углерода, аммиак, водород, метан, диоксид серы) к поднимающейся плите, понижая тем самым ее температуру плавления. Каждый процесс порождает разные породы. Вулканы срединно-океанического хребта в основном базальтовые, в то время как извержения, связанные с зонами субдукции, в основном кальциево-щелочные, более взрывоопасные и вязкие.

Следует отметить, что подводные вулканы по своей активности значительно превосходят наземные вулканы. Если в среднем на суше происходит 20-30 извержений вулканов в год с общим выбросом до 1,5 км3  расплавленной магмы, то подводные вулканы за то же время выбрасывают ее в 12-15 раз больше!

Другие типы извержений

С ослаблением вулканической активности в течение длительного времени наблюдается ряд характерных явлений, указывающих на активные процессы, продолжающиеся в глубинах. К ним относятся: фумаролы, гейзеры, грязевые вулканы, термы, маары, сольфатары, мофеты, горячие источники.

Фумаролы (вулканические газы). Перед извержениями и после них часто в течение очень длительного времени (года и даже десятилетия) из отдельных небольших трещинок и канальчиков выделяются струи газов и паров воды, называемые фумаролами. Они расположены в основном на внутренних (реже на внешних) склонах кратера и его дне, а также на лавовых потоках и пирокластических отложениях.

Фумарола
Фумаролы на Эльбрусе. Склоны вершин Эльбруса и седловина изобилуют ими. Время от времени то тут, то там они открываются под снегом. Не исключено, что именно в них попадают некоторые из пропавших на Эльбрусе людей. Многие фумаролы являются источником ядовитых газов, таких как сероводород.

Газы в фумаролах кратеров выделяются из магмы или из горячей лавы в канале вулкана. Фумаролы на потоках и пирокластические образования возникают в результате выделения остаточных газов из остывающей лавы и пирокластики. Кроме того, фумарольные газы часто представляют собой смесь этих газов с газами, возникающими в результате нагрева горячими вулканическими продуктами почвы и растительности.

Фумаролы подразделяются на сухие высокотемпературные (более 500 °С), кислые, щелочно-нашатырные, сернистые, или сероводородные (сольфатары, итал. sulfur — сера, температура от 100 до 300 °С), холодные углекислые (мофеты, итал. mofeta — место зловонных испарений, температура ниже 100 °С).

Знаменитые фумаролы вулкана Сольфатара в Италии действуют уже тысячи лет. Кроме того, сольфатарная деятельность наблюдается, например, на вулкане Центральный Семячик и Мутновском на Камчатке и на многих других вулканах. На внутренних склонах кратера обычно выделяются как мощные, так и незначительные струи сольфатары, и пар поднимается над частью дна кратера, покрытой жидкой глинистой массой. Прорываясь сквозь такую массу, газы местами образуют небольшие грязевые вулканчики. С понижением температуры сольфатар, что, как правило, свидетельствует об угасании вулканической активности, меняется и состав их газов — начинает преобладать углекислый газ. Они превращаются в мофеты, которые действуют еще достаточно продолжительное время.

Сольфатара
Самая большая фумарола в неглубоком кратере вулкана Сольфатара недалеко от города Поццуоли в Италии. Это дремлющий вулкан, который все еще испускает струи пара, содержащие растворы таких минералов, как реальгар (AsS), киноварь (HgS), трисульфид мышьяка (As₂S₃), которые придают скалам красновато-желтый оттенок. Кроме того, присутствует сероводород (H2S), который ни с чем нельзя спутать по характерному запаху тухлых яиц.

Диоксид серы, сероводород и углекислый газ, удельные веса которых больше удельного веса воздуха, ползут по земле, спускаясь в низины. Все живое, попадая в такие места, погибает. Это явление легло в основу возникшей в древние времена легенды о том, что озеро Аверно на Флегрейских полях в Италии, которое заполняло дно кратера вулкана, служит входом в ад, потому что люди, которые приближались к нему, умирали. Причиной их смерти стали газы, выделяющиеся из расположенных у озера сольфатар и мофет.

Широко известна фумарола, находящаяся в маленькой пещере в восточной части Флегрейских полей рядом с Поццуоли, Италия, под названием Собачья пещера, где собаки умирали из-за обилия углекислого газа, выделяющегося из этой фумаролы, который стелился относительно тонким слоем по дну пещеры. Человек обычно не страдает, так как дышит воздухом на более высоком уровне и чувствует только чрезмерно высокую температуру воздуха, нагретого этой мофетой.

Мофета
Мофеты в национальном природном заповеднике Соос,Чехия. Попадая в долину с мофетами животные задыхаются, поэтому такие места часто называют «долинами смерти».

Гейзеры являются одним из проявлений поздних стадий вулканизма, распространенных в районах современной вулканической активности. Гейзер — это источник, который периодически выбрасывает фонтаны горячей воды и пара на высоту 30-60 м.

Характерной особенностью деятельности гейзеров является их периодическая повторяемость. Сперва происходит наполнение бассейна горячей водой (температура которой близка к точке кипения на высоте гейзера), потом — фонтанирование пароводяной смеси и бурные выбросы пара (на высоту от нескольких метров до нескольких десятков метров, а у некоторых гейзеров — и на сотню метров). Потом выбросы постепенно сменяются на спокойные фонтанчики, а затем испарение прекращается и наступает стадия покоя.

Такой полный цикл наблюдается не у всех гейзеров, и по продолжительности они различаются на регулярные и нерегулярные. В первом случае весь цикл и его отдельные стадии (состояние покоя, наполнение, фонтанирование и выброс) продолжаются почти одно и то же время, в то время как во втором продолжительность как циклов, так и их стадий изменяется. Продолжительность отдельных стадий измеряется в минутах и десятках минут, за исключением стадии покоя, которая длится для разных гейзеров от нескольких минут до нескольких часов, а иногда даже и нескольких дней.

Гейзер Флай
Гейзер Флай (Fly Geyser), также известный как гейзер Fly Ranch, — это случайно созданный человеком небольшой геотермальный гейзер, расположенный в округе Уошо, штат Невада, США. В 1916 году здесь пробурили скважину для колодца, при этом случайно пробили геотермальный карман. Сам гейзер имеет высоту около 1,5 м, но его стены продолжают расти и сейчас. Гейзер Fly расположен на частном ранчо Fly в Хуалапай-Флэт. Там есть высокий забор и запертые ворота, увенчанные шипами, чтобы исключить проникновение посторонних.

Гейзеры находятся в США, в Исландии, Новой Зеландии, в Северной Америке, в Российской Федерации (Камчатка), Тибете (на высоте около 4800 м) и в некоторых других областях. Вода гейзера имеет температуру 80-100 ºC, в ней растворены хлориды, бикарбонаты и значительное количество кремнезема, который часто осаждается вокруг гейзера в виде накипи (кремнистого туфа).

Активность гейзеров относительно непродолжительная и зависит от ряда условий — сохранения или увеличения теплового потока, притока подземных вод к каналу гейзеров и т.д. Например, знаменитый Гейсир, более известный как Большой Гейзер и Строккюр в Исландии не извергались уже много лет. Однако в 1971 году Большой Гейзер снова начал работать, правда, с длительными перерывами и крайне нерегулярно.

Строккюр
Строккюр — гейзер в юго-западной части Исландии в геотермальном регионе недалеко от реки Хвитау. Строккюр расположен всего в 40 метрах от Гейсира, но в отличие от Гейсира, который извергается очень редко и может бездействовать в течение нескольких лет, Строккюр извергается каждые 4-6 минут, выпуская столб воды высотой до 30 метров.

В настоящее время в Исландии насчитывается около 30 менее мощных гейзеров, среди которых выделяется гейзер «Прыгающая ведьма» (Грила), выбрасывающий горячую воду, смешанную с паром, на высоту 15 м примерно каждые 2 часа.

В Северной Америке из почти 200 гейзеров Йеллоустонского национального парка самыми крупными являются Гигант и Старый Служака (англ. Old Faithful), с периодами извержения пара и воды для первого — в три дня и с их выбросами на высоту до 30 м, а для второго — каждые 53-70 минут и с выбросами примерно такой же высоты.

Старый служака
Гейзер Старый Служака (Олд-Фейтфул) — один из самых известных гейзеров на Земле. Гейзер расположен в Йеллоустонском национальном парке в штате Вайоминг, США. Во время одного извержения гейзера на высоту от 32 до 56 м выбрасывается от 14 до 32 тысяч литров кипятка продолжительностью от 1,5 до 5 минут. Это один из самых предсказуемых гейзеров на планете, извергающийся каждые 35-120 минут, и поэтому считается самым фотографируемым чудом природы.

В Новой Зеландии мощным и очень красивым был гейзер Тетарата, расположенный на холме высотой 25 м, состоящем из террас розового кремнистого туфа, образовавшегося в результате деятельности гейзера. Извержение вулкана Таравера в 1886 году разрушило террасы, и гейзер перестал функционировать.

Другой новозеландский гейзер Ваймангу, который был самым крупным и мощным на Земле, действовал всего пять лет с 1899 по 1904 год. Один период длился от 5 до 30 часов. Во время сильных извержений Ваймангу выбрасывал около 800 тонн воды при каждом извержении, а камни, захваченные потоком воды и пара, поднимались на высоту 457 м. Эти извержения прекратились из-за снижения на 11 метров уровня воды в озере Таравера, расположенном недалеко от гейзера, что произошло в результате прорыва плотины озера.

В настоящее время из новозеландских гейзеров самым мощным является Похуту, периодически извергающийся на высоту 20 м.

На Камчатке насчитывается около 20 крупных гейзеров, а всего их там около 100. Из них самым крупным является Великан. Один цикл длится 2-3 часа, но само извержение очень недолгое — около 2 минут, при этом струи воды поднимаются на 40 метров, а бурно вырывающийся пар — на несколько сотен метров.

Гейзер Великан
Гейзер Великан — самый большой из гейзеров Камчатки с постоянным режимом работы, извергается каждые пять часов. При этом метровая струя кипятка взлетает на высоту сорока метров, а облака пара поднимаются на триста метров! Участок, на котором расположен Гигант, усыпан гейзеритом, небольшими ручьями, водорослями и небольшими горячими источниками. Гейзер Великан имеет определенную особенность в своей работе. Так называемые «ложные позывы» в работе. За некоторое время до «настоящего» извержения гейзер выбрасывает струи кипящей воды на высоту 2 м, которые могут повторяться до нескольких раз перед большим выбросом.

Необходимым и непременным условием существования гейзеров является подача горячей воды в приповерхностные зоны каналов и нагрев ее выше точки кипения, т.е. до перегретого состояния. При этом верхняя часть канала должна быть заполнена водой, создающей достаточное давление, чтобы горячая вода внизу смогла быть нагрета до перегретого состояния. Затем давление водяного столба в канале должно уменьшиться, в результате чего перегретая вода превратится в пар. Давление образующегося пара становится достаточным для преодоления давления воды в канале.

Из-за значительного увеличения объема пароводяная смесь, фонтанируя, выбрасывается, а затем, после того как перегретая вода в канале израсходуется, фонтанирование прекращается. Выброшенная вода, несколько охлажденная, частично попадает в чашу гейзера и поступает в его канал. Большая часть воды просачивается в канал из боковых пород. Вода нагревается, снова происходит массивное образование пара, который создает достаточное давление, под воздействием которого происходит выброс пароводяной смеси.

Горячие источники (термы)

Вулканическая активность сопровождается образованием горячих вод, которые образуются под воздействием магматических газов и тепла, которое они приносят. При постепенном понижении температуры водяной пар переходит в жидкое состояние. Другие газы растворяются в воде в зависимости от термодинамических условий (температуры и давления). Они почти всегда смешиваются с грунтовыми водами.

Горячие источники вытекают на поверхность земли при температурах ниже точки кипения воды, но образуются они при высокотемпературных условиях. Горячие воды в районах современного вулканизма имеют разное происхождение и разный химический состав. Основными из них являются горячие воды с азотно-углекислыми компонентами, в той или иной степени связанными с вулканизмом, формирующиеся на значительных глубинах в зонах теплового воздействия вулканических очагов. Образование углекислых терм происходит за счет притока магматических газов и главным образом за счет процессов разложения и преобразования горных пород на глубине. Сильно кислые (сероводородно-углекислые) горячие воды возникают в окислительной среде вблизи поверхности Земли под прямым воздействием вулканических газов.

С древних времен горячие источники использовались для лечения больных (римские, тбилисские термы), соответствующий раздел медицины называется бальнеология. На территории России расположены знаменитые курорты Белокуриха, Кульдур (азотные термы, богатые кремниевой кислотой), Кавказские Минеральные Воды (углекислые воды), курорт Мацеста (сероводород). В Японии у геотермальных источников расположены онсэны (название горячих источников в Японии, а также, зачастую, и сопутствующей им инфраструктуры туризма— отелей, постоялых домов, ресторанов, расположенных вблизи источника).

Термальные воды также используются для отопления и в качестве альтернативного источника электроэнергии. Рейкьявик (столица Исландии) полностью отапливается теплом термальных вод. В Италии, Исландии, Мексике, России, США и Японии ряд электростанций работают на перегретых термальных водах с температурой выше +100°C.

Термы
Strawberry Park hot springs (Горячие Источники Клубничного Парка), Колорадо, США

Грязевые вулканы (сальсы) — это отверстия или воронки на поверхности суши или конусообразные холмы с кратером (грязевые сопки), постоянно или периодически извергающие грязевые массы и газы на поверхность Земли. Кратер грязевого вулкана заполнен глинистой или песчаной грязью, через которую выделяются пузырьки газа. Если грязь достаточно густая, ее комки при взрыве газовых пузырей взлетают вверх и оседают вокруг отверстия, образуя валик сальсы или постепенно растущий конус сопки. Относительная высота валиков достигает 30-50 м, конусов — 400-500 м.

Грязевый вулкан
Извержение грязевого вулкана, Гобустан, Азербайджан. В Азербайджанской Республике действуют более 300 грязевых вулканов. В районах грязевых вулканов обнаружены богатые залежи газоконденсата и нефти. Самые известные и посещаемые грязевые вулканы расположены недалеко от города Гобустан.

Активность большинства вулканов продолжается многие сотни лет и даже тысячелетия. Со временем состав магмы/лавы меняется:
от жидкой базальтовой — на начальной стадии, до андезитовой — на средней стадии и вязкой кислой — на заключительной стадии развития вулкана.
В соответствии с изменениями в составе лавы меняется характер и тип извержений одного и того же вулкана.


c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *