Вулканы
Вулканы (по имени бога огня Вулкана), геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются на земную поверхность из глубинных магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Обычно В. представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержений (рис.).
В. разделяются на действующие, уснувшие и потухшие. К первым относятся: В., извергающиеся в настоящее время постоянно или периодически; В., об извержениях которых существуют исторические данные; В., об извержениях которых нет сведений, но которые выделяют горячие газы и воды (сольфатарная стадия). К уснувшим относят В., об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения. Потухшими называются сильно разрушенные и размытые В. без каких-либо проявлений вулканической активности.
В зависимости от формы подводящих каналов В. разделяют на центральные и трещинные.
Глубинные магматические очаги могут находиться в верхней мантии на глубине порядка 50-70 км (В. Ключевская Сопка на Камчатке и Килауэа на Гавайских островах) или в земной коре на глубине 5-6 км (В. Везувий, Италия) и глубже.
Вулканические явления. Извержения бывают длительными (в течение нескольких лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемые часами). К предвестникам извержения относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава фумарольных газов и другие явления. Извержение обычно начинается усилением выбросов газов сначала вместе с тёмными, холодными обломками лав, а затем с раскалёнными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излиянием лавы. Высота подъёма газов, паров воды, насыщенных пеплом и обломками лав, в зависимости от силы взрывов, колеблется от 1 до 5 км (во время извержения В. Безымянного на Камчатке в 1956 она достигла 45 км). Выброшенный материал переносится на расстояния от нескольких до десятков тыс. км. Объём выброшенного обломочного материала порой достигает нескольких км3. При некоторых извержениях концентрация вулканического пепла в атмосфере бывает настолько большой, что возникает темнота, подобная темноте в закрытом помещении. Это имело место в 1956 в посёлке Ключи, расположенном в 40 км от В. Безымянного. Извержение представляет собой чередование слабых и сильных взрывов и излияний лав. Взрывы максимальной силы называются кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объёмы излившейся лавы - до десятков км3.
Типы извержений. Извержения В. не всегда одинаковы. В зависимости от количественных соотношений извергаемых вулканических продуктов (газообразных, жидких и твёрдых) и вязкости лав выделены 4 главных типа извержений: эффузивный, смешанный, экструзивный и эксплозивный, или, как их чаще называют, соответственно - гавайский, стромболианский, купольный и вулканский. Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой (базальтовой) лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озёра и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом количестве, образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полёте в тонкие стеклянные нити (В. Килауэа). В стромболианском типе извержений, создающем обычно стратовулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких лав базальтового и андезито-базальтового состава (образуют иногда очень длинные потоки), преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы (В. Стромболи на Липарских островах, Михара, некоторые извержения Ключевской Сопки). Для купольного типа характерно выжимание и выталкивание вязкой (андезитовой, дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором газов из канала В. и образование куполов (В. Пюи-де-Дом и Центральный Семячик на Камчатке), криптокуполов (В. Сёва-Синдзан), конусокуполов (В. Иванова) и обелисков (В. Шивелуч на Камчатке). В вулканском типе большую роль играют газообразные вещества, производящие взрывы и выбросы огромных чёрных туч, переполненных большим количеством обломков лав. Лавы вязкие андезитового, дацитового или риолитового состава образуют небольшие потоки (В. Вулькано, Авачинская Сопка и Карымская Сопка на Камчатке). Каждый из главных типов извержений разделяется на несколько подтипов. Из них особо выделяются пелейский и катмайский, промежуточные между купольным и вулканским типами. Характерной особенностью первого является образование куполов и направленные взрывы очень горячих газовых туч, переполненных самовзрывающимися в полёте и при скатывании по склону вулканов обломками и глыбами лав (В. Монтань-Пеле на острове Мартиника). Извержения катмайского подтипа отличаются выбрасыванием очень горячего, весьма подвижного песчаного потока (В. Катмай на Аляске). Куполообразующие извержения иногда сопровождаются раскалёнными или достаточно охлажденными лавинами, а также грязевыми потоками. Ультравулканский подтип выражается в весьма сильных взрывах, выбрасывающих огромные количества обломков лав и пород стенок канала. Извержения подводных вулканов, расположенных в очень глубоких местах, обычно незаметны, так как большое давление воды препятствует взрывным извержениям. В мелких местах извержения выражаются взрывами (выбросами) огромных количеств пара и газов, переполненных мелкими обломками лавы. Взрывные извержения продолжаются до тех пор, пока извергаемый материал не образует острова, поднимающегося над уровнем моря. После чего взрывы сменяются или чередуются с излияниями лавы.
Продукты извержения В. бывают газообразными (см. Вулканические газы), жидкими (см. Лава) и твёрдыми (см. Вулканические горные породы). В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхней части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразной впадины, расположенной на вершине сооружения). Наиболее распространёнными формами сооружений являются конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы) и пологие щитовидные (при преобладании излияний жидкой лавы). Извержения происходят не только через вершинный главный кратер, но и через побочные (паразитические) кратеры, расположенные на склонах и на некотором удалении от них. При однократных извержениях газов, пробивающих канал до земной поверхности, нередко образуются воронкообразные впадины, окаймленные кольцевым валом из глыб различных пород; такие воронки, нередко заполненные водой, называются маарами. Сильные извержения иногда сопровождаются обрушениями части вулканического сооружения, а часто и прилегающей местности; образующиеся впадины диаметром от нескольких км до первых десятков км называются кальдерами.
Географическое размещение действующих В. Современные В. расположены вдоль молодых горных хребтов или вдоль крупных разломов (грабенов) на протяжении сотен и тысяч км в тектонически подвижных областях (см. табл.). Почти две трети В. сосредоточены на островах и берегах Тихого океана (Тихоокеанский вулканический пояс). Из других районов по количеству действующих В. выделяется район Атлантического океана.
Географическое размещение действующих вулканов (по данным на 1970) Области и районы деятельности вулканов Количество вулканов * Всего наземные подводные в сольфатарной стадии
Камчатка 19+1 - 8 27+1
Курильские о-ва 31 1 7 39 Японские о-ва 35+1 1 14 50+1
Идзу - Марианские о-ва 17 7+1 2 26+1
Тайвань - 5 - 5
Филиппинские о-ва 9+1 3 10+4 22+5
Южно-Китайское море - 1+1 - 1+1
Меланезия 23+2 6+1 15+11 44+14
Кермадек, Тонга и Самоа 8 10 1 19
Новая Зеландия 5+1 - - 5+1
Антарктика 8 1 3+5 12+5
О-ва Хуан-Фернандес 1 2 1 4
Галапагосские о-ва 9 - 2 11
Южная Америка 43+1 - 14+1 57+2
Центральная Америка 25+19 - 7+6 32+25
Сев. Америка (без Аляски) 6+2 - 2+1 8+3
Аляска и Алеутские о-ва 36 - 2 38
Гавайские о-ва 4 1 - 5
О-ва от Сулавеси до Новой Гвинеи 16 2 3+5
Яванская дуга (кончая морем Банда) 57 3 26+16 86+16
Индийский океан (без Яванской дуги) 3 +1 1+1 4+2
Аравийский п-ов 2+14 - 3 5+14
Малая Азия и Кавказ 2 - 6 8
Дунбэй, Тибет и др. 6 - - 6
Африка 17+1 21+4 38+5
Средиземное море 7+1 4 3+1 14+2
Атлантический океан 14 6+4 2 22+4
Исландия и о-в Ян-Майен 27 5 6 38
Малые Антильские о-ва 6+3 3 5 14+3
Всего 436+47 61+8 164+55 661+110
* Цифры после знака + обозначают вулканы, деятельность к-рых в историческое время находится под вопросом.
Причины деятельности В. Географическое размещение В. указывает на тесную связь между поясами вулканической деятельности и дислоцированными подвижными зонами земной коры. Разломы, образующиеся в этих зонах, являются каналами, по которым происходит движение магмы к земной поверхности. Движение магмы по трещинам и трубообразным каналам к земной поверхности, по-видимому, происходит под влиянием тектонических процессов. На глубине, когда давление растворённых в магме газов становится больше давления вышележащих толщ, газы начинают стремительно продвигаться и увлекать магму к земной поверхности. Возможно, что газовое давление создаётся во время процесса кристаллизации магмы, когда жидкая часть её обогащается остаточными газами и паром. Магма как бы вскипает и вследствие интенсивного выделения газообразных веществ в очаге создаётся высокое давление, которое также может явиться одной из причин извержения.
? Лит.: Ритман А., Вулканы и их деятельность, пер. с нем., М., 1964; Тазиев Г., Вулканы, пер. с франц., М., 1963; Bullard F. М., Volcanoes: in history, in theory, in eruption, [Austin], 1962; Catalogue of the active volcanoes of the World including solfatara fields, pt 1-, Napoli, 1951-.
? В. И. Влодавец.