Новосибирский государственный университет
Геолого-геофизический факультет
Кафедра геологии нефти и газа
Бак Елена Петровна
Курс 1, группа 5504
Курсовая работа
Реферативная тема :
Вулканы: типы, строение, продукты извержения
Научный руководитель
Лабекина Ирина Алексеевна
Рецензент
Гриненко Максим Игоревич
Новосибирск
2006
АННОТАЦИЯ
В данной курсовой работе собраны материалы на тему “Вулканы: типы, строение, продукты извержения”, также ниже изложены причины рассматриваемого процесса и его последствия. Работа написана на основе сложного многоуровневого плана, содержащего одиннадцать основных пунктов (в том числе введение, заключение и список используемой литературы), включающих в себя цели и задачи исследований, а также сведения об объектах и предметах исследований. Она состоит из 20 страницы, на которых размещены 3 рисунка (стр.10,12 и 16 соответственно). В конце курсовой работы (на стр.20) имеется список всей используемой литературы.
Перед прочтением курсовой работы рекомендую обратиться к ОГЛАВЛЕНИЮ.
ABSTRACT
In the given course work the materials on a theme “Volcanoes:types, structure, products of eruption ” are assembled, also reasons of considered process and its consequences are stated below. The work is written on the basis of the complex multilevel plan containing eleven basic items (including introduction,conclusion and list of the used literature) , including purpose and research problem, and also item of information on objects and subjects of researches. It consists of 20 pages, on which 3 figures (page 10,12 and 16 accordingly). At the end of course work (on page 20) there is a list of the used literature.
Before a perusal course I recommend to address to a TABLE of CONTENS
Оглавление
1. Введение…………………………………………….………………4
2. Формулировка темы и проблемы ………………………………. 5
3. Исторический очерк……………………………………….……….6
4. Цели и задачи исследований…………..…………………………..7
5. Объекты и предмет исследований…..………...…………...... ……7
6. Современные знания в данной области.
6.1. Типы вулканов ………………………...……….…... ……8
6.2. Строение вулканов………………….….…………... ……11
6.3. Продукты извержения……………………………… ……13
6.4. Вулканы на службе человека……………………… …….14
6.5. Вулканическая деятельность на Луне………..…… …….17
7. Научные методы и средства исследований………………… …….17
8. Связи с другими проблемами и задачами………………….. …….18
9.Место данной темы в учебных планах и тематике ГГФ НГУ ……18
10. Заключение………………………………………………................19
11. Список литературы…………………………….……… ………….20
1.Введение
Выбирая тему для курсовой работы я руководствовалась такими вопросами как: ” О чем подробнее хотелось бы мне узнать?” и одновременно “ Что будет интересно моим одногруппникам? “. И мой выбор остановился на вулканах.
На Земле ежегодно извергаются десятки вулканов. Некоторые из них достигают катастрофических размеров, принося людям неисчислимые бедствия.
Это своеобразное и грозное явление природы в прошлом было непонятно человеку и порождало страх и различные суеверия. Ныне научное и практическое изучение вулканов дает возможность узнать состав глубинных слоев Земли и использовать лаву, горячую воду, пар в интересах человека. Но и до сих пор ученые не могут предсказать начало вулканических извержений.
Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле – будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа – не сформировалась без участия вулканизма.
Вулканы таят в себе тайны. А все неизвестное всегда притягивало человечество. И я не оказалась исключением…
2.Формулировка темы и проблемы
В самом общем виде можно сказать, что вулканы - это геологические образования, возникшие над цилиндрическими каналами или трещинами в земной коре, через которые из недр Земли извергаются раскаленная лава (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу),
вулканический пепел, обломки пород и горячие газы. В зависимости от соотношения между извергаемыми лавой, пеплом, обломками пород и газами вокруг жерла образуется той или иной формы вулканическая постройка. При очень сильных взрывах, когда происходят только огромные разрушения, она даже не возникает.
Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер (по-гречески – большая чаша) – глубокую впадину с обрывистыми стенками, похожую на гигантскую чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин на дне и стенах кратера поднимаются струи и газы пара. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками –кальдеры .
В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов.
К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947.
К потенциально действующим относятся вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.
К условно потухшим вулканам относят не проявляющие активности 3500-13500 лет назад, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100 тыс. лет).
Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течение последних 100 тыс. лет. Однако такое деление условно, так как вулканы, считавшиеся потухшими, иногда внезапно возобновляют свою деятельность. Так было, например, с вулканом Безымянным на Камчатке, который в 1955 году совершенно неожиданно начал извергаться.
Расположение вулканов на Земле не случайно, а подчиняется определенным закономерностям. Вулканы приурочены к участкам земной коры с наименьшей прочностью и наибольшей подвижностью. Те же закономерности прослеживаются и в далеком геологическом прошлом.
Деятельность многих вулканов является одним из наиболее грозных явлений природы. Извержения вулканов нередко сопровождаются катастрофами, гибелью целых городов и селений, уничтожением огромных материальных ценностей.
Например, в 1883 г. при обрушении острова-вулкана Кракатау возникла гигантская волна, уничтожившая 36 тысяч человек на побережье соседних островов Ява и Суматра. При извержении вулкана Тамборо в Индонезии в 1815 г. по одним данным 57 925 человек, по другим - около 92 000. При этом были уничтожены большие площади пахотной земли на острове Сумбава, на котором находится вулкан, и на соседнем острове Ломбок.
Иногда в связи с извержением вулканов возникают массовые болезни. Известно, что в Конго во время извержений вулканов в дождливые периоды население схватывает болезнь, сходная с дизентерией; в действительности же это более тяжелое и опасное заболевание. При извержении вулканов выделяются газы, насыщенные HCl и SO2 ,которые растворяются в дождевой воде и образуют кислоты. Они попадают в водоемы, а эта вода используется затем для питья населением и вызывает тяжелый недуг.
3.Исторический очерк
Могущественные и величественные, мрачные и грозные в древности непонятные картины вулканических извержений производили на людей сильное впечатление, а сами вулканы вызывали суеверный страх и почитание.
С вулканами связано множество легенд. В Древней Греции был бог огня Гефест, греки считали его покровителем кузнечного ремесла и искусным кузнецом. Глядя на дымящуюся вершину вулкана на острове Гиеру (в группе Липарских островов Средиземного моря), они верили, что там, в глубине горы, Гефест кует оружие. Позднее римляне стали называть бога огня Вулканом ( по-латыни vulcanus- огонь, пламя), а остров Гиеру переименовали в Вулькано.
Название “вулкан“ стало применяться впоследствии ко всем горам, извергавшим огонь, лаву, пепел.
Католическая церковь учила, что вулканы служат местом вечного наказания грешников. А жители Явы верили, что вулкан Сумбинг и есть тот “гвоздь“, которым остров прикреплен к Земле.
Со временем люди перестали обожествлять вулканические извержения, стали изучать их природу. Уже философы античного мира серьезно задумывались над причинами вулканических извержений.
Первая научная гипотеза о происхождении вулканов принадлежит Аристотелю. Он предполагал, что “земля содержит в своих недрах источники жизненной силы и огня, скрытые от глаз человеческих; имеют много выходов на свет - выводных каналов пара и огня, поэтому Этна и Эоловы ( Липарские) острова извергают “воспламененные железистые земляные глыбы “.
С эпохи Возрождения начинается систематическое изучение вулканизма. В разнообразных гипотезах, выдвигаемых учеными в последующие века, было много неверного, порою наивного, но в общем все они способствовали развитию науки о вулканах. В наше время создана самостоятельная отрасль геологии – вулканология, которая изучает деятельность вулканов, их происхождение, продукты извержений, закономерности размещения вулканических гор на поверхности земли.
В середине XIX века на склоне вулкана Везувий в Италии была создана первая в мире специальная вулканологическая обсерватория, вторая была организована в 1911 году на Гавайских островах – на вершине вулкана Килауэа.
Сейчас такие обсерватории существуют во многих странах ( Индонезия, Япония, Филиппины и др.).
В СССР в 1935 году организована вулканологическая станция имени академика Левинсона-Лессинга. Она расположена на Камчатке, у величайшего вулкана СССР – Ключевской сопки. В 1962 году открыта вторая станция- у Авачинского вулкана, близ Петропавловска-Камчатского.
Советскими вулканологами проведена огромная работа по изучению вулканов. Труды академика А.Н.Заварицкого, члена-корреспондента АН СССР Б.И.Пийпа, профессоров В.И.Влодавца, Г.С.Горшкова, С.И.Набоко, А.Е.Святловского и других представляют неоценимый вклад в науку о Земле.
4.Цели и задачи исследований
Деятельность многих вулканов является одним из наиболее грозных явлений природы. Извержения вулканов нередко сопровождаются катастрофами, гибелью целых городов и селений, уничтожением огромных материальных ценностей.
Например, в 1883 г. при обрушении острова-вулкана Кракатау возникла гигантская волна, уничтожившая 36 тысяч человек на побережье соседних островов Ява и Суматра. При извержении вулкана Тамборо в Индонезии в 1815 г. по одним данным 57 925 человек, по другим - около 92 000. При этом были уничтожены большие площади пахотной земли на острове Сумбава, на котором находится вулкан, и на соседнем острове Ломбок.
Иногда в связи с извержением вулканов возникают массовые болезни. Известно, что в Конго во время извержений вулканов в дождливые периоды население схватывает болезнь, сходная с дизентерией; в действительности же это более тяжелое и опасное заболевание. При извержении вулканов выделяются газы, насыщенные HCl и SO2 ,которые растворяются в дождевой воде и образуют кислоты. Они попадают в водоемы, а эта вода используется затем для питья населением и вызывает тяжелый недуг.
Внутренняя энергия Земли, с которой связана деятельность вулканов, не подвластна человеку. Но люди предпринимают разные меры для уменьшения губительных последствий катастрофической деятельности вулканов. Проще всего было бы расселиться подальше от опасных мест. Но часто люди не могут далеко уйти от вулканов, особенно на Японских, Филиппинских, Индонезийских и других островах. Тогда особо важное значение приобретает своевременная информация населения о возобновлении деятельности вулканов. Эти мероприятия называют пассивной защитой. Если уж вулкан начал действовать, то используются действенные меры защиты людей и материальных ценностей от пеплопадов, потоков огненной лавы и других опасных явлений вулканической деятельности. Для этой цели организованы специальные станции и наблюдательные пункты.
В ряде случаев возможна активная защита от вулканических извержений. Она заключается: 1) в бомбардировке авиацией или артиллерией движущихся лавовых потоков и стен кратеров, через которые изливается лава; 2) в создании дамб и других препятствий на пути движения лавы;
3) в проведении туннелей к кратерам для спуска воды кратерных озер.
5.Объекты непосредственных наблюдений и предмет исследования
В данной курсовой работе объектом исследования являются вулканы, а предметами их типы, строение и продукты извержения.
6.Современные знания в данной области
6.1.Типы вулканов
Каждый действующий вулкан обладает своими индивидуальными особенностями. Более того, нет двух совершенно одинаковых вулканов, так же как среди многомиллионного населения нашей планеты нет двух совершенно одинаковых людей. Однако вулканы можно объединить в группы со сходными чертами.
Так, например, выделяют вулканы трех типов:
1) Площадные вулканы. В настоящее время такие вулканы не встречаются, или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого количества лавы на поверхность большой площади; т.е отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.
2) Трещинные вулканы. Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они покрывали площадь в 5. 105 км2 при средней мощности от 1 до 3 км. Также известны на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего излияния.
Мощность отдельных потоков была 5-15 м. В США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течение многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов илитраппов.
В настоящее время трещинный вулканизм распространен в Исландии ( вулкан Лаки ), на Камчатке ( вулкан Толбачинский ), и на одном из островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12 км 3 базальтовой лавы, которая затопила почти 915 км2 прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886 г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30 км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2 , около трещины мощность покрова достигала 75 м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3 км.
3) Центральный тип. Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота их контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота h, на которую способна подняться жидкая лава плотностью pl , из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью H и плотностью ps . Эта зависимость может быть выражена следующим уравнением:
ghps = gHpl
где, g - ускорение силы тяжести.
( h- H)/ H=( ps - pl )/ ps
Выражение <h- H> и есть высота вулканической горы 5h ; отношение ( ps - pl )/ ps можно выразить как некий плотностной коэффициент j , тогда 5h = jH . Так как данное уравнение связывает высоту вулкана с мощностью литосферы через некий плотностной коэффициент, который для разных регионов различен, значит высота вулкана в разных районах земного шара различна.
Обобщая данные о деятельности вулканов центрального типа, ученные предложили классифицировать вулканы по характеру их деятельности (рис.1).
К гавайскому типу извержений относятся Мауна-Лоа, Килауэа на Гавайских островах, некоторые вулканы Исландии, Нямлягира и Нирагонго в Африке. По многим признакам к гавайскому типу близок Плоский Толбачик на Камчатке. Деятельность этих вулканов характеризуется спокойным, без взрывов, излиянием текучей базальтовой лавы и отсутствием мощных выделений газов и пара. Когда кратер переполняется, лава переливается через край и стекает по склонам, образуя длинные потоки. Склоны вулканов этого типа очень пологие, по форме они напоминают гигантский щит, поэтому их еще называют щитовыми вулканами.
По деятельности вулкана Стромболи выделен стромболианский тип извержений. Базальтовая лава этих вулканов несколько более вязкая, нежели у гавайских, но еще достаточно подвижная. Вулканические газы выделяются из нее со взрывами, образуя закрученные вулканические бомбы. Пепла нет или очень мало. Вулканы конической формы с усеченной вершиной состоят из переслаивания лав и продуктов взрывной деятельности т.е. представляют собой типичные слоистые вулканы (стратовулканы).
Для вулканского типа извержений, примером которого служит вулкан Вулкано на Липарских островах, характерна вязкая андезито-базальтовая лава, с трудом отдающая газы. Нередко лава закупоривает жерло вулкана. Газы скапливаются под вулканической пробкой и прорываются наружу с большой силой, выбрасывая бомбы, лапилли и пепел. Куски вязкой лавы в воздухе не могут закручиваться, но при охлаждении растрескиваются, приобретая вид хлебной корки. При извержениях происходит также излияние лавы в виде коротких потоков. Застывшая лава обладает глыбовой поверхностью.
Везувианский тип извержений близок к вулканскому, но отличается от него очень сильной взрывной деятельностью. Вулканические извержения этого типа обусловлены несколько более кислой, с большим количеством кремнезема, а поэтому более вязкой лавой. Накапливающиеся под лавовой пробкой газы и пары прорываются наверх, выбрасывая большое количество пепла, лапилли и бомб. Характерна форма бомб в виде лепешек и караваев с растрескавшейся поверхностью (скрученные формы не образуются из-за вязкого состояния лавы). Потоки лав короткие, обычно неправильной формы. Вулканы по типу строения принадлежат к стратовулканам. К везувианскому типу относятся Везувий и Этна в Италии, многие вулканы Камчатки и Курильских островов.
Плинианский тип извержения является дальнейшим развитием везувианского. Для него характерны сильные взрывы стремящегося кверху газа, который поднимается на высоту нескольких километров, а затем образует расширяющуюся тучу, по форме напоминающую крону итальянской сосны пинии. Сильные взрывы приводят к разрушению вулканического конуса.
Особенности вулканических извержений пелейского типа
( от названия
29-04-2015, 01:05