Як працює вулкан
ВУЛКАНИ ВУЛКАНИ (від латинського vulcanus – вогонь, полум’я)— геологічні утворення, що виникають над тріщинами в земній корі і вивергають лаву, попіл, уламки гірських порід, гарячі гази. На зорі існування нашої планети вулкани вкривали майже всю площу Землі, в даний час існує декілька районів скупчень вулканів, уздовж великих розломів і тектонічно рухливих областей.
Класичні вулкани
Всякий раз, коли десь у світі трапляється серйозне виверження вулкана, в новинах ми бачимо знайомі кадри: стовп диму, річку виливається лави, покриті шаром попелу вулиці довколишніх міст. У цій статті ми спробуємо описати ті руйнівні сили величезної потужності, які викликають виверження, і є не тільки джерелом руйнувань, але і причиною виникнення гір і островів.
Коли мова заходить про вулкани, перше, що приходить на розум, це високі конічні гори з помаранчевим потоком лави стікала з її вершини. Є, безумовно, багато вулканів цього типу. Але термін вулкан фактично описує набагато більш широке коло геологічних явищ. Взагалі кажучи, вулкан – будь-яке місце на планеті, де деякі породи з внутрішньої частини планети знаходять свій шлях до її поверхні. Одним із способів є виверження з верхньої частини гори, але є й інші форми.
Магма і тектоніка плит Що являє собою извергающаяся лава? Це магма, рідина розплавленої породи, що містить у собі більш щільні згустки тугоплавких порід і газові бульбашки. Щоб зрозуміти, звідки вона береться, ми повинні розглядати питання про структуру планети Земля. Земля складається з безлічі шарів, які умовно можна розділити на три мега-шару: ядро, мантія і кора. Ми всі живемо на жорсткій поверхні зовнішньої оболонки – кори, від 5 до 10 км товщиною під океанами і від 32 до 70 км під поверхнею суші. Це може здатися нам шаром досить великої товщини, але порівняно з іншої частини планети, це мізер – як шкурка на яблуці.
Безпосередньо під зовнішньою корою розташовується мантія, найтовщий шар з перерахованих вище. Мантія має високу температуру, але по більшій частині, вона залишається в твердому стані, так як тиск в глибині планети настільки велике, що порода не може розтектися. У деяких випадках, однак, речовина мантії тане, утворюючи магму, яка починає свій шлях через кору Землі. У 1960-ті вчені розробили революційну теорію пристрою Землі, яку називають тектонікою плит. Тектоніка плит вважає, що літосфера – шар жорсткого матеріалу, що складається із зовнішньої кори та в верхній частині мантії, ділиться на сім великих пластин і декількох більш дрібних пластин. Ці плити дуже повільно дрейфують по поверхні мантії, яка змазана більш м’яким шаром, званий астеносферою. Діяльність на кордоні між деякими з цих пластин є основним каталізатором для виробництва магми. Там, де дві плити зустрічаються, вони взаємодіють одним з чотирьох способів:
Якщо дві пластини віддаляються один від одного, то на цьому місці формується хребет океану або континентальний хребет, в залежності від того, доводиться стик пластин в морській частині або на суші. Поверхневі відкладення з астеносфери заповнюють проміжок між пластинами. Тиск не настільки велике, і нова поверхня формується на тому ж рівні. Піднімається магма, охолоджується, утворюючи нову кору.
В точці, де стикаються дві пластини, одна з них може зайти під іншу, занурившись в мантію. Цей процес, як правило, формує траншею, дуже глибоку западину, і частіше всього це можна спостерігати, на дні океану. Коли жорсткий край літосферної плити заталкивается вниз, гарячої, високого тиску, мантії, він нагрівається. Багато вчених вважають, що занурений шар літосфери не може розтанути на цій глибині, але тмпература і сила тиску води (поверхневі води і води з гідратованих мінералів) з пластини в шарі мантії вище. Збільшення вмісту води знижує температуру плавлення мантії в цьому своєрідному клині, в результаті чого вона розчиняється в магмі.
Якщо пластини стикаються, і при цьому ні одна платівка не може підпірнути під іншу, кора буде просто зминатися, що призводить до зростання гори. Цей процес не виробляє вулканічної активності. Гірський хребет виник на кордоні повзучих назустріч плит може з часом підростати непомітно для спостерігача.
Іноді магма може знайти вихід і посеред літосферної плити, хоча це і трапляється набагато рідше, ніж вихід її біля кордону. Це межплитная вулканічна активність викликана надзвичайно високою температурою речовини мантії. Речовина мантії, яка утворює смугу від 500 до 1000 км в ширину проплавляет колодязь, створює гарячу точку під певною точкою на землі. Через незвично високої температури речовини мантії, породи плавляться, утворюючи магму прямо під корою Землі. Гаряча точка сама по собі стационарна, але так як континентальна плита рухається над цим місцем, магма створить рядок вулканів, які вимирають, після того як втечуть від гарячої точки. Гавайські вулкани були створені такими гарячими плямами, яким щонайменше 70 мільйонів років.
Більшість вулканів землі утворюються в місцях занурення однієї плити під іншу. Коли твердий плавиться в глибині, магма виштовхує розплавлені породи вгору з величезною силою. Якщо тиск магми досягає досить високого рівня, або тріщини відкривається в земній корі, розплавлена породи будуть викинуті на поверхню землі. Якщо це станеться, виходить магма (тепер вже Лава) прийме форму вулкана. Структура вулкана, і інтенсивність виверження вулкана, залежить від ряду факторів, в першу чергу від складу магми.
Деякі вибухають вулкани c силою, руйнуючи все на відстані в кілька кілометрів протягом кількох хвилин, тоді як інші вулкани сочатся лавою так повільно, що можна спокійно ходити навколо них. Тяжкість виверження в основному залежить від складу магми. Сила виверження в цілому залежить від внутрішнього тиску газу. Матеріали, які формують магму містить багато розчинених газів. Гази знаходяться в розчиненому стані до тих пір, поки тиск порід більше тиску парів газу. Коли цей баланс порушується і тиск парів стає більше, ніж тиск магми всередині, розчиненому газу це дозволяє розширитися і утворювати невеликі бульбашки газу, звані везикули, в магмі. Тиск пари збільшується, так як магма застигає, почавши процес кристалізації, який збагачує зміст магми газом. Магма завжди заповнена дрібними бульбашками газу. Вони можуть так і застигнути в ній, утворивши легкий вулканически матеріал – пемзу.
Характер виверження в основному залежить від вмісту газу і в’язкості магми. В’язкість – здатність протистояти потоку – по суті, протилежність плинності. Якщо магма має високу в’язкість, бульбашок газу буде важко вирватися з магми, і вони будуть штовхати більше породи вгору, викликаючи великі виверження. Якщо магма має більш низьку в’язкість, бульбашки газу зможуть вирватися з магми більш легко, тому лава не будуть викидатися з такою силою. Звичайно, це залежить ще і від вмісту газу – якщо магма містить більше бульбашок газу, виверження відбудеться більш сильно, якщо вона містить менше газу, воно відбудеться більш спокійно. Як правило, в’язкість визначається часткою кремнію в магми, з-за реакції металу з киснем елемента, присутнього в самій магмі. Зміст газу змінюється в залежності від того, які з розплавленого порід знаходяться в складі магми.
Більшість вивержень відбувається в кілька етапів, з різним ступенем руйнування. Якщо в’язкість і тиск газу досить низькі, лава потече повільно на поверхню Землі при виверженнях вулканів, з мінімальним вибухом. Хоча лавові потоки можуть завдати великої шкоди дикій природі і будівель, вони не є особливо небезпечними для людей, тому що вони рухаються дуже повільно. Якщо ж тиск велике, то почне виверження вулкан з вибухової викиду матеріалів в повітря. Як правило, стовп виверження складається з гарячого газу, попелу і пірокластичних порід вулканічного матеріалу у твердому вигляді. Є багато видів вибухових вивержень, мають значні відмінності в розмірі, формі та тривалості.
Крім класичного виду, вулканічна активність може також здійснювати інші цікаві структури, такі як кальдери і лавові купола. Кальдер – великий кратер у формі басейнів, форми, коли виверження затихне у вогнищі і будова вулкана колапсує в порожньому просторі. Верх міхура провалюється всередину. Часто така впадина заповнюється водою, створивши озеро. Іноді лава може застигнути у формі купола, коли тиску не вистачить, щоб прорвати породи землі. Це створює опуклість верхній частині вулкана, яка може продовжувати зростати з плином часу. На землі, – понад 500 активних вулканів, приблизно стільки ж сплячі вулкани, і багато вулканів, які були вважаються вимерлими. Як виявилося, ці визначення в значній мірі засновані на суб’єктивному тлумаченні або кілька довільних стандартах. Традиційні критерії для цього визначення це дата останнього виверження. Якщо останнє виверження відбулося в історичний час – період, коли люди почали запис подій – вулкан вважається активним. Якщо останнє виверження відбулося до історичних часів, але протягом 10000 років, вулкан вважався сплячим, тому що швидше за все він має потенціал, допускає повторення виверження. Вулкани, які не проявляли активність більш ніж 10000 років вважаються вимерлими, тому що здається малоймовірним, що вони спалахнуть знову. З 500 або близько того діючих вулканів, близько 10 спалахують щодня. Здебільшого, ці виверження малі, тому вони не ставлять під загрозу життя і здоров’я. Час від часу, проте, трапляється велике виверження. В останні 200 років відбулося 19 вивержень, в яких загинуло понад 1000 осіб.
Ельбрус – згаслий вулкан, що складається з двох конусів; сочайший масив Великого Кавказу. В даний час покритий льодовиками і є одним з найбільших центрів альпінізму і гірськолижного спорту Росії. Виявляється, вчені припускають про можливості нових вивержень на Ельбрусі. Сплячий майже тисячоліття вулкан Ельбрус цілком може прокинутися. В останній час у вулкана “почастішало дихання””
