Вулканизм на Земле и его географические следствия
La Soufriere St Vincent Суфриер-Хиллс
Laki Iceland Лаки
Lamington Papua New Guinea Ламингтон
Lassen Peak USA Лассен-Пик
Mauna Loa Hawaii Мауна-Лоа
Mayon Philippines Майон
Nevado del Ruiz Colombia Невадо-дель-Руис
Ngauruhoe New Zealand Нгаурухоэ
Nyamuragira Democratic Republic of Congo Ньямлагира
Nyiragongo Democratic Republic of Congo Ньирагонго
Paricutin Mexico Парикутин
Pelee, Mt Martinique Мон-Пеле
Pico de Teide Spain, Africa Пико де-Тейде
Pinatubo, Mt Philippines Пинатубо
Popocatepetl Mexico Попокатепетль
Rainier, Mt USA Реньир
Ruapehu New Zealand Руапеху
St Helens USA Сент-Хеленс
Santorini Greece Санторин
Soufriere Hills Montserrat Суфриер
Stromboli Italy Стромболи
Surtsey Iceland Суртсей
Taal Philippines Тааль
Tambora Indonesia Тамбора
Tarawera New Zealand Таравера
Unzen Japan Унзен
Vesuvius Italy Везувий
Villarrica Chile Вильяррика
Vulcano Italy Вулькано
ГЛАВА 3. ПОСТВУЛКАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И РОЛЬ ВУЛКАНИЗМА В ПРЕОБРАЗОВАНИИ РЕЛЬЕФА И КЛИМАТА ЗЕМЛИ
3.1 Поствулканические явления
После извержений, когда активность вулкана прекращается навсегда либо он только «дремлет» в течение тысяч лет, на самом вулкане и в его окрестностях происходят процессы, связанные с остыванием магматического очага. Эти процессы называются поствулканическими.
Выходы вулканических газов на поверхность называются фумаролами (от лат. «фумо» — дым).
Очень часто фумаролы приурочены к радиальным и кольцевым трещинам на вулканах (рис. 3.1). Фумарольные газы связаны как с первичными эманациями из магматического расплава, так и с нагреванием грунтовых вод и превращением их в пар. Фумаролы подразделяют на сухие высокотемпературные, кислые, щелочно-нашатырные, сернистые, или сероводородные (сольфатары, от итал. «сульфур» — сера) и углекислые (мофетты, от итал. «мофетта» — место зловонных испарений). Знаменитые фумаролы вулкана Сольфатара около Неаполя действуют уже тысячи лет без изменения. Мофетты — это фумаролы с температурой 100°С и ниже, выделяющие преимущественно углекислоту с примесью азота, водорода, метана и располагающиеся вблизи действующих вулканов или в области потухших вулканов (рис. 3.1.). Впадины, где находятся мофетты, называют долинами смерти, так как животные, попадая туда, задыхаются из-за скопления тяжелого СО2 [11].
Рис. 3.1 Фумаролы Камчатки [33]
Горячие источники, или термы, широко распространены в областях современного и новейшего вулканизма. Однако не все термы связаны с вулканами, так как с глубиной температура увеличивается, и в районах с повышенным геотермическим градиентом циркулирующая атмосферная вода нагревается до высоких температур. Горячие источники вулканических областей (например, в Йеллоустонском парке США, в Италии, Новой Зеландии, на Камчатке, на Кавказе) обладают изменчивым составом воды и разной температурой. Горячие воды изменяют окружающие породы, откладывая в них окислы и сульфиды железа и изменяя их до глины, превращающейся в кипящую грязь, как, например, в районе Паужетки на Камчатке, где известны многочисленные булькающие котлы с красноватой грязью температурой около 100°С.
Гейзеры — это горячие источники, вода которых периодически фонтанирует и выбрасывается вверх на десятки метров. Свое название такие источники получили от Великого Гейзера в Исландии, струя которого 200 лет назад била вверх на 60 м каждые полчаса. Ряд гейзеров, несомненно, связан с вулканическими районами, например, в Исландии, на Камчатке, в Индонезии, Кордильерах Северной Америки, в Японии и других местах. Высота фонтана гейзеров, как и температура воды на выходе, сильно различается, но последняя обычно колеблется от 75° до 100°С. Характерной чертой гейзеров является их короткая жизнь, часто они «умирают» за счет обвалов стенок канала, понижения уровня грунтовых вод и т.д. Наиболее грандиозным гейзером был Уаймангу (что значит «Крылатая вода») в Новой Зеландии, существовавший всего 5 лет и выбрасывавший мощный фонтан почти на полкилометра вверх. Интервалы между извержениями у гейзеров варьируют от нескольких минут до часов и дней. Большое количество растворенных веществ в горячей воде гейзеров откладывается вокруг их устья, образуя скопления гейзеритов.
Наиболее удовлетворительный механизм функционирования гейзера, предложенный еще в прошлом веке, заключается в том, что в трубообразном канале, заполненном водой, нижняя часть ее столба нагревается выше точки кипения (рис.3.2). Однако за счет веса столба воды предотвращается вскипание. Наконец, кипение все же начинается в каком-то месте, и ряд расширяющихся пузырей выталкивает часть воды из столба, что сразу же вызывает падение давления внизу столба воды, мгновенно начинается бурное кипение. Процесс идет лавинообразно, пока вся вода не превратится в пар, и он не вытолкнет вверх всю горячую воду. Затем канал вновь наполнится водой, она нагреется, и процесс начнется сначала.
Кислотные озера — это озера, образовавшиеся в кальдере вулкана из-за сильного насыщения воды кислотными составляющими. Такие озера встречаются на Камчатке, в Африке. Насыщенность кислотами бывает настолько велика, что быстро приводит в непригодное состояние большинство химических сосудов для взятия проб, не говоря уже об опасности для живого организма (рис. 3.3) [11].
Рис. 3.2. Стадии действия гейзера [34]
Рис. 3.3. Кислотное озеро – кальдера. Вулкан Малый Семячик на Камчатке [36]
3.2 Роль вулканизма в преобразовании рельефа и климата Земли
Воздействие вулканических процессов на рельеф необыкновенно обширно. Особой формой макрорельефа являются собственно вулканические постройки крупного размера (горы-вулканы) — Ключевская сопка, Кроноцкая сопка, Авача, Толбачик, Безымянный, Шивелуч и т. д. и шлаковые конусы. Особые формы рельефа представляют собой застывшие вулканические потоки (кегурники) и скопления рыхлого материала, в большом количестве встречающиеся в отрицательных формах рельефа. Извержения, как правило, приводят к резкому таянию ледников и снегов, вызывающему сход лавин и селей, которые проявляют опосредованное воздействия вулканического фактора на рельеф. [37].
Вулканические извержения могут влиять на климат в регионах, расположенных далеко за пределами зоны выпадения кислотных дождей, возникающих при пассивной дегазации. Газ или пепел от эруптивной колонны, проникающий в стратосферу, может разноситься по всему полушарию высотными воздушными течениями. Если извержение происходит ближе к экватору, затронутыми оказываются оба полушария. Основание стратосферы находится примерно в 9 км над уровнем моря у полюсов и в 16 км у экватора, поэтому туда может попасть лишь материал вулканического извержения мощностью не менее 3 или 4 по шкале VEI [15].
Одним из важнейших типов аэрозоля, оказывающих влияние на климатическую систему, является вулканический аэрозоль, который образуется за счет выбросов продуктов извержения вулканов в стратосферу (см. табл. 3.1). Фоновое количество серосодержащих аэрозолей определяется притоком серосодержащих газообразных соединений их тропосферы. К наиболее крупным вулканическим извержениям последних 300 лет можно отнести извержения вулканов Тамбора (Индонезия) в 1815 г. (с объемом выбросов около 150 км 3 ), Косегуина (Никарагуа) в 1935 г. (с объёмом выбросов около 50 км3), Катмай на Аляске (20 км3) в 1912 г., Кракатау в Индонезии (18 км3) в 1883 г., 15-16 июня 1991 г. На о. Лусон (Филиппины) произошло наиболее сильное в 20-м веке извержение 21 млн. т. За три недели вулканическое облако обошло Землю три раза, двигаясь в восточном направлении со скоростью 20м/с, во время чего и произошло формирование стратосферного аэрозоля. В первый месяц большая часть аэрозольной массы концентрировалась в поясе между 20˚ и 30˚с.ш., однако через несколько месяцев вулканический аэрозоль был распределён уже над всем земным шаром [20].
Таблица 3.1 Состав вулканических газов, % по объему [20]
| Местоположение | Газы | ||||||
| H2O | СО2 | N2 | Сl | S | Н2 | СО | |
| Гавайи в среднем | 79,3 | 11,6 | 1,3 | 0,05 | 6,9 | 0,6 | 0,4 |
| Килауэа, Гавайи | 97,3 | 2,3 | - | - | 0,43 | 0,23 | - |
| Эрта-Але, Эфиопия | 86 | 6,0 | 0,07 | 0,4 | 2,7 | 4,7 | 0,4 |
| Исландия | 79,4 | 10,0 | 0,18 | 0,4 | 7,0 | 1,5 | 0,5 |
| Лассен-Пик, | 93,7 | 2,1 | 0,6 | 0,3 | 0,9 | 0,4 | 0,6 |
| Калифорния | |||||||
Частицы пепла и аэрозольные капли поглощают солнечный свет, что приводит к понижению температуры на Земле и в нижних слоях атмосферы. Таким образом, крупное вулканическое извержение нагревает верхние слои атмосферы, где происходит абсорбция, но охлаждает поверхность и нижнюю часть атмосферы. Микроскопические частицы пепла, выброшенные в стратосферу, осаждаются примерно за три месяца, но аэрозольные капли серной кислоты могут плавать в воздухе в течение нескольких лет. Таким образом, крупные извержения, связанные с мощными выбросами двуокиси серы, оказывают наиболее значительное и устойчивое влияние на климат. Пепловые и газовые облака от нескольких извержений, проникавшие в стратосферу за последние 250 лет, могли оказывать такое воздействие, главным образом поглощая солнечный свет, но, также нарушая химическое равновесие, что привело к временному уменьшению количества озона, защищающего поверхность земли от вредного ультрафиолетового излучения. Очень крупное извержение может оказать пагубный эффект на глобальную экономику, изменив климат и разрушив экосистемы, которые уже стали неустойчивыми из-за человеческой деятельности.
Последствия извержений меньшего масштаба имеют локальный характер. Вулканические газы, такие, как двуокись серы и углекислый газ, даже если они не образуют аэрозольные капли, могут усиливать парниковый эффект, при котором происходит разогрев нижних слоев атмосферы, поскольку эти газы абсорбируют инфракрасное излучение, испускаемое нагретой солнцем Землей. [15].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современные действующие вулканы представляют собой яркое проявление эндогенных процессов, доступных непосредственному наблюдению, сыгравшее огромную роль в развитии географической науки. Однако изучение вулканизма имеет не только познавательное значение. Действующие вулканы наряду с землетрясениями представляют собой грозную опасность для близко расположенных населенных пунктов. Моменты их извержений приносят часто непоправимые стихийные бедствия, выражающиеся не только в огромном материальном ущербе, но иногда и в массовой гибели населения. Хорошо, например, известно извержение Везувия в 79 г. н.э., уничтожившее города Геркуланум, Помпею и Стабию, а также ряд селений, находившихся на склонах и у подножия вулкана. В результате этого извержения погибло несколько тысяч человек [1].
Так современные действующие вулканы, характеризующиеся интенсивными циклами энергичной эруптивной деятельности и представляющие собой, в отличие от своих древних и потухших собратьев, объекты для научно-исследовательских вулканических наблюдений, наиболее благоприятные, хотя далеко не безопасные.
Чтобы не сложилось впечатления, что вулканическая деятельность приносит только бедствия, следует привести такие краткие сведения о некоторых полезных сторонах.
Огромные выброшенные массы вулканического пепла обновляют почву и делают ее более плодородной. Выделяющиеся в вулканических областях пары воды и газы, пароводяные смеси, и горячие ключи стали источниками геотермической энергии. С вулканической деятельностью связаны многие минеральные источники, которые используются в бальнеологических целях. Продукты непосредственной вулканической деятельности – отдельные лавы, пемзы, перлит и др. находят применение в строительной и химической промышленности. С фумарольной и гидротермальной деятельностью связано образование некоторых полезных ископаемых, таких, как сера, киноварь, и ряд других. Вулканические продукты подводных извержений являются источниками накопления полезных ископаемых таких, как железо, марганец, фосфор и другие.
Вулканизм как процесс до конца не изучен, и перед человечеством еще много неразгаданных загадок помимо вулканизма и их надо кому-то разгадывать. Изучение современной вулканической деятельности имеет важное теоретическое значение, так как помогает понять процессы и явления, происходившие на Земле в давние времена.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Апродов В.А. Вулканы. / В.А. Апродов. – М., 1982. – 367 с.
Апродов В.А. Зоны землетрясений./ В.А. Апродов. – М., 200. – 461 с.
Боков А.А. Общее землеведение/ В.А. Боков, Ю.П. Селивестров, И.Г. Черванев. – СПб., 1998. – 267 с.
Болт Б.А. Геологические стихии./ Б.А. Болт. – М., 1978. – 439 с.
Владовец В.И. Вулканы Земли./ В.И. Владовец. – М., 1973. – 174 с.
Калесник С.В. Общее землеведение/ С.В. Калесник. – М., 1955. – 428 с.
Калесник С.В. Общие географические закономерности Земли/ С.В. Калесник. – М., 1970. – 283 с.
Коржинский М.А. Один на один с действующим вулканом/ М.А. Коржинский – М., 2005. – 119 с.
Короновский Н.В. Геология/ Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов. – М., 2003. – 448 с.
Литинецкий И.Б. Предвестники подземных бурь/ И.Б. Литинецкий. – М., 1998. – 188 с.
Мазур И.И. Опасные природные процессы/ И.И. Мазур, О.П. Иванов. – М., 2004. – 704 с.
Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь/ Е.К. Мархинин – М., 1980. – 196 с.
Новейший и современный вулканизм на территории России/ Отв. Ред. Н. П. Лаверов. – М., 2005. – 604 с.
Повзнер М.М. Воздействие катастрофических эксплозивных извержений на природную среду// Изв. РАН. Сер. География. – 1994. - № 1. – С. 75-85.
Ротери Дэвид. Вулканы/ Р. Дэвид – М., 2004. – 384 с.
Рудич К.Н. Вдоль огненной гряды/ К.Н. Рудич. – М., 1978. – 126 с.
Савцова Т.М. Общее землеведение/ Т.М. Савцова. – М., 2003. – 416 с.
Селивестров Ю.П. Землеведение/ Ю.П. Селивестров, А.А. Боков. – М., 2004. – 304 с.
Современная динамика литосферы континентов – Подвижные пояса/ Н.А. Логачев, В.С. Хромовских, А.А. Никонов и др. – М., 1995. – 560 с.
Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т.1. – М., 2006. – 696 с.
Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т.2. – М., 2006. – 776 с.
Тазиев Гарун Запах серы/ Гарун Тазиев – М., 1980. – 222 с.
Хаин В. Е. Геотектоника с основами геодинамики/ В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе. – М., 1995. – 480 с.
Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000)/ В.Е. Хаин. – М., 2001. – 604 с.
Якушова А.Ф. Геология с основами геоморфологии/ А.Ф. Якушова. – М., 1983. – 374 с.
works.tarefer/19/100004/index.html
kontorakuka/countries/northamerica/usa/fotos/havai7.html
hvo.wr.usgs.gov/kilauea
kcs.iks/iv/volcanoes/kluch.html
vkontakte/photo-6053123_120951617
sakhalin/Region/Volcano/Kudr9910.html
edukids.narod/zemlia/gl4/21.html
marshruty/PhotoFiles/8/e/7/2/8e72481f88a044cdb0b746c21330e62e/large/фумаролы.jpg
kscnet/ivs/publication/ustinova/mex.html
mapsofword/major-volcanoes.html
vkontakte/photo-6053123_121448917
kamchatsky-krai/geografy/smelkova_volcano_conclusion.html
Размещено на