Наконец, выделяют извержения бандайсанского типа ( Бандай-Сан - один из крупныхяпонских вулканов), для которого характерна чисто взрывная деятельность, без выхода лавы в виде потоков или куполов на поверхность. Кратер вулкана закрыт вязкой лавой, которая не дает выхода газам и парам. Затем в определенный момент происходит мощный взрыв, в результате которого разрушается весь вулкан и выбрасывается масса застывшей лавы. Свежая лава на поверхность не выходит. К этому относится Кракатау в Индонезии, а также некоторые другие вулканы.
К рассмотренным типам деятельности относятся вулканы центрального типа, безраздельно господствующие в современный период жизни Земли. Но в прошлые геологические эпохи были также широко распространены извержения трещинного типа, для которых характерно излияние лавы из зияющих в земной коре трещин. В настоящее время извержения такого рода происходят в Исландии, поэтому трещинные вулканы называют еще вулканами исландского типа.
Не следует думать, что один и тот же вулкан действует только по одному типу. Вулканы в течение своей жизни проходят некоторый путь развития поэтому меняется и характер их деятельности. Действие вулкана по определенному типу по существу является временным, хотя оно и охватывает промежутки времени во многие десятки и даже сотни тысяч лет. Изменения типа извержения вызваны изменениями в составе магмы поступающей из глубин Земли, и теплового режима. Так, например, Везувий в историческое время извергался по типу Стромболи, Вулкано, плинианскому и выбрасывал палящие тучи.
6.2.Строение вулканов (рис. 2)
Корни вулкана, т.е. его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном слое. В земной коре на глубине 20-30 км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло. Конус вулкана сложен продуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например, у Ключевской сопки – 675 м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10 км.
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 7000 С) 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, 0 С Состав газов (без воды)
1200-800 HCl, CO2 , H2 O, H2 S, SO
800-100 HCl, SO2 , H2 S, CO2 , N2 , H2
100-60 H2 , CO2 , N2 , SO2 , H2 S
60 CO2 , N2 , H2 S
Характер выделения газов зависит от состава и вязкости магмы, а скорость отделения газов от расплава определяет тип извержения.
Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-12000 С. 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 1000-12000 С) по сравнению с кислыми (800-9000 С). 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). Ещеболее мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел ,который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образуетвулканический туф. Мощные выбросы пеплов, снижая солнечную радиацию, вызываютпонижение температуры. Так, извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 г. привелок снижению средней температуры на земном шаре на 2,5 0 С. Похолодание произошло ипосле 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.
В вулканологии все шире применяются точные расчеты и эксперимент, поэтому она на наших глазах превращается в точную науку. И если раньше сборники статей вулканологов в какой-то мере представляли собой, по выражению одного ученого - невулканолога, “журналы, иллюстрированные клубами дыма“, то теперь в них большая роль отведена точным исследованиям, основанным на данных физико – химии, геофизики, математических расчетах, моделировании вулканических явлений и др.
Вулканологии развилось новое направление, названное “вулкано-физикой“,- количественное изучение явлений извержений, исследование глубоких частей вулканических аппаратов геофизическими методами, установление связи внешних вулканических явлений с процессами на больших глубинах.
Вулканологи взяли на вооружение достижения современной техники. В кратере Авачинского вулкана установлены датчики- автоматы, которые регистрируют температуру вулкана. Благодаря им камчатские вулканологи могут, не поднимаясь к кратеру, постоянно следить за тем, как “чувствует“ себя вулкан. На смену аквалангам приходят подводные суда и батискафы, дающие возможность подолгу и на большой глубине изучать проявления подводного вулканизма.
9. Место данной темы в учебных планах и тематике ГГФ
Данная тема изучается немного на первом курсе ГГФ. А так же для магистрантов преподают курс палеовулканологии (Литасов Ю.Д., 36 часов).Палеовулканология - отрасль геологии, изучающая вулканическую деятельность прошлых геологических эпох. Основной предмет палеовулканологии составляют древние вулканические постройки (кальдеры, остатки вулканических щитов и др.) и их корни (по которым магма поднималась на земную поверхность), уходящие в глубь Земли и, в отличие от современных вулканов, доступные для непосредственного изучения на эрозионных срезах древних складчатых сооружений.
10.Заключение
Как бы неправдоподобно это не звучало, но мне понравилось писать эту курсовую работу.
Даже и не знаю, удалось ли мне обобщить полученные знания и все ли я “рассказала”, что предполагалось под этой темой. Надеюсь, да. Но своей цели я точно добилась, я узнала о вулканах много нового, о чем даже не догадывалась. Например, что на Луне есть кратеры известно всем, но что они тоже извергаются, я не знала. Что на вулканическую деятельность могут влиять космические силы. И многое другое.
Трудности в выполнении работы заключались в нехватке времени (было бы больше времени, можно было бы лучше сформулировать свои мысли и идеи) и в том, что в библиотеке НГУ книги на данную тему были представлены в одном или в двух экземплярах и уже были разобраны до меня, так что большинство книг были взяты в ОИГГМ СО РАН.
11.Список литературы
1) Апродов В.А. Вулканы. -М.: Мысль,1982.(367 стр.)
2) Апродов В.А. Дыхание Земли: вулканы и землетрясения. -М.: Географгиз, 1963.( 112 стр.)
3) Гущенко И.И. Извержения вулканов мира. –М.: Наука, 1979. (302 стр.)
4) Лебединский В.И. Вулканы - грозное явление природы. –М.: АН УССР, 1963.(108 стр.)
5) Лебединский В.И. Вулканы и человек. –М.:Недра,1967.(204 стр.)
(от лат. fluidus - текучий) -..1) жидкие и газообразные легкоподвижные компоненты магмы или циркулирующие в земных глубинах насыщенные газами растворы. Предполагается, что в составе флюидов преобладают перегретые пары воды, присутствуют фтор, хлор, углекислота и многие др. вещества...
29-04-2015, 01:05