ВУЛКАНЫ (от латинского vulcanus - огонь, пламя)— геологические образования, возникающие над трещинами в земной коре и извергающие лаву, пепел, обломки горных пород, горячие газы. На заре существования нашей планеты вулканы покрывали почти всю площадь Земли, в настоящее время существует несколько районов скоплений вулканов, вдоль крупных разломов и тектонически подвижных областей.

Классические вулканы

Всякий раз, когда где-то в мире случается серьезное извержение вулкана, в новостях мы видим знакомые кадры: столб дыма, реку изливающейся лавы, покрытые слоем пепла улицы близлежащих городов. В этой статье мы попробуем описать те разрушительные силы огромной мощности, которые вызывают извержение, и являются не только источником разрушений, но и причиной возникновения гор и островов.

Когда речь заходит о вулканах, первое, что приходит на ум, это высокие конические горы с оранжевым потоком лавы истекающей из ее вершины. Есть, безусловно, много вулканов этого типа. Но термин вулкан фактически описывает гораздо более широкий круг геологических явлений. Вообще говоря, вулкан - любое место на планете, где некоторые породы из внутренней части планеты находят свой путь к ее поверхности. Одним из способов является извержение из верхней части горы, но есть и другие формы.

Магма и тектоника плит

Что представляет собой извергающаяся лава? Это магма, жидкость расплавленной породы, содержащая в себе более плотные сгустки тугоплавких пород и газовые пузыри. Чтобы понять, откуда она берется, мы должны рассматреть вопрос о структуре планеты Земля. Земля состоит из множества слоев, которые условно можно разделить на три мега-слоя: ядро, мантия и кора. Мы все живем на жесткой поверхности наружной оболочки - коры, от 5 до 10 км толщиной под океанами и от 32 до 70 км. под поверхностью суши. Это может показаться нам слоем довольно большой толщины, но по сравнению с остальной части планеты, это мизер - как шкурка на яблоке.

Непосредственно под внешней корой располагается мантия, самый толстый слой из перечисленных выше. Мантия имеет высокую температуру, но по большей части, она остается в твердом состоянии, так как давление в глубине планеты настолько велико, что порода не может растечься. В некоторых случаях, однако, вещество мантии тает, образуя магму, которая начинает свой путь через кору Земли. В 1960-е ученые разработали революционную теорию устройства Земли, которую называют тектоникой плит. Тектоника плит считает, что литосфера - слой жесткого материала, состоящего из внешней коры и самой верхней части мантии, делится на семь больших пластин и нескольких более мелких пластин. Эти плиты очень медленно дрейфуют по поверхности мантии, которая смазана более мягким слоем, называемым астеносферой. Деятельность на границе между некоторыми из этих пластин является основным катализатором для производства магмы. Там, где две плиты встречаются, они взаимодействуют одним из четырех способов:

Если две пластины удаляются друг от друга, то на этом месте формируется хребет океана или континентальный хребет, в зависимости от того, приходится стык пластин в морской части или на суше. Поверхностные отложения из астеносферы заполняют промежуток между пластинами. Давление не столь велико, и новая поверхность формируется на том же уровне. Поднимающаяся магма, охлаждается, образуя новую кору.

В точке, где сталкиваются две пластины, одна из них может зайти под другую, погрузившись в мантию. Этот процесс, как правило, формирует траншею, очень глубокую впадину, и чаще всего это можно наблюдать, на дне океана. Когда жесткий край литосферной плиты заталкивается вниз, в горячей, высокого давления, мантии, он нагревается. Многие ученые считают, что погруженный слой литосферы не может растаять на этой глубине, но тмпература и сила давления воды (поверхностные воды и воды из гидратированных минералов) из пластины в слое мантии выше. Увеличение содержания воды снижает температуру плавления мантии в этом своеобразном клине, в результате чего она растворяется в магме.

Если пластины сталкиваются, и при этом ни одна пластинка не может поднырнуть под другую, кора будет просто сминаться, что приводит к росту горы. Этот процесс не производит вулканической активности. Горный хребет, возникший на границе ползущих навстречу плит может со временем подрастать незаметно для наблюдателя.

Иногда магма может найти выход и посреди литосферной плиты, хотя это и случается намного реже, чем выход ее около границы. Это межплитная вулканическая активность вызвана необычайно высокой температурой вещества мантии. Вещество мантии, которая образует полосу от 500 до 1000 км в ширину проплавляет колодец, создающий горячую точку под определенной точкой на земле. Из-за необычно высокой температуры вещества мантии, породы плавятся, образуя магму прямо под корой Земли. Горячая точка сама по себе стационарна, но так как континентальная плита движется над этим местом, магма создаст строку вулканов, которые вымирают, после того как удалятся от горячей точки. Гавайские вулканы были созданы такими горячими пятнами, которым по меньшей мере 70 миллионов лет.

Большинство вулканов земли образуются в местах погружения одной плиты под другую. Когда твердый плавится в глубине, магма выталкивает расплавленные породы вверх с огромной силой. Если давление магмы достигает достаточно высокого уровня, или трещины открывается в земной коре, расплавленная породы будут выброшены на поверхность земли. Если это произойдет, истекающая магма (теперь уже Лава) примет форму вулкана. Структура вулкана, и интенсивность извержения вулкана, зависит от ряда факторов, в первую очередь от состава магмы.

Некоторые вулканы взрываются c силой, разрушая все на расстоянии в несколько километров в течение нескольких минут, тогда как другие вулканы сочатся лавой так медленно, что можно спокойно ходить вокруг них. Тяжесть извержения в основном зависит от состава магмы. Сила извержения в целом зависит от внутреннего давления газа. Материалы, которые формируют магму содержит много растворенных газов. Газы находятся в растворенном состоянии до тех пор, пока давление пород больше давления паров газа. Когда этот баланс нарушается и давление паров становится больше, чем давление внутри магмы, растворенному газу это позволяет расшириться и образовать небольшие пузыри газа, называемые везикулы, в магме. Давление пара увеличивается, так как магма остывает, начав процесс кристаллизации, который обогащает содержание магмы газом. Магма всегда заполнена мелкими пузырьками газа. Они могут так и застыть в ней, образовав легкий вулканически материал - пемзу.

Характер извержения в основном зависит от содержания газа и вязкости магмы. Вязкость - способность противостоять потоку - по сути, противоположность текучести. Если магма имеет высокую вязкость, пузырькам газа будет трудно вырваться из магмы, и они будут толкать больше породы вверх, вызывая большие извержения. Если магма имеет более низкую вязкость, пузырьки газа смогут вырваться из магмы более легко, поэтому лава не будут выбрасываться с такой силой. Конечно, это зависит еще и от содержания газа - если магма содержит больше пузырьков газа, извержение произойдет более сильно, если она содержит меньше газа, оно произойдет более спокойно. Как правило, вязкость определяется долей кремния в магмы, из-за реакции металла с кислородом элемента, присутствующего в самой магме. Содержание газа меняется в зависимости от того, какие из расплавленного пород находятся в составе магмы.

Большинство извержений происходит в несколько этапов, с различной степенью разрушения. Если вязкость и давление газа достаточно низки, лава потечет медленно на поверхность Земли при извержениях вулканов, с минимальным взрывом. Хотя лавовые потоки могут принести большой ущерб дикой природе и постройкам, они не являются особенно опасными для людей, потому что они движутся весьма медленно. Если же давление велико, то вулкан начнет извержение с взрывного выброса материалов в воздух. Как правило, столб извержения состоит из горячего газа, пепла и пирокластических пород - вулканического материала в твердом виде. Есть много видов взрывных извержений, имеющих значительные различия в размере, форме и длительности.

Кроме классического вида, вулканическая активность может также производить другие интересные структуры, такие как кальдеры и лавовые купола. Кальдер - большой кратер в форме бассейнов, формы, когда извержения затихнет в очаге и постройка вулкана коллапсирует в пустом пространстве. Верх пузыря проваливается внутрь. Часто такая впадина заполняется водой, создав озеро. Иногда лава может застыть в форме купола, когда давления не хватит, чтобы прорвать породы земли. Это создает выпуклость верхней части вулкана, которая может продолжать расти с течением времени. На земле, - более 500 активных вулканов, примерно столько же спящие вулканы, и многие вулканы, которые были считаются вымершими. Как оказалось, эти определения в значительной степени основаны на субъективном толковании или несколько произвольных стандартах. Традиционные критерии для этого определения это дата последнего извержения. Если последнее извержение произошло в историческое время - период, когда люди начали запись событий - вулкан считается активным. Если последнее извержение произошло до исторических времен, но в течение 10000 лет, вулкан считался спящим, потому что скорее всего он имеет потенциал, допускающий повторение извержения. Вулканы, которые не проявляли активность более чем 10000 лет считаются вымершими, потому что кажется маловероятным, что они вспыхнут снова. Из 500 или около того действующих вулканов, около 10 вспыхивают ежедневно. По большей части, эти извержения малы, поэтому они не ставят под угрозу жизнь и здоровье. Время от времени, однако, случается крупное извержения. В последние 200 лет произошло 19 извержений, в которых погибло более 1000 человек.

Эльбрус – потухший вулкан, состоящий из двух конусов; высочайший массив Большого Кавказа. В настоящее время покрыт ледниками и является одним из крупнейших центров альпинизма и горнолыжного спорта России. Оказывается, учёные предполагают о возможности новых извержений на Эльбрусе. Спящий почти тысячелетие вулкан Эльбрус вполне может проснуться. В последнее время у вулкана \"участилось дыхание\", из трещин выбрасывается пар, а температура вокруг горы увеличилась на полтора-два градуса. Сегодня ученые считают его одним из самых опасных вулканов на территории России. Ему присвоена категория \"взрывного\". У Эльбруса обнаружены два очага возможного извержения. Так, на два километра ниже основания Эльбруса имеется магматическая камера, а на глубине примерно 60-70 км находится зона разуплотнения. Обычно вулкан просыпается за полмесяца-месяц до извержения. Поэтому у властей близлежащих городов будет время для эвакуации людей и предприятий. Поскольку вершины и склоны горы покрыты льдом, то в случае извержения вулкана следует ожидать и наводнения. Первое из известных теперь землетрясений произошло пять с половиной тысяч лет назад, а со времени последнего прошло совсем немного времени - лет 300-400.