Вулканы: типы, строение, продукты извержения

      Иногда на склонах вулканов  возникают паразитические, или побочные  кратеры, через жерло которых  также может извергаться определенное  количество лавы. 
 
 
 
 
 

6.3.Продукты извержения

      При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми.

  Газообразные, или летучие играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 700⁰С) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.

Состав  газов и их концентрация в пределах одного вулкана очень сильно меняются от места к месту и во времени. Зависят они и от температуры, и в самом общем виде от степени дегазации мантии, и типа земной коры. По данным японских ученых, зависимость состава вулканических газов от температуры выглядит следующим образом:

   Температура, ⁰С                                                 Состав газов (без воды)

   1200-800                                                              HCl, CO₂, H₂O, H₂S, SO

   800-100                                                                HCl, SO₂, H₂S, CO₂, N₂, H₂

   100-60                                                                  H₂, CO₂, N₂, SO₂, H₂S

   60                                                                         CO₂, N₂, H₂S

Характер  выделения газов зависит от состава  и вязкости магмы, а скорость отделения  газов от расплава определяет тип  извержения.

Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-1200⁰С. Представлена именно лавой.

  Вязкость лавы обусловлена ее  составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-1200⁰С) по сравнению с кислыми (800-900⁰С). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости.

Твердые продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.

Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы ‘слезы Везувия’ достигали десятков тонн). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания,  образовавшейся  при  их  остывании. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они  приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли (лат.”лапиллус“- маленький камень) - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы.                                                                                                                                 Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (³ 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф. Мощные выбросы пеплов, снижая солнечную радиацию, вызывают понижение температуры. Так, извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 г. привело к снижению средней температуры на земном шаре на 2,5 ⁰С. Похолодание произошло и после извержения вулкана Пинатубо в 1991 г. на Филиппинах. 
 
 
 

6.4.Вулканы на службе у человека (рис.3) 

  Внутренняя  энергия Земли, с которой связана  деятельность вулканов, еще не  подвластна человеку, и поэтому  мы не можем пока избавиться  от этого грозного явления.  Но люди находят разные средства  для уменьшения этой опасности. Более того, человек научился получать выгоду от своего “страшного соседа”.

Прежде  всего нужно отметить, что вулканические  силы Земли заключают в себе огромную энергию. Расход тепла, связанный  с  извержениями и горячими источниками, по подсчетам ученых, составляет примерно от 8,4^.10¹⁷  до 31,5^.10¹⁸  дж в год.

Тепловая  энергия вулканов давно и очень  широко применяется в Исландии- стране вечных льдов, не имеющей запасов  топлива. Также это самая дешевая  энергия.

Широко  используется горячая вулканическая вода в Японии. Ею отапливаются дома, прогревается почва на рисовых полях и огородах, а благодаря значительному содержанию солей аммония и фосфора она применяется как удобрение.

Горячие воды не только источник тепла и  различных химических соединений. Многие из них содержат вещества, обладающие лечебными свойствами. Например, установлено, что горячие воды многих источников Камчатки и Курильских островов по своим бальнеологическим свойствам не уступают минеральным водам известных курортов. Так, на Камчатке большую славу снискали воды Налачевских источников, содержащие мышьяк. Горячие вулканические воды используются при лечении многих болезней, в том числе ревматизма, различных заболеваний суставов, нервной системы и т.д.

 Современная  деятельность вулканов сопровождается образованием ряда месторождений минералов, некоторые из них возникают на глазах человека, Например, выделяющиеся из глубин газовые струи бывают настолько насыщены сернистым газом и сероводородом, что у выхода их на поверхность возникают серные бугры. С действующими вулканами также связано образование нашатыря, борной кислоты и других химических соединений.

 В  древних вулканах, чьи вулканические  постройки в большей или меньшей  мере разрушены и под которыми  на глубине уже нет очагов  лавы, встречается другой комплекс полезных ископаемых. В основном это руды металлов, в том числе ртути, серебра, сурьмы и др., месторождения серы и, конечно, сами лавы как строительный материал. При подводных извержениях возникают месторождения исландского шпата (ценный материал для изготовления оптических приборов), а иногда и марганца и железа.

 С  особым видом магматической деятельности  на огромных глубинах (по своему  взрывному характеру примыкающей  к вулканическим явлениям) связано  образование алмаза.

  Все,  что мы узнали о вулканах, говорит о том, что их деятельность может использоваться в разнообразных направлениях. Более того, в некоторых случаях возможности эти оказываются совершенно неожиданными. Например, исследователи Сахары поставили вопрос об использовании угасших вулканов для…увеличения числа выпадающих дождей. На первый взгляд предложение кажется просто странным. Однако связь между дождями и вулканической деятельностью в Сахаре существует. Дело заключается в том, что в недалеком прошлом в условиях пустынного климата в Сахаре действовали вулканы, и тогда в этих краях было много озер. Поэтому предполагают, что наблюдаемое в настоящее время резкое понижение влажности связано с прекращением вулканических извержений. С другой стороны, данные о современной вулканической деятельности  показывают, что извержения вулканов, как правило, сопровождаются обильными атмосферными осадками. Отсюда естественный вывод о возможности увлажнения климата путем искусственного возобновления деятельности потухших вулканов, например, при помощи атомной энергии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.5. Вулканическая деятельность на Луне

  Сравнительно недавно (с началом освоения космоса) стало известно, что вулканизм - явление космическое, что он присущ всем планетам Солнечной системы. Больше всего мы знаем о вулканизме Луны. На видимой стороне Луны известно 517 больших и множество более мелких кратеров.

В ночь на 3 ноября 1958 года советские астрономы  Н.А.Козырев и В.Е.Езерский зарегистрировали извержение вулканических газов  из одного из лунных кратеров. Позднее они же обнаружили фумарольную (“фумо“-дым) деятельность еще в одном кратере. Это показывает, что вулканы на Луне продолжают действовать и сейчас. 
 
 
 
 
 

7.Научные методы и средства исследований 

 Одним из методов научного исследования является фотограмметрия. Фотограмметрия традиционно подразделяется на два основных направления: 1 – наземная фотограмметрия (фототопография); 2 – воздушная фотограмметрия (аэрофототопография, аэрофотогеодезия) и предполагает исследование объектов и явлений по их фотографическим изображениям, получаемым специализированными фотокамерами ( фототеодолитами, аэрофотоаппаратами и т.п.) с точек земной поверхности или с применением летательных аппаратов.

 Последние десятилетия бурное развитие получили новые методы фотограмметрии, основанные на возможности визуализации результатов дистанционных исследований, выполняемых вне видимого диапазона электромагнитного спектра. Некоторые из новых направлений дистанционного зондирования были бы крайне полезны для изучения вулканов Камчатки и Курильских островов. Например, радиолокационная фотограмметрия - потому, что полностью свободна от погодных условий, являющихся, как известно, основным препятствием для изучения вулканов Камчатки и Курил в видимом диапазоне. Фотограмметрия инфракрасных (ИК) изображений, получаемых с помощью современных тепловизоров и термальных ИК сканеров, могла бы дать важные дополнительные материалы при изучении вулканических извержений и их предвестников. Но в Институте вулканологии ДВО РАН наибольшее развитие и применение получили именно методы традиционной фотограмметрии и только потому, что инструменты, приборы и технологии исследований этого направления оказались наиболее доступными. Точные геометрические характеристики и динамические параметры вулканических извержений, определяемые методами фотограмметрии, позволяют объективно судить о характере и масштабах происходящих событий, способствуют правильному пониманию механизма извержений.

  А в комплекс вулканологических исследований, применяемых на НИС “Вулканолог” при изучении подводных вулканов Курильской островной дуги, в качестве обязательных методов входили эхолотный промер, гидромагнитная съемка (ГМС), отбор проб донных осадков и др. В ряде рейсов были выполнены измерения теплового потока, непрерывное газогидрохимическое профилирование и гидрохимические исследования.

При проведении геофизических исследований использовалась единая служба судового времени. Она  позволяла синхронизировать работу различной измерительной аппаратуры и приводить результаты измерений к единым координатам времени и пространства.

 Известно  еще много методов исследования  вулканов, но не будем вдаваться  в подробности, ведь это не  является основной темой работы. 

8.Связи с другими проблемами и задачами 

После накопления обширных знаний и выработки специальных методов исследования вулканов возникла самостоятельная наука вулканология. Вулканология тесно связана с такими науками, как геология, петрография, минералогия, геохимия, гидрогеология, геофизика, термодинамика и отчасти астрономия.