Происхождение вулканов

Наша планета состоит из нескольких слоев, как крутое яйцо. Поверхностный слой мощностью порядка 50 км называют земной корой (вроде скорлупы яйца). В некоторых местах, особенно на дне океанов, этот слой тоньше. Ниже под слоем коры до глубины 900 км расположена верхняя мантия. Под ней, до 2900 км, простирается нижняя мантия (обе мантии - как белок воображаемого яйца). И еще ниже, до отметки примерно 6300 км, располагается ядро (желток). Верхняя мантия и есть то место на планете, где образуется горячая начинка вулканов.

С продвижением от поверхности вглубь планеты температура повышается на один градус через каждые 33 метра. Ясно, что на глубине десятков километров температура достигает таких величин, что горные породы будут плавиться. Но возрастающее давление сдерживает этот процесс, устанавливается некое равновесие. Земная кора состоит из нескольких твердых литосферных плит, расположенных на слое мантии. Они плавают по ее поверхности, перемещаясь со скоростью 2 - 3 сантиметра в год. При движении на границах литосферных плит образуются разломы, которые называют рифтами.

Внутреннее устройство вулкана

Подвижки в земной коре - разломы, проседания, подъемы - приводят к нарушению равновесия между температурой и давлением в недрах планеты, падению давления и образованию магмы - расплавленной смеси минералов, насыщенной газами. Формируется очаг. Правда, как выяснилось, могут наблюдаться и приповерхностные очаги. Расплав, пробивая себе путь паром и газами, устремляется к поверхности земли - происходит взрыв и извержение вулкана. Поток сбрасывает излишнее давление и изливает лаву. На месте взрыва остается воронка - кальдера, представляющая собой чашеобразное углубление, откуда и течет лава.

Если газообразная составляющая магмы велика, лава разрывается на небольшие каплеобразные структуры и извержение приобретает вид огненного фонтана. Если газа и пара не слишком много, лава течет свободным потоком. Когда активная деятельность вулкана заканчивается, газ и пар еще продолжают выходить из трещин на склонах вулкана, образуя так называемые фумаролы.

Таким образом, возникновение и извержение вулканов привязано к местам повышенной внутренней активности планеты. На Земле отмечают три особо активных района: тихоокеанское побережье, средиземноморско- индонезийский пояс и атлантический пояс, расположенные на стыке континентальных и океанических плит.

Особенности вулканов

В целом механизм образования вулканов достаточно типичен, но некоторые особенности вносят дополнительные факторы, вроде места формирования вулкана, характеристик очага магмы, особенностей самой магмы и так далее. Говорят о разных видах вулканов в зависимости от конкретных их свойств. Так, их подразделяют на действующие, спящие и потухшие. Действующим считается вулкан, извергавшийся в историческое время или в голоцене. Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможно извержение. Потухшими - на которых оно маловероятно.

Вулканы бывают трещинные и центральные. Трещинные могут не подниматься высоко над землей, имея вид трещин, из которых течет магма. В некоторых частях мира известны целые базальтовые реки, покрывающие сотни квадратных километров площади. Так на территории Сибири толщина этих потоков достигает нескольких километров - так называемые Сибирские траппы. Они образованы прорывом магмы в верхние слои земной коры с излиянием через трещины. Состоялось это событие порядка 240 млн лет назад, когда поверхность планеты еще достаточно активно формировалась. Центральные вулканы обычно имеют вид конуса, из которого во время извержения выходят газ и магма. Такие вулканы имеют канал, по которому поднимается магма - жерло - и один или несколько кратеров, откуда она затем изливается.

Вулканы, возвышающиеся над землей (горные вулканы), делят на несколько категорий. Конусообразные (стратовулканы) имеют классическую форму - усеченного конуса с кратером на вершине: Этна (Италия), Кракатау (Индонезия), Попокатепетль (Мексика), Пинатубо (Филиппины). Обычно они образуются в прибрежной зоне и на островах в зоне субдукции, там, где континентальный пласт надвигается на океанический. Эти вулканы отличаются редким, но мощным извержением. Они имеют слоистую структуру ("страто"- слой), которая пополняется при каждом извержении. Лава и пирокластические ("разломанные огнем") осколки постепенно образуют пологий склон вулкана, так как лава достаточно вязкая.

Щитообразные вулканы являются самыми крупными, но по виду это не заметно. Чаще всего они напоминают щит гладиатора, лежащий на земле. Примером может служить кратер Белкнам в каскаде гор центрального Орегона. Их низкие склоны обманчивы. Под ними находятся озера магмы, размерами превосходящие наземные горы. Их лава менее вязкая и движется дальше от места извержения, что и придает этим вулканам пологую форму. Их извержения часты и сопровождаются длительным излиянием лавы, благодаря чему подобные вулканы достигают огромных размеров.

Купольные вулканы называются так потому, что вязкая гранитная магма не может стечь вниз по склону и застывает наверху, образуя купол и затыкая жерло. Со временем он будет сорван накопившимися газами.

Шлаковые конусы образуются нагромождением крупных фрагментов пористого шлака вокруг кратера, а мелкие формируют склон. В высоту такие вулканы незначительны, и как правило, извергаются один раз.

Интересна гипотеза "горячих точек", объясняющая появление вулканических хребтов, состоящих из цепочек вулканов. Эти точки являются фиксированными и представляют собой некие зоны, внутри которых мантийные струи достигают поверхности земли. Над ними возникают активные вулканы и, в случае подводного расположения, могут появиться острова. При движении литосферных плит вулканы смещаются вместе с ними и уходят от мантийной струи, засыпая. А "горячая точка" (плюм) прожигает литосферную плиту прямо над собой, образуя новый вулкан. Со временем образуется цепочка вулканов - вулканический хребет.

В наличие "горячей точки" подозревают и Йеллоустоун - древний супервулкан на территории Америки, о котором сейчас так много разговоров. Супервулканы наиболее коварны из всего взрывоопасного семейства. Когда они извергаются, то взрывают сами себя, разрушая, а не создавая высокие сооружения. Их магматические очаги колоссальны, а такого узнаваемого кратера нет. Они не похожи на вулканы. Так в Йеллоустоуне существует несколько мест древнего выхода лавы. Полагают, что они объясняются наличием плюма, который вследствие движения литосферной плиты, проделывает каждый раз новое отверстие для сброса накопившейся магмы. Напомним, что этот супервулкан извергался пять раз - 6 млн лет назад, 4 млн лет назад, 2,1 млн лет назад, 1,27 млн лет назад и 640 тысяч лет назад. И сейчас ученые считают, что шансы нового суперизвержения достаточно высоки. Гигант просыпается и некоторые симптомы весьма тревожат исследователей.

Подводные вулканы

В океанах также существуют зоны вулканической деятельности, где работают подводные вулканы и образуются цепи подводных гор и островов. Это вулканы островных дуг и активных окраин континентов, извержения которых часто имеют характер катастроф. К ним принадлежит большая часть вулканов, возвышающихся над уровнем моря. В океанических рифтовых зонах часто образуются трещины и разломы, через которую течет магма. Толщина земной коры на дне океана меньше и она легче разрушается.

Практически все острова и подводные горы внутренних частей океана либо являются действующими вулканами, либо были ими в прошлом. В южной части Тихого океана существует целый пояс островных и подводных вулканов типа "горячих точек" (к примеру Гавайские острова и Императорский подводный хребет). Он расположен перпендикулярно рифтовой зоне Восточно- Тихоокеанского поднятия и находится на участке, где скорость расхождения максимальна. Вулканизм окраинных морей изучен слабо. Мелководные вулканы расположены на коре континентального типа и малочисленны.

На Земле известно более 1500 действующих вулканов. Из них 95% расположены на местах схождения (расхождения) двух плит. Еще 5% образованы "горячими точками". И 80% от общего числа являются подводными и располагаются вдоль океанических хребтов и разломов.

А вообще кое- чем в этой жизни мы с Вами обязаны этим горячим парням - вулканам. Атмосферу и водную оболочку планеты создали именно они, поверхность, во многом, тоже. И не только. Антропологи обратили внимание, что все вторичные цивилизации выбирали для жизни места с повышенной тектонической активностью, с наличием в окрестностях вулканов. По-видимому, здесь ночи были теплее, остывающими вулканическими полями можно было пользоваться, как печью, на них можно найти сварившихся животных, чье мясо быстро распробовали предки. Астрофизики считают, что важна была разумная середина, так как и слишком активная вулканическая деятельность может сделать планету непригодной для жизни, утопив ее в потоках лавы и газа, и слабая тектоническая активность ведет к исчезновению углекислого газа и стерилизации планеты. Так что, вулканы, давайте жить дружно!