Вопрос 1.

Магма - это расплавленное вещество, которое образуется при определенных

значениях давления и температуры и содержит в своем составе соединения с кремнеземом (SiО2) и летучие вещества,

присутствующие в виде газа (пузырьков), либо растворенные в расплаве

.

Вопрос 2.

Вязкость лав контролируется давлением,

температурой, химическим составом, содержанием летучих, в частности, растворенной

воды, количеством газовых пузырьков и содержанием кристаллов - вкрапленников. Вязкость лав - важная характеристика, определяющая подвижность лавовых

потоков, их мощность и морфологию.. Все

эти факторы действуют одновременно и поэтому вклад каждого из них оценивается с

трудом. Чем ниже температура, тем выше вязкость. Увеличение содержания летучих

приводит к ощутимому снижению вязкости лав. Чем более кислая лавы, тем ее вязкость

выше. Количество вкрапленников в лаве влияет на ее вязкость при постепенном

увеличении их количества сначала незначительно, но, затем, после порога в ∼60%

возрастает почти мгновенно. Если вязкость у лав низкая, то они могут растекаться,

покрывая большие пространства и далеко уходя от центра излияния. Высокая вязкость,

наоборот, вынуждает лавы нагромождаться недалеко от места извержения, а кроме того,

они текут гораздо медленнее, чем маловязкие лавы

Вопрос3. Одной из самых важных причин извержений магмы является ее дегазация. В зависимости от количества газов, их состава и температуры они могут выделяться из магмы

относительно спокойно, тогда происходит излияние лавовых потоков. Когда

газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава и магма разрывается

расширяющимися газовыми пузырьками, вызывающими мощное взрывное извержение -

эксплозию. Если магма вязкая и температура ее невысока, то расплав медленно

выжимается, выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы.

Вопрос 4.

Газообразные продукты или летучие, По данным прямых измерений, в различных

действующих вулканах среди летучих содержится водяной пар, диоксид углерода (СО2),

оксид углерода (СО), азот (N2 ), диоксид серы (SО2 ),триоксид серы (SО3), газообразная

сера (S), водород (Н2 ), аммиак (NН3 ), хлористый водород (HCL), фтористый водород

(HF), сероводород (Н2 S), метан ( СН4), борная кислота (Н3ВО3), хлор (Сl), аргон и другие,

но преобладают Н2О и СО2. Присутствуют хлориды щелочных металлов, а также железа и

меди. Характер выделения газов зависит от состава и вязкости

магмы, а скорость отделения газов от расплава определяет тип извержений.

Магма, поднимаясь вверх по каналу и, достигнув поверхности Земли, изливается в

виде лавы отличающейся от магмы тем, что она уже

потеряла значительное количество газов. Если вязкость у лав низкая, то они могут растекаться,

покрывая большие пространства и далеко уходя от центра излияния. Высокая вязкость,

наоборот, вынуждает лавы нагромождаться недалеко от места извержения, а кроме того,

они текут гораздо медленнее, чем маловязкие лавы.

Химический состав лав изменяется от кислых, содержащих больше 63% SiO2 и до

ультраосновной, SiO2 меньше 45%. Все остальные лавы имеют промежуточное

содержание оксида кремния.

Плотность лав зависит от состава и флюидной динамики потока, но в целом она

выше у базальтов - 2,8-2,6 г/см3, меньше у андезитов - 2,5 г/см3 и еще меньше у риолитов -

2,2-2,1 г/см3 , при этом плотность уменьшается с увеличением температуры.

Вязкость лав контролируется давлением,

температурой, химическим составом, содержанием летучих, в частности, растворенной

воды, количеством газовых пузырьков и содержанием кристаллов – вкрапленников

Твердые продукты эксплозивных извержений.

Помимо жидких продуктов - лав, при извержении вулканов, особенно

экплозивных, выбрасывается огромное количество твердого обломочного материала -

тефры,. Сюда же включаются выбросы жидкой лавы,

в процессе полета быстро остывающей и падающей на склоны вулкана уже твердой.

Классификация тефры может основываться на различных признаках, в частности

на размерах обломков. Наиболее крупными из них являются вулканические бомбы (более

7 см в диаметре).

Если лава фонтанирует, особенно во время извержения жидких базальтов, то

образуются быстро застывающие капли, называемые слезы Пеле (богиня Гавайских

вулканов), а если лава разбивается на тонкие стекловатые нити - они получают название

волос Пеле.

Любое скопление глыб или лапиллей называется агломератом. Когда обломки

лавы цементируются такой же лавой, получается порода, называемая лавобрекчией.

Самые мелкие обломки тефры, размером меньше 2-1 мм - называются

вулканическим пеплом. Когда тефра превратится в плотную породу, то получит название вулканического туфа. Он может

состоять из обломокв вулканического стекла (витрокластический туф), осколков

минералов – вкрапленников (кристаллокластический) или обломков пород

(литокластический). Существует очень интересный и необычный тип вулканогенных образований,

сочетающий в себе признаки как лав, так и туфов. Они обладают почти исключительно

кислым - риолитовым или дацитовым составом и порой покрывают площади во многие

тысячи км2. По отношению к подстилающему рельефу они ведут себя как жидкие лавы,

затопляя все понижения и нивелируя рельеф, образуя обширные плато. В вертикальных

разрезах часто наблюдается грубая столбчатая отдельность. В основании разреза нередко

располагается горизонт черных стекловатых пород или рыхлых пемз. В самих породах

наиболее характерным структурным признаком являются линзовидные в разрезе и

изометричные в плане стекловатые обособления, размером в первые см. Эти породы

лишены лавобрекчий как в кровле, так и в подошве.

Под микроскопом они имеют вид туфов и состоят из раздробленных

вкрапленников минералов и пепловых стекловатых частиц, нередко тесно

соприкасающихся между собой и как бы сваренных или спекшихся. Эти кислые породы

получили название игнимбритов (игнис - огонь, имбер - ливень, лат.) и сформировались

они из пепловых потоков

Среди вулканогенных образований нужно отметить вулканические грязевые

потоки или лахары (индонезийский термин), отличающиеся отсутствием сортировки

материала, огромными объемами в несколько км3 . Лахары бывают холодными и

горячими.

Вопрос 5.

В глубоководных океанических рифтовых зонах, где гидростатическое давление

препятствует эксплозивным извержениям, из трещин происходит выдавливание

базальтовой лавы, как зубной пасты из тюбика. Как только порция лавы в виде капли

попадает в воду, поверхность лавы мгновенно охлаждается и превращается в стекловатую

корочку, в то время как центральная часть образовавшейся лепешки еще расплавлена. Эта

капля или, скорее «подушка», уплощается, т.к. она еще пластична, а на нее перемещается

новая порция «подушек» и так возникает толща, называемая пиллоу или подушечными

лавами

В разрезе остывших «подушек» хорошо видна раскристаллизованная внутренняя

часть и стекловатая корочка, а сама «подушка» нередко нарушена радиальными и

концентрическими трещинами, образовавшимися в результате сокращения объема при

остывании. Нижняя поверхность у подушек уплощена, а верхняя выпуклая. Это позволяет

в древних толщах уверенно определять кровлю и подошву пластов, сложенных пиллоу-

лавами

Очень часто подушки напоминают толстые сардельки, как бы выходящие одна из

другой. Это происходит вследствие того, что выдавившись из трещины и немедленно

покрывшись корочкой порция лавы испытывает давление со стороны новой порции

вытекающей лавы, которая прорывает тонкую корку и образует очередную «сардельку»,

пока ее корку также не прорвет очередная порция лавы .Пиллоу-лавы нередко

ассоциируются гиалокластитами. Промежутки между лавовыми подушками заполняются

кусочками корки стекловатой или осадками

Т.к. базальтовые пиллоу-лавы образуются в рифтовых зонах срединно-

океанических хребтов, впоследствии они входят в состав 2-го слоя океанической коры и в

этом смысле крайне важны для геологических реконструкций, как порода-индикатор

определенной глубоководной обстановки.

Вопрос6.

Существует очень интересный и необычный тип вулканогенных образований,

сочетающий в себе признаки как лав, так и туфов. Они обладают почти исключительно

кислым - риолитовым или дацитовым составом и порой покрывают площади во многие

тысячи км2. По отношению к подстилающему рельефу они ведут себя как жидкие лавы,

затопляя все понижения и нивелируя рельеф, образуя обширные плато. В вертикальных

разрезах часто наблюдается грубая столбчатая отдельность. В основании разреза нередко

располагается горизонт черных стекловатых пород или рыхлых пемз. В самих породах

наиболее характерным структурным признаком являются линзовидные в разрезе и

изометричные в плане стекловатые обособления, размером в первые см. Эти породы

лишены лавобрекчий как в кровле, так и в подошве.

Под микроскопом они имеют вид туфов и состоят из раздробленных

вкрапленников минералов и пепловых стекловатых частиц, нередко тесно

соприкасающихся между собой и как бы сваренных или спекшихся. Эти кислые породы

получили название игнимбритов (игнис - огонь, имбер - ливень, лат.) и сформировались

они из пепловых потоков

Последние возникают в случае особого типа извержений, когда газ, насыщающий

кислую. магму, на некотором уровне от поверхности в жерле подводящего канала

начинает быстро отделяться от расплава, резко увеличиваясь в объеме. Наконец,

наступает стадия взрыва и газ, вместе с разорванной на мельчайшие частички магмой,

являющимися лишь перегородками между стремительно расширяющимися пузырьками, и

обломками вкрапленников, вырывается на поверхность. Все частицы, пепловой

размерности и капли расплава окружены раскаленной газовой оболочкой и

поддерживаются во взвешенном состоянии давлением газа, по силе равным весу частиц

или превышающим его. Такая высоконагретая масса, ввиду очень малого трения, ведет

себя как жидкость и скатывается при малейшем уклоне рельефа от места извержения.

Когда движение пеплового потока прекращается, масса оседает, газ улетучивается и еще

высоконагретые пепловые частицы под собственным весом спекаются и свариваются, а в

основании потока даже до обсидианоподобных пород. Потоки могут поступать

непрерывно один за другим или через какое-то время и тогда образуются мощные

игнимбритовые толщи со столбчатой отдельностью. Дело осложняется тем, что подобные

извержения на глазах человека не происходили, хотя примеры совсем молодых потоков

известны.

Вопрос7.

Столбчатая отдельность образуется благодаря трещинам, возникающим в остывающем

лавовом потоке. Столбы есть не что иное, как часть вулканической породы, но уже не лавы,ограниченной поверхностями трещин. Столбчатая отдельность лучше всего выражена в

однородных базальтовых потоках в т.н. флуд-базальтах, но встречается в андезитах,

дацитах и риолитах. Идеальная форма для столба в поперечном разрезе - это

шестигранник, однако чаще встречаются четырех- и пятигранники. В разрезе лавового

потока столбчатая отдельность занимает все внутреннее пространство от верхней

глыбовой корки до лавобрекчии в основании потока, располагаясь по отношению к ним,а,

соответственно, и к субстрату - перпендикулярно. Всегда в столбчатой отдельности

можно увидеть неровную линию, находящуюся примерно в 1/3 расстояния от кровли до

подошвы, но ближе к последней. Вдоль этой линии ( в разрезе) и поверхности ( в плане)

происходит как бы смыкание столбов, что обусловлено процессом их роста. На

каждом столбе в той или иной степени различимы поперечные трещины, либо выступы,

неровности и др.формы, разделяющие столб как бы на ряд шашек из которых он и сложен.

Во многих потоках можно наблюдать наклонные, изогнутые и даже закрученные

вокруг своей оси столбы.

Когда лавовый поток останавливается и начинает остывать, то быстрее всего он

охлаждается сверху и медленнее снизу. Охлаждение захватывает некоторую внешнюю

зону и в ней возникают термонапряжения в силу уменьшения объема пород,

образовавшихся из лавы. Но, т.к. они связаны с неподвижным субстратом, то в породе

возникают растягивающие напряжения и если они превысят прочность породы, то она

растрескается, но не беспорядочно, а по определенным направлениям. Они возникают

вследствие «выживания» только определенных центров охлаждения из многих,

возникших первоначально в одном слое охлаждения. К этому центру и происходит как бы

стягивание материала, а перпендикулярно этим линиям образуются плоскости трещин

отрыва. Однако, они проникают только на такую глубину, на которой термонапряжения

превысили прочность остывшей породы. Этот интервал глубины и выражен на столбах

поперечными структурами - «следами зубилаСледовательно,__

отдельность формируется как прерывистый процесс, причем столбы “растут” как

сверху вниз, так и снизу вверх, но т.к. охлаждение сверху сильнее, то и столбы растут

быстрее. Где-то столбы, растущие снизу и сверху встретятся и тогда возникнет неровная

поверхность их встречи. Плоскость трещины всегда перпендикулярна поверхности

охлаждения, т.е. субстрату, что позволяет реконструировать древний рельеф, на который

изливались лавы .Точно также возникает и столбчатая отдельность в

интрузивных субвулканических телах.

Вопрос8

В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные, однако это деление условно, так как большинство вулканов приурочены к линейным тектоническим нарушениям (разломам) в земной коре.

Линейные вулканы или вулканы трещинного типа, обладают протяжёнными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом коры. Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма, которая растекаясь в стороны, образует крупные лавовые покровы. Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, широкие плоские конусы, лавовые поля. Если магма имеет более кислый состав (более высокое содержание SiO в расплаве), образуются линейные экструзивные валы и массивы. Когда происходят взрывные извержения, то могут возникать эксплозивные рвы протяжённостью в десятки километров.

Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий канал, или жерло, ведущее к поверхности от магматического очага. Жерло оканчивается расширением, кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. У вулканов центрального типа могут быть побочные, или паразитические, кратеры, которые располагаются на его склонах и приурочены к кольцевым или радиальным трещинам. Нередко в кратерах существуют озёра жидкой лавы. Если магма вязкая, то образуются купола выжимания, которые закупоривают жерло, подобно «пробке», что приводит к сильнейшим взрывным извержениям, когда поток газов буквально вышибает «пробку» из жерла.

Формы вулканов центрального типа зависят от состава и вязкости магмы. Горячие и легкоподвижные базальтовые магмы создают обширные и плоские щитовые вулканы (Мауна-Лоа, Гавайские острова). Если вулкан периодически извергает то лаву, то пирокластический материал, возникает конусовидная слоистая постройка, стратовулкан. Склоны такого вулкана обычно покрыты глубокими радиальными оврагами — барранкосами. Вулканы центрального типа могут быть чисто лавовами, либо образованными только вулканическими продуктами — вулканическими шлаками, туфами и т. п. образованиями, либо быть смешанными — стратовулканами.

Различают моногенные и полигенные вулканы. Первые возникли в результате однократного извержения, вторые — многократных извержений. Вязкая, кислая по составу, низкотемпературная магма, выдавливаясь из жерла, образует экструзивные купола (игла Мон-Пеле, 1902 г).

Отрицательные формы рельефа, связанные с вулканами центрального типа, представлены кальдерами — крупными провалами округлой формы, диаметром в несколько километров.

Кроме кальдер существуют и крупные отрицательные формы рельефа, связанные с прогибанием под воздействием веса извергнувшегося вулканического материала и дефицитом давления на глубине, возникшим при разгрузке магматического очага. Такие структуры называются вулканотектоническими впадинами,депрессиями. Вулканотектонические впадины распространены очень широко и часто сопровождают образование мощных толщ игнимбритов — вулканических пород кислого состава, имеющих различный генезис. Они бывают лавовыми или образованными спёкщимися или сваренными туфами. Для них характерны линзовидные обособления вулканического стекла, пемзы, лавы, называемых фьямме и туфовая или туфовидная структура основной массы. Как правило, крупные объёмы игнимбритов связаны с неглубоко залегающими магматическими очагами, сформировавшимися за счёт плавления и замещения вмещающих пород.

Вопрос 9

 

Сложные полигенные вулканические постройки состоят из конусов, образованных

потоками лавы и толщами тефры и называются стратовулканами (стратум – слой, лат.)

(рис. 15.5.1). Образуются они при чередовании эффузивных и эксплозивных извержений,

при которых лавовые потоки и покровы тефры неравномерно наслаиваются на склоны

растущего вулкана, нередко создавая правильные, изящные конусы, такие как у вулкана

Фудзияма в Японии, Кроноцкого и Ключевского на Камчатке или Майон на Филиппинах.

Высота стратовулканов достигает 3-4 км, считая от основания. На вершине вулкана

располагается кратер, в донной части которого находится жерло – выводное отверстие

подводящего канала

Вопрос 10

 

Плинианские извержения названы в честь древнеримского естествоиспытателя

Плиния Старшего, погибшего во время извержения Везувия в 79 г.н.э., погубившего

Помпеи, Геркуланум и другие города в окрестностях Неаполитанского залива.

Извержение Везувия в 79 г. н.э. началось внезапно и продолжалось 12 часов.

Верхняя часть более древнего Везувия, имевшего высоту примерно в 2,5-3 км оказалась

разрушенной и от нее сохранилась лишь восточная часть, называемая соммой. Из жерла

вулкана половину суток вырывался столб пемзовидных обломков, разносимых ветром к

юго-востоку. Наибольшая интенсивность пемзопада пришлась как раз на Помпеи. Город,

в котором жили 40 000 жителей оказался погребенным под мощной, 5-4 м толщей

вулканических обломков. Многие жители погибли и теперь мы можем видеть гипсовые

слепки человеческих тел, получаемые при заполнении пустот в пемзовой толще гипсом,

когда полости обнаруживают при археологических раскопках. Плиний старший, который

был адмиралом и командовал галерным флотом, стоявшим у мыса Мизено, на севере

Неаполитанского залива, отправился на галере к берегу около Помпеи и ночью умер.

Описание извержения мы знаем со слов Плиния Младшего, племянника Плиния

Старшего, который остался жив, т.к. не поехал на галере дяди, а остался в Мизено.

Плинианские извержения представляют собой, по существу, очень мощный

вулканский тип. Внезапные взрывы и следующий за ними длительный пепло- или

пемзопад связан с тем, что к кратеру вулкана поднимается вязкая, насыщенная газами

магма. Газовые пузырьки расширяясь, разрывают магму, вспенивая ее, образуя кусочки

пемзы и стекловатый пепел, разносящийся ветром на большие расстояния. Выброшенные

вверх газово-пепловые облака «растекаются» на высоте нескольких км в разные стороны,

напоминая крону средиземноморской сосны-пинии. В результате плинианских

извержений привершинная часть вулканического конуса обрушивается и образуется

чашевидное углубление - кальдера с крутыми стенками. Этот тип извержения так же

представляет большую опасность для населения.__

 

Пелейский тип извержений, названный так по вулкану Мон-Пеле на о. Мартиника в

Карибском море, сопровождается не только мощными взрывами, наподобие вулканских,

но и образованием раскаленных газово-пепловых лавин, с огромной скоростью

скатывающихся со склона вулкана. Магма, как правило, вязкая, сравнительно низкой

температуры, закупоривающая жерло вулкана. Когда давление газов превышает

прочность этой пробки, происходят взрывы вулканского типа и выбросы лавин

пелейского типа. Этот тип извержений весьма опасен и хорошо известна катастрофа 1902

г., когда из-за такой лавины погибло свыше 30 000 жителей города Сен-Пьер на

Мартинике.