Общие сведения о вулканах

Размещено на http://www.allbest.ru/

В Тирренском море в группе Липарских островов есть небольшой остров Вулькано. Древние римляне считали этот остров входом в ад, а также владением бога огня и кузнечного ремесла Вулкана. По имени этого острова огнедышащие горы впоследствии стали называть вулканами.

Извержение вулкана может продолжаться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называются действующими.

Есть вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена. Некоторые из них сохранили форму красивого конуса. О деятельности их у людей не сохранилось никаких сведений. Их называют потухшими. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области - Крым, Забайкалье и другие места.

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. Иногда они спокойно выходят из под камней и щелей, а иногда вырываются бурно со свистом и шипением. Кратер наполняют удушливые газы; поднимаясь вверх они образуют облачко на вершине вулкана. Месяцы и годы вулкан может спокойно куриться, пока не произойдет извержение. Этому событию часто предшествует землетрясение; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов, сгущаются облака над вершиной вулкана.

Потом под давлением газов, вырывающихся из недр земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются густые черные тучи газов и паров воды, смешенных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Одновременно со взрывом из кратера летят куски раскаленных камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуя потоки грязи, скатывающейся по склонам и заливающие окрестности. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, а по жерлу его поднимется раскаленная лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, уничтожая все на своем пути.

При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.

Извержение вулканов происходит также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят столб пара над водой или плавающую на поверхности «каменную пену» - пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно проявившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели - изверженные массы - размываются морскими волнами и бесследно исчезают.

Некоторые подводные вулканы образуют конусы, выступающие над поверхностью воды в виде островов.

В древности люди не умели объяснить причины извержения вулканов. Поэтому это грозное явление природы повергало человека в ужас.

География вулканов

В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4 тыс. 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 голоценовые вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.

К условно потухшим вулканам относят не проявляющими активности в голоцене, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100 тыс. лет).

Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течении последних 100 тыс. лет.

Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и геологических районах Земли. Однако распределены они неравномерно. Подавляющее большинство вулканов расположено в экваториальной, тропической и умеренной областях. В полярных областях, за Северным и Южным полярными кругами, отмечены чрезвычайно редкие участки относительно слабой вулканической активности, обычно ограничивающиеся выделением газов.

Наблюдается прямая зависимость между их количеством, и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчете на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия) и другие горные сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения. Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны с рифтовыми зонами - узкими и протяженными областями расколов и просадки земной коры (Восточно-Африканская рифтовая система), Срединно-Атлантический хребет.

Установлено, что вулканы приурочены к тектонически-активным поясам, где происходит большинство землятресений.

Области развития вулканов характеризуются сравнительно большой раздробленностью литосферы, аномально высоким тепловым потоком (в 3-4 раза больше фоновых значений), повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной. К областям ювенильных источников термальных вод тина гейзеров.

Вулканы расположенные на суше, хорошо изучены; для них точно определены даты прошлых извержений, известен характер вылившихся продуктов. Однако большая часть активных вулканических проявлений, по-видимому, происходит в морях и океанах, покрывающих более двух третей поверхности планеты. Изучение этих вулканов и продуктов их извержений затруднены, хотя при мощном извержении этих продуктов может оказаться так много, что сформированный ими вулканический конус показывается из воды, образуя новый остров. Так, например, в Атлантическом океане, южнее Исландии, 14 ноября 1963 г., рыбаки заметили поднимающиеся над поверхностью океана клубы дыма, а также вылетающие из под воды камни. Через 10 дней на месте извержения уже образовался остров длиной около 900 м, шириной до 650 м и высотой до 100 м, получивший название Суртсей. Извержение продолжалось более полутора лет и завершилось лишь весной 1965 г., образовав новый вулканический остров площадью 2,4 кмІ и высотой 169 м над уровнем моря.

Геологические исследования островов показывают, что многие из них имеют вулканическое происхождение. При частой повторяемости извержений, их большой продолжительности и обилии выделяемых продуктов могут создаваться весьма внушительные сооружения. Так, цепочка Гавайских островов вулканического происхождения представляет собой систему конусов высотой 9,0-9,5 км (относительно дна Тихого океана), т.е. превышающей высоту Эвереста!

Известен случай, когда вулкан вырос не из под воды, как было рассмотрено в предыдущем случае, а из под земли, прямо на глазах у очевидцев. Произошло это в Мексике 20 февраля 1943 г.; после многодневных слабых толчков на вспаханном поле появилась трещина и из нее началось выделение газов и пара, извержение пепла и вулканических бомб - сгустков лавы причудливой формы, выброшенных газами и остывших в воздухе. Последующие излияние лавы привели к активному росту вулканического конуса, высота которого в 1946 г. достигла уже 500 м (вулкан Парикутин).

Продукты вулканических извержений

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

Газообразные - фумаролы и софиони, 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 1902 г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.

Состав газовых выделений во многом зависит от температуры. Различают следующие типы фумарол:

a) Сухие - температура около 5000 с, почти не содержит водяных паров; насыщен хлористыми соединениями.

b) Кислые, или хлористо-водородно-сернистые - температура приблизительно равна 300-4000 с.

c) Щелочные, или аммиачные - температура не больше 1800 с.

d) Сернистые, или сольфатары - температура около 1000 с, главным образом состоит из водяных паров и сероводорода.

e) Углекислые, или моферы - температура меньше 1000 с, преимущественно углекислый газ.

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 1000-12000с) 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 500-600 м/c.

Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1 м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79 г., 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 - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3 см, имеющие разнообразные формы.

Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5 см). Еще более мелкие обломки, размером от 1 мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф.

Опасность вулканов

Шесть вулканических процессов могут грозить катастрофой: лавовые потоки, извержения с выпадением тефры, вулканические грязевые потоки, вулканические наводнения, палящие тучи и выходы газов.

Лавовые потоки: лава - это расплав горных пород, разогретых до температуры 900-1100⁰ С. Она может быть основной, т.е. по своему составу соответствовать базальтам, либо кислой, т.е. иметь риолитовый состав. Лава вытекает прямо из трещин в земле или склоне вулкана, либо переливается через потоки. При их колоссальных смертоносных температурах кажутся грозными и неудержимыми. Однако в действительности число жертв лавовых потоков совсем невелико в сравнении с числом жертв палящих туч. Лавовые потоки передвигаются тем быстрее, чем больше уклон, чем более мощен сам поток и чем жиже лава. Лавовые потоки могут представлять опасность для одного человека или группы людей, которые, недооценив их скорости, окажутся между несколькими лавовыми языками. Опасность возникает тогда, когда лавовой поток достигает населённых пунктов. Не раз ущерб наносили лавы Везувие. Во время сильного извержения в 1906 году кратер переполнился лавой, и в его стенках образовались трещины. Лава вытекала со скоростью 16 км/ч. сначала по узким желобам, а затем разлилась у подножия. Она уничтожила селение Коса - Бьянка и большую часть Боскотрекасс. Лава достигла также окраин Торре - Аннунциаты в 3 км к западу от Помпей. Лава заливала дома до высоты 2-го этажа, текла по улицам и проникала в жилища. Некоторые стены были проломлены, другие устояли. Это происходило в тех случаях, когда лава быстро заполняла помещение, и подпирала стену изнутри.

Жидкие лавы могут за короткий промежуток времени залить значительные территории. Наиболее мощный лавовый поток исторического времени был отмечен в Исландии в 1783 году, когда лава покрыла и истребила земли на площади 560 кмІ. При этом от самой лавы никто не погиб, однако последовавший за этим голод способствовал тому, что число жителей Исландии уменьшилось на 1/5. Существует ли вообще возможность, какой бы то ни было защиты от этой раскалённой до температуры выше 1000^оС массы. Практика показывает, что такого рода защитные меры существуют и иногда вполне действенны. Лавовой поток подвергали бомбардировке с самолёта. Это преследует определённую цель. Охлаждаясь, лавовой поток создает защитные валы и течёт в лотке. Когда же удается, эти валы прорвать, лава разливается, скорость её течения замедляется и приостанавливается. В тех же целях пробуют применить отвод лавовых потоков с помощью искусственных желобов. Можно использовать бомбардировку кратера. Это неплохая идея: лавовые потоки по большей части возникают именно за счёт того, что лава вокруг переливается через края кратера; если же удаётся разрушить стенку кратера раньше, чем образовалось лавовое озеро, скопится немного лавы и её излияние по склону пройдёт без вреда. Ещё один метод - это возведение предохранительных дамб. Речь, конечно, не идёт о том, чтобы задержать лаву плотиной, а отвести лавовой поток в сторону. При наличии соответствующих форм рельефа это может помочь. Последний способ, который был также испытан на практике, состоит в охлаждении поверхности лавы водой. Идея эта сама по себе превосходна: на охлаждаемой поверхности образуется корка, и поток останавливается.

Тефра: гигантская сила вулканического взрыва разрывает лаву и горные породы на мельчайшие частицы, которые в совокупности называют тефрой. Наиболее крупные обломки именуются вулканическими бомбами, несколько меньшие по размеру - лапиллями, ещё более мелкие - вулканическим песком, а мельчайшие - пеплом. Вулканические бомбы не отлетают далеко, максимально на несколько километров от кратера. Лапилли и вулканический песок могут распространятся на десятки километров, а пепел может в высоких слоях атмосферы несколько раз обогнуть земной шар. Вулканический пепел в атмосфере может оказать влияние и на климат: он препятствует прохождению солнечных лучей, и земная поверхность охлаждается.

Компонентами тефры являются обломки застывшей лавы более древних под поверхностных горных пород и раздробленный вулканический материал, слагающий конус. Пепел образуется также тогда, когда горячая лава изливается в воде и при резком охлаждении распыляется. (тефры при некоторых вулканических извержениях далеко превосходят лавы: иногда выбросы тефры составляют десятки кубических километров).

Опасность тефры и защита от неё: опасность эта ясна: тефа разрушает дома, погребая жителей в развалинах, душит и отравляет своими газами. уничтожает растительность, губит домашних животных, и вызывает голод. Большую роль играет ветер: он может занести пепел в город или, наоборот, защитить его. Против бомб и лопилей предпочтительна пассивная защита, нужно быть внимательным уклоняться от них уже не удаётся. Пепел наносит значительно большой ущерб, нежели более грубые частицы. В непосредственной близости от вулкана без импровизированных масок. Необходимо постоянно убирать пепел с крыш, в садах периодически стряхивать пепел с деревьев, а также закрыть резервуары с питьевой водой. Рекомендуется защищать чувствительные приборы. Обязательно эвакуации спорна. Пока не наступит подходящий момент, лучше оставаться в укрытиях. Во время самого извержения эвакуация невозможна, т.к. отсутствует видимость. Из укрытий следует время от времени выбегать, посмотреть, что происходит, а главное, для того, чтобы счистить пепел с крыш.

Вулканические грязевые потоки: Этот процесс часто называют индонезийским словом «лахар». Мощные слои пепла на склонах вулканов находятся в неустойчивом положении. Когда на них ложатся новые порции пепла, они соскальзывают по склону. Хуже всего дело обстоит тогда, когда при обводнении пепел пропитывается водой и превращается в жидкую кашу. Она скатывается со склона со скоростью несколько десятков километров в час. Потоки обладают значительной плотностью, поэтому они могут волочить и крупные глыбы. Защититься от вулканических грязевых потоков нелегко. Потоки движутся быстро, на эвакуацию не остаётся времени, бегство в укрытие может кончиться плохо, т.к. жидкая каша заполняет всё пространство. От слабых грязевых потоков можно защититься дамбами или сооружением желобов. В некоторых индонезийских селениях у подножия вулканов насыпают искусственные холмы. При серьёзной опасности жители выбегают на бугор и таким образом могут избежать опасности. О другом способе защиты - искусственном понижении уровня кратерного озера. Но наилучшим способом защиты остаётся предупреждение: не заселять опасные территории, как бы они не были красивы, а земли плодородными. Или производить эвакуацию из опасных мест при первых признаках вулканического извержения.

Вулканические наводнения: При таянии ледников во время вулканических извержений может сразу образоваться большое количество воды. Ледник Мирдаль, который покрывает вулкан Катла, сумел спустить 92000 мі воды за секунду при общем объёме более 6 кмі. Точно подсчитать какое количество воды спустил ледник, трудно, хотя это важно для планирования мер защиты. Ледники имеют много внутренних полостей, постоянно заполненных водой. В дополнении к тем водам, которые обусловлены таянием при извержении вулкана, ледник добавляет и свои запасы вод из этих пустот.

Палящая вулканическая туча. Смесь раскалённых газов и тефры называют палящей вулканической тучей. Из всех вулканических процессов это наиболее опасный, и на его совести лежит самое большое число жертв. Вулкан Мон-Пеле на острове Мартиника своими палящими тучами погубил в 1902 году 30000 человек и полностью уничтожил город Сент-Пьер.

Наилучшую защиту от палящих туч представляет эвакуация. Особенно опасные в этом отношении вулканы должны находится под постоянным вниманием исследователей, и признаки их готовящейся деятельности анализироваться. Особенное подозрение вызывают те вулканы, что пробуждаются после длительного периода покоя. Области, застигнутые палящими тучами, постепенно оправляются. Покрывающие их поверхность вулканические бомбы и лапилли выветриваются в течении нескольких лет.

Вулканические газы: Водяные пары являются обязательными компонентами всех вулканических газов. То, что эти газы имеют запах, обусловлено примесями сернистого и серного окисла, сероводорода, хлористоводородной и фтористоводородной кислот, находящихся в газообразном состоянии. Вездесущими являются углекислый и угарный газы. Все эти газы в больших концентрациях смертельно опасны для человека. Эманации газов из земли является признаком поствулканической активности, которая может продолжаться десятки миллионов лет после того, как вулкан перестал выбрасывать лаву и пепел. Каналы, по которым поднимаются лишь газы называются фумаролами. Сольфатары - одна из разновидностей фумарол, для них типичны серосодержащие газы. Источники углекислого и угарного газов называются моффетами. Для человека они не опасны, наоборот, полезны, так как на глубине насыщают подземные воды, которые вытекают на поверхность как минеральные.

вулкан извержение опасность тефра

Список литературы

1. «Природные катастрофы» Зденек Кукол изд. «Знание» Москва, 1985 г.

2. «Катастрофы» Тони Уолтхэм изд. «Недра» Санкт-Петербург, 1982 г.

3. «Гражданская оборона» / Под редакцией генерала армии А.Т. Атунина - М.: Воениздат, 1982 г.

Размещено на Allbest.ru