Типы вулканических извержений, их продукты

Характер извержений бывает весьма различным и зависит от температуры лавы и ее химического состава. Эти свойства определяют качество и количество продуктов извержения, наличие и силу сопровождающих землетрясений и т. д. По таким признакам установлено несколько четко выраженных типов извержений - гавайский, стромболианский, везувианский и пелейский.

Гавайский тип извержений характерен для вулканов Мауна-Лоа и Килауэа на о-ве Гавайи. Это классические щитовидные вулканы с очень пологими склонами (уклон не более 5°) и конусом, сложенным слоями остывшей лавы. Такие пологие конусы образовались в результате излияния подвижной жидкой базальтовой лавы с малым содержанием газов (рисунок 7.1, а). Извержению этого типа предшествует подъем магмы и накопление ее в магматических камерах. По мере возрастания давления лава начинает медленно переливаться через край кратера и разливаться по склону.

Наиболее характерными примерами извержений стромболианского типа являются извержения вулканов Стромболи в Средиземном море и Ключевского на Камчатке (рисунок 7.1 6). Лава, изливающаяся из этих вулканов, менее подвижна, заключенные в ней газы выделяются спорадически, в виде взрывов. При этом комки лавы, часто раскаленной, выбрасываются из кратера, образуя бомбы и лапилли. Вот как описывает извержение Ключевского вулкана советский вулканолог Б. И. Пийп. В канун 1945 г. из кратера Ключевского вулкана вырвался огромный клуб газов, высота которого по визуальным подсчетам составила 7 км. Вместе с газом был выброшен огненный столб пепла высотой около 1,5 км. В это же время с вершины вулкана обрушилась лавина бомб, после чего началось выпадение пепла из выброшенного облака. Извержение сопровождалось грохотом, который был слышен на расстоянии 200 км, и многочисленными толчками землетрясений, сила которых достигала 3-5 баллов. Через несколько дней из кратера начала изливаться раскаленная лава, которая стекала вниз по склонам вулкана Излияние лавы продолжалось около 20 дней, после чего началось выделение газовых струй в кратере и по склонам. Подобные извержения Ключевского вулкана повторялись неоднократно.

Рисунок 7.1 – Типы вулканических извержений: а) – гавайский, б) – стромболианский, в) – везувианский, г) – пелейский; 1 – застывшая лава, 2 – расплавленная лава, 3 – канал (жерло), 4 – облако газов и пепла, 5 – пепел и бомбы, 6 – черная туча пепла, 7 – «палящая» туча, 8 – обелиск вязкой лавы

К везувианскому типу следует отнести извержения таких вулканов, как Везувий, Этна, Вулькано и др. (рисунок 7.1, в). Все они расположены в Средиземном море. Для везувианского типа извержения характерны чрезвычайно мощные выбросы магмы, насыщенной газом. Продукты извержения выбрасываются наружу в виде огромных черных туч, из которых затем выпадают ливни пепла и грязевые потоки. Лава изливается из боковых трещин и устремляется по склонам конуса.

Пелейский тип - извержения вулкана Мон-Пеле, расположенного на о-ве Мартиника (рисунок 7.1, г). Извержениям этого типа обычно предшествуют сильные подземные толчки. Магма вулканов чрезвычайно вязкая и содержит много газов. Извержение сопровождается сильными взрывами, а магма пробивает себе путь через боковые трещины, так как жерло перекрыто куполом. При выходе на поверхность лава вследствие значительной вязкости выдавливается вверх в виде огромной пробки, образующей обелиск. При этом из-под пробки вырываются нагретые газы, капельки лавы и пепла, образующие «палящую» тучу раскаленных продуктов извержения.

Как показали наблюдения, характер извержения одного и того же вулкана со временем может измениться. Обычно это бывает связано с изменением химического состава магм, питающих вулкан.

На поверхности земного шара лишь небольшое число вулканов постоянно находится в действии. Активность большей их части проявляется периодически. Долгое время вулканические аппараты могут находиться в состоянии покоя. В этом случае все признаки вулканической деятельности исчезают, лишь иногда происходит выделение водяного пара и фумарол. К потухшим вулканам относят те, которые не возобновляли своей деятельности в течение истории человечества. В настоящее время на суше известно более 700 действующих вулканов. Число подводных вулканов практически не поддается учету - только в Тихом океане предполагается наличие не менее 10 тыс. конусов и центров излияния лав.

Извержения вулканов — грозные явления природы, часто сопровождающиеся человеческими жертвами и значительными разрушениями. Одно из сильнейших извержений произошло в 1815 г на о-ве Сумбава в Индонезии, когда взорвался вулкан Тамбора. Из кратера было выброшено около 100 км3 пепла на высоту до 20 км. При этом на удалении до 40 км были разбросаны бомбы диаметром 13 м, а в 150 км от вулкана толщина слоя выпавшего пепла достигала 0,5 м. При взрыве и от его последствий погибло 100 тыс. человек.

Другими крупными извержениями в истории являются извержение вулкана Кракатау в Индонезии (1883 г.), при котором погибло 36 тыс., человек; извержение вулкана Мон-Пеле на о-ве Мартиника (1902 г.) с 30 тыс. жертв; извержение Везувия (79 г.н.э.), вулкана Лаки (Исландия, 1783 г.), вулкана Унзедоке (Япония, 1792 г.) и др. Катастрофическим по своим последствия было извержение вулкана Арепас в Колумбии в ноябре 1985 г., когда погибло более 20 тыс. человек.

Существенно сказывается деятельность вулканов и на глобальном климате, поскольку в атмосферу выбрасывается огромное количество пыли, в результате чего снижается прозрачность атмосферы и соответственно происходит похолодание. Так, в результате извержения вулкана Тамбора в 1815 г. практическими не было лета: в Лондоне отмечалось снижение среднегодовой температуры на 2—3°С, в Северной Америке вообще не созрел урожай.

Извержения вулканов носят различный характер: могут сопровождаться взрывами и землетрясениями или протекают спокойно. Взрывы часто происходят в результате закупорки центрального канала вязкими лавами и скопления газов под образовавшейся пробкой. Жидкие лавы спокойно переливаются через край кратера и растекаются по окружающей местности. В целом при извержениях продукты вулканической деятельности могут быть газообразными, жидкими и твердыми

Газообразные продукты, или фумаролы, характеризуются высокой температурой и разнообразным составом. В них содержатся водяные пары, углекислый газ, азот, сернистый газ, водород, оксид углерода, хлор и др. Газовый состав фумарол во многом определяется их температурой. В зависимости от температуры выделяются сухие, кислые и щелочные фумаролы.

Сухие фумаролы отличаются высокой температурой, порядка 500 °С. Обычно они не содержат водяных паров, но зато насыщены хлористыми соединениями, в первую очередь такими, как хлористый натрий, хлористый калий, хлористое железо и др.

Кислые фумаролы обладают достаточно высокой температурой, достигающей 300—400°С.. В отличие от сухих фумарол кислые содержат водяные пары, хлористый водород и сернистый ангидрид.

Щелочные фумаролы характеризуются средними температурами, немного выше 180°С, и содержат главным образом хлористый аммоний, при разложении которого выделяется свободный аммиак.

Газовые выделения с температурой около 100-180°С называются сольфатарами; они состоят преимущественно из водяных паров и сероводорода. Газовые выделения с температурой ниже 100°С называются мофетами; они представлены главным образом углекислым газом и водяными парами.

В ряде случаев выделение вулканических газов достигает грандиозных масштабов. Наличие газов в магме замедляет ее остывание, а их потеря приводит к быстрому затвердеванию жидких продуктов извержения.

Жидкие продукты, или лавы, при извержении характеризуются высокими температурами, колеблющимися в пределах 600—1200 °С.. Как отмечалось ранее, лава представляет собой магму, в значительной степени потерявшую газовые компоненты. Лавы, как и магмы, различаются по химическому составу, определяющему их физические свойства. В зависимости от содержания SiO2 выделяют лавы кислые (риолитовые) и основные (базальтовые).

Кислые (риолитовые) лавы светлые, окрашены обычно в серые тона, вязкие, тугоплавкие, медленно остывают и содержат много газов. Основные (базальтовые) лавы, наоборот, окрашены в темные тона, имеют большую плотность, жидкую консистенцию, легкоплавкие, быстро остывают и содержат мало газов. При застывании лав образуются эффузивные, или излившиеся горные породы.

Поскольку лавы обладают различными физическими свойствами, то при излиянии их на поверхность Земли образуются эффузивные тела разной формы: купола (конусы), покровы и потоки.

Покровы возникают при излиянии лав основного, базальтового состава и нередко занимают огромные площади. Лавовые потоки значительно меньше по площади, образуются в тех случаях, когда лава движется по ущельям, речным или ледниковым долинам. При сравнительно небольшой ширине лавовые потоки в ряде случаев бывают вытянуты на десятки километров. Остывание лавовых тел таких размеров происходит неравномерно, поэтому в их теле появляются характерные трещины, зависящие от состава лавы, размеров лавового потока и характера его остывания. По этим трещинам происходит своеобразное растрескивание лав; это явление называется отдельностью. Различают отдельность столбчатую, матрацевидную, шаровую и др.

Помимо газообразных и жидких продуктов во время извержения вулкана выбрасывается большое количество твердых продуктов, которые представлены обломками горных пород или кусками успевшей застыть лавы. Твердые продукты, выбрасываемые в воздух, падают на различном расстоянии от кратера. При этом наблюдается определенная закономерность: более крупные обломки падают у края кратера и скатываются вниз по его внешнему и внутреннему склонам, более мелкие выбрасываются на прилегающие равнины или откладываются у подножия конуса. В зависимости от величины обломков твердые продукты вулканических извержений подразделяются на вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел.

Вулканические бомбы — это крупные, от нескольких сантиметров до 1 м и более в диаметре куски затвердевшей или частично затвердевшей лавы. Форма бомб самая различная — от шаровидной до веретенообразной. Встречаются бомбы менее правильной формы. Лапилли (лат. «лапиллис» — камешек) - представляют собой обломки шлака величиной до 1,5— 3 см в диаметре. Форма лапиллей, как и бомб, весьма разнообразная. Вулканическим песком называются твердые продукты извержения, размер которых не превышает 1—5 мм. Вулканический пепел состоит из мельчайших (менее 1 мм) частиц лавы, вулканического стекла и других пород. Пепел оседает на склонах конуса или разносится на большие расстояния; при накоплении и уплотнении пепла формируются породы, называемые вулканическим туфом. Из скоплений вулканического материала различных размеров образуются породы, получившие название агломерата, или вулканической брекчии.