Реферат: Эффузивный магматизм: строение и типы вулканов
Лапилли - округлые или угловатые вулканиты, размер которых определяется диапазоном от горошины до грецкого ореха. Состоят как из слагающих вулкан пород, так и из свежей лавы.
Вулканические бомбы - комки жидкой или пластической лавы, принявшие в полёте ту или иную форму. Размер вулканических бомб - от нескольких сантиметров до нескольких метров.
После падения на поверхность Земли рыхлые продукты вулканических выбросов быстро уплотняются под действием сил тяжести и воды, то есть в результате процессов диагенеза. Последние развиваются при участии кислот, образующихся при концентрации и химических воздействиях некоторых магматических газов и в результате разложения затвердевшей лавы. Образующиеся при этом вторичные химические соединения цементирую рыхлый материал, превращая его в твёрдую породу. Эти породы по количеству и размерам обломков и характеру цемента разделяются на вулканические туфы, туффиты и туфогенные осадочные породы.
Вулканические туфы . Твёрдые вулканические выбросы либо падают непосредственно вблизи от вулкана, либо в виде пепла относятся в далёкие его окрестности и затем ложатся на поверхность Земли более или менее толстым слоем. Значительная часть этого слоя уничтожается размывом; сохранившаяся часть в благоприятных условиях уплотняется и отвердевает, образуя неслоистые туфы. Они сложены из отдельных зёрен минералов вулканогенных горных пород, а заполняющая промежутки между зёрнами масса состоит из изменённого вулканического пепла.
Туффиты отличаются от туфов значительно большей примесью нормального осадочного материала (от 10 до 50%), частым присутствием органических осадков, иногда тонкой слоистостью, значительным количеством глинистого или известкового цемента. Очень часто туффиты образуются при подводных извержениях.
Туфогенные конгломераты, песчаники и сланцы характеризуются ещё меньшим (менее 50%) количеством вулканического обломочного материала и в большинстве случаев являются уже типично осадочными образованиями. Они часто образуются за счёт длительного переноса и переотложения пирокластических зёрен, которые в процессе транспортировки частично окатываются и смешиваются с обычным осадочным материалом.
При интенсивном выделении газов во время извержений магма распыляется, и продукт извержения представляет собой тонкую взвесь частиц раскалённого не вполне затвердевшего стекла, кусков раскалённой пемзы и кристаллов, выделившихся в лаве и находящихся в ней в момент взрыва. Эти обломки вместе с горячими газами представляют собой подвижную массу, которая при своём движении по склонам вулкана, подобно настоящей жидкости, заполняет овраги и другие выемки. После отложения вся эта масса преобразуется в своеобразную твёрдую горную породу, которую называют туфолавой или игниморитом.
Наконец, когда лава захватывает обломки пород в жерле на склонах вулкана и вместе с ними застывает, образуются изверженные брекчии , которые отличаются от вулканических тем, что обломки пород цементирует лава, а не пепел, выброшенный из вулкана в твёрдом состоянии. То же самое происходит, когда на лавовом потоке при застывании образуется корка. Корка эта трескается, куски её погружаются при движении лавового потока вниз и не успевая расплавиться образуют своеобразную брекчию однородного состава.
3. Типы вулканов
Вулканы различаются по целому ряду признаков. Среди них выделяют морфологию вулканов, их размещение на поверхности Земли, периодичность, тип и состав вулканических извержений. По морфологическим признакам выделяют вулканы центрального типа и трещинные вулканы. Первые из них представляют собой конусообразные или куполообразные горы либо холмы, сложенные вулканическими продуктами. Первичный магматический очаг находится в верхней мантии на глубине 60 км и более, вторичный очаг – на меньшей глубине. Высота конуса вулкана в зависимости от его возраста обычно изменяется от первых сотен метров (молодые вулканы) до 5000-6000 м (старые вулканы). Самыми высокими вулканами Земли являются вулканы Анд и некоторых островов Тихого океана. Склоны вулканических конусов обычно изрезаны глубокими оврагами экзогенного происхождения - барранкосами. После сильных извержений на поверхности основных склонов образуются небольшие так называемые паразитические конусы вдоль трещин. Таких конусов может быть десятки и сотни.
По размещению на поверхности Земли вулканы делят на наземные и подводные. Первые из них располагаются вдоль глубинных разломов в основном по океаническому побережью материков, на островных дугах и океанических островах. Подводные вулканы находятся на океаническом дне и срединно-океанических хребтах. Для этих вулканов, различающихся типом извержения, всегда характерно образование огромных волн, расходящихся по водной поверхности от центра извержения. Нередки случаи такого нарастания конусов подводных вулканов, что со временем они становятся наземными вулканами или образуют вулканические острова (Азорские, Гавайские, Курильские, Тира и др.)
Вулканы действуют периодически с перерывами между извержениями от месяцев до сотен лет. В зависимости от активности все вулканы делят на действующие, уснувшие и потухшие. К действующим относят вулканы, извержения которых происходили на глазах человека ранее, периодически наблюдаются в настоящее время и возможны в будущем. Уснувшие вулканы - это те, деятельность которых происходила в очень давние исторические времена, но которые могут возобновить свое извержение. Деятельность потухших вулканов относится к доисторическому периоду, и возможность ее возобновления исключена. Под влиянием эрозионных процессов конусы потухших вулканов разрушаются или проседают в образовавшиеся под ними пустоты. На месте бывших вулканов остаются кольцевые структуры с выходом интрузивных пород в жерле потухшего вулкана.
По характеру извержений вулканы делят на три категории: лавовую, смешанную и газово-взрывную. Характер извержений зависит в основном от состава лавы, количества и активности газов и некоторых характеристик вулканического аппарата и питающих его магматических очагов. Каждая категория вулканов включает ряд их типов, различающихся свойствами лавы.
3.1 Щитовые вулканы
В эту группу входит один вид – гавайский. Он объединяет вулканы Гавайских островов и Исландии. Для вулканов этого вида характерны подвижность и текучесть лавы, базальтовой по составу, жидкой и бедной газами, с температурой до 13000 С. Извержения происходят спокойно, без взрывов и не сопровождаются выбросами пепла и бомб. Уровень лавы в кратере то опускается, то поднимается, а поверхность её находится как бы в состоянии медленного кипения. Постоянно вырываются в разных местах газовые фонтаны высотой в несколько десятков метров. Когда кратер переполняется, лава вытекает наружу и стекает под уклон, иногда на несколько десятков километров. Скорость движения лавы равна скорости речного потока. При падении с уступов образуются лавопады. Лавовые извержения Мауна-Лоа сопровождаются фонтанами жидкой лавы, бьющей у пунктов её выхода в кратере и на склонах вулкана. Высота таких фонтанов достигает сотен метров, а в других случаях достигала даже 1000 м. Часто от фонтанов отделяются брызги, которые под воздействием ветра превращаются в нити застывшего стекла, известного под названием «волосы Пеле». Последовательное накопление застывших лавовых масс вокруг центров излияний вулканов гавайского вида образует огромные плоские возвышенности с пологими склонами. По форме такие сооружения напоминают лежащий щит, а вулканы называют щитовыми.
3.2 Взрывные вулканы
Большинство известных вулканов образовано извержениями взрывного характера. Многократная повторяемость извержений таких вулканов создаёт вулканические горы правильной конической формы и большой высоты.
Когда извержения сопровождаются последовательными выбросами пирокластических продуктов и лавы, вулканический конус приобретает слоистое строение. По характеру извержения взрывные вулканы относятся к центральному типу. По особенностям процесса различают пять видов: стромболианский, этно-везувианский, волканский, пелейский и бандайсанский.
Стромболианский вид является переходным от вулканов гавайского вида. Назван по вулкану Стромболи на Липарских островах в Средиземном море. По сравнению с гавайским видом он характеризуется менее текучей лавой основного состава с температурой 1000-11000 С, которая, остывая, образует короткие языки на склонах. Очаг располагается близко к поверхности, а жерло почти всегда заполнено бурлящей лавой, из которой непрерывно выделяются газы. Извержения происходят часто и отличаются четкой ритмичностью, обычно сопровождаются сравнительно слабыми взрывами. Так, на протяжении уже более 200 лет, каждые 8 минут извергается и наращивает свой конус вулкан Исалько в Центральной Америке.
Вулканы этно-везувианского вида характеризуются кислыми лавами, очень сильными извержениями, во время которых выбрасываются огромные количества твёрдых обломочных продуктов и изливается лава. Для них характеры длительные периоды слабой деятельности или даже полного покоя, прерывающиеся затем грандиозными и опустошительными извержениями. К этно-везувианскому виду относятся вулканы Везувий и Этна, а также большинство действующих в наше время вулканов центрального типа, в том числе многочисленные вулканы Камчатки и Курильских островов.
Волканский вид извержений (по названию вулкана Волкано на Липарских островах) отличается взрывами большой силы с выбросом газово-пылевых туч и большого количества обломков при сравнительно небольшом участии лавы. Магматический очаг у таких вулканов также располагается близко к поверхности, а лава характеризуется еще большей вязкостью (состав ее трахитовый или андезитовый) и меньшей подвижностью. После очередного извержения лава, застывая в кратере, образует плотную пробку, препятствующую свободному выходу газов. Поэтому, при последующих извержениях, скопившиеся под пробкой газы с силой выбрасывают ее вверх, образуя обломки самого разного размера. При извержении над вулканом возникает чёрное облако газов, пепла, лапиллей и бомб с поверхностью, напоминающей сильно растрескавшуюся хлебную корку. В спокойные промежутки иногда наблюдается фумарольно-сольфатарная деятельность с выделением сублиматов селена, серы и борной кислоты. Интервал между извержениями гораздо больший, чем у вулканов стромболианского вида.
Пелейский вид назван по имени вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника (Малые Антильские острова). При извержениях вулканов этого вида пепло-газовая туча не поднимается вверх, а скатывается по склонам на окружающую низменность, сжигая и разрушая всё на пути (рис. 3). Так был сожжен в 1902году приморский город Сен-Пьер с тридцатитысячным населением.
Рис.3
Вслед за извержением палящей тучи из кратера вулкана Мон-Пеле начал подниматься купол очень вязкой андезитовой породы в виде обелиска высотой более 200 метров с заострённой вершиной. Обелиск представлял собой пробку, закупорившую кратер и выдвинутую давлением газов.
Бандайсанский вид характеризуется исключительно разрушительной силой взрыва без появления лавы. Извержение вулкана Бандай-Сан (Япония) в 1888 году, последовавшее после тысячелетнего покоя, сопровождалось взрывом, которым была снесена вершина и часть одной стороны конуса общим объёмом до 1.2 км3 . Обломки загромоздили площадь свыше 70 км2 . Извержение продолжалось всего 2 часа и закончилось несколькими более слабыми взрывами без появления лавы. Ещё более катастрофично было извержение вулкана Кракатау в 1883 году. После серии мощных взрывов вулкан был снесён до основания, и провалилась большая часть острова. Выбросы Кракатау состояли преимущественно из пемзы и вулканического пепла, количество которых было не менее 18 км3 .
3.3 Подводные вулканы
Особенный интерес представляют подводные вулканы. Труднодоступные наблюдению и сравнительно редко обнаруживающие свою деятельность вплоть до поверхности моря или океана. Глубоководные исследования доказывают, что дно океанов покрыто преимущественно рыхлыми продуктами вулканической деятельности. Многие извержения под водой не достигают ее поверхности. Однако мореплаватели не раз бывали свидетелями проявлений этой деятельности в открытом море. Еще более резко и интересно обнаруживается подводный вулканизм, когда он ведет к образованию новых островов, вырастающих очень быстро из продуктов извержения, нагромождаемых вулканов, но часто так же быстро исчезающих. Так, например, около Уналяшки в Алеутских островах в 1796 г. возник новый остров "Иоанн Богослов", размеры которого с 1819 по 1832 г. уменьшились наполовину с 7 км в окружности и 75 м высоты. Интересны также колебания в величине и форме острова Нео-Камет в группе Санторина в 1866 г., возникновение острова Фердинандеа в 1831 г. между Сицилией и Пантеллярией, деятельность подводных вулканов около Исландии и т. д. Эффузивные подводные извержения являются самыми многочисленными и наименее изученными. Они также приурочены к рифтовым структурам, отличаются господством базальтовых лав. На дне океана при глубине 2 км и более давление воды столь велико, что взрывов не происходит, а значит, и пирокластов не возникает. Под давлением воды даже жидкая базальтовая лава далеко не растекается, образует короткие куполообразные тела или узкие и длинные потоки, покрытые с поверхности стекловатой коркой. Отличительной чертой подводных вулканов, находящихся на больших глубинах, является обильное выделение гидротерм, содержащих высокое количество сульфидов меди, свинца, цинка и других цветных металлов.
4. Поствулканическая деятельность