Магматизм и его роль в образовании рельефа земной поверхности

Подобные трещинные извержения наблюдались также на Гавайских островах, в Японии и СССР, на Камчатке. На Камчатке имеется 30 действующих вулканов, расположенных вдоль разломов земной коры параллельно берегу океана. Извержения камчатских вулканов очень разнообразны и относятся преимущественно к пирокластовой категории. Но в июле 1975 г. произошло извержение вулкана Плоский Толбачик по исландскому типу. На склоне вулкана образовалась протяженная трещина. Сначала активной оказалась северная часть трещины, из которой вырвалась туча пепла, шлака и газов, поднявшихся на высоту 10 км. Над трещиной возникло 7 шлаковых конусов высотой до 330 м. Из трещины выливалось 15 лавовых потоков длиной до 6 км. Из южной части трещины лавы вылилось еще больше: она образовала лавовое поле площадью 36 км2. Толщина лавы у основания равнялась 40--70 м. Извержение Толбачика продолжалось 5 месяцев. За это время вулкан выбросил на поверхность Земли 2,17 км3 пирокла-стического материала (пепел, шлак, бомбы). В атмосферу вылетело 72,28 км3 (1 млн т) паров воды и газов, изверглось 0,7 км3, (2,52 млрд т) лавы.

Гавайский тип. Извержения этого типа по характеру и продуктам близки к трещинным, но излияния происходят через широкий трубообразный канал. Гавайские острова целиком сложены из лавы древних подводных, а впоследствии наземных извержений. На южном острове Гавайев расположены три действующих вулкана. Самый крупный из них -- Мауна-Лоа -- имеет высоту 4166 м над уровнем океана. По форме вулканы гавайского типа напоминают щит, в связи с чем они получили название щитовых. Наиболее хорошо изучен кратер вулкана-сателлита Килауэа (высота 1230 м), расположенного на юго-восточном склоне Мауна-Лоа. Этот кратер имеет диаметр 5 км. В юго-западной его части находится жерло Гале-Мау-Мау (1000x900 м). До 1924 г. кратер был всегда заполнен раскаленной лавой и имел вид озера. Температура лавы на поверхности озера колебалась от 1000 до 1300° С. В 1924 г. уровень лавы понизился на 350 м и обнажились отвесные стенки вулканического канала. Период извержения знаменовался тем, что уровень лавового озера повышался и лава переливала через борт кратера, а кратерное озеро в тот момент кипело, в нем возникали фонтаны лавы высотой 10--100 м. Лава текла по склону горы со скоростью до 25 км/ч.

В настоящее время вулканы гавайского типа известны на о-вах Самоа, в Новой Зеландии, Исландии, а также в Восточной Африке (Нирагонго). Нирагонго -- единственный в мире вулкан, в кратере которого (глубиной 300 м) до настоящего времени сохранилось жидкое лавовое озеро.

Подводные эффузивные извержения. Это самая большая по численности категория вулканов, но еще мало изученная, так как далеко не все их извержения были зафиксированы.

Вулканы океанов принадлежат в основном к эффузивной категории, извержения их связаны с трещинами. Лава из трещин на значительной глубине вытекает спокойно, без сильных взрывов, при малом (1--3%) количестве пирокластов. На глубине свыше 2--3 км столб воды может создать давление большее, чем внутреннее давление пара, поэтому взрыва не происходит. Лава и вмещающие породы не дробятся и пирокластов не образуется. Газы в виде отдельных пузырьков и струй растворяются в воде, не достигая поверхности. Такое извержение на поверхности океана обычно не фиксируется. Иногда, также в связи с большим давлением столба воды, лава выжимается, не растекаясь, и образует куполовидные тела. Состав лавы обычно базальтовый. Лава образует на дне обширные, изометричной формы покровы или узкие, но весьма длинные потоки с подушкообразной или шаровой текстурой (пиллоу-лавы). Отличительная особенность подводных лав --образование стекловатой оболочки на их поверхности в результате бы- строго остывания при соприкосновении с холодной водой. На дне океана обнаружены и вулканические постройки конусо- или куполовидной формы. Сложены они также базальтовой, но более вязкой, чем у трещинных вулканов, лавой. Иногда лава чередуется с отложениями горячих источников -- гидротерм.

Количество подводных вулканов велико. Так, английские исследователи в юго-восточной части Тихого океана, примыкающей к южноамериканскому шельфу, обнаружили несколько сотен вулканов, в том числе 200 с диаметром основания более 1 км. Один из них, находящийся против побережья Перу, имеет высоту 1,5 км при диаметре основания 9 км. По-видимому, этот вулкан потухший, как и большинство наиболее высоких конусов на дне океана.

Наиболее характерной особенностью глубоководных подводных вулканов является выделение большого количества гидротермальных растворов. Они выделяются как из жерла вулкана в главную стадию извержения, так и из трещин на склонах вулкана в фумарольную стадию. В кальдере одного из вулканов на подводном хребте Хуан-де-Фука на глубине 1600 м канадские ученые обнаружили гидротермальные жерла, вокруг которых выросли холмы причудливых очертаний высотой до 10 м, сложенные сульфидными минералами. Отложения гидротерм содержат в большом количестве сульфиды -- сернистые соединения меди, серебра, цинка, свинда и других элементов, являющиеся ценными полезными НС* копаемыми. Гидротермы обнаружены в Тихом и Атлантическом океанах, в Красном море.

Подводные вулканы в области шельфа по характеру извержения приближаются к наземным -- исландского или гавайского типа. Наряду с эффузивными здесь наблюдаются пирокластовые и эксплозивные извержения. У этих вулканов сначала вырастает подводный плоский широкий пьедестал конуса, а затем на нем -- нормальный конус, который может, достигнув поверхности воды, образовать вулканический остров. Особенно многочисленны подводные вулканы в Тихом океане, а также вдоль срединных хребтов других океанов. Только в районе Исландии имеется 26 действующих вулканов. 13 ноября 1963 г. на глубине 130 м произошло извержение вулкана Сертсей, за несколько дней создавшее остров. В Средиземном море подводное извержение привело к образованию о. Санторин.

Пирокластовые (смешанные) извержения. Вулканы этой категории характеризуются выбросами как лавы, так и твердых и газообразных продуктов. Они центрально-кратерного типа, обладают конусами правильной формы. Обычно эти конусы состоят из переслаивания лавы и твердых продуктов (бомбы, пепел, вулканический песок, шлаки и т. п.), в связи с чем их называют слоистыми, или стратовулканами. В этой категории выделяют несколько типов: стромболианский, везувианский, этнинский и др. В целом извержения этой категории носят промежуточный характер между эффузивными и взрывными (эксплозивными), в связи с чем они иногда называются смешанными, или переходными.

Стромболианский тип. Извержения вулканов этого типа происходят часто; взрывы и выбросы могут следовать через короткие промежутки времени (от нескольких минут до часа), иногда с удивительной ритмичностью. Так, извержения вулкана Ицалько происходили через несколько минут. Бомбы, разбрызгиваемые лава и шлаки у этих вулканов поднимаются на относительно небольшую высоту (50--300 м). Лава вулканов стромбо-лианского типа более кислая и вязкая, чем вулканов гавайского типа, и горячая с температурой 1100--1200° С. Вулканический очаг располагается неглубоко.

Везувианский тип. Вулканы этого типа распространены очень широко, а их извержения в последние столетия наиболее типичны для рассматриваемой категории.

Везувий расположен на Средиземноморском побережье, вблизи г. Неаполя. Описания его деятельности имеются с начала прошлого тысячелетия. До извержения 63 г. н. э. он считался потухшим. Извержение огромной силы произошло в 79 г. н. э. Города Геркуланум, Помпеи и Стабия оказались погребенными под вулканическим пеплом, толщина слоя которого достигала 7 м. Люди, по-видимому, были удушены ядовитыми газами. В конце извержения хлынул дождь. Потоки воды, смешанные с вулканическими продуктами и грязью (лахар), завершили погребение городов и людей. Взрывы в начале извержения разрушили вершину горы, образовав на ее месте огромную котловину -- взрывную кальдеру, окруженную соммой. Более 100 лет Везувий бездействовал, а затем были редкие слабые извержения. Все ранние извержения Везувия происходили без лавовых излияний (или при малом количестве лавы) и должны относиться к промежуточному типу извержений между пирокластовой и эксплозивной категориями. Итальянский геолог Стопанни назвал этот тип плинианским, в память Плиния Старшего -- крупнейшего ученого античного периода, погибшего при извержении Везувия.

Очень сильное извержение Везувия произошло в 1631 г. Позже Везувий начал действовать как вулкан пирокластовой категории. Наряду с небольшими выбросами газов, пепла, вулканических бомб вылилось большое количесво лавы, которая двумя потоками стала двигаться в сторону моря. Раскаленный поток почти полностью уничтожил г. Торре-дель-Греко. В дальнейшем извержения происходили с интервалом 10--30 лет. Последнее сильное извержение наблюдалось 20 марта 1944 г. Длилось оно 7 дней. В результате кратер и канал очистились от лавы и в настоящее время представляют собой открытую воронку.

Этнинский тип извержений по характеру близок к везу-вианскому и в ряде классификационных схем они объединяются. Вулканы этого типа очень активны. Извержения следуют одно за другим через несколько лет, но и в периоды между извержениями из центрального кратера непрерывно выделяются струи газа и па- ров воды, нередко выбрасывается пепел. Вулкан Этна расположен на о. Сицилия. Это высочайшая в Европе вулканическая гора (3290 м над уровнем моря). Фаза крупного извержения обычно, начиналась с сильного землетрясения и ряда взрывов, во время которых из центрального вершинного кратера выбрасываются газы и пепел. Вслед за начальным извержением на склоне появляются трещины, из которых изливается лава, выбрасывается рыхлый материал и образуются конусы побочных -- паразитических -- вулканов. В процессе извержения высота прорывов лавы постепенно снижается. Количество пирокластического и эффузивного (выброшенного Этной) материала необычайно велико. Лавовые потоки и туфы только за последние 100 лет заняли на склонах горы площадь около 1300 км2. Паразитических конусов на склоне Этны насчитывается свыше 200.

В России извержения такого типа происходят на Камчатке, на самом высоком вулкане Евразии Ключевском (4850 м). Ключевской вулкан (рис. 15) очень активен в последние 250 лет.

Рис.15. Вулкан Ключевская Сопка

Произошло 37 циклов извержений, в среднем через 6--7 лет. Извержения газов и пирокластического материала происходили через вершинный кратер, а излияния лавы -- преимущественно через боковые жерла или трещины. Паразитических конусов на склонах вулкана свыше 60. Лава основного состава. Длина ее потоков достигает 16 км. Магматический очаг расположен глубже, чем у вулканов стромболианского типа.

Вулканы этнинского типа распространены в Средиземноморье, Южной Америке, Японии, на Курильских островах, Камчатке.

Эксплозивные (газово-взрывные) извержения. Вулканы этой категории извергают огромное количество газа и пара и малое количество лавы; иногда лава отсутствует. Твердые продукты обычно бывают сильно раздроблены, перетерты и представлены пеплом. Извержения связаны чаще всего с магмой кислого или среднего состава. Магматические очаги, питающие эти вулканы, располагаются на большой глубине, и магма из них не всегда достигает поверхности Земли. В эксплозивной категории вулканов выделяется несколько типов.

Пелейский тип получил название от вулкана Мон-Пеле на о. Мартиника в Малой Антильской островной дуге. Классическим стало извержение 23 апреля 1902 г. Частые землетрясения и выбросы пепла, паров воды и ядовитых газов продолжались две недели. Все это время гора была окружена белым облаком пара, и S мая утром произошел взрыв, сопровождавшийся страшным грохотом. По словам очевидца, вершина горы была разнесена на куски, а затем плотная огненная туча газа и распыленной лавы двинулась вниз по склону со скоростью 180 км/ч. В этой огненной туче (фр. «нюе-ардант») температура достигала 450--600° С. Она разрушила г. Сен-Пьер, и 30 тыс. его жителей погибли. Через несколько недель после выброса газов на дне кратера появился лавовый купол с крутыми склонами. Он состоял из раскаленной густой лавы кислого состава. В середине октября 1902 г. на восточной стороне купола начал подниматься огромный лавовый обелиск, напоминающий по форме гигантский палец (рис. 16). Высота его ежедневно увеличивалась на 10 м. Наконец, он достиг высоты 900 м над уровнем кратера и стал разрушаться. Через год, в августе 1903 г., обелиск распался.

Рис.16. Лавовый обелиск вулкана Мон-Пеле

Извержения пелейского типа с выдавливанием вязкой лавы называют экструзивными. Подобные извержения имели место на Камчатке, у вулканов Безымянного и Шивелуча; на Аляске, у вулкана Катмай. Всего, по Рис. 16. Лавовый обелиск вулкана данным В. И. ВлОдавца, B Мон-Пеле нашем столетии было более 40 таких извержений.

Кракатауский тип извержений характеризуется необычайно сильными взрывами с выбросами огромного количества газов и пепла. Лава на поверхности почти не появляется. Название типу дано по вулкану Кракатау, слагающему остров в Зондском проливе между о-вами Суматра и Ява. При извержении 26 августа 1883 г. взрывы его были настолько сильны, что значительная часть острова взлетела на воздух. Извержения вулканов кракатауского типа связываются с кислой вязкой магмой. Судя по пемзе и пеп-ЛУ> У вулкана Кракатау она имела дацитовый состав (65% кремнезема).

Маарский тип. К нему относятся вулканы одноактных извержений, ныне потухшие. При этом возникают плоские блюдце-образные кратерные впадины, по краям которых формируются невысокие валы, сложенные шлаком и обломками горных пород, выброшенных из кратера. Ко дну кратера подходит вулканический канал, или трубка взрыва, именуемая у древних вулканов диатремой. На глубине 400--500 м трубки взрыва бывают заполнены базальтовой лавой или производными ультраосновной магмы. Выше в них располагаются перетертая синяя глина и перемятые обломки вулканических пород (кимберлит). Особенно большую известность диатремы получили в Южной Африке (район г. Кимберли и др.), а в последние годы и в Сибири. Магматическая брекчия, заполняющая диатремы, носит название кимберлит. Кимберлит состоит из обломков ультраосновных пород и пород, пересекаемых трубкой на ее пути к поверхности. В кимберлитах встречаются алмазы, пиропы (минералы из группы гранатов) и др. Характер породы свидетельствует об очень больших давлениях и температурах во время взрыва и о подъеме магмы с огромных глубин, из мантии. Трубки взрыва имеют диаметр от нескольких метров до нескольких километров.

Бандайсанский тип по характеру извержений очень напоминает предыдущие типы данной категории, но взрывы в этом случае связаны не с магматическими газами, а с парами воды, которая, проникая на большие глубины, превращается в пар и дает взрыв. В отличие от настоящих газово-взрывных извержений у вулканов бандайсанского типа отсутствуют свежие вулканические продукты извержений. Взрывные извержения бандайсанского типа известны у ряда вулканов Индонезии, Японии и др.

Вулканы эксплозивной категории распространены наиболее широко. По подсчетам В. И. Влодавца, в этом столетии произошло более 1000 их извержений.

Поствулканическая, или фумарольная, стадия. Эта стадия характеризуется сильным ослаблением вулканической деятельности. Лава уже не может вырваться на поверхность, а выходят, как правило, многочисленные газово-паровые струи и горячая вода. Склоны вулканов в начале этой стадии иногда напоминают дымящийся котел воды.

Газовые струи, именуемые фумаролами, подразделяются по составу газов и температуре на: 1) сухие фумаролы с температурой свыше 500° С, в которых пары воды отсутствуют или встречаются в малом количестве; содержат хлористые соединения натрия и калия, примесь соединений марганца, меди и фтора; 2) сернистые, или сольфатары, с температурой 90--300° С, содержащие серную и хлористоводородную кислоты; вокруг таких фумарол часто образуются налеты красного или желтого (от самородной серы) цвета; 3) щелочные, или аммиачные, фумаролы с температурой выше 100° С, газы которых состоят из углекислого аммония и сернистого водорода; присутствуют и пары воды; 4) холодные углекислые фумаролы, или мофетты, температура которых ниже 100° С.

Фумаролы часто располагаются группами, иногда цепочкооб-разно вдоль какой-нибудь трещины. Высота газовых струй от нескольких сантиметров до нескольких метров. Проходя через рыхлые породы или трещины, газы и пары оставляют на стенках трещины или в порах корочки из различных минералов. Особенно сильны струи газов и паров воды, выходящие из кратеров как основных, так и паразитических вулканов. Извержение паров воды -- также характерная особенность поствулканической стадии. По мере удаления от очага пары воды преобразуются в выбросы горячей, обычно сильно минерализованной воды в виде горячих и подогретых источников. Источники бывают постоянно действующими или периодически выбрасывающими воду. Последние называются гейзерами. Периодичность извержений гейзеров обычно очень постоянна. Интервалы извержений у различных гейзеров колеблются от 10 мин до 5,5 ч. Температура воды +94--г-99° С. Вода гейзеров обычно минерализована, содержит соли натрия, магния, кальция, кремния. В связи с этим вокруг гейзеров часто наблюдаются отложения в виде пористых известковистых или кремнистых туфов. Гейзеры известны в Исландии, Новой Зеландии, на Камчатке (Долина гейзеров) и в Иеллоустонском национальном парке в США.

Механизм работы гейзеров объясняется следующим образом. У дна канала происходит перегрев воды и парообразование, что приподнимает колонну воды в канале гейзера и происходит мгновенное паро-водяное извержение.

Пары и газы вместе с водой могут выбрасывать жидкую грязь, образуя грязевые вулканы. Конусы этих вулканов обычно невелики и достигают высоты 1--2 м, но иногда и 400 м. Диаметр кратера измеряется десятками сантиметров или метрами. Грязевые потоки могут иметь длину в десятки метров, а температура грязи при извержении достигает 80--90° С.

Грязевые вулканы могут быть и не связаны с вулканическими процессами. Они могут образоваться там, где в недрах скапливаются углеводородные газы и имеются находящиеся под значительным давлением водонасыщенные и глинистые породы. Такого типа грязевые вулканы в СССР развиты на Апшеронском и Керченском полуостровах, в Западной Туркмении и на Сахалине. Они могут достигать большой высоты --до 400 м -- и по форме напоминать конусы настоящих вулканов.

Поствулканическая стадия может растянуться на многие десятилетия и даже столетия. Полное затухание вулканического процесса может быть связано с исчерпанием магмы в вулканическом очаге.

Заключение

Все мы, живущие на планете Земля, должны знать, как она образовалась, какое место во Вселенной занимает, каково ее строение, какие геологические процессы происходят в земной коре, где сосредоточенны полезные ископаемые. И конечно, особенно важно знать, к чему может привести непрерывно усиливающееся воздействие человека на природную среду. В курсовой работе в доступной форме рассмотрены все перечисленные высшее вопросы.

Размещено на Allbest.ru