Прояви вулканізму у світі

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ ЛЬВІВСЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

ЛЬВІВСЬКА ОБЛАСНА МАЛА АКАДЕМІЯ НАУК

секція географії

"ПРОЯВИ ВУЛКАНІЗМУ У СВІТІ"

РОБОТУ ВИКОНАВ

ГОЛОВАТИЙ

МАР’ЯН ВАСИЛЬОВИЧ

УЧЕНЬ 9-Б КЛАСУ

СЕРЕДНЬОЇ ШКОЛИ №97

м. ЛЬВОВА

ЛЬВІВ 2004

ВСТУП.

На нашій планеті є багато процесів, які відіграють велику роль у її житті, але одним з найважливіших є вулканічні процеси.

Вулканічні процеси це один з характерних проявів внутрішнього життя нашої планети. Про масштаби земного вулканізму говорить хоча б той факт, що на Землі налічується близько 540 діючих вулканів, тобто таких вулканів, які хоча б раз вивергалися на пам'яті людства. З них 360 знаходяться в так званому Вогненному поясі навколо Тихого океану і 68 - на Камчатці та Курильських островах.

Ще більше вулканів, як з'ясувалося останніми роками, на дні океанів. Тільки в центральній частині Тихого океану їх не менше 200 тисяч.

Одне середнє за потужністю вулканічне виверження супроводжується виділенням такої енергії, яка виділяється при згорянні 400 тис. т умовного палива. Якщо ж порівняти вулканічну енергію з енергією, що міститься в кам'яному вугіллі, то при великих виверженнях їхній “вугільний еквівалент” досягає 5 млн. т.

Величезні кількості твердих частинок, які викидаються з надр Землі під час вивержень, надходять в атмосферу і, розсіюючи сонячні промені, справляють помітний вплив на кількість теплоти, що приходить на Землю. Зокрема, є дані, які свідчать про те, що деяким періодам тривалого похолодання в історії нашої планети передувала велика вулканічна активність.

Вивчення вулканізму сприяє пізнанню закономірностей внутрішньої будови Землі. Образно можна сказати, що діючі вулкани це канали, якими надходить інформація про процеси, що відбуваються в надрах нашої планети.

Останніми роками при вивченні земного вулканізму дедалі більшого значення набуває зіставлення пов'язаних з ним явищ із явищами, що відбуваються на інших тілах Сонячної системи. Так, наприклад, явні сліди вулканічної діяльності виявлено на Місяці. На поверхні нашого природного супутника вельми поширені базальти вулканічного походження, зустрічаються й виходи лави. Вивчення знімків місячної поверхні, зроблених а борту штучних супутників Місяця, показало, що в цілому ряді місць місячної поверхні є застиглі лавові потоки і озера. Але, як вважають спеціалісти, активні вулканічні процеси відбувалися на Місяці на відміну од Землі в основному в перші півтора мільярда років після його утворення.

І все ж у вулканічних процесах є багато загадок на які людина покищо не може знайти відповіді.

ІСТОРІЯ ВУЛКАНОЛОГІЇ.

Вулканологія - це наука, яка вивчає динамічні процеси в глибинах землі, які призводять до виникнення магми і її прояви на поверхні. Щоб пізнати її треба знати історію творення цієї науки.

Основоположником науки про вулкани вважають Емпадокла, який жив у 5 ст. до н. е. Він перший, хто спостерігав над вулканічними виверженнями і побудував спостережну станцію на Везувії. Хоч багато його праць до нас не дійшло, ми все ж розуміємо, що в той час люди намагалися поясни­ти ці грізні явища природи. Aле після його cмepті людство забуло про нього.

І тільки у 18 ст. італійський натураліст Спаланцоні знову відродив цю науку. Спочатку вона носила тільки описовий характер, aлe засвоєний нею метод аналізу і вимірів допоміг їй твердо стати на ноги. Долом’є перший поставив собі завдання мінералогічному дослідженню лави. Ро­бились виміри температури, аналізи вулканічних газів – спочатку якісні, а потім завдяки Фуке і Брюну, і кількісний. Пізніше до вивчення вулка­нічних продуктів долучилася і хімія. Перша сучасна дослідницька станція була створена на початку 19 ст. на Етні. В 1847р. Франсуа Араго зас­нував вулканологічну обсерваторію на Везувії, а на початку 20 ст. там 6vли поставлені сейсмографи. Щe одна обсерваторія була збудована в 1912 р. біля кальдери вулкану Kілауеа на Гаваях. Потім такі станції створювалися і на інших вулканах по всьому світі.

На цих станціях для вивчення вулканічних процесів стали використовувати нові методи геофізики: реєс­трацію землетрусів, нахилу поверхні землі, виміри магнітного поля та ін. Поступово створювалася методика спостережень над проявами вулканізму. І науку, яка застосовувала ці методи стали називати сучасним словом -вулканологією.

ВУЛКАН, ЯК СКЛАДОВА ЧАСТИНА ВУЛКАНІЗМУ.

Вулкан - це ім’я бога вогню у древньому Римі міфічного підземного коваля. У древніх греків цей бог називався Гефестом. Місцем знаходження його вважали Лінарські острови, де, як гадали знаходилась підземна кузня Гефеста-Вулкана, з якої час від часу чулися удари, виверження розплавленої лави. На цих островах древні люди розміщували вхід до підземного царства – знаходження душ померлих. Вогняні гори, які приносили страшні біди сильно впливали на уяву перших людей.

Але з погляду вулканології, вулкан – це є гора, яка утворилася виверженням суміші газів, пари, попелу і розплавленого каміння (лави). На вершині цієї гори (конуса) знаходиться чашоподібне заглиблення – кратер. Він може бути різних розмірів. Кратер, який розміщений на найвищій частині конуса, називають центральним, але деякі вулкани мають ще один,

або кілька менших крате­рів, що знаходяться на його схилах, називають паразити­чними.

Вулкани розташовані на всіx материках (крім Австра­лії) і океанах. Здебільшого вони формуються в слабких точках земної кори, де виливаються великі потоки магми. Магма піднімається до поверхні і утворює вулкан, пробивши отвір в товщі плити. Застигаючи, вона опускає­ться вглиб, а з часом піднімається знову. Незважаючи на постійне перміщення плит, “гарячі точки” в мантії завжди залишаються на одному місці. Тому над ними за мільйони

років замість одних вулканів з’являються інші. Саме так, з ланцюга вулканів утво­рилися, і до цих пір формуються Гавайськї острови в Тихому океані.

Найвищі діючі вулкани світу.

ВИВЕРЖЕННЯ ВУЛКАНІВ І ЙОГО НАСЛІДКИ.

Основною і найгрізнішою силою вулкану є його виверження. Виверження – природне явище, яке виражається в тому, що магма, разом з газами, які є в ній, проривається з глибоких частин Землі на поверхню. Його компонентом є магма (грец. “тісто”, “каша”) – маса розплавленої кам’яної породи, яка знаходиться на великій глибині і насичена газами. Магма, яка вилившись на поверхню втратила
багато газів називається лавою. Лава це також кристалічна гірська порода, яка містить багато силікатних сполук, якщо кількість кремнезему (SiO₂ ) в ній велика (75% ріолітова лава),
то утворюється в’язка, мало текуча масa, але коли SiO₂ мало (38%, базальтова лава), то витікає ріка і дуже текуча лава.

Виверження вулканів залежить від багатьох чинників, а саме: він геологічної будови району, порід з яких складається район, на якій глибині знаходиться вулканічне вогнище і який склад магми. Часто під час горотворення, в земній корі утворюються складки, виникають розколини, якими магма піднімається вгору. І головну роль у цьому підняття відіграє величезний тиск, що його створює земна кора. Натискаючи на магму, земна кора змушує її підійматися розколинами вверх на поверхню землі. Але водночас діють і гази, які містяться в ній. Вони, намагаючись піднятися розколинами вгору, виштовхують і магму. З її підійманням тиск земної кори зменшується, тому потім магма стає більш плинною і виливається на поверхню. Вулканічним виверженням часто передують потужні вибухи. При цьо­му викидається велика кількість вулканічного попелу, - легкого дрібного порошку сірого кольору, який роздроблений в пил з осколків старої, і дрібніших частинок рідкої лави, викинуті з вулкану струменями газу (деколи він, змішуючись з атмосферними опадами чи водами розплавлених снігових масивів або льодовиків, утворює грязеві потоки); вулканічного піску, - невеличких кусків лави, розміром з горошину; лапІлей-уламків, як волоський горіх. Великі уламки, що іноді досягають у величині двоповерхового бу­динку, називаються вулканічними бомбами. Одна з бомб, викинута італійським вулка­ном Вулкано, важила близько 70 т, об’ємом 25м³ . Ці викиди іноді покривають землю на тисячі км² .

Також перед виверженнями проходять ву­лканічні землетруси, які зв’язані із зародженням і рухом рідкої або в’язкої магми та з вибухами газів в кратері вулкану. Їхні вогнища завжди локалізовані в невеликому просторі, поблизу магматичного вогнища і вихідного ка­налу вулкану. На відміну від тектоні­чних, ці землетруси завжди проходять великими серіями, відображаючи процес поступовим зростання тиску в магмі вогнищі і вихідному каналі. Зазвичай вулканічні землетруси слабші тектоні­чних тому, що їхні вогнища лежать на менших глибинах і джерело, яке викликає їх знаходиться на невели­кому просторі земної кори.

Класифікація вивержень.

В світі через розмаїття і неоднаковість ви­вержень виникла потреба в її класифікації. І першою характеристикою вулкана є належність його до певного типу ви­вержень, тобто як він вивержується. Найголо­внішими типами є: вул­канічний, плініанський, стромболійський, пеленський, гавайський і тріщинний.

Перший тип — вулканічний (назва походить від влкн. Вулкано), відрізняється в’язкою магмою, яка часто закупорює жерло, недаючи виходу газам, і вони накопи­чуються під таким високим тиском, що час від часу відбуваються потужні вибухи. Виверження цього типу нетривалі— від декількох хвилин до кількох годин, але відновлюються кожні кілька днів чи тижнів протягом декількох місяців. Висота, на яку викидається вулканічні продукти досягає 20 м.

Другий тип — плініанський (назва походить від імені римського вченого Плінія Старшого, який помер при виверженні Везувію в 79 р.н.е.) Цей тип рахується найбільш вибухонебезпечим, до нього відноситься знамените виверження Везувію в 79 р.н.е., яке похоронило під шаром попелу міста Помпеї та Геркуданук. Надзвичайно в’язка магма часто закупорює вихід газам, що призводить до пізнішого вибуху і утворенню кальдер (іспан.”киплячий котел”), в кращому ви-

падку, до знищення цілого вулкану, в гіршому (як це було з влкн. Кракатау в І88З p.). Вулканічні продукти викидуються на висоту до 50 км і покривають велику площу; об’єм викидів — від 0,1 до 50 км³ .

Третій тип — стромболійський (від влкн. Стромболі), характеризуєть-ся безпере­рвною еруптив-ною (вибуховою) діяль-ністю протягом кількох місяців і навіть років, висота еруптивного стовпа (вивержених матеріалів) до 10 км. Магма рідка, газів і вулканічних бомб багато, попелу мало.

Ще одним типом є пелейський (від влкн. Мон-Пеле). Характеризується дуже в’язкою магмою, яка твердіє до виходу з жерла, утворенням лавових куполів і викидом “вогненних хмар” (суміші розпечених газів і попелу).

Гавайський тип вважають найспокійнішим. Дуже рідка лава спокійно ви­тікає, твердих продуктів і попелу мало, а схили конуса до 10°.

Тріщинні виверження виявляють у вилитті лави з системи тріщин з пізнішим утворенням вулкану.

Другим за чим класифікують виверження вулкану є: масштаб (об’єм вивержених продуктів), склад виверженого матеріалу, динаміка.

Масштаб виверження вулкану поділяється на 5 класів: І клас – об’єм вивержених матеріалів більше 100 км³ , II клас від 10 до 100 км³ , III - від 1 до 10 км³ , ІV – від 0,1 до 1 км³ , останній V клас виверженого матеріалу менше 0,1 км³ .

Склад вулканічних продуктів у різних вулканах також різний. За кількістю кремнезему можна визначити рідка лава чи в’язка. За вмістом в газах водяної пари, СО₂ , сірки Н₂ , можна дізнатися внаслідок, яких процесів вони утворилися. Динаміку виверження розрізняють ефузивну, - якщо виверження в основному проходить вилиттям лави; екструзивне ха­рактеризується вижаттям лавових куполів; експлозивне, де головну роль відіг­рають вибухи та комплексне - суміш всіх вище названих характерів вивержень.

Вулканічна небезпека.

Оскільки вулканічна діяльність не підвладна людині, вона може чинити їй шкоду і забирати людські життя. З 1600р. в результаті наслідків від вивержень (землетрусів, цунамі, селів, хвороби, голоду) померло 300 000 людей. Характер не­безпеки залежить від дії різних факторів. Лавові потоки знищують будівлі, перекривають дороги, с/г землі на багато років виключають з користування, попіл може збиратися на дахах будівель і призвести до обвалу, вулканічні гази отруюють по­верхню або утворюють кислотні дощі.

І тому щоб звести людські жертви до мінімуму виникла потреба в прогнозува­нні. Для прогнозу вивержень складають карти вулканічної небезпеки з показом розповсюдження продуктів минулих вивержень, ведеться моніторинг їх провісників. Таким провісником є слабкі вулканічні землетруси. Зазвичай їх частота не перевищує 10 за добу, але перед самим виверженням їх кількість зростає до кількох сотень. Деякі вул­кани перед виверженням, ніби “дихають”: піднімаються, надуваються і потім опускаються, - це в результаті зміни тиску магми всередині. Тому й змінюється кут нахилу його поверхні (нахиломіром можна визначити нахил 1 мм на 0,5 км). По його зміні на поверхні влкн. Асама в Японії, вчені передбачили початок виверження на цілий місяць. Також незадовго до пробудження вулкану можна спостерігати розширення або звуження кратеру. Ці зміни вимірюються лазером і радіохвилями. Сьогодні використовують дані магнітного поля та спостереження за тваринами.

Ці засоби використовують щоб взнати приблизну дату виверження, але точний час поки що ми не в змозі визначити, крім того у цих процесах є ще багато таємниць.

ІНШІ ВИДИ ВУЛКАНІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ.

Вулканічна діяльність не закінчується на виверженні вулканів, вона проявляється в інших процесах на Землі.

Схема дії гейзера

Яскравим прикладом може бути діяльність гейзерів. Вони отримали свою назву від діючого джерела-фонтана "Великий Гейзер". Гейзер – це гаряче джерело, в якому проходить виверження окропу. Спочатку вода збирається десь в підземній порожнині, нагрівається від магми до температури кипіння і вибухає. Причиною вибуху води є те, що вона нагрівається знизу, на поверхні температура ще не до­сягла 100^О С, а на дні вже має 120 – 125^О С. Внизу вода не закипає тому, що перебуває під великим тиском стовпа води, який знаходиться вище. Але вода на глибині нагрівається все більше і нарешті починає ки­піти. Маси парів, що виникають при цьому, з силою вики­дають поверхневий шар води, утворюється фонтан. Ці ви­верження тривають небільше 1 - 2 хв. Потім вода повністю зникає з ями, але скоро вона знову наповниться нею. Одні гейзери працюють через кожні 30 - 40 хв. інші – раз на добу.

Часто вулкани, які вважалися сплячими, проявляють свою активність. В кратері і поблизу нього, з тріщин, просочуються струмені пари-фумароли, насичені різни­ми газами. Деколи вони дуже сильно свистять, а деколи виділяються ледь замітно, виносячи з собою різні тве­рді речовини, які покривають грунт біля виходів струменів.

Ще одним видом вулканічної діяльності є гарячі джерела. Вони здебільшого знаходяться у вулканічних областях (біля гейзерів) і утворюються тоді, коли гази і пара виділяються з магми (а вона знаходиться глибоко під землею), проходячи вверх нагрівають землю і змішуючись з підземними водами, переходять в гарячу воду, яка розчиняє різні речовини. Потім вона виходить на поверхню у вигляді гарячих мінеральних джерел, які можуть послужити людині для різноманітних цілей (лікувальна, видобувна тощо).

Значно меншими копіями справжніх вулканів є так звані сопухи або грязеві вулкани. Це невисокі (до 3 м) конусоподібні гори зі зрізаним верхом. На плоскій вершині сопухи міститься кратер. Він наповнений сірою, липкою грязюкою, з якої весь час виділяються пухирці газу.

Процес виверження грязьових вулканів нагадує справжнє виверження. З кратера сопух виділяється великий об’єм газів, переважно вуглеводню. Іноді цей газ самозапалюється і піднімається стовп полум’я. Закінчується виверження виділенням в’язкої грязі. Виверження грязьових вулканів залежить від нагромадження
газів, що має місце там, де є родовища нафти. В Україні місцем знаходження сопух є Керченський півострів, що робить його перспективним для видобутку “чор­ного золота”.

Підземні пожежі. Деякі люди відносять їх до вулканічної діяльності, але насправді це є псевдовулканічне явище. Воно має місце


29-04-2015, 01:06