книги / Общая геология
..pdf332 Физическая, или динамическая, геология
Г л а в а |
XXIII |
ВУЛКАНЫ И ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ИЗВЕРЖЕНИЯ |
|
В у л к а н а м и называются |
выводные отверстия (круглые |
или в виде трещин), через которые время от времени поступают на земную поверхность продукты вулканической деятельности: горячие газы, пары, обломки горных пород, пепел и лава.
Различают вулканы |
действующие и |
потухшие. |
Д е й с т в у ю щ и м и |
называются |
вулканы, которые по |
стоянно или периодически извергаются. |
П о т у х ш и м и назы |
|
ваются вулканы, об извержениях которых нет ни исторических данных, ни преданий.
Действующих вулканов в настоящее время насчитывают свыше 500, потухших свыше 4000. Большинство действующих и потухших вулканов представляет собой конические горы с кра тером на вершине и каналом, отходящим от кратера внутрь вул кана.
ПРОДУКТЫ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ
Продукты, которые извергают действующие вулканы, бывают газообразными, жидкими и твердыми (рис. 132). К числу газо образных продуктов относятся водород, кислород, углекислота, пары воды, газы, содержащие серу, хлор, фтор и другие эле менты.
Газовые выделения вулканов часто называются ф у м а р о- л а м и. Газы выделяются из кратера, а также из трещин на поверх ности остывающих жидких продуктов извержения, на склонах и у подножия вулкана. Характер фумарол и их химический со став в значительной степени зависят от температуры, которая
вначале извержения (особенно у кратера вулкана) очень высокая.
Вконце извержения и после него температура фумарол снижается и состав их изменяется.
Если в начале извержения фумаролы состоят главным образом из галоидов (Cl, F), то при остывании в их составе начинают пре обладать газы, содержащие серу. Затем в фумаролах существен ную роль начинают играть сероводород, аммиак и углекислота.
Различают фумаролы следующих типов: с у х и е , к и с л ы е , щ е л о ч н ы е , с е р н и с т ы е , у г л е к и с л ы е .
Сухие фумаролы отличаются высокой температурой (около 500° С). Они почти не содержат водяных паров и состоят главным образом из хлористых соединений, среди которых преобладают хлористый натрий, хлористый калий, хлорное железо и фтор.
Кислые фумаролы характеризуются температурами 300—400°С. Они заключают в себе хлористый водород, сернистый ангидрид и водяные пары. Кислые фумаролы называют еще хлористо водородно-сернистыми фумаролами.
334 |
Физическая, или динамическая, геология |
Углекислые |
фумаролы, или м о ф е т т ы, состоят из угле |
кислого газа. Мофеттная стадия фумарол наступает иногда через десятки, а то и сотни лет после извержения.
Фумаролы, заключающие в себе бор, получили наименование
с о ф и о н и. |
называются |
|
Жидкие |
продукты вулканических извержений |
|
л а в а м и . |
Их температура обычно выше 1200° С. |
Наблюдения |
показывают, что медные сосуды, встречающиеся по пути течения лавы, размягчаются и изгибаются.
Лавы отличаются друг от друга своим химическим составом. Химический состав лав находится в прямой зависимости от хи мического состава магмы, за счет которой происходят вулкани ческие извержения.
Лава — это та же магма, но в значительной степени потеряв шая при извержении на поверхности Земли растворенные в ней газы.
От химического состава зависят физические свойства лав. Лавы состоят главным образом из окислов кремния, алюминия, натрия, калия, кальция, магния, железа. В зависимости от ко личества различных окислов различают лавы кислые и основ ные.
Кислые лавы богаче окисью кремния, чем основные. От содер жания окиси кремния зависит содержание других окислов: чем больше в лаве окиси кремния, тем больше в ней окислов натрия, калия и меньше окислов кальция, магния и железа. Таким обра зом, основные лавы отличаются меньшим содержанием окиси кремния, натрия и калия и значительным содержанием окиси кальция, магния и железа. Физические свойства кислых лав следующие: лавы светлые, окрашены обычно в серые тона, срав нительно легкие, вязкие (густой консистенции), тугоплавкие, медленно остывают и содержат в растворенном состоянии много газов, которые часто выделяются со взрывами.
Физические свойства основных лав противоположны. Эти лавы окрашены в темные тона, имеют большую плотность, жид кую консистенцию, легкоплавкие, быстро остывают, содержат мало газов.
По мере движения потока лава остывает. Застывшие лавы образуют разнообразные излившиеся вулканические горные породы.
К твердым продуктам вулканических извержений относятся в у л к а н и ч е с к и е б о м б ы , л а п и л л и , в у л к а н и ч е с к и й п е с о к и п е п е л (рис. 133). Все они представляют собой куски остывшей лавы, отличающиеся друг от друга лишь по величине. Бомбы бывают величиной от размера яблока до не скольких метров в поперечнике; лапилли — от размера яблока до размера ореха; вулканический песок состоит из обломков таких размеров, какие имеют зерна песка; вулканический пепел
336 Физическая, или динамическая, геология
состоит из остывшей, мелко распыленной до размеров пылевид ных частиц лавы.
Твердые продукты извержений состоят из стекловидной массы, включаюшей зерна полевых шпатов, авгита, лейцита, магнетита.
Типы извержений вулканов
Извержения каждого вулкана отличаются своими особенно стями, присущими данному вулкану. Замечено, что разновремен ные извержения одного и того же вулкана также различны. Несмотря на индивидуальность каждого извержения, можно вы делить следующие типы их: маар, кракатау, пелейский, везувиальный, стромболианский и гавайский.
Извержения типа м а а р . Извержения типа маар в настоя щее время не наблюдаются. Они происходили в прошлые геоло гические эпохи, но воронки взрывов таких вулканов сохранились до сих пор.
Извержения типа маар характеризовались, по-видимому, силь ными газовыми взрывами. При этом выбрасывались значитель ные массы местных горных пород вместе с вулканическими пеплами. Излияния лавы не происходило.
В результате таких извержений возникали воронки взрыва диаметром от сотен метров до нескольких километров. Эти углуб ления иногда окружены невысоким валом из выброшенных про дуктов, среди которых преобладают обломки лав. Иногда эти воронки заняты озерами (Лаахское озеро в Германии). Маары широко известны в Германии, где в одном небольшом районе Баварии на весьма ограниченной площади расположено до 130 таких воронок.
Особенно правильной воронкообразной формой отличаются ма ары Эйфеля (Германия), расположенные по определенным линиям.
Каналы некоторых маар тянутся на глубину до 500—800 м и сложены различными туфовыми массами.
Близкими к маарам являются так называемые д и а т р е м ы. Особеннохг известностью пользуются диатремы Кимберлея в Южной Африке. Это цилиндрические трубки, вертикально пере
секающие пласты пермской системы и заполненные брекчией змеевиковой породы с обломками сланцев и песчаников. Брек чии алмазоносны, и из них производится промышленная добыча алмазов.
Подобные цилиндрические трубки, заполненные основными продуктами когда-то происходивших взрывов, встречены в пре делах Сибирской платформы. К настоящему времени здесь от крыто значительное количество алмазоносных месторождений, более богатых, чем в Южной Африке.
В качестве эталона типа к р а к а т а у взято извержение в 1883 г. одноименного вулкана между островами Суматра и Ява.
Вулканы и вулканические извержения |
337 |
Извержениям этого типа предшествуют значительные подземные толчки, которые наблюдаются и во время извержения. Изверже ние сопровождается сильными взрывами и выбросом колоссаль ного количества газов с массой вулканического пепла. Лава при извержении не изливается.
При упомянутом извержении Кракатау пепла было настолько много, что палубы кораблей, находившихся в океане на расстоя нии 100—200 км от вулкана, покрылись за короткое время слоем вулканического пепла до 1,5 м толщины. Мельчайший вулкани ческий пепел был поднят на высоту 60—80 км. Он в течение трех лет после извержения носился в верхних слоях атмосферы и был, по-видимому, причиной необыкновенно красивых закатов и вос ходов солнца, наблюдавшихся в те годы в Париже, С.-Петербурге
идругих местах.
Кизвержениям этого же типа надо отнести извержение вул кана Бандай-Сан в Японии в 1888 г.
Отсутствие лавы при извержениях типов маар и Кракатау
ивыбросы колоссального количества газов объясняются, по-ви- димому, очень кислым составом магмы (лавы), питающей вулканы
ивызывающей подобные извержения. Эта магма, как очень кислая, обладает чрезвычайно вязкой консистенцией.
Эталоном типа п е л е принято извержение вулкана МонПеле в 1902 г. на о. Мартинике Мало-Антильского архипелага. До извержений этого типа наблюдаются подземные толчки. Из вержения сопровождаются сильными взрывами и выбросами больших масс вулканического пепла. Выделявшиеся газы тяжелые и заключают в себе много сернистых компонентов. Они стелятся по склонам вулканического конуса. В конце извержения появ ляется чрезвычайно вязкая лава, которая не разливается по скло нам вулкана, а выступает вверх из боковой части вулкана в виде иглы-обелиска. При извержении Мон-Пеле в 1902 г. обелиск достигал высоты 400 м. Примерно через год он разрушился.
Пелейский тип вулканических извержений таким образом характеризуется кислым составом питающей магмы, а потому и вязкой лавой. Однако вязкость этой лавы ниже вязкости магмы,
питающей извержения |
типа кракатау или |
маар. |
В качестве эталона |
в е з у в и а л ь н о г о |
типа приняты извер |
жения Везувия, отчасти Этны, Вулькано (Средиземное море). Извержениям этого типа также предшествуют подземные толчки, однако они не столь значительны, как при извержениях уже описанных типов. Само извержение сопровождается взрывами газов, выбросами больших количеств вулканического пепла и сильными ливнями, от которых возникают исключительные по силе и грандиозности грязевые потоки, устремляющиеся по скло
нам вулкана, после чего изливается раскаленная лава.
Таким образом, извержения везувиального типа питаются магмой, дающей менее вязкую лаву, чем у извержений типа пеле.
22 Заказ 1 464.
338 Физическая, или динамическая, геология
Склоны вулканов везувиального типа крутые; сами конусы сложены чередующимися слоями остывшей лавы и вулканических пеплов с вулканическими туфами и брекчиями.
Эталоном извержений с т р о м б о л и а н е к о г о типа яв ляются извержения вулкана Стромболи в Средиземном море. Извержения этого типа характеризуются излиянием довольно жидкой и легкоплавкой лавы более основного состава, чем лава вулканов везувиального типа. В лаве содержится значительное количество газов. Вследствие этого извержения указанного типа сопровождаются сильными взрывами и выбросами вулканиче ских бомб и лапиллей, но без пепла. Поверхность вулканических бомб гладкая, форма их закрученная, грушевидная. Это показы
вает, что |
материал бомб при полете находится в пластическом |
|
и мягком |
состоянии. |
|
Эталоном |
г а в а й с к о г о т и п а являются извержения |
|
вулканов |
на |
Гавайских островах (Мауна-Лоа, Килауэа). |
У вулканов гавайского типа очень пологие склоны; конусы сложены из слоев остывшей лавы.
В кратере действующих гавайских вулканов всегда находится жидкая лава. Газов в ней очень мало. Само извержение происхо дит следующим образом. Уровень лавы в кратере начинает спо
койно, почти без |
толчков и взрывов, подниматься и доходит |
до краев кратера; |
затем лава переливается через края кратера |
и, имея весьма жидкую консистенцию, быстро стекает по склонам вулкана. Поэтому-то и образуются пологие склоны.
Различный характер извержений обусловливается химиче ским составом магмы, питающей вулкан в данное время. Харак тер извержений одного и того же вулкана во времени, как по казали исследования и наблюдения, изменяется. Извержения, например, везувиального типа постепенно начинают приобре тать черты извержений стромболианского, а' затем гавайского типа. Следовательно, химический состав магмы, питающей вулкан, изменяется во времени. Это происходит, по-видимому, вслед ствие процессов ассимиляции и дифференциации магмы на глу бине (см. стр. 147, 148).
Извержения вулканов нередко сопровождаются бурями и ливнями. Вода смешивается с вулканическим пеплом и песком и образует потоки вулканической грязи (ила), быстро движу щейся по склонам вулкана ’и производящей часто большие опу стошения, чем потоки лавы. Так же могут действовать воды растопленного снега или опорожненных при извержениях озер, расположенных в пределах вулканического кратера.
Распространение вулканов на Земле
Можно выделить четыре области распространения вулканов: 1) огненное кольцо Тихого океана, включающее Тихий океан с островами и тихоокеанское побережье американского и азиат-
Вулканы и вулканические извержения |
339 |
ского материков; 2) средиземноморская полоса широтного про стирания; 3) атлантическая меридиональная полоса по восточ ной окраине Атлантического океана; 4) восточно-африканская
меридиональная |
полоса. |
к о л ь ц а Тихого океана и |
В пределах |
о г н е н н о г о |
на островах Тихого океана расположено больше всего вулканов. На Алеутских островах имеется около 50 вулканов. В ре зультате подводного извержения одного из них в 1796 г. образо вался остров Иоанна Богослова, который затем был быстро раз
мыт водами океана.
Вулканы имеются на Камчатке. Здесь насчитывается около 40 вулканов, из них 13 действующих. Из вулканов Камчатки наиболее известным является Ключевская сопка высотой 4850 м (после Килиманджаро и Котопахи это самый высокий вулкан). Из него выделяется много фуыарол, горячих источников и гей зеров, Извержения Ключевской сопки происходят примерно через каждые 7—8 лет. Другим крупным действующим вулканом является Авачинская сопка (высота 2457 м). По своей высоте отличаются потухшие вулканы Кроноцкая и Жупанова сопки.
На Курильских островах известно 20 вулканов, из которых примерно половина действующих.
На Японских островах расположено свыше 200 вулканов, из них около 50 действующих. Особой известностью пользуются вулканы Фудзи-Яма, Сапура-Яма и Бандай-Сан. Южнее и югозападнее имеются вулканы на Филиппинских и Молуккских
островах, |
на островах Малайского архипелага: Борнео, |
Целебес, |
Ява. |
Большой известностью пользуется вулкан Кракатау между Суматрой и Явой. Об извержении его в 1883 г. говорилось выше.
На Яве насчитывается больше 100 вулканов, из которых примерно 20 действующих, а 10 находится в сольфатарной стадии. Вулканы имеют высоту до 2000—3800 м.
На Новой Гвинее известно пять вулканов. В Австралии вул канов нет, за исключением потухших в провинции Виктория. Имеются вулканы в Новой Зеландии, на южном полярном мате рике Антарктиде. Затем полоса огненного кольца вулканов про тягивается по западной окраине Южной и Северной Америки. Известны вулканы на Огненной Земле, Андах. В пределах Анд насчитывается свыше 200 вулканов. Многие из них удалены от океана на 150—300 км. Среди них самый высокий на земле вулкан Котопахи (5960 Jit). Характерно, что при извержении этого вулкана глыбы весом до 200 т выбрасывались на расстоя ние до 15 км.
Известен вулкан Пеле на острове Мартиника (Мало-Антиль ские острова), об извержении которого в 1902 г. говорилось раньше. Имеются вулканы в Мексике и на западной окраине Северной Америки в пределах Сьерра-Невады и Аляски.
22*
340 Физическая, или динамическая, геология
Кроме того, в области Тихого океана известны вулканы на Сан двичевых, или Гавайских островах, Ново-Британских островах, или архипелаге Бисмарка, Соломоновых, Фиджи, Самоа (Море плавателей), Таити (Товарищества) и Маркизских островах. Здесь насчитывается до 40 действующих вулканов.
Среди вулканов в пределах Тихого океана широко известны вулканы Мауна-Лоа и Килауза (Гавайские острова).
К с р е д н е з е м н о м о р с к о й п о л о с е вулканов от носятся вулканы по берегам и островам Средиземного моря и его заливов. Среди них большой известностью пользуются Везу вий на берегу Неаполитанского залива, Стромболи и Вулькано на Липарских островах, Этна в Сицилии, Пантеллерия между Сицилией и Африкой, Санторин на о. Фира в пределах Грече ского архипелага.
На восточном продолжении этой полосы известны потухшие вулканы в Малой Азии, потухшие вулканы Казбек и Эльбрус
инаходящийся в сольфатарной стадии вулкан Арарат на Кав казе. Высота Эльбруса 5633 м, Казбека 5047 м. Оба они действо вали в начале четвертичного периода. Лавами Казбека в ряде мест покрыты моренные отложения на Военно-Грузинской дороге.
Впределах Витимского нагорья известны потухшие вулканы Мушкетова на левом и Обручева на правом берегу Витима. Далее следуют недавно потухшие вулканы Монголии, Манчжурии
инашего северо-востока.
М е р и д и о н а л ь н а я а т л а н т и ч е с к а я п о л о с а включает вулканы, расположенные на островах Ян-Майен, Ислан дии, Азорских, Канарских, Зеленого Мыса, Вознесения, Св. Елены
и Тристан-да-Кунья. Среди вулканов этой полосы наиболее |
из |
||
вестен |
вулкан Гекла в Исландии. Высота |
конуса его 1520 |
м. |
К в о с т о ч н о-a ф р и к а н с к о й |
м е р и д и о н а л ь |
||
н о й |
п о л о с е приурочены вулканы в |
пределах Эфиопии и |
|
более южных областей. Особой известностью пользуются вулканы Кения и Килиманджаро. Оба они расположены восточнее оз. Вик тория. Первый имеет высоту 5600 м, второй 6110 м.
Рассматривая карту распространения вулканов на Земле (рис. 134), можно сделать вывод, что вулканы приурочены глав ным образом к областям морей и океанов или к областям их по бережий. На основании этого прежде считали, что сами изверже ния есть результат просачивания морской воды в недра Земли, где от превращения воды в пары и газообразное состояние должны происходить взрывы, вызывающие излияния раскаленной лавы на поверхность Земли. От этих объяснений вулканических извер жений в дальнейшем отказались.
В результате анализа геологического строения участков земной коры, к которым приурочены действующие или потух шие вулканы, совершенно очевидно, что все вулканы располо жены в местах сравнительно молодых разломов земной коры.,
to
я и н е ж р е в з и е и к с е ч и н а к л у в
Рис. 134. Карта распространения вулканов на Земле. |
СО |
Вулканы: 1 — действующие; 2 — потухшие; з — подводные; 4 — области с высотой 1000 м над уровнем моря.