Чому вивергатися вулкан?
Наша планета Земля нагадує яйце: зверху тонка тверда шкаралупа – земна кора, під нею знаходиться в’язкий шар гарячої мантії, а в центрі – тверде ядро. Земну кору називають літосферою, що в перекладі з грецького означає «кам’яна оболонка». Товщина літосфери в середньому близько 1% радіуса земної кулі. На суші вона становить 70-80 кілометрів, а в глибині океанів може бути всього 20 кілометрів.
Температура мантії – тисячі градусів. Ближче до ядру температура мантії більше, ближче до кори – менше. Через різницю температур відбувається перемішування речовини мантії: гарячі маси піднімаються вгору, а холодні – опускаються (так само, як закипаюча вода в каструлі або чайнику, але тільки відбувається це в тисячі разів повільніше). Мантія, хоч і розігріта до величезних температур, але через колосальне тиску в центрі Землі вона не рідка, а в’язка, як дуже густа смола. Літосфера як би плаває у в’язкій мантії, трохи занурившись в неї під своєю вагою.
Досягаючи підошви літосфери, остигає маса мантії якийсь час рухається горизонтально уздовж твердої кам’яної «шкаралупи», але потім, охолонувши, вона знову опускається в напрямку центру Землі. Поки мантія рухається уздовж літосфери, разом з нею мимоволі рухаються і шматки земної кори (літосферні плити), при цьому окремі частини кам’яної мозаїки стикаються і наповзають один на одного.
Частина плити, яка опинилася знизу (на яку наповзла інша плита), поступово занурюється в мантію і починає плавитися. Так утворюється магма – густа маса розплавлених порід з газами і парами води. Магма легше, ніж навколишні породи, тому вона повільно піднімається до поверхні і накопичується в так званих магматичних осередках. Вони розташовуються найчастіше уздовж лінії зіткнення плит.
Магма більш рідка, ніж мантія, але все ж досить густа. У перекладі з грецької «магма» означає «густа паста» або «тісто».
Поведінка розпеченої магми в магматичної осередку і правда нагадує дріжджове тісто: магма збільшується в об’ємі, займає весь вільний простір і піднімається з глибин Землі по тріщинах, намагаючись вирватися на волю. Як тісто піднімає кришку каструлі і витікає через край, так і магма прориває земну кору в найслабших місцях і виривається на поверхню. Це і є виверження вулкана.
Виверження вулкана відбувається через дегазації магми, тобто виходу газів з неї. Процес дегазації відомий кожному: якщо обережно відкрити пляшку з газованим напоєм (лимонадом, кока-колою, квасом або шампанським), лунає бавовна, і з пляшки з’являється димок, а іноді і піна – це з напою виходить газ (тобто відбувається його дегазація) . Якщо пляшку з шампанським перед відкриванням потрясти або нагріти, то з неї вирветься потужний струмінь, і утримати цей процес неможливо. А якщо пляшка нещільно закрита, то ця струмінь може сама вибити пробку з пляшки.
Потік лави під час виверження вулкана. Магма в магматичної осередку знаходиться під тиском, так само як і газовані напої в закритій пляшці. У тому місці, де земна кора опинилася «нещільно закрита», магма може вирватися з надр Землі, вибивши «пробку» вулкана, і чим міцніше була «пробка», тим сильніше буде виверження вулкана. Піднімаючись вгору, магма втрачає гази і пари води і перетворюється в лаву – магму, обедненную газами.
На відміну від шипучих напоїв, гази, які виділяються під час виверження вулкана, – горючі, тому вони спалахують і вибухають в жерлі вулкана. Сила вибуху вулкана буває настільки потужною, що на місці гори після виверження залишається величезна «воронка» (кальдера), і якщо виверження триває, то прямо в цій западині починає рости новий вулкан.
Однак буває, що магмі вдається знайти легкий вихід на поверхню Землі, тоді лава випливає з вулканів взагалі без вибухів. Так кипляча каша, булькаючи, переливається через край каструлі. За таким типом вивергаються, наприклад, вулкани на Гавайських островах. У магми не завжди вистачає сил вийти на поверхню, і тоді вона повільно застигає на глибині. В цьому випадку вулкан взагалі не утворюється.
Як же все-таки працює вулкан?
Коли відкривається «клапан» в Землі (вибивається пробка вулкана), тиск у верхній частині магматичного вогнища різко знижується. Внизу ж, де тиск поки ще велика, розчинені гази все ще входять до складу магми. У жерлі вулкана з магми вже починають виділятися бульбашки газів: чим вище, тим їх стає більше; ці легкі «повітряні кульки» піднімаються вгору і захоплюють за собою в’язку магму. Близько поверхні вже утворюється суцільна піниста маса (застигла вулканічна кам’яна піна навіть легше води – це відома всім пемза). Дегазація магми завершується на поверхні, де, вирвавшись на свободу, вона перетворюється в лаву, попіл, гарячі гази, пари води і уламки гірських порід.
Пемза
Після бурхливого процесу дегазації тиск в магматичної осередку знижується, і виверження вулкана припиняється. Жерло вулкана закривається застиглою лавою, але іноді не дуже міцно: у магматичної осередку залишається досить спека, тому на поверхню через тріщини можуть вириватися вулканічні гази (фумароли) або струменя окропу (гейзери). В цьому випадку вулкан все ще вважається чинним. У будь-який момент в магматичної камері може накопичитися велика кількість магми, і тоді процес виверження почнеться знову.
Гейзер
Відомі випадки, коли викидали вулкани, що мовчали і 300, і 500, і 800 років. Вулкани, які хоча б раз вивергалися на пам’яті людини (і можуть заробити знову), називаються сплячими.
Згаслі (або стародавні) вулкани – це ті, які працювали в далекому геологічному минулому. Наприклад, столиця Шотландії місто Единбург стоїть на стародавньому вулкані, який вивергався понад 300 мільйонів років тому (тоді ще і динозаврів-то не було).
Підведемо підсумки
В результаті руху літосферних плит можуть виникати осередки магми. Якщо рідка магма виривається на поверхню Землі, починається виверження вулкана. Часто виверження вулкана супроводжується потужними вибухами, це відбувається через дегазації магми і вибуху горючих газів. Вулкан засинає, якщо припиняється подача нових порцій магми з магматичного вогнища, але може прокинутися (ожити), якщо рух плит триває й магматичних вогнище знову заповнюється. Вулкани гаснуть остаточно, якщо рух плит в цьому районі припиняється.
