Вулканические формы рельефа. Основные типы

Гора Фудзи

Самое распространенное представление о вулкане – это такая крутая гора со вздымающимся вверх симметричный конусом с острой вершиной. Гора Фудзи в Японии является типичным представителем этого образа, но на самом деле лишь немногие вулканы имеют такую идеальную форму.

Вулканы часто классифицируются по их размеру и форме, но их также можно классифицировать по характеру извержений и по периодичности извержений.

Содержание:

Ниже рассмотрена классификация вулканов по их размеру и форме.

Каждый из более чем 1500 потенциально активных вулканов по всему миру имеет свою характерную форму, хотя большинство из них можно обобщить в девять категорий (см. таблицу).

Тип вулкана
Количество
Типичные примеры
Стратовулканы734Фудзи (Хонсю, Япония), Пинатубо (Лусон, Филиппины), Сент-Хеленс (Вашингтон, США), Котопакси (Эквадор), Этна (Сицилия, Италия), Ол Доиньо Ленгай (Танзания)
Щитовые вулканы171Фурнез (Реюньон), Килауэа (Гавайи, США), Ньямулагира (Конго [Киншаса]), Толбачик (Камчатка, Россия), Тристан-да-Кунья (Южная Атлантика)
Пирокластические конусы138Серро-Негро (Никарагуа), Парикутин (Мичоакан, Мексика), Кратеры Луны (Айдахо, США)
Подводные вулканы110Лойхи (Гавайи, США), Острова Вестманна (Исландия)
Вулканические плато94Пустыня Блэк-Рок (Невада, США), Дуруз (Сирия), Сихотэ-Алинь (Россия)
Кальдеры85Асо (Кюсю, Япония), Кратерное озеро (Орегон, США), Кракатау (Кракатау, Зондский пролив, Индонезия), Илопанго (Сальвадор)
Сложные вулканы67Везувий (Кампания, Италия), Онтаке (Хонсю, Япония), Марапи (Суматра, Индонезия)
Лавовые купола42Эль-Чичон (Чьяпас, Мексика)
Трещинные вулканы26Лансароте (Канарские острова, Испания)
Самые распространенные типы вулканов мира. Источник: Ли Зиберт и Том Симкин, Вулканы мира: иллюстрированный каталог голоценовых вулканов и их извержений, Смитсоновский институт, Глобальная программа вулканизма Digital Information Series, GVP-3,
https://volcano.si.edu/

Стратовулканы

Стратовулканы, также называемые составными вулканами, такие как вулкан Майон на Филиппинах, гора Момотомбо в Никарагуа и Ол Доиньо Ленгай в Танзании, представляют собой крутые конусы, сложенные из множества затвердевших слоёв лавы, тефры и вулканического пепла. Конусообразная форма с высотой постепенно становится круче (до 35°) к вершине, на которой обычно есть кратер.

Схема стратовулкана
Схема строения стратовулкана (в разрезе): 1 – вершинный кратер, 2 – подводящий канал, 3 – побочные шлаковые конусы, 4 – боковой подводящий канал, 5 – дайка, 6 – радиальная трещина, 7 – концентрическая трещина, 8 – межпластовая интрузия (силл), 9 – прослои лавы, 10 – прослои тефры, 11 – лавовый поток, 12 – рыхлые осадочные отложения, 13 – породы земной коры, 14 – приповерхностный магматический очаг, 15 – породы верхней мантии Земли, 16 – глубинный магматический очаг. Рис. И. В. Баломцевой

Стратовулканы состоят из вулканических типов пород, таких как базальт, андезит, дацит и риолит. Эти крупные вулканы формируются в течение десятков-сотен тысяч лет из-за накопления лавовых потоков и взрывоопасных отложений и могут иметь несколько центров извержений. Они могут извергаться много тысяч раз в течение миллионов лет. Типичное извержение начинается со взрывного извержения пепла и заканчивается выдавливанием густых, вязких лавовых потоков. Опасности представляют потоки лавы, пирокластические потоки, обрушение купола, выброс баллистических бомб, лахары, вулканические газы, вулканические молнии и выпадение пепла. В течение всей жизни стратовулканов периоды их покоя могут длиться десятки тысяч лет.

Вулканические формы рельефа. Основные типы
Вулкан Майон, расположенный на Филиппинах, является высокоактивным стратовулканом с первым известным извержением в 1616 г. Самое последнее извержение произошло в начале января 2018 года, и состояло из фреатических взрывов, выброса пара и пепла, фонтанирования лавы и пирокластических потоков
Момотомбо
Стратовулкан Момотомбо (слева) и остров Момотомбито, вид через озеро Манагуа, Никарагуа. Вулкан является одним из символов Никарагуа. Его часто изображают на почтовых марках, открытках, рекламных проспектах. Он также был изображён на гербе Никарагуа 1854 года. 1 декабря 2015 года началось первое за 110 лет извержение вулкана.
Ол Доиньо Ленгай
Ол Доиньо Ленгай, известный масаи как «Гора Бога»- стратовулкан возле озера Натрон, северная Танзания. Ол Доиньо Ленгай расположен недалеко от южной оконечности Восточноафриканского разлома в Танзании. Он известен своей уникальной низкотемпературной карбонатитовой лавой. Извержения регистрируются с конца XIX века; нынешний эруптивный период начался в апреле 2017 года и в последнее время характеризуется небольшими потоками лавы, вытекающими из кратера.

Стратовулканы:
Имеют более крутые склоны, чем щитовые вулканы, с уклонами от 6 до 10° у основания и до 30° у вершины.

Крутые склоны вблизи вершины частично обусловлены короткими, вязкими лавовыми потоками, которые не стекают далеко вниз по склону от жерла.

Более пологие склоны у основания обусловлены скоплениями материала, извергнувшимися из вулкана, и накоплением пирокластического материала.

Стратовулканы наглядно показывают наслоение лавовых потоков и пирокластического материала, поэтому их иногда называют составными вулканами.Пирокластический материал может составлять более 50% объема стратовулкана.

Лава обычно состоит из базальта, андезита, дацита и риолита.

Из-за более высокой вязкости магмы, извергаемой этими вулканами, они обычно более взрывоопасны, чем щитовые вулканы.

Стратовулканы иногда имеют кратер на вершине, который образуется в результате взрывного выброса материала из центрального жерла. Иногда кратеры бывают заполнены лавой или там находятся лавовые купола, иногда они заполнены ледником, и реже водой.

Длительные периоды отдыха (время бездействия), длящиеся от сотен до тысяч лет, делают этот тип вулканов особенно опасным, так как во многих случаях они долгое время не проявляют никакой активности, и люди неохотно прислушиваются к предупреждениям о возможных извержениях.

Щитовые вулканы

Объекты этого типа представляют собой большие пологие, куполообразные горы, построенные из лавовых потоков. Их название происходит от их сходства по форме со щитом воина, лежащим лицевой стороной вверх. На вершине щитового вулкана располагается кратер или кальдера, имеющие вид широких блюдцеобразных впадин с крутыми, часто террасообразно-ступенчатыми стенами.

Щитовые вулканы обычно состоят из базальта. Небольшие щитовые вулканы могут быстро формироваться из-за почти непрерывных извержений, но более крупные щиты формируются в течение примерно 1 миллиона лет сотнями тысяч извержений жидких лав с их вершин и рифтовых зон. Склоны щитовых вулканов пологие, редко превышают 6°. Вершины, которые почти плоские, как правило, изрезаны кратерами или кальдерами. Щитовые вулканы образуют Гавайские острова.

Гавайский вулкан Мауна-Лоа является типичным щитовым вулканом. Его вытянутая форма отражает долгую историю извержений потоков жидкой лавы не только с его вершины, но и из двух постоянных рифтовых зон.

Мауна-Лоа
Гавайский вулкан Мауна-Лоа. Ширина горы Мауна-Лоа — около 120 км, а её подводное основание шириной 193 км уходит на глубину 5791 метр. Таким образом, высота вулкана от его подводного основания составляет 9960 метра. Вулкан имеет наибольший объём и площадь разлива лавы (среди надводных вулканов) — около 5 200 км² — крупнейший надводный щитовой вулкан Земли. Мауна-Лоа не извергается с апреля 1984 года. Внесен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Щитовые вулканы:
Щитовой вулкан характеризуется пологими верхними склонами (около 5°) и несколько более крутыми нижними склонами (около 10°).

Щитовые вулканы состоят почти полностью из относительно тонких потоков лавы, образующихся над центральным жерлом.

Большинство щитов были образованы базальтовой высокотемпературной жидкой лавой, которая легко стекает вниз по склону.

Высокая текучесть магмы позволяет лаве перемещаться вниз по склону на пологом склоне, но по мере охлаждения и увеличения вязкости ее толщина увеличивается на нижних склонах, что приводит к несколько более крутому нижнему склону.

Большинство щитовых вулканов имеют примерно круглую или овальную форму.

В пределах щитового вулкана находится очень мало пирокластического материала, за исключением извержений вблизи жерл, где в результате огненных фонтанов накапливается небольшое количество пирокластического материала.

Таким образом, щитовые вулканы образуются в результате относительно небольших извержений базальтовой магмы низкой вязкости.

Жерла большинства щитовых вулканов имеют круглую форму и располагаются в центре. Вулканы Гавайского щита также имеют боковые жерла, которые расходятся от вершины и принимают форму разломов или трещин, называемых рифтовыми зонами, из которых выбрасываются потоки лавы. Это придает вулканам Гавайского щита, таким как Килауэа и Мауна-Лоа, их характерную овальную форму.

Подводные вулканы

Эти структуры встречаются в различных формах, но многие из них являются конусообразными подводными горами. Некоторые древние островные вулканы были разрушены или покрыты коралловой шапкой на уровне моря, прежде чем погрузиться в море. Эти подводные горы с плоской верхушкой называются гайотами. Большинство активных подводных вулканов, которые нам известны, встречаются на небольших глубинах под водой. Их взрывные извержения могут быть обнаружены и локализованы гидрофонами.

Фукутоку
Подводный вулкан Фукутоку-Ока-но-ба, расположенный в 5 км к северо-востоку от пирамидального острова Минами-Иото, Япония. Шлейф извержения, поднимающийся на 3-4 км выше Фукутоку-Ока-но-Ба, был зафиксирован с рыболовных судов 18 января 1986 г., а 20 января сформировался новый остров (виден здесь правее от шлейфа извержения). Остров достиг максимальных размеров 400 х 600 м и высотой 15 м.

Активные подводные вулканы на глубине нескольких тысяч метров, по всей видимости, распространены вдоль океанических спрединговых центров, но давление воды на этих глубинах уменьшает бурное кипение, и поэтому их извержения трудно обнаружить.

Одним из исключений является подводный вулкан Лоихи (что по-гавайски означает «длинный»), подводная гора, вершина которой находится на 1 км ниже поверхности моря в 30 км к юго-востоку от острова Гавайи. Хотя извержения этого самого молодого вулкана Гавайской цепи визуально не наблюдались, сейсмографы обнаружили несколько землетрясений на небольших глубинах под вершиной Лоихи в 1971, 1972, 1975 и 1996 годах. Ученые на подводном исследовательском судне из Гавайского университета погрузились к Лоихи, когда землетрясения 1996 года ослабли, и обнаружили новый кратер на вершине. Ожидается, что продолжающийся вулканизм в конечном итоге приведет к образованию нового острова. По некоторым оценкам, время, в течение которого его вершина достигнет поверхности моря, колеблется примерно от 10000 до 100000 лет.

Кратеры и Кальдеры

Кальдеры представляют собой большие впадины, образованные в результате оседания породы, имеющие диаметр до 50 км и сильно различаются по объему и составу магмы. Они обычно образуются, после того, как большое количество магмы бывает выброшено из-под земли во время крупных взрывных извержений, что приводит к значительному оседанию вышележащего грунта, или формируются постепенно в результате более мелких извержений. Многие из них окружены крутыми скалами, а некоторые заполнены озерами. Термины кратер и кальдера часто используются как синонимы, но кальдеры имеют большие размеры, чем кратеры.

Кратер может возникнуть внутри кальдеры, как на озере Тааль на Филиппинах, но не наоборот. Кальдеры часто ассоциируются с крупными извержениями с объемом выбросов магмы 10 км3 или более, которые образуют пирокластические плато.

Тааль
Вулкан Тааль, Филиппины. Вулканический остров поднимается из озера Тааль, которое заполняет широкую, неглубокую кальдеру, созданную обрушением древнего вулкана Лусон

Кальдеры также встречаются на щитовых вулканах. Считается, что эти кальдеры образуются, когда крупные рифтовые извержения выбрасывают огромное количество магмы из неглубоких магматических камер под вершиной, оставляя землю над камерами без поддержки. Обвал и повторное заполнение кальдер на действующих гавайских вулканах, вероятно, повторяются много раз в течение жизни вулкана.

Будет ли вулкан классифицирован как кальдера, щитовой вулкан или стратовулкан с кальдерой, зависит от особенностей его рельефа. Например, озеро Крейтер в Орегоне на северо-западе Соединенных Штатов классифицировано как кальдера, а Килауэа на Гавайях определен как щитовой вулкан, хотя у него есть большая вершинная кальдера.

Кратеры и Кальдеры 
Кратеры — это круглые впадины, обычно менее 1 км в диаметре, которые образуются в результате взрывов, выделяющих газы и тефру.

Кальдеры представляют собой гораздо более крупные впадины круглой или эллиптической формы диаметром от 1 км до 50 км. Кальдеры образуются в результате обрушения вулканической структуры. Обрушение происходит в результате опорожнения нижележащей магматической камеры.

В щитовых вулканах, таких как на Гавайях, опорожнение магматической камеры представляет собой медленный затяжной процесс, при котором магма извергается из трещин на склонах.

В стратовулканах обрушение и образование кальдеры возникают в результате быстрого опорожнения нижележащей магматической камеры в результате объемных взрывных извержений, образующих обширные осадочные отложения и пирокластические потоки.

Кальдеры часто представляют собой впадины, в которых собирается дождевая вода и талый снег, и, таким образом, там часто образуются озера.

Кальдера озера Крейтер (Crater Lake) в южном Орегоне представляет собой кальдеру диаметром 8 км. Она образовалась около 6800 лет назад в результате извержения риолитовой магмы объемом около 75 км3, сопровождаемым пирокластическими потоками, которые оставили толстые отложения туфа на склонах вулкана. Последующие извержения образовали шлаковой конус на дне кальдеры, который теперь образует остров, называемый Островом Волшебника (Wizard Island).

Более крупные кальдеры сформировались в течение последнего миллиона лет на западе Соединенных Штатов. К ним относятся Йеллоустонская кальдера в Вайоминге, кальдера Лонг-Вэлли в восточной Калифорнии и Кальдера Вэллс в Нью-Мексико.

Йеллоустонская кальдера является важным примером, поскольку она иллюстрирует интервал покоя, ожидаемый от крупных риолитовых систем, и разрушительное воздействие, которое могут оказать извержения, образующие кальдеру, на обширные районы.

* Йеллоустонская кальдера, занимающая большую часть национального парка Йеллоустон, на самом деле является третьей кальдерой, образовавшейся в этом районе за последние 2 миллиона лет. Первая кальдера сформировалась 2 миллиона лет назад, вторая 1,3 миллиона лет назад, а последняя — 600 000 лет назад. Таким образом, время покоя составляет в среднем около 650 000 лет.

* Отложения тефры, образовавшиеся в результате последнего извержения, находятся в Луизиане и в Мексиканском заливе и покрывают большую часть западной части Соединенных Штатов. Это извержение, произошедшее 600 000 лет назад, произвело около 1000 км3 риолита (для сравнения, извержение горы Сент-Хеленс в мае 1980 года произвело всего 0,75 км3).

* Магма все еще лежит в основе Йеллоустонской кальдеры, о чем свидетельствует большое количество горячих источников и гейзеров в этом районе.

Сложные вулканы

Сложный вулкан (составной вулкан) — это вулканическая структура с несколькими вершинами и кратерами. Такие структуры представляют собой смешанные формы рельефа. Сложный вулкан образуется в результате нескольких извержений (зачастую разных типов), протекающих при смещении жерла на незначительное расстояние, нарушая этим правильную форму конуса, или в результате поднятия молодых конусов в руинах или кальдере старого вулкана. Они часто образуются из стратовулканов, поскольку потоки лавы и пепла неравномерно наслаиваются друг на друга, создавая условия для повторных взрывных извержений. Стратовулканы также могут образовывать большие кальдеры, в которых образуются многочисленные мелкие шлаковые конусы, лавовые купола и кратеры.

Один стратовулкан может иметь несколько вершин, когда отдельные конусы перекрывают друг друга. Вулканический комплекс «Три сестры» в Орегоне, США является примером сложного вулкана с тремя вершинами.

Три сестры
Вулканический комплекс «Три сестры», протянувшийся с севера на юг, доминирует над ландшафтом Центрального Орегона, США. Все три стратовулкана Сестер прекратили свою деятельность еще в позднем плейстоцене, но в голоцене изверглись боковые жерла, образовав лавовые потоки как к северу от куполов Северной Сестры, так и потоки к югу от купола Южной Сестры. Южная Сестра — самая высокая из Трех Сестер. Она образовалась около 50000 лет назад и увенчана симметричным шлаковым конусом, образовавшимся около 22000 лет назад. Эти горы, особенно Южная Сестра, являются популярным местом для скалолазания и являются объектами биосферного заповедника ЮНЕСКО.

Пирокластические конусы

Пирокластические конусы (также называемые шлаковыми конусами), такие как Cerro Negro в Никарагуа, представляют собой относительно небольшие, крутые вулканические формы рельефа, построенные из рыхлых пирокластических фрагментов (обломочного материала), большинство из которых размером со шлак. Пирокластические фрагменты охлаждаются во время полета по воздуху и не свариваются вместе при соприкосновении друг с другом.

Шлаковые конусы являются простейшими и наиболее распространенными формами вулканического рельефа. Как и все вулканические конусы, они характеризуется наличием 3 основных структурных элементов: жерла, конуса и вершинного кратера.

Сам конус имеет слоистую структуру, состоящую из рыхлого материала (вулканические бомбы, валуны, пепел), который впоследствии может затвердеть. Иногда обломочный материал чередуется с лавовым материалом. Высота шлаковых конусов может достигать 450 м. Их формирование и рост могут происходить очень быстро — более 100 метров в высоту в течение одного периода извержения за несколько лет или даже дней.

Вершинный кратер увенчан шлаковым конусом, имеет форму чаши или воронки, иногда образуются сложные кратеры. Форма кратера чаще всего симметрична, иногда он приобретает вытянутую форму из-за разрушения стен в результате взрыва или прорыва лавового потока. Как правило, кратер, из которого были выброшены фрагменты шлака, расположен в центре конуса. Тип породы, составляющий основу пирокластических конусов, чаще всего, базальт или базальтовый андезит, а тип извержения — либо умеренно взрывоопасный, либо более мягкий гавайский, который порождает высокие фонтаны лавы.

Серро-Негро
Извержение вулкана Серро-Негро, Никарагуа, ноябрь 1969 года. Серро Негро — это шлаковый вулкан, который образовался в результате серии извержений, начиная с 1850 года. Он до сих пор периодически покрывает окрестную местность пеплом.

Некоторые шлаковые конусы, например, такие, как Парикутин в Мексике, растут во время каждого извержения. Парикутин возвышается примерно на 410 метров от своего основания до вершины и имеет ширину 1 км. Он образовался во время почти непрерывных извержений с 1943 по 1952 год.

Парикутин
Шлаковой конус Парикутин, родившийся на мексиканском кукурузном поле в 1943 году, является, пожалуй, самым известным в мире примером пирокластического конуса. Пирокластические конусы (от греческих слов «огонь» и «разбитый») образуются в результате накопления выброшенного взрывным извержением материала вокруг вулканического жерла. В зависимости от доминирующего типа выброса их называют шлаковыми конусами, пепловыми конусами, пемзовыми конусами, или конусами из  туфа.

Шлаковые конусы также образуются в некоторых жерлах на щитовых вулканах, но они не считаются отдельными вулканами. Если активность некоторых шлаковых конусов будет продолжаться в течение тысяч и десятков тысяч лет из одного и того же жерла, то вполне вероятно, что они разовьются в стратовулканы или сложные вулканы.

Пемзовые конусы представляют собой структуры, похожие на шлаковые конусы, но состоят из фрагментов вулканического стекла, настолько пронизанных газообразными пузырьковыми отверстиями (везикулами), что они напоминают губку и очень легкие.

Менее распространенные пирокластические формы рельефа включают маары, низкорельефные кратеры, образовавшиеся из-за однократного взрывного извержения, часто заполненные водой и окруженные ободом выброшенного материала, который, вероятно, был сформирован взрывным взаимодействием магмы и подземных вод.

Близко к маарам стоят туфовые кольца и туфовые конусы, которые представляют собой формы рельефа, построенные из уплотненных пирокластических отложений. Туфовые кольца и конусы напоминают маары, но они имеют более высокие края и не заполнены водой. Туфовые кольца имеют высоту всего около 5 метров, с кратерами примерно на уровне земли. Туфовые конусы выше и круче, с кратерами немного выше уровня земли. Панчбоул и Даймонд-Хед  на острове Оаху, Гавайи, являются известными примерами туфовых конусов.

Даймонд-Хед
Вид с высоты птичьего полета на Даймонд-Хед. Это вулканический конус из туфа на гавайском острове Оаху, известный гавайцам как Леахи. Возраст Даймонд-Хед оценивается примерно в 400 000-500 000 лет. Даймонд-Хед является частью системы конусов, жерл и связанных с ними потоков извержения, которые в совокупности известны геологам как Серия вулканов Гонолулу, образовавшиеся после извержения вулкана Коолау. Эти извержения породили многие известные достопримечательностей Оаху, в том числе кратер Панчбоул, залив Ханаума, мыс Коко и остров Манана в дополнение к Даймонд-Хед.

Шлаковые конусы (также называемые конусами Тефры)

Шлаковые конусы — это небольшие объемные конусы, состоящие в основном из тефры (Тефра – продукты вулканических извержений), которые образуются в результате стромболианских извержений. Они обычно состоят из базальта и андезита.

На самом деле это осадочные отложения, которые образуются вокруг извергающегося жерла.

Наклоны конусов обычно находятся примерно в диапазоне от 25 до 35°.

Внутренняя слоистая структура образуется из-за различной интенсивности взрывов, которые выбрасывают пирокластические частицы разного размера.

На молодых конусах присутствует углубление в верхней части конуса, называемое кратером, и представляет собой область над жерлом, из которого был выброшен взрывной материал. Кратеры обычно разрушаются на более старых конусах.

Шлаковые конусы обычно образуются вокруг вершинных и боковых жерл стратовулканов.

Типичным примером шлакового конуса является вулкан Парикутин в Мексике. Этот вулкан родился на кукурузном поле фермеров в 1943 году и извергался в течение следующих 9 лет. Потоки лавы, извергавшиеся из конуса, в конце концов уничтожили два близлежащих города.

Шлаковые конусы часто встречаются группами, где в одном месте их находится от десятков до сотен.

Вулканические плато

Вулканические плато обычно содержат от десятка до сотни вулканов, таких как шлаковые конусы, расположенных обычно группами, или других геологических структур, которые не были идентифицированы как отдельные вулканы. Если жерла, по которым магма поднимается на поверхность, разбросаны на широкой площади, образуется много короткоживущих вулканов, а не один крупный вулкан с периодически повторяющимися извержениями. Вулканические плато подвергаются интенсивному разрушению экзогенными процессами. Область, в которой сформировался Парикутин, представляет собой вулканическое плато с десятками геологически молодых шлаковых конусов и лавовых потоков.

Харрат Хайбар
Вид с воздуха на Джебель-Байда (Jebel Bayda) в Харрат-Хайбаре, белый вулкан, созданный богатой кремнеземом лавой. Харрат Хайбар (Harrat Khaybar)вулканическое плато, расположенное к северу от Медины в Хиджазе, Саудовская Аравия. Его протяженность составляет около 12000 км, площадь более 14000 км2.  Последнее извержение произошло между 600 и 700 годами нашей эры. Впечатляющая система длиной 100 км содержит купола из фельзитовой лавы, кольца из туфа, стратовулкан Джабаль-Кидр, а также многочисленные небольшие базальтовые конусы.

Трещинные вулканы

Эти структуры представляют подземные разломы, заполненные магмой, имеющие вид зияющих трещин, расщелин или цепи из конусов вулканов. Трещину, которая была заполнена магматическим расплавом, называют дайком. Большинство дайков имеют ширину от нескольких сантиметров до 5—10 км и длину несколько сотен километров. Дайки, питают трещинные жерла с глубины в несколько километров. Трещинные жерла распространены в Исландии и вдоль радиальных рифтовых зон щитовых вулканов.

В Исландии вулканические жерла часто представляют собой длинные трещины, параллельные рифтовой зоне — там, где расходятся литосферные плиты. Возобновление извержений обычно происходит из новых параллельных трещин, смещенных на несколько сотен до тысяч метров от более ранних трещин. Такое распределение жерл и крупных извержений жидкой базальтовой лавы обычно создают толстое лавовое плато, а не одно вулканическое сооружение. Одно из самых крупных извержений лавы в истории человечества произошло в 1783 году в Исландии из трещины Лаки. Этот трещинный вулкан произвел высокие лавовые фонтаны, ряд трещинных кратеров длиной 27 км и базальтовые потоки лавы на площади 565 км2 объемом около 15 км3.

Вулкан Гримсвьотн
Гримсвотн, наиболее активный действующий вулкан Исландии в наше время, находится под огромной ледяной шапкой Ватнайёкудль. От центрального вулкана тянутся длинные трещины. Наиболее заметной из них является известная трещина Лаки (Скафтар), которая породила крупнейший в мире известный поток лавы во время извержения в 1783 году. Потоки лавы Лаки объемом 15 км3 извергались в течение 7 месяцев из системы трещин длиной 27 километров. Значительный ущерб урожаю и потери скота вызвали сильный голод, который привел к гибели одной пятой(!) населения Исландии.
Трещина Лаки
Вулканическая трещина Лаки. Извержение вулкана Лаки в 1783 году и его последствия привели к снижению глобальных температур, так как в Северное полушарие было выброшено 120 миллионов тонн диоксида серы. Это привело к неурожаям в Европе и, возможно, вызвало засухи в Северной Африке и Индии. Согласно исследованиям некоторых ученых, извержение Лаки привело к смерти более 6 миллионов человек во всем мире.

Радиальные трещинные жерла гавайских вулканов создают «завесы огня», когда фонтаны лавы извергаются вдоль трещины. Эти жерла создают целые стены базальтовых брызг по обе стороны трещины.

На вулкане Крафла
Раскаленные фонтаны лавы из извергающейся трещины на вулкане Крафла в Исландии 6 сентября 1984 года. Фото Майкла Райана, 1984 (Геологическая служба США).

Лавовые купола (вулканические купола)

Формы рельефа такого рода представляют собой куполовидный курган, состоящий из лавы настолько вязкой, что она накапливается над вулканическим жерлом, не вытекая. Иногда купола образуются в результате многократных разливов небольших потоков из жерла на вершине вулкана, а иногда чрезвычайно вязкая лава выдавливается из жерла, как короткий отрезок зубной пасты из слегка сжатого тюбика. Породы, которые образуют лавовые купола — это, как правило, андезиты, дациты или риолиты.

Нет ничего необычного в том, что активно растущий лавовый купол может однажды взорваться, вследствие чего разрушится весь или часть купола. Многие лавовые купола растут за счет внутреннего вытеснения лавы, что вызывает набухание и перенапряжение купола. По мере роста купола расширяющаяся земляная кора разрушается, и ее части скатываются вниз, образуя нагромождения фрагментов породы (брекчии) вокруг его основания. Продолжающееся разрушение оболочки купола может привести к образованию кучи из обломочных пород, которая почти полностью погребет твердую часть купола.

Лавовые купола могут образовывать курганы высотой в несколько сотен метров и диаметром от нескольких сотен до более 1000 метров. Густые потоки лавы иногда перемещаются на небольшие расстояния от купола и искажают его в целом круглую или овальную форму. Типичным примером лавового купола является купол, находящийся в кратере горы Сент-Хеленс.

купол Сент-Хеленс
Лавовый купол горы Сент-Хеленс, 16 мая 1984 года. После извержения 18 мая 1980 года купол лавы стал систематически расти в кратере вулкана. В 1984 году купол имел ширину 850 метров и высоту 220 метров. Вилли Скотт/Геологическая служба США

Вулканические купола
Вулканические купола образуются в результате вытеснения высоковязкой, бедной газом андезитовой и риолитовой лавы. Поскольку вязкость настолько высока, лава не вытекает из жерла, а вместо этого скапливается над жерлом.

Блоки почти твердой лавы отрываются от внешней поверхности купола и скатываются по его бокам, образуя брекчию по краям куполов.

Поверхность вулканических куполов, как правило, очень шероховатая, с многочисленными выступами, которые были подняты давлением магмы снизу.

Большинству извержений купола предшествуют взрывные извержения более насыщенной газом магмы, образующие конус тефры, в который выдавливается купол.

Вулканические купола могут быть чрезвычайно опасны, потому что у них очень неустойчивые склоны, которые могут разрушиться, обнажая вязкую магму, насыщенную газом. Это может привести к боковым взрывам или извержениям пирокластического потока пелеанского типа (nuée ardentes) — вулканического выброса с большим содержанием газа и пирокластического материала.

Факторы, определяющие размер и форму вулканов

Форма и размер вулкана определяется несколькими факторами. К ним относятся:

  1. Объем извергаемых вулканических продуктов
  2. Продолжительность интервала между извержениями
  3. Состав вулканических продуктов
  4. Разновидность типа извержения вулкана
  5. Строение жерла
  6. Окружающее пространство, в которое извергаются вулканические продукты

Объем материала, выбрасываемого любым извержением, может сильно варьироваться от нескольких кубических метров магмы до 3000 кубических километров. Серия небольших извержений обычно создает насыпи вблизи жерла, тогда как крупные извержения, как правило, разбрасывают свои продукты на большее расстояние. Эффузивные извержения образуют лавовые плато или пологие щитовые вулканы, умеренно взрывные извержения образуют стратовулканы, а гигантские взрывные извержения образуют плато лавовых или пепловых потоков и почти всегда образуют кальдеру диаметром в несколько километров над местом извержения. Естественно, поскольку в формировании вулканических форм рельефа участвуют многие другие факторы, в этих правилах есть исключения.

Химический состав магмы влияет на ее физические свойства, которые, в свою очередь, оказывают большое влияние на форму рельефа, сформированную извержением вулкана. В таблице перечислены четыре распространенных типа вулканических пород: базальт, андезит, дацит и риолит.

НаименованиеСодержание кремнезема в % Основные полезные ископаемыеЦветПлотность
(гм/см3)
Базальт45-53Ca, полевой шпат, пироксены, оливинтемно-серый3,0
Андезит53-62CaNa, полевой шпат, пироксены, амфиболитсредний серый2,9
Дацит62-70Na, полевой шпат, биотит, амфиболит, пироксенсветло-серый2,8
Риолит70-78K, Na, полевой шпат, кварц, биотитот светло-серого до розового2,7
Распространенные типы вулканических пород

По мере увеличения содержания кремнезема эти типы пород обычно становятся более вязкими. По мере увеличения содержания магматического газа они становятся более взрывоопасными. Другие физические свойства, важны для определения характера лавовых потоков. Например, горячая базальтовая лава образует потоки с гладкой или волнистой поверхностями. Эти потоки, известные как пахоэхоэ, имеют тенденцию течь несколько дальше, чем более холодные потоки aa того же химического состава, которые имеют шероховатую, неровную поверхность.

Пахоэхоэ
Отбор проб лавы пахоэхоэ для геохимического анализа вулкана Килауэа, Гавайи, 26 июня 2009 года.
Фото: Гавайская вулканическая обсерватория/Геологическая служба США

Если вулкан имеет склонность к систематическим извержениям, это будет отражено на его форме рельефа. Например, форма огромного, но пологого щитового вулкана Мауна-Лоа указывает на продолжительный период извержения потоков жидкой лавы, в то время как красивая симметричная форма стратовулкана Фудзи указывает на период умеренно взрывных извержений, которые произвели чередующиеся слои пепла и лавы.

Вулкан Фудзи
Пирокластический конус стратовулкана Фудзи. Фудзияма (Фудзи, Фудзисан) — действующий стратовулкан на японском острове Хонсю в 90 километрах к юго-западу от Токио. Высота вулкана — 3776 м . В настоящее время вулкан считается слабоактивным, последнее извержение было в 1707—1708 годах.

В отличие от простых щитовых и стратовулканов, многие вулканы со временем меняют свои эруптивные привычки — как по типу извержения, так и по расположению своих жерл. Это приводит к образованию смеси вулканических форм рельефа, называемых сложными вулканами.

Геометрия жерла также влияет на вулканические формы рельефа. Многочисленные жерла, которые извергались только один или максимум несколько раз за все время, образуют вулканическое поле из десятков небольших шлаковых конусов, а не один большой вулкан. Вулканические жерла в виде длинных трещин обычно образуют толстое лавовое плато (особенно при извержении большого количества жидкой лавы) или низкий вулканический холм.

Вулкан Гекла в Исландии является переходным типом между трещинными вулканами, создающими плато, и извержениями из одного крупного жерла, которые формируют симметричный стратовулкан. Гекла извергается из трещины, которая параллельна Срединно-Атлантическому хребту и имеет длину около 20 км. Если смотреть вдоль трещины, Гекла выглядит как стратовулкан, а если перпендикулярно трещине, то он выглядит как вытянутый гребень.

Вулкан Гекла
Гекла — вулкан, расположенный в южном регионе Исландии. Его высота составляет 1491 метр. Вулкан считается самым активным в Исландии — с 874 года он извергался более двадцати раз. Неудивительно, что в средние века его называли вратами ада. По мнению ряда экспертов, его извержения известны с 874 года, а вообще вулкан регулярно извергался в течение последних 6600 лет. Его последняя активность была замечена в 2011 году. Вулкан Гекла является частью горного хребта, длина которого составляет сорок километров. В то же время активной частью хребта является трещина Heklugjá, протяженность которой составляет 5,5 км. Источник

Наконец, большое значение имеет среда, в которой вулканические продукты извергаются — в атмосфере, под водой или подо льдом.

Подводные вулканы удивительно похожи на своих собратьев на суше, но их склоны, как правило, круче, потому что вода быстрее охлаждает лаву. Глубокий подводный вулканизм имеет тенденцию быть менее взрывоопасным, потому что давление воды задерживает взрывное кипение.

Подледный вулканизм создает формы рельефа, которые резко отличаются от тех, которые производятся вулканизмом в наземных условиях. Это особенно видно в Исландии, где ледники начали наступать на остров 15000 лет назад, и до сих пор большие ледяные шапки все еще покрывают обширные районы страны.

Трещинные извержения подо льдом образуют крутые хребты из обломков лавы, а не лавовые плато, в то время как подледные извержения из точечных жерл образуют столовые горы. На крутых склонах вулканов столовых гор встречаются характерные лавовые образования в виде своеобразных подушек — так называемая подушечная лава — мешковидные структуры, которые образуются, когда потоки раскаленной базальтовой лавы выдавливаются в океан, глубокое озеро или заполненную водой пещеру во льду.  Это, вероятно, самый распространённый тип застывшей лавы на Земле.

c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *