Міністерство освіти і науки України
Сумський державнийуніверситет ім. А. С. Макаренка
Кафедра загальної тарегіональної географії
Курсова робота
натему:
«Вулканізмяк один із факторів формування рельєфу Земної поверхні»
Виконала
студентка 721 групи
Глива Юлія Володимирівна
Перевірив к. г. н., доцент
Бова Олександр Васильович
Суми-2009
ЗМІСТ
Вступ
Розділ 1. Теоретико-методологічнізасади дослідження ефузивного магматизму
1.1 Поняття про вулканізм
1.2 Історія дослідження ефузивногомагматизму
1.3 Географічне поширення вулканів
1.4 Методи дослідження вулканічнихявищ та способи їх попередження
Розділ 2. Комплексна характеристикавулканізму
2.1 Класифікація вулканічних процесів
2.2 Продукти вулканічних вивержень
2.4 Морфологічні відмінності вулканів
2.5 Грязьовий вулканізм
Розділ 3. Вулканізм як факторрельєфоутворення
3.1 Мікро- та мезорельєф. Особливостіденудації вулканічних споруд
3.2 Роль вулканічних процесів уформуванні рельєфу земної поверхні
Висновки
Список використаної літератури
Додатки
ВСТУП
Однією з проблем,вивчення якої дає змогу порівняти процеси, що відбуваються на планетах, зземними процесами, є проблема вулканізму. Вулканічні процеси — це один зхарактерних проявів внутрішнього життя нашої планети. Про масштаби земноговулканізму говорить хоча б той факт, що на Землі налічується близько 540 діючихвулканів, тобто таких вулканів, які хоча б раз вивергалися на пам'яті людства.З них 360 знаходяться в так званому Вогненному поясі навколо Тихого океану і 68- на Камчатці та Курильських островах.
Вивченнявулканізму сприяє пізнанню закономірностей внутрішньої будови Землі. Образноможна сказати, що діючі вулкани — це канали, якими надходить інформація пропроцеси, що відбуваються в надрах нашої планети.
Актуальність досліджуваної теми полягає втому, що, незважаючи на досить тривалі вивчення вулканізму як вітчизняними, такі зарубіжними вченими, усе ж таки немає грунтовних пояснень щодо причинвиникнення цього явища та способів його попередження, не зазначена провіднароль вулканізму у процесах рельєфоутворення.
Метою дослідження є компекснахарактеристика ефузивного магматизму як одного з провідних факторів процесурельєфоутворення.
Завдання : для досягнення цієї метинеобхідно було вирішити наступні задачі дослідження:
– ознайомитися зтеоретичними та методологічними засадами дослідження ефузивного магматизму;
– описатигеографічне поширення вулканів;
– на основіфактичного матеріалу проаналізувати способи попередження катастроф іохарактеризувати методи дослідження цього явища;
– на підставізроблених досліджень виконати аналіз впливу вулканізму на процеси рельєфоутвореннята зробити висновок.
Об’єктом вивчення є ефузивниймагматизм (вулканізм).
Предметом дослідження є рельєфоутворюючафункція вулканізму.
Методи: інструментом отриманняфактичного матеріалу і необхідною умовою досягнення поставленої в роботі мети слугувалияк теоретичні, так і практичні методи дослідження:
Теоретичніметоди:
вивчення науковоїлітератури з проблеми ефузивного магматизму, навчальних програм, періодичнихвидань;
аналіз і синтеззібраного матеріалу;
порівняння;узагальнення результатів роботи.
Практичні(емпіричні) методи:
картографічні(дослідження території за допомогою тектонічних і геологічних карт),
статистичні (дослідження частоти вивержень у різних регіонах планети),
графічні(побудова графіків та діаграм на основі даних про виверження вулканів різноготипу) та ін.
Практичнезначення роботи: Основні положеннякурсової роботи можуть використовуватись для розширення та удосконаленнясучасних уявлень про внутрішню будову планети та особливості ендогеннихпроцесів, при викладанні окремих розділів курсів фізичної географії, геології,тектоніки та кліматології (вплив вулканізму на зміни клімату в минулігеологічні епохи), ряду спецкурсів.
Результати дослідження дозволяють більш коректно застосовувати геологічнуінформацію для оцінки безпекирегіонів з активною вулканічною діяльністю загалом; уточнення схем фізико-географічного та тектонічногорайонування; побудови класифікаційних схем вулканізму; розробки програм організації систем попередженнявивержень вулканів на рівні регіону. Результати дослідження можуть використовуватися працівниками у галузі вулканології, як навчальнийматеріал в освітніх закладах.
РОЗДІЛ 1. Теоретико-методологічні засади дослідженняефузивного магматизму
1.1Поняття про вулканізм
Вулканологія- наука, щовивчає процеси і причини утворення вулканів, їх розвиток, будову і складпродуктів вивержень, закономірності розміщення вулканів на земній поверхні,зміну характеру їх діяльності у часі. Практична мета вулканології — розробкаметодів прогнозу вивержень і використання вулканіч. тепла гарячих вод і паридля потреб економіки, розкриття закономірностей утворення корисних копалинвулканогенного походження. Вулканологія вирішує питання про джерела вулканіч.енергії, умови еволюції магми, розміщення магматич. вогнищ, ролі вулканізму вформуванні земної кори та кори інших планет. Вулкани — окремі височини надканалами й тріщинами земної кори, якими із глибинних магматичних вогнищвиводяться на поверхню продукти виверження. Вулкани зазвичай мають форму конусаз вершинним кратером (глибиною від декількох до сотень метрів і діаметром до1,5км) Під час вивержень іноді відбувається обвалення вулканічної споруди зутворенням кальдери — великої западини діаметром до 16км і завглибшки до 1000мПри підніманні магми зовнішній тиск слабшає, пов'язані з нею гази й рідкіпродукти вириваються на поверхню, і відбувається виверження вулкана. Якщо наповерхню виносяться древні гірські породи, а не магма, і серед газів переважаєводяна пара, що утворилася при нагріванні підземних вод, то таке виверженняназивають фреатичним. До діючих належать вулкани, що вивергалися в історичнийчас або такі, що виявляли інші ознаки активності (викидання газів і пари тощо).Деякі вчені вважають діючими ті вулкани, про які достеменно відомо, що вонививергалися протягом останніх 10 тис. років. Наприклад, до діючих слідзараховувати вулкан Ареналь у Коста-Ріці, оскільки при археологічних розкопкахстоянки первісної людини в цьому районі був виявлений вулканічний попіл, хочавперше на пам'яті людей його виверження відбулося в 1968 p., а до цього жодних ознак активностіне виявлялося. Вулкани відомі не тільки на Землі. На знімках, зроблених зкосмічних апаратів, виявлені величезні древні кратери на Марсі й безліч діючихвулканів на супутнику Юпітера.
1.2Історія дослідження ефузивного магматизму
Вулканічніпроцеси — це один з характерних проявів внутрішнього життя нашої планети. Промасштаби земного вулканізму говорить хоча б той факт, що на Землі налічуєтьсяблизько 540 діючих вулканів, тобто таких вулканів, які хоча б раз вивергалисяна пам'яті людства. З них 360 знаходяться в так званому Вогненному поясінавколо Тихого океану і 68 — на Камчатці та Курильських островах.
Вивченнявулканізму сприяє пізнанню закономірностей внутрішньої будови Землі. Образноможна сказати, що діючі вулкани — це канали, якими надходить інформація пропроцеси, що відбуваються в надрах нашої планети.
Ще більшевулканів, як з'ясувалося останніми роками, на дні океанів. Тільки в центральнійчастині Тихого океану їх не менше 200 тисяч. Одне середнє за потужністювулканічне виверження супроводжується виділенням такої енергії, яка виділяєтьсяпри згорянні 400 тис. т умовного палива. Якщо ж порівняти вулканічну енергію 8енергією, що міститься в кам'яному вугіллі, то при великих виверженнях їхній«вугільний еквівалент» досягає 5 млн. т. Величезні кількості твердих частинок,які викидаються з надр Землі під час вивержень, надходять в атмосферу і,розсіюючи сонячні промені, справляють помітний вплив на кількість теплоти, щоприходить на Землю. Зокрема, є дані, які свідчать про те, що деяким періодамтривалого похолодання в історії нашої планети передувала велика вулканічнаактивність.
Останніми рокамипри вивченні земного вулканізму дедалі більшого значення набуває зіставленняпов'язаних з ним явищ із явищами, що відбуваються на інших тілах Сонячноїсистеми. Так, наприклад, явні сліди вулканічної діяльності виявлено на Місяці.На поверхні нашого природного супутника вельми поширені базальти вулканічногопоходження, зустрічаються й виходи лави. Вивчення знімків місячної поверхні,зроблених а борту штучних супутників Місяця, показало, що в цілому ряді місцьмісячної поверхні є застиглі лавові потоки і озера. Але, як вважаютьспеціалісти, активні вулканічні процеси відбувалися на Місяці на відміну од Землів основному в перші півтора мільярда років після його утворення. Що ж доВенери, то є дані, які свідчать про те, що на цій планеті вулканічна активністьтриває й тепер. Як відомо, температура поверхні Венери наближається до 500 °С.Не виключено, що на температуру впливають і вулканічні процеси, зокремавиливання на поверхню планети гарячої лави. У результаті радіолокаційнихспостережень на Венері виявленогірські масиви, дуже схожі на земні вулкани.Таким, наприклад, є масив Бета, що має близько 1000км у поперечнику. Над цієюзоною зареєстровано значне збурення гравітаційного поля — явище, яке в земнихумовах має місце над районами розташування молодих, хоч і не обов'язково діючихвулканів. Припускається також, що численні промені, які розходяться в різнібоки від Бети,- це застиглі потоки лави.
На панорамах,переданих радянськими станціями «Венера-9» і «Венера-10», що здійснили посадкубіля східного схилу Бети, добре видно нагромадження каменів, очевидно,викинутих під час виверження. При цьому звертають на себе увагу гострі країбагатьох з них. Якби ці камені було викинуто дуже давно, то суворі умови Венеримали б привести до згладжування їхніх обрисів.
На користьприпущення про сучасний вулканізм на Венері свідчать і електричні розряди ватмосфері планети (типу земних блискавок), зареєстровані радянськими станціями«Венера-11», «Венера-12» і «Венера-13». Виходячи з наявних даних, ці розрядипов'язані з вулканічними масивами. Відомо, також, що виверження вулканів наЗемлі досить часто супроводжуються потужними електричними розрядами. Є вулкани,щоправда згаслі, і на Марсі. Найбільший з них — гора Олімп заввишки близько27км. У тому ж районі розташовано ще два гігантських згаслих вулкани, висотаяких дещо менша. Згідно з оцінками спеціалістів, виверження цієї групи вулканіввідбувалися десятки чи сотні мільйонів років тому. Утворення на Марсі такихвисоких гір вулканічного походження, можливо, пов'язане з набагато меншою, ніжна Землі, силою тяжіння.
Великий інтересстановить виявлення американською космічною станцією «Вояджер-1» на супутникуЮпітера Io десяти діючих вулканів, які викидають пил і розжарені гази на висотудо 200км. Особливо цікаво, що коли через кілька місяців поблизу Юпітерапролетіла станція «Вояджер-2», то 6 з цих 9 вулканів усе ще продовжувалививергатися. Земні надра розігріваються завдяки енергії, що виділяється прирозпаді радіоактивних елементів. Вивчення космічного вулканізму — важливий кроку пізнанні закономірностей вулканічних процесів.
У зв'язку зявищами вулканізму в Сонячній системі не зайве нагадати, що марновірні людисприймали виверження земних вулканів як кару божу. А в старовину вулканічнікратери здавались їм входом до пекла, у страшне царство бога вогню Вулкана.
1.3Географічне поширення вулканів
Розподілвулканів на поверхні земної кулі найкраще пояснюється теорією тектоніки плит,відповідно до якої поверхня Землі складається з мозаїки рухливих літосфернихплит. При їхньому зустрічному русі відбувається зіткнення, і одна з плитзанурюється (підсувається) під іншу в так званій зоні субдукції, до якої приуроченіепіцентри землетрусів Якщо плити розсуваються, між ними утворюється рифтовазона. Прояви вулканізму пов'язані з цими двома ситуаціями Вулкани зонисубдукції розташовуються на межі плит, що підсовують одна під одну. Відомо, щоокеанські плити, які утворюють дно Тихого океану, занурюються під материки йострівні дуги Області субдукції відзначені в рельєфі дна океанів глибоководнимижолобами, рівнобіжними до берега Вважається, що в зонах занурення плит наглибинах 100—150 км формується магма, при піднятті якої до поверхнівідбувається виверження вулканів Оскільки кут занурення плити часто близький до45°. вулкани розташовуються між сушею і глибоководним жолобом приблизно навідстані 100—150 км від осі останнього й у плані утворюють вулканічну дугу, щоповторює обриси жолоба і берегової лінії.
Інодіговорять про «вогненне кільце» вулканів навколо Тихого океану. Однак це кільцепереривчасте (як, наприклад, у районі центральної й південної Каліфорнії), томущо субдукція відбувається не повсюдно. Вулкани рифтових зон існують в осьовійчастині Серединно-Атлантичного хребта й уздовж Східно-Африканської системирозламів. Є вулкани, пов'язані з «гарячими точками», що розташовуютьсявсередині плит у місцях підйому до поверхні мантійних струменів (багатої нагази розпеченої магми), наприклад, вулкани Гаванських островів. Вважається, щоланцюг цих островів, витягнутий у західному напрямку, утворився в процесідрейфу на захід Тихоокеанської плити при русі над «гарячою точкою». Зараз ця «гарячаточка» розташована під діючими вулканами о. Гаваї. У напрямку на захід відцього острова вік вулканів поступово зростає. Тектоніка плит визначає не тількимісце розташування вулканів, але й тип вулканічної діяльності. Гавайський типвивержень переважає в районах «гарячих точок» (вулкан Фурнез на о. Реюньон) і врифтових зонах. Плініанський, пелейський і Везувіанський типи характерні длязон субдукцїї. Відомі й винятки, наприклад стромболіанський тип спостерігаєтьсяв різних геодинамічних умовах.
Щорічновивергаються приблизно 60 вулканів, причому й у попередній рік відбувалосявиверження приблизно третини з них. Є відомості про 627 вулканів, що викидалисяза останні 10 тис. років, і про 530 — в історичний час, причому 80 % із нихприурочені до зон субдукції. Найбільша вулканічна активність спостерігається вКамчатському і Центральноамериканському регіонах, більш спокійними є зониКаскадного хребта, Південних Сандвічевих островів і південного Чилі.
Вважається, щопісля вивержень вулканів середня температура атмосфери Землі знижується накілька градусів за рахунок викиду дрібних часток (менше 0,001мм) у виглядіаерозолів і вулканічного пилу (при цьому сульфатні аерозолі і тонкий пил прививерженнях потрапляють у стратосферу) і зберігається там протягом 1—2 років.Цілком ймовірно, таке зниження температури спостерігалося після виверженнявулкана Агунг на о. Балі (Індонезія) у 1962 р. Найактивніші діючі вулканирозташовуються по межах літосферных плит і лініях глибинних розломів земноїкори. Подібне скупчення вулканів по околицях Тихого океану називаютьТихоокеанським вогненним кільцем. В нього входять вулкани Камчатки, Фудзіяма іінші вулкани Японії, вулкани Філіппінських островів, Індонезії (у тому числі ізнаменитий Кракатау), вулканічні острови Меланезії, вулкани Алеутськихостровів, Мексики, всі вулкани Південної Америки і Вогненної Землі і навітьдіючий вулкан Антарктиди — Еребус.
Кракатау (813м) — діючий вулкан в Індонезії, між островами Ява і Суматра. Наймогутнішим буловиверження в 1883 р., в результаті якого загинули десятки тисяч жителівдовколишніх островів. Останнє виверження було в 1973 р. Зараз краї кальдеривулкана затоплені і утворюють декілька острівців в Зондськом протоці. Фудзіяма(3776м) — вимерлий вулкан на острові Хонсю, Японія. Котопахі (5896м) — молодийдіючий вулкан в Еквадорі. Попокатепетль (5452м ) — діючий вулкан в Мексиці,зараз не вивергається, в кратерах розташовані озера. Ельбрус (5595м) — вулканна Кавказі, має дві вершини, в сідловині між якими знаходяться виходи фумарол.Навкруги Ельбрусу розташовані термальні джерела. Хоча вершини вулкана покритільодом і більше 20 льодовиків стікають по його схилах, його не можна вважативимерлим. Везувій (1281м) — активний вулкан на побережжі Неаполітанської затокиТірренського моря, Італія. Відомі численні виверження Везувію, останнє з якихбуло в 1944 р. Недалеко від вулкана район Флегрейськіх полів з сильноюсольфатарной діяльністю. Етна (3290м) — один з найактивніших вулканів Європи нао. Сіцілія. Вивергається постійно. Камерун (4070м) — активний вулкан назахідному побережжі Африки. Катмай (2298м) — вулкан на Аляскі. Вивергався в1912 р. Ключевська сопка (4850м) — один з вулканів дуже активного вулканічногорайону півострова камчатка. Вивергається протягом останніх десятиріч.
Вулкани Гавайськихостровів: Мауна-Кеа (4205м), Мауна-Лоа (4169м), Кілауза (1247м). Мауна-Лоа — найактивніший щитовій вулкан в світі, утворює велику частину острова Гавайі.Підноситься над поверхнею океану більш ніж на 4000м, але загальна висотавулкана від його підстави на дні океану близько 10 000м. Мауна-Кеа не проявляєознак активності.
Вулкани Ісландії:Гекла (1491м ) — активний вулкан в Ісландії, що має тріщини. Останні виверженнябули в 1980 р. Лаки (818м) — активний вулкан тріщини. Всього в Ісландіїналічується більше 200 вулканів. Можна сказати, що весь острів — це вулкани, щозлилися.
Вулканічненагір'я кратера в Африці створено діяльністю багатьох щитових вулканів.Особливо відомий вимерлий вулкан Нго-ронгоро в Танзанії, в національному паркуСе-ренгеті. Його кальдера діаметром 22км обрамлена стінками висотою близько500м. Кііманджаро — вулканічний масив в Африці, що складається з декількохщитових вулканів, що злилися. Припинив свою діяльність в ранньому плейстоцені.Схили і вершина покриті льодовиками.
Еребус (3798м) — активний вулкан на Антарктичному півострові. В кратері лавове озеро, є фумаролиі гейзери.
Чімборасо (6267м)- вулкан в Андах. Вершина покрита льодовиками. Не проявляє активності.Невадо-Охос-дель-Саладо (6885м) — активний стратовулкан в Андах. В кратері єфумаролы.
Ілопанго(627м) — кальдера стародавнього вулкана в Центральній Америці, заповненаозером. З озера підіймаються фонтани вулканічних газів — свідоцтво сольфатарнойактивності
1.4 Методи дослідження вулканічних явищ та способи їх попередження
Виверженнявулканів загрожують життю людей і завдають матеріальної шкоди. Після 1600 р. врезультаті вивержень і пов'язаних із ними селів і цунамі загинуло 168 тис.чоловік, жертвами хвороб і голоду, що виникли після вивержень, стали 95 тис.чоловік. Унаслідок виверження вулкана Монтань-Пеле в 1902 р. загинуло ЗО тис.чоловік. У результаті сходу селів із вулкана Руїс у Колумбії в 1985 р. загинули20 тис. чоловік. Виверження вулкана Кракатау в 1883 р. призвело до утворення цунамі, яке забрало життя 36тис. чоловік. Характер небезпеки залежить від дії різних факторів. Лавовіпотоки руйнують будинки, перекривають дороги і сільськогосподарські землі, якіна багато сторіч виключаються з господарського використання, поки в результатіпроцесів вивітрювання не сформується новий грунт. Темпи вивітрювання залежатьвід кількості атмосферних опадів, температурного режиму, умов стоку й характеруповерхні. Так, наприклад, на більш зволожених схилах вулкана Етна в Італіїземлеробство на лавових потоках відновилося тільки через 300 років післявиверження. Унаслідок вулканічних вивержень на дахах будинків накопичуютьсяпотужні шари попелу, що загрожує їхнім обваленням. Потрапляння в легені дрібнихчасток попелу призводить до загибелі худоби. Завись попелу в повітрі становитьнебезпеку для автомобільного й повітряного транспорту. Часто на час попелопадівзакривають аеропорти. Попелові потоки, що становлять собою розпечену сумішзавислого дисперсного матеріалу і вулканічних газів, переміщаються з великоюшвидкістю. У результаті від опіків і ядухи гинуть люди, тварини, рослини таруйнуються будинки.
Давньоримськіміста Помпеї і Геркуланумпотрапили в зонудії таких потоків і були засипані попелом під час виверження вулкана Везувій.Вулканічні гази, виділювані вулканами будь-якого типу, піднімаються в атмосферуі зазвичай не заподіюють шкоди, однак частково вони можуть повертатися наповерхню землі у вигляді кислотних дощів. Іноді рельєф місцевості сприяє тому,що вулканічні гази (сірчистий газ, хлористий водень або вуглекислий газ)поширюються біля поверхні землі, знищуючи рослинність або забруднюючи повітря вконцентраціях, що перевищують граничні припустимі норми Вулканічні гази можутьзавдавати і непрямої шкоди Так, з'єднання фтору, що містяться в них,захоплюються попільними частками, а при випаданні їх на земну поверхнюзаражають пасовища й водойми, викликаючи важкі захворювання худоби. У такийсамий спосіб можуть бути забруднені відкриті джерела водопостачання населення.Величезні руйнування викликають також грязе-кам'яні потоки й цунамі.
Дляпрогнозування вивержень складаються карти вулканічної небезпеки з показомхарактеру й ареалів поширення продуктів минулих вивержень і ведеться моніторингпровісників вивержень До таких провісників належить частота слабких вулканічнихземлетрусів, якщо зазвичай їхня кількість не перевищує 10 за одну добу, тобезпосередньо перед виверженням зростає до декількох сотень. Ведутьсяінструментальні спостереження за навіть незначними деформаціями поверхні.Точність вимірювань вертикаль них переміщень, що фіксуються, наприклад, лазернимиприладами, складає -0,25мм, горизонтальних — 6мм, що дозволяє виявляти нахилповерхні всього в 1мм на півкілометра. Дані про зміну висоти, відстані йнахилів використовуються для виявлення центру спучування, що передуєвиверженню, або прогинання поверхні після нього. Перед виверженням підвищуютьсятемператури фумарол, іноді змінюється склад вулканічних газів і інтенсивністьїх виділення. Явища-передвісники, що передували більшості досить повнозадокументованих вивержень, подібні між собою. Однак з упевненістюпрогнозувати, коли саме відбудеться виверження, дуже важко
Дляпередбачення можливого виверження ведуться систематичні інструментальніспостереження в спеціальних обсерваторіях. Найстарша вулканологічна обсерваторіябула заснована в 1841 — 1845 рр на Везувію в Італії, потім з 1912 р. почалидіяти обсерваторія на вулкані Кілауеа на о. Гаваї і приблизно одночасно —кілька обсерваторій у Японії Моніторині вулканів проводиться також у США (утому числі на вулкані Сент-Хеленс), Індонезії в обсерваторії біля вулканаМерапі на о. Ява, в Ісландії, у Росії Інститутом вулканології РАН (Камчатка),Рабауле (Папуа-Нова Гвінея), на островах Гваделупа і Мартиніка у Вест-Індії,розпочаті програми моніторингу в Коста-Ріці й Колумбії.
Попереджатипро можливу вулканічну небезпеку і вживати заходів щодо зменшення наслідківповинна цивільна влада, якій вулканологи надають необхідну інформацію. Системаоповіщення населення може бути звуковою (сирени) або світловою (наприклад, нашосе біля підніжжя вулкана Сакурадзіма в Японії миготливі сигнальні вогніпопереджають автомобілістів про випадання попелу). Встановлюються такожпопереджуючі прилади, що спрацьовують при підвищених концентраціях небезпечнихвулканічних газів, наприклад сірководню. На дорогах у небезпечних районах, дейде виверження, розміщають дорожні загородження.
Длязниження вулканічної небезпеки використовуються як складні інженерні споруди,так і зовсім прості способи. Наприклад, при виверженні вулкана Міякедзіма вЯпонії в 1985 р. успішно застосовувалося охолодження фронту лавового потокуморською водою. Влаштовуючи штучні проломи в застиглій лаві, що обмежувалапотоки на схилах вулканів, вдавалося змінювати їхній напрямок Для захисту відгрязе-кам'яних потоків — лахарів — застосовують огороджувальні насипи й дамби,що спрямовують потоки у певне русло. Для запобігання виникненню лахара кратернеозеро іноді спускають за допомогою тунелю (вулкан Келуд на о. Ява в Індонезії).У деяких районах встановлюють спеціальні системи спостереження за грозовимихмарами, що могли б принести зливи й активізувати лахари. У місцях випаданняпродуктів виверження споруджують різноманітні навіси та безпечні притулки.
РОЗДІЛ 2. Комплексна характеристика вулканізму
2.1Класифікація вулканічних процесів
Продукти,що виходять на поверхню під час вулканічних вивержень, істотно розрізняються заскладом й обсягом. Самі виверження мають різну інтенсивність і тривалість. Нацих характеристиках і ґрунтується найбільш уживана класифікація типів вивержень.Але буває, що характер вивержень змінюється від однієї події до іншої, а інодів процесі того самого виверження.
Плініанський тип називається за іменем римського вченого Плінія Старшого, котрий загинувпри виверженні Везувію в 79 р. н. є. Виверження цього типу характеризуютьсянайбільшою інтенсивністю (в атмосферу на висоту 20—50 км викидається великакількість попелу) і відбуваються безупинно протягом декількох годин і навітьднів. Пемза дацитового або ріолітового складу утворюється з грузлої лави. Продуктивулканічних викидів укривають велику площу, а їхній обсяг коливається від 0,1до 50 км3 і більше. Виверження може завершитися обваленнямвулканічної споруди й утворенням кальдери. Іноді при виверженні виникаютьпекучі хмари, але лавові потоки утворюються не завжди. Дрібний попіл сильним вітром із швидкістю до100 км/год. розноситься на великі відстані. Попіл, викинутий у 1932 р. вулканомСерро-Асуль у Чилі, був виявлений за 3000км від нього. До плініанського типуналежить також сильне виверження вулкана Сент-Хеленс (шт. Вашингтон, США) 18 травня 1980 p., коли висота еруптивного стовпадосягала 6000м. За 10 годин безперервного виверження було викинуто близько 0,1км3 тефри і більше 2,35 т сірчистого ангідриду. При виверженні Кракатау (Індонезія) у 1883 р. обсяг тефрисклав 18км3, а попільна хмара піднялася на висоту 80км. Основна фазацього виверження тривала приблизно 18 годин.
Аналіз25 найсильніших історичних вивержень показує, що періоди спокою, які передувалиплініанським виверженням, складали в середньому 865 років.
Пелейський тип. Виверження цього типу характеризуються дуже грузлою лавою, що твердішаєдо виходу з жерла з утворенням одного або декількох екструзивних куполів,вижиманням над ним обеліска, викидами пекучих хмар. До цього типу належаловиверження в 1902 р. вулкана Монтань-Пеле на о Мартиніка
Вулканський (Етно-Везувіанський) тип. Виверження цього типу (назва походитьвід о. Вулькано в Середземному морі) нетривалі — від декількох хвилин додекількох годин, але поновлюються кожні кілька днів або тижнів протягомдекількох місяців. Висота еруптивного стовпа сягає 20км. Магма текуча,базальтового або андезитового складу. Характерним є формування лавових потоків,а попільні викиди й екструзивні куполи виникають не завжди. Вулканічні споруди побудованіз лави і пірокластичного матеріалу (стратовулкани). Обсяг таких вулканічнихспоруд досить великий — від 10 до 100 км3. Вік стратовулканівскладає від 10 000 до 100 000 років Періодичність вивержень окремих вулканів невстановлена До цього типу належить вулкан Фуего у Гватемалі, що викидаєтьсякожні кілька років, викиди попелу базальтового складу іноді сягаютьстратосфери, а їхній обсяг при одному з вивержень склав 0,1 км3.
Стромболіанський тип. Цей тип названий за іменем вулканічного о Стром-болі в Середземному моріСтромболіанське виверження характеризується безперервною еруптивною діяльністюпротягом декількох місяців або навіть років і не дуже великою висотоюеруптивного стовпа (рідко вище 10км). Відомі випадки, коли відбувалосярозбризкування лави в радіусі -300м, але майже вся вона поверталася в кратер.Характерними є лавові потоки. Попільні покрови мають меншу площу, ніж прививерженнях вулканського типу. Склад продуктів вивержень зазвичай базальтовий,рідше — андезитовий. Вулкан Стромболі знаходиться в стані активності протягомбільше 400 років, вулкан Ясур на о. Танна (Вануату) у Тихому океані — протягомбільше 200 років. Будова-жерл і характер вивержень у цих вулканів дуже близькі.Деякі виверження стромболіанського типу створюють жужільні конуси, щоскладаються з базальтового або, рідше, андезитового шлаку. Діаметр жужільногоконуса біля основи коливається від 0,25 до 2,5км, середня висота складає 170мЖужільні конуси зазвичай утворюються протягом одного виверження, а вулканиназиваються моногенними. Так, наприклад, при виверженні вулкана Парікутин(Мексика) за період із початку його активності 20 лютого 1943 р. до закінчення9 березня 1952 р. утворився конус вулканічного шлаку заввишки 300м, попеломбули засипані околиці, а лава поширилася на площі 18 км2 і знищилакілька населених пунктів.
Гаванський тип вивержень характеризуєтьсявиливами рідкої базальтової лави Фонтани лави, що викидається з тріщин аборозламів, можуть сягати заввишки 1000м, а іноді й 2000м пірокластичнихпродуктів викидається мало, більшу їхню частину складають бризи, що. падаютьпоблизу джерела виверження. Лави виливаються з тріщин, отворів (жерл),розташованих уздовж тріщини, або кратерів, що іноді вміщає лавові озера Колижерло тільки одне, лава розтікається радіально, утворюючи щитовий вулкан з дужеположистими — до 10° — схилами (у стратовулканів жужільні конуси й крутизнасхилів близько 30°). Щитові вулкани складені шарами порівняно тонких лавовихпотоків і не містять попелу (наприклад, відомі вулкани на о Гаваї — Мауна-Лоа йКілауеа). Перші описи вулканів такого типу стосуються вулканів Ісландії(наприклад вулкан Крабла на півночі Ісландії, розташований у рифтовій зоні)Дуже близькі до гавайського типу виверження вулкана Фурнез на о. Реюньон вІндійському океані
2.2Продукти вулканічних вивержень
З вулканiв наземну поверхню надходять газоподiбнi, твердi и рiдкi продукти. Гази, якiнасичують магму, є безпосередньою причиною вулканiчних вивержень. У разiвиникнення ослаблених (трiщинуватих) зон над магматичним осередком розчиненi вньому гази переходять у свiй нормальний стан, що супроводжується суттєвимзростанням їхнього об’єму. Це призводить до «закипання» магматичного розплаву iпiдiймання його разом iз газами вгору. У рiдких магмах основного складудегазацiя вiдбувається вiдносно легко, у в’язких кислих магмах вона можепризводити до експлозивної дiяльностi (вибухiв).
Рiдкi продукти вулканiчних виверженьпредставленi лавою, яка вiдрiзняється вiд магми лише вмiстом розчинених у нiйгазiв i так само, як i магма, залежно вiд вмiсту SiО2 може бутикислою, середньою, основною.
Найпоширенiшiосновнi базальтовi лави мають переважно темне забарвлення, вмiст кремнезему вних становить до 52 %. Базальтовi лави характеризуються низькою в’язкiстю iзумовленою цим високою рухомiстю. Температура їх на виходi становить близько1200 °С. Такi лави пiд час виверження розтiкаються по схилах зi швидкiстюкiлька метрiв на хвилину на значнi вiдстанi, утворюючи потоки, покриви.
Так, пiд часВиверження вулкана Бiлюкай на Камчатцi (бiчний кратер вулкана Ключевська сопка)у 1938 р. було зафiксовано такi швидкостi перемiщення лави: на вiдстанi 10м вiдкратера — ЗО м/хв, 50м — 10, 100м — б i 1000м— лише 0,6 м/кв.
Зовсiм iнакшевiдбувається виверження лав кислого i середнього складу. Кислi лави, вмiсткремнезему в яких перевищує 65 %, через їхню високу в’язкiсть течуть вкрайповiлъно, вихiд газiв iз них утруднений. Тому виверження таких лав частоспричиняє закупорення кратера i супроводжується вибухами. Майже всiкатастрофiчнi виверження на пам’ятi людства були пов’язанi з вулканiзмомкислого та середнъого складу. Температура кислих i середнiх лав дещо нижча iстановить 800… 1000°С.
Пiд часзастигання та кристалiзацiї лав в умовах земної поверхнi утворюються ефузивнiпороди.
Лава— це магма, щовиливається на земну поверхню при виверженнях, а потім твердішає. Виливаннялави може відбуватися з основного вершинного кратера, бічного кратера на схилівулкана або з тріщин, зв'язаних із вулканічним вогнищем. Вона стікає внизуздовж схилу у вигляді лавового потоку. У деяких випадках відбуваєтьсявиливання лави в рифтових зонах величезної довжини. Наприклад, в Ісландії в1783 р. у межах ланцюга кратерів Лакі, що витягнувся уздовж тектонічногорозламу на відстань близько 20км, відбувся вилив ~12,5 км3 лави, щорозподілилася на площі -570 км2.
Таблиця2.1 Середній хімічний склад деяких лав (у вагових відсотках)Оксиди
SiO2
Al2O3
Fe2O FeO MgO CaO
Na2O
H2O
P2O5 MnO
Нефеліновий
Базальт 37,6 10,8 5,7 8,3 13,1 13,4 3,8 1,5 1 0,1 Базальт 48,5 14,3 3,1 8,5 8,8 10,4 2,3 0,7 0,3 0,2 Андезит 54,1 17,2 3,5 5,5 4,4 7,9 3,7 0,9 0,3 0,1 Тацит 63,6 16,7 2,2 3 2,1 5,5 4 0,6 0,2 0,1 Фоноліт 56,9 20,2 2,3 1,8 0,6 1,9 8,7 1 0,2 0,2 Трахіт 60,2 17,8 2,6 1,8 1,3 2,9 5,4 0,5 0,2 0,2 Ріоліт 73,1 12 2,1 1,6 0,2 0,8 4,3 0,6 0,1 0,1
Рухаєтьсянад поверхнею ґрунту зі швидкістю ~ 100 км/год., утворює попільні потоки. Вонипоширюються на багато кілометрів, іноді долаючи водні простори й височини Ціутворення відомі також під назвою пекучих хмар; вони настільки розпечені, щосвітяться вночі.
Упопільних потоках можуть бути також великі уламки, у тому числі й шматкипороди, вирвані зі стінок жерла вулкана. Найчастіше пекучі хмари утворюютьсяпри обваленні стовпа попелу й газів, що викидаються вертикально з жерла. Піддією сили ваги, яка протидіє тискові газів, що викидаються, крайові частинистовпа починають осідати й спускатися вздовж схилу вулкана у вигляді розпеченоїлавини У деяких випадках пекучі хмари виникають на периферії вулканічногокупола або біля основи вулканічного обеліска. Можливим є також їх викидання зкільцевих тріщин навколо кальдери. Відкладення попільних потоків утворюютьвулканічну породу ігнімбрит. Ці потоки транспортують як дрібні, так і великіфрагменти пемзи. Якщо ігнімбрити відкладаються досить потужним шаром, внутрішнігоризонти можуть мати настільки високу температуру, що уламки пемзи плавляться,утворюючи спечений ігнімбрит, або спечений туф.
Уміру остигання породи у її внутрішніх частинах може утворитися стовпчастаокремість, причому менш чіткої форми і більша, ніж аналогічні структури влавових потоках Невеликі пагорби, що складаються з попелу й брил різноївеличини, утворюються в результаті спрямованого вулканічного вибуху (як,наприклад, при виверженнях вулканів Сент-Хеленс у 1980 р. і Безіменного наКамчатці в 1965 p.). Спрямовані вулканічні вибухиявляють собою досить рідкісне явище. Створені ними відкладення легко сплутати звідкладеннями уламкових порід, із якими вони часто межують. Наприклад, прививерженні вулкана Сент-Хеленс безпосередньо перед спрямованим вибухомвідбулося сходження лавини щебеню.
Якщонад вулканічним вогнищем розташована водойма, при виверженні пірокластичнийматеріал насичується водою і розноситься навколо вогнища Відкладення такоготипу, уперше описані на Філіппінах, сформувалися в результаті виверження в 1968р. вулкана Тааль, що знаходиться на дні озера; вони часто представлені тонкимихвилястими шарами пемзи.
Звиверженнями вулканів можуть бути пов'язані селі, або грязе-кам'яні потоки Інодіїх називають лахарами (першими описані в Індонезії). Формування лахарів не єчастиною вулканічного процесу, а являє собою один із його наслідків. На схилахдіючих вулканів у достатній кількості накопичується пухкий матеріал (попіл,лапілі, вулканічні уламки), що викидається з вулканів або випадає з пекучиххмар. Цей матеріал легко втягується в рух водою після дощів, при таненні льодуй снігу на схилах вулканів або проривах бортів кратерних озер. Грязьові потокиз величезною швидкістю спрямовуються вниз по руслах водотоків. При виверженні вулканаРуїс у Колумбії в листопаді 1985 р. селі, що рухалися зі швидкістю вище 40км /год.,винесли на передгірну рівнину більше 40 млн. м3 уламкового матеріалуПри цьому було зруйноване місто Армеро і загинуло близько 20 тис. чоловік.Найчастіше такі селі сходять під час виверження або відразу після нього. Цепояснюється тим, що при виверженнях, які супроводжуються виділенням тепловоїенергії, відбувається танення снігу й льоду, прорив і спускання кратерних озері порушення стабільності схилів
Хiмiчний складвулканiчних газів (фумаролiв) залежить вiд стадiї виверження i вiдтемператури. Серед газiв розрiзняють: сухі фумароли (650… 1000 °С), складенiв основному хлористо- i фтористоводневими сполуками без водяної пари; кислiфумарола (400… .650 °С), представленi НСI, S02, Н2S,парою води; лужнi фумароли (200...400 °С), або амiачнi, в яких переважають газиамiачних солей, пара води, амiак; сiрчистi фумароли, або сольфатари (100… .300ОС), до складу яких входять переважно такi гази, як S02, Н2S, СО2,Н2О, СН4; вуглекислі фумароли, або мофети (до 100 °С),складенi переважно вуглекислим газом, мiрою Н2S, ЩО. Мофетивидiляються на стадiї затухання вулканiчної дiяльностi. Стiнки кратерiввулканiв внаслiдок сублiмаії газових видiленъ вкриваються скупченнями сiрки,борної кислоти, бури тощо.
Гази,що виділяються змагми до і після виверження, мають вигляд білих струменів водяної пари. Коли доних при виверженні домішується тефра, викиди стають сірими або чорними. Слабкевиділення газів у вулканічних районах може тривати роками. Такі виходи гарячихгазів і пари через отвори на дні кратера або схилах вулкана, а також наповерхні лавових або попільних потоків називають фумаролами. До особливих типівфумарол належать сольфа-тapu, що містять сполуки сірки, і мофети,у яких переважає вуглекислий газ. Температура фумарольних газів близька дотемператури магми і може сягати 800 °С, але може і знижуватися до температурикипіння води (-100 °С), пари якої є основною складовою фумарол. Фумарольні газизароджуються як у неглибоких приповерхневих горизонтах, так і на великихглибинах у розпечених породах. У 1912 р. в результаті виверження вулкана Новарупта на Алясці утворилася знаменитаДолина десяти тисяч димів, де на поверхні вулканічних викидів площею близько120 км2 виникла безліч високотемпературних фумарол. Сьогодні уДолині діє лише кілька фумарол із досить низькою температурою. Іноді відповерхні ще не остиглого лавового потоку піднімаються білі струмені пари;найчастіше це дощова вода, що нагрілася при зіткненні з розпеченим потокомлави.
Хімічний склад вулканічних газів. Газ, що виділяється з вулканів, на50—85 % складається з водяної пари. Понад 10 % припадає на частку вуглекислогогазу, близько 5 % складає сірчистий газ, 2—5 % — хлористий водень і 0,02—0,05 %— фтористий водень. Сірководень і газоподібна сірка зазвичай містяться в малихкількостях. Іноді містяться водень, метан і оксид вуглецю, а також невеликадомішка різних металів. У газових виділеннях із поверхні лавового потоку,вкритого рослинністю, був виявлений аміак.
Дуже рiзноманiтнiтвердi продукти вулканiчних вивержень. Вони утворюються пiд час вибухiвз уламкiв порiд кратера, застиглої на повiтрi лави i класифiкуютъся зарозмiрами уламкiв. Тверді продукти виверження утворюються у результатірозбризкування і застигання в повітрі лави, розпушування і викидання застиглоїлави попередніх вивержень. Серед твердих продуктів виверження за розмірамирозрізняють вулканічний попіл, вулканічний пісок, вулканічні камінці – лапіліта вулканічні бомби (інколи у декілька тонн вагою).
Твердіпороди, що утворюються при остиганні лави, містять в основному двооксидкремнію, оксиди алюмінію, заліза, магнію, кальцію, натрію, калію, титана йводу. Зазвичай в лавах вміст кожного з цих компонентів перевищує один відсоток,а багато інших елементів присутні в меншій кількості.
Вулканiчнiбомби — це переважно уламки лави, викинутої в розжареному станi високо вгору iокругленi в польотi до сферичної чи веретеноподiбної форми, вкритi зверхузастиглою кiркою. За величиною вони можуть бути вiд декiлькох сантиметрiв добагатьох метрiв у поперечнику.Вулканічна бомба представляє собоюзастиглу грудку лави, викинуту підчас виверження з жерла вулкана в рідкому стані, форма вулканічної бомбизалежить від складу лави. Рідкі лави не встигають вихолонути в повітрі і припадінні на землю набувають коржоподібної форми. Малов’язкі лави (базальтові),обертаючись, набувають в польоті веретеноподібної або грушоподібної форми.В'язкі лави набувають округлої форми. Розміри В.б. від 5см до 7м.
Лапілі (від лат. lapillus – камінець) — невеличкiшматочки лави або уламки гпорiд кратера дiаметром у кiлька сантиметрiв(переважно 1… 3см).
Вулканiчний пісок— це мiнеральнi частинки дiаметром 0,1… .2мм. дрiбнiшi частинки (до 0,1мм)називають вулканічним попелом. Попiл i пiсок — це кристалики польового шпату,авгiту, роговоi обманки i найчастiше уламки вулканiчного скла (обсидiану).Осiдаючи на поверхнi Землi, ущiльнюючися, вони утворюють гiрську породу —вулканічний туф. Якщо в ньому трапляються лапiлi та вулканiчнi бомби, уламкигострокутні форми, то породу називають туфобрекчiєю.
Вулканічний попіл- пірокластичний матеріал (тефра) з розміром частинок менше 2мм, що утворюєтьсявнаслідок дроблення вулканіч. вибухами рідкої лави і вулканіч. порід — продуктів більш ранніх вивержень. У залежності від розміру частинок, силививерження і вітру В.п. може осідати на значному віддаленні від місцявиверження, утворюючи маркуючі горизонти. Так, напр., при виверженні вулканаКракатау (Індонезія) у 1883 В.п. облетів навколо Землі майже два рази. Цяособливість В.п. використовується в стратиграфії (тефрохронологіч. методкореляції товщ г.п.). Щорічно вулкани Землі викидають бл. 3·109 тВ.п. Застосовується для виготовлення легких бетонів, тарного скла, цементів,теплоізоляц. матеріалів, фільтруючих мас, як ґрунт для вирощування рослин таін.
До твердихпродуктiв вулканiчних вивержень вiдносять також пемзу, яка утворюється з кислихлав iз високим вмiстом розчинених газiв. Наближуючися до земної поверхнi, такалава спiнюється та швидко охолоджується. Утворюється дуже пориста порода, якавнаслiдок подальшого розширення газiв розпадається на численнi уламкинайрiзноманiтнiших розмiрiв. Завдяки низькiй питомiй вазi вона плаває у водi,тому часто пемзу можна знайти на морських узбережжях, вiддалених вiдвулканiчних районiв.
Цунамі— величезніморські хвилі, пов'язані головно з підводними землетрусами, але іноді виникаютьпри вулканічних виверженнях на дні океану, що можуть викликати утвореннядекількох хвиль, які йдуть одна за одною з інтервалом від декількох хвилин додекількох годин. Виверження вулкана Кракатау 26 серпня 1883 р. і подальшеобвалення його кальдери супроводжувалося цунамі заввишки більше ЗО м, щоспричинило численні людські жертви на узбережжях Яви та Суматри.
2.4 Морфологічні відмінності вулканів
Залежно відспособу появи магми та утворюваних із неї продуктів на земній поверхні івнаслідок дії зовнішніх чинників утворюються різноманітні форми рельєфувулканічного походження. Їх часто називають типами поверхневих вулканічних апаратів.
Так, вибуховийхарактер виверження здебільшого утворює лійкоподібні або циліндричнізаглиблення, які виникають внаслідок експлозії, тобто вибуху магматичних газівбез виливання лави. Діаметр таких кратерів – маарів – становить від 300м до3,5км, а їхня глибина сягає 300-400м. У вологому кліматі маари зазвичайперетворюються на озера. Такі кратери відомі на Центральному масиві у Франції,у Центральній Америці, Новій Зеландії, Південній Африці, Якутії. В останніхдвох районах маари є трубками вибуху діаметром до 800м, заповненими ультраосновною породою – кімберлітом, який містить алмази. Деякі відомості про трубкивибуху є також у межах Українського кристалічного щита (Болтинська таРотмистрівська западини), щоправда, вони поховані під осадовими товщамикайнозою і дуже слабко відображені у рельєфі.
Інтрузивнімагматичні тіла – лаколіти – можуть бути як вулканічні споруди у разі, колиінтрузія магми відбувалася настільки активно, що магматичне тіло зупинилосямайже біля земної поверхні. Унаслідок денудаційних процесів вони з’являються наповерхні, де й височать у вигляді вулканічних споруд. Типові лаколіти заввишки700-1000м знаходяться в околицях російського міста П’ятигорська (гори Залізна,Машу, Бештау та ін.).
Екструзивнікуполи –найпростіший тип акумулятивних вулканічних споруд зі стрімкими схилами різноївисти. Вони утворюються за участі в’язкої малорухомої лави кислого складу(>65% SiO2), яка поступово витісняютьсяна поверхню. Унаслідок значної в’язкості та нездатності швидко розтікатися вонанагромаджується безпосередньо над жерлом вулкана, швидко вкривається шлаковоюкіркою і набуває Фоми купола з характерною концентричною структурою. Розміритаких куполів – до кількох кілометрів у діаметрі та до 500м заввишки.
Щитові вулкани утворюються під час виверженняцентрального типу тоді, коли виливається зріджена та рухома базальтова лава,здатна розтікатися на значні відстані від центру виверження. У разі повторноговиверження потоки лави накладаються один на одного і формують вулкан з відносноспадистими схилами (приблизно 6-8°, іноді більше).
У деяких випадкахнавколо кратера утворюється лише вузький кільцевий вал зі схилами більшоїкрутості. Причиною виникнення вулкана такої форми вважають лавові фонтани,внаслідок чого шлаки нагромаджуються по краях кратера.
На Землі небагаторайонів, де поширені щитові вулкани. Зокрема, вони характерні для вулканічнихландшафтів Ісландії, де мають незначні розміри і є переважно згаслими.Прикладом щитового вулкана є гора Дінгья, діаметр кратера – близько 500м. Длягеологічного розрізу характерна шаруватість, зумовлена багаторазовими виливамилави.
Щитові вулканивластиві також Гавайським островам. Тут вулкани набагато більші, ніжісландські. Найбільший – на о. Гавайї – складається з трьох вулканів(Мауна-Кеа, Мауна-Лоа і Кілауеа) щитового типу. Мауна-Лоа піднімається надрівнем моря на 4170м, проте, незважаючи на такий великий розмір, схили дужеспадисті. При основі вулканів ухил поверхні не перевищує 3°, вище він поступовозростає до 10°, а починаючи з висоти 3км, знову різко зменшується. Вершинивулканів мають вигляд лавового плато, посередині якого знаходиться гігантськийкратер, перетворений на лавове озеро.
Вулканічніконуси, зякими власне й ототожнюється поняття «вулкани», найчастіше виникають унаслідокексплозивного процесу, де нагромаджуються переважно тверді продукти вулканічноїдіяльності – попіл, пісок, лапілі, бомби.
Шлакові вулкани –різновид вулканічних конусів, які утворюються у разі не лише викидання рідкоїлави, а й унаслідок вибухів завдяки перенасиченості газами. Під час вибуху лавафонтанує міріадами крапель, які застигають так швидко, що падають на поверхню увигляді бризок. На відміну від лавових конусів крутість схилів шлаковихвулканів, складених уламками, досягає 45°, тобто є близькою до крутості природногоухилу уламків. Що грубішим є матеріал, з якого складаються конуси, то крутішимивиглядають схили.
Шлакові вулканидосить поширені у Вірменії. Більшість із них знаходяться на схилах великихстратовулканів, дрібні форми утворювалися безпосередньо на лавових потоках.Зростання таких конусів може відбуватися дуже швидко, наприклад шлаковий конусМонте-Нуова (Італія, околиці Неаполя) виник уподовж кількох діб буквально нарівному місці і нині є пагорбом заввишки до 140м.
Найбільшимивулканічними спорудами є стратовулкани. Вони можуть складатися як із шарівлави, так і з шарів пірокластичного матеріалу. Чимало стратовулканів маютьправильну конічну форму: Фудзіяма, Ключевська і Кроноцька сопки, Попокатепетльта ін. Серед цих утворень трапляються гори заввишки 3-4км, деякі вулканисягають висоти 6км, їхні вершини криті вічними снігами й льодовиками.
У більшостівулканів на вершині є лійкоподібне заглиблення, через яке відбуваєтьсявикидання вулканічних продуктів, — кратер. Великі вулкани можуть мати кількакратерів, причому деякі з яких утворюються і на схилі (паразитуючі кратери).Вони характерні, зокрема, для Етни, Ключевської сопки та ін. Розміри основнихкратерів різні й не залежать від розмірів самих вулканів. Максимальні розмірикратерів характерні для вулканів гавайського типу, наприклад діаметр кратераМауна-Лоа становить 2440м.
Великі кратери,які виникають унаслідок видалення значної частини вулканічного конуса під часвибухового виверження, називають кальдерами (від ісп. caldera – великий казан). Це великі, нинінедіючі кратери, причому сучасні кратери часто розміщуються всередині кальдери(Везувій і вулкан Крашенінникова на Камчатці). Відомі кальдери до 30кмдіаметром. На дні кальдер поверхня відносно рівна, борти, повернені до центрувиверження, завжди стрімкі. Чимало кальдер нині є озерами, наприклад озероКрейтер у Каскадних горах (10км у діаметрі). Яскравим прикладом великоїкальдери є вулканічна споруда Кракатау. Іноді кальдери виникають унаслідокпровалювання вглиб (бухта «Левова паща» на острові Ітуруп Курильськогоархіпелагу).
2.5Грязьовий вулканізм
Зовні грязьовівулкани дуже подiбнi до справжніх, проте вiдрiзняються від них значно меншими розмірамита продуктами виверження. Під час такого виверження викидаються глинистіпороди, насичені водою й перетворені на грязь різної текучості.
Залежно відпричин виникнення грязьові вулкани можна поділити на:1) пов’язані з виділеннямгорючих газів;2) пов’язані з проявами магматичного вулканізму i зумовленівикидами магматичних газів.
Грязьові вулканипершої групи знаходяться у склепінчастих частинах антиклінальних нафтовихструктур (Апшеронський, Таманський, Керченський півострови). Зокрема, наКерченському пiвостровi грязьовий вулканізм є наслідком наявності антиклінальнихскладок, в ядрах яких залягають пластичні глини. Гази, які вириваються зглибини 5-7км по розривних порушеннях (метан, вуглекислий газ, сірководень),викидають на поверхню перем’яту глинисту масу з уламками різних гірських порід(брекчію), яка утворює поля вулканічних сопок. Грязьові вулкани розмiщенi поодинціабо групами зі сильним живильним осередком.
Найбільша активністьгрязьового вулканізму Керченського півострова припадає на минулi геологiчнiепохи, переважно на неоген. Виверження постійно діючих вулканів відбуваєтьсяспокійно. Вони знаходяться в овальних улоговинах, на дні яких підносятьсяконуси з глинистої брекчії заввишки 1,5— 2,0м, i мають грязьові озера.
IIеріодично дiючiвулкани вивергають значнi маси густої брекчії один раз на кілька або десятки років.Виверження відбувається впродовж кількох діб, супроводжується вибухами,локальними землетрусами, iнодi самозайманням газу. У рельєфі — це конiчнi горбиабо похилі підвищення заввишки до 60м. Згаслi грязьові вулкани спостерігаютьсяу викопних відкладах. із багатьма з них пов’язані прогини, заповнені вапнякамита вулканічною брекчією, що утворилися внаслідок виносу з надр продуктіввиверження, деякі з них зайняті озерами (у Криму — Чокрацьке, Тобечицьке,Узунларське та ін.).
Великi грязьовівулкани мають діаметр 5—6 км і досягають 400— 500м заввишки. Так, периметроснови вулкана Горелая Могила на березі Таманської затоки сягає З км.
Таким чином, вулканізммає комплекс характерних рис, які вирізняють цей різновид ендогенних глобальнихпроцесів як окрему рельєфоутворюючу силу. Залежно від характеру вивержень,складу лави та інших не менш важливих факторів процеси вулканізму занесені дорізних класифікацій, які дають змогу більш чітко розуміти природу цього явища.
РОЗДІЛ 3. Вулканізм як фактор рельєфоутворення
3.1Мікро- та мезорельєф. Особливості денудації вулканічних споруд
На фонi великихза розмiрами нерiвностей земної поверхнi, якими є вулкакiчнi споруди, своєрiдновиглядають деякi форми рельефу, утворенi завдяки особливостям режиму виверження(такi форми утворюють рiдкi продукти виливу магматичних мас).
Зазвичай лава,яка вилилася з центрального або бокових кратерiв, стiкає по схилах у виглядiпотокiв. Дуже густа та в’язка лава встигає застигнути (перейти у кристалiчнийстан) ще у верхпiй частинi схилу. У разi значної щiльностi нона може затвердiтище у жерлi, утворивши гiгантський лавовий стовп або лавовий палець. Лавовийпотiк здебiльшого має вигляд сплющеного валу, який простягається вниз по схилу,з чiтко вираженим здуттям на кiнцевiй дiлянцi. Базальтовi лави (менш в’язкi)можуть утворювати довгi потоки, якi поширюються на десятки кiлометрiв iприпиняють свiй рух лише на прилеглiй до вулкана рiвнинi або плато, або в межахплоского дна широкої кальдери. Базальтовi потоки завдовжки 60—70 км — частеявище на Гавайських островах та вІсландії. Довжина лавових потокiв лiпаритовогоибо андезитового искладу (вмiст SiО2 — 52—65 %) не перевищує кiлькакiлометрiв. Узагалi бiльша частина об’єму вулканiв, якi викидають продуктикислого чи середнього складу, припадає на пiрокластичнi продукти, а не налавовий матерiал, оскiльки кислi лави швидко набувають кристалiчного стану,вкриваються кiркою, руйнування якої пiд дiєю внутрiшнього тиску спричинюєутворення уламкiв.
У процесiзатвердiння лавовий потiк спочатку вкривається кiркою шлаку, але у разi проривукiрки гаряча лава витiкає з-пiд неї, унаслiдок чого утворюється порожнина —лавовий грот, або лавова печера. При обвалюваннi склепiння печери вонаперетворюється на виразне лiнiйне зниження — лавовий жолоб.
Поверхнязастиглого потоку набуває своєрiдного мiкрорельєфу. Найпоширенiшi два йоготипи: мiкрорельєф брил i кишкоподiбна лава. Мiкрорельєф брил — це хаотичненагромадження їх з численними провалами й гротами. Брили мають гострокутнi абооплавленi краї. Цей мiкрорельєф виникає за високого вмiсту газiв у складi лавта за порiвняно низької температури потоку. Кишкоподiбнi лави мають химернепоєднання застиглих хвиль та звивистих складок, якi нагадують «нагромадженнягiгантських кишок або скручених канатiв»
Видiлення газiв злавового потоку може здiйснюватися у виглядi вибуху. У такому випадку наповерхвi вотоку вiдбувається вагромадження шлаку у виглядi конуса. Цю формулави називають горнiто. Iнодi вона має вигляд стовпа заввишки кiлька метрiв. Заспокiйнiшого й тривалiшого видiлення газiв iз трiщин у шлаку утворюються такзванi фумароли. Деякi продукти виділення фумарол за звичайних умов зазнаютьконденсацiї, і навколо мiсця виходу газiв утворюються пiдвищення, подiбнi доневеликих кратерiв, що складаються з продуктiв конденсацiї.
Вулканiчнийрельєф i мiкрорельєф вiдразу пiсля свого утворення зазнають впливу екзогеннихпроцесiв. Роль поверхневих вод, якi легко фiльтруються крiзь застиглiтрiщинуватi й пористi вулканiчнi породи, незначна. За умови сухого клiматупосилюється фiзичне вивiтрювання, яке супроводжується утворенням конусiв виносуі камiнних морiв. Певну руйнiвну дiю виявляє вiтер, який не лише зносить дрiбнiпилуватi часточки, а й iнодi засипає кратери еоловим матерiалом. Вище снiговоїлінії вiдбуваються нiвальнi й гляцiальнi процеси, а лiнiйна ерозiя з часомвирізає на схилах вулканiв поздовжнi зниження — баранкоси. Незважаючи нарiзноманiтнiсть гiрських порiд, iз яких складаються вулканiчнi конуси, особливона шаруватих вулканах, важливу роль вiдiграє вибiркова (селективна) денудацiя.Твердi останцi створюють химернi поверхнi й надають своєрiдностi вулканічнимландшафтам. Так, потужнi базальтовi покриви або потоки базальтової чиандезитової лави, зазнаючи пiд час застигання впливу атмосферних вод,розтрiскуютъся на стовпчастi окремостi, якi мають вигляд багатогранних стовпiв,що ефектно виглядають у вiдшаруваннях, наприклад «базальтовi стовпи» Яновоїдолини у Рiвненськiй областi.
Унаслiдоктривалої денудацiї у вулканiчних районах можуть виникати iнверсiйнi формирельефу. Так, лавовi потоки, якi зайняли первісні зниження рельєфу (наприклад,рiчкову долину), згодом перетворюються на поздовжню столову височину, якузахищає вiд руйнування шар лави.
3.2Роль вулканічних процесів у формуванні рельєфу земної поверхі
Роль вулканiчнихпроцесiв у формуваннi рельєфу полягає у безпосередньому утвореннi вулканiчнимипроцесами певних форм земної поверхнi та у їх опосередкованому впливi внаслiдоквзаемодiї з рiзними складовими навколишнього середовища.
1. Вiдбуваютьсязмiни берегової лiнiї морiв i великих озер, оформлення вулканiчних бухт, мисiвi гряд, якi виступають у море.
2. Руйнуютьсявулканiчнi конуси й утворюється своєрiдний денудацiйний рельєф.
3. Формуютьсяпросторi лавовi плато, трапові покриви, які захищають давнiй рельєф.
4. Утворюютьсяозера кальдерного типу, вiдбуваються змiни режиму й морфології рiчкових долинпiсля перегороджування їх лавоними потоками, зокрема формуються водоспади,наприклад водоспад Вiкторiя на р. Замбезi.
5. У мiсцяхвиходу газiв і термальних джерел виникають скупчення особливих осадових порiд —травертинiв, гейзеритiв рiзного хiмiчного складу, якi утворюють своєрiднiнатiчнi форми, тераси, невисокi склепiння тощо.
Темпи і масштабиформування рельєфу внаслiдок вулканiчних процесiв досить рiзнi. У деякихвипадках новi форми рельєфу земної поверхнi вулканiчного походження утворюютьсядуже швидко.
Прикладом можебути виникнення вулкана Парикутiн у Мексицi, коли на мiсцi невеликої трiщини, зякої викидалися камiння і попiл, за одну нiч утворився конус твердих вулканiчнихпродуктiв заввишки до 10м. Виверження молодого вулкана тривало з перервами з1943 по 1952 рр., высота конуса досягла 457м вiд первісного рівня, а лававкрила територiю площею 24,8 км2.
У разi площиннихвиливiв лав i виливiв iз трiщин великi простори заповнюються лавою. Такiвиверження типовi для Ісландiї, де переважна частина вулканiв i лавових потокiвзнаходиться у мiсцях депресiї, яка розтинає острiв з пiвденного заходу напiвнiчний схiд (так званий Великий грабен Ісландії. Лавовi покриви простягаютьсявздовж розломiв. Трапляються зяючi трiщини, не заповненi лавою. IIодiбнi проявивулканiзму характерні i для Вiрменського нагір'я. Порiвняно недавно такiвиверження вiдбувалися на Північному островi Нової Зеландiї.
Об’єм лавовихпотокiв, що вилилися з трiщин у Великому грабенi Iсландiї, становить 10— 12 км3.Величезнi площиннi виверження вiдбувалися у недавньому минулому у БританськiйКолумбiї, на плато Декан, у Пiвденнiй Патагонiї, на Становому нагiр’ї. Вилитi рiзновiковiлавовi потоки утворюють суцiльнi плато площею кiлька десяткiв i сотень тисячквадратних кiлометрiв. Лави заповнили всi нерiвностi земної поверхнi, утворенiдо початку вивержень, зумовивши майже iдеальне її вирiвнювання. Нинi у поверхнюцих плато врiзаються долини численних рiк. На наймолодших лавових покривахзберiгся мiкрорельєф брил, шлаковi конуси, лавовi печери й жолоби.
Пiд часпiдводного вулканiчного виверження поверхня магматичних потокiв швидкоохолоджується, а великий гiдростатичний тиск перешкоджає вибуховим процесам.Тому на океанічному дні формується своєрiдний мiкрорельєф кулеподібних абоподушкоподiбних лав.
Виливання лави нетiльки утворює специфiчнi форми рельєфу, а й може iстотно впливати на вжеiснуючий рельєф, зокрема на рiчкову мережу, зумовлюючи й перебудову. Перегороджуючирiчковi долини, вони спричинюють катастрофiчнi повенi або осушують мiсцевiсть, унаслiдокчого втрачається гiдрографiчна мережа. досягаючи берега моря i застигаючи,лавовi потоки змiнюють обриси береговог лiнiї, формують певний морфологiчнийтип морських узбереж.
Крiм того,виливання лави та викидання пiрокластичного матерiалу неминуче призводять додефiциту мас у надрах Землi, що зумовлює досить швидкi опускания деяких дiлянокземної поверхнi, iнодi виверженню передує помiтне пiдняття мiсцевостi. Так, передвиверженням вулкана Усу на островi Хоккайдо утворився великий розлом, уздовж якогодiлянка поверхнi площею близько 3 км2 за три мiсяц пiднялася на 155м,а пiсля виверження вiдбулося й опускания на 95м.
Щодо ролiефузивного магматизму у формуваннi рельєфу, то при вулканiчних виверженняхможуть вiдбуватися раптовi й швидкi змiни рельєфу та загального станунавколишнього середовища. Особливо великi змiни спостерiгаються при виверженняхексплозивного типу.
Наприклад, пiдчас виверження вулкана Кракатау у Зондськiй протоцi в 1883 р., що мало характерсерії вибухiв, було зруйновано бiльшу частину острова, і на цьому мiсцi утворилисяморськi глибини близько 270м. Вибух вулкана спричинив утворення гiгантськоїхвилi — цунамi, яка обрушилася на острови Ява та Суматра. Вона завдалавеличезної шкоди прибережним районам островiв, загинули десятки тисяч людей.Iнший приклад — виверження вулкана Катмай у 1912 р. До виверження вулкан маввигляд правильного конуса заввишки 2286м. Пiд час виверження вся верхня частинаконуса була эруйнована вибухами й утворилася кальдера дiаметром близько 4км ізавглибшки 1100м.
Вулкани змiнюютьпереважно поверхню суходолу, проте найбiльше вони впливають на поверхнюморського дна. Як уже зазначалося, найпоширенiшим генетичним типом рельефу наЗемлi є рельеф абiсальних пагорбiв («недорозвинених вулканiв»), якi вкриваютьдно океанiчних котловин площею, що становить мiльйони квадратних кiлометрiв.Важливою є також роль пiдводних вулканiв — у Свiтовому океанi вiдомо понад 10тис. пiдводних вулканiв і вулканiчних островiв, зокрема Гавайськi, Азорські, Маскаренські.Окрім цього, із вулканiчних порiд складаються найбiлъшi за протяжністю гори напланетi — серединно-океанiчнi хребти та найвищi точки багатьох континентальнихгiрських систем.
Урельєфі глибоководної частини океану важливе місце належить серединно-океанічнимхребтам (СОХ) — гігантським підняттям дна, які мають лінійнепростягання. Вони утворюють суцільний ланцюг через всі океани.Серединно-океанічні хребти, як і перехідні зони, є сейсмічними ділянками, алеземлетруси в них виключно поверхневі. Для них характерні також прояви сучасногота недавнього вулканізму. Часто ділянки з яскравою рифтовою структуроючергуються з потужними підняттями — лавовими плато, де знаходяться основнігрупи вулканів. В Атлантиці такими районами є Ісландія. Азорські острови та ін.
Серединно-океанічнимхребтам властива особлива будова земної кори (рифтогенальний тип). Під доситьтонким шаром осадових порід СОХ залягає товща земної кори більшої щільності,ніж базальт, з достатньо великим поширенням ультраосновних порід, властивихмантії. Тому вчені зробили висновок, що для СОХ характерними є висхідні потокиречовини мантії. Цю думку підтверджують і високі показники теплового потоку врифтових долинах. Це дало підставу для твердження, що СОХ є зонами формуванняокеанічної кори, утворення океанічних улоговин. Врешті-решт це привело довиникнення гіпотези тектоніки літосферних плит.
Такимчином, СОХ є, як і перехідні зони, рухомими поясами Землі. Це поясиінтенсивного гороутворення. Але якщо для перехідних зон характерне накопиченняпотужних осадових товщ із поступовими складчастими деформаціями іметаморфізмом, то в СОХ основними процесами є розширення (розтягування) земноїкори — спредінг.
ВИСНОВКИ
Магматичні процеси,які відбуваються на поверхні Землі, називають ефузивними, або вулканізмом.Магма, виливаючись на поверхню Землі за умов пониження тисків, звільняється відрозчинених у ній газоподібних продуктів і перетворюється на лаву.
Вулканиподіляються на діючі, через які періодично відбувається виверження, та згаслі,про діяльність яких не збереглося ніяких історичних відомостей. Такий відлік єумовним, бо відомо багато вулканів, які довгий час вважались згаслими, алераптово відновлювали свою діяльність (наприклад, Везувій). Здебільшого вулканимають вигляд конусоподібної гори, що утворилась з продуктів їхнього виверження.Всередині вулкану проходить вертикальний канал, верхня частина якогоназивається жерлом. По цьому каналу з глибин Землі підіймається лава та іншіпродукти виверження. Отвір каналу міститься на вершині гори, має лійко- абочашоподібну форму і називається кратером (від грецького – „чаша”).
Під часвиверження вулканів на земну поверхню надходять рідкі, тверді і газуватіречовини. До рідких продуктів виверження належить лава. Лава – це магма, якапіднялась на поверхню землі і з якої виділилась частина газів. Температура їїпід час виверження сягає 800-1200 С. Пересічна швидкість пересування лави 1-2м/сек., в окремих випадках – 8 м/сек. Тверді продукти виверження утворюються урезультаті розбризкування і застигання в повітрі лави, розпушування і викиданнязастиглої лави попередніх вивержень. Серед твердих продуктів виверження зарозмірами розрізняють вулканічний попіл, вулканічний пісок, вулканічні камінці– лапілі та вулканічні бомби (інколи у декілька тонн вагою).
Залежно відхарактеру виверження всі діючі вулкани поділяють на кілька типів: гавайський,стромболійський, везувіанський, пелійський та кракатаутський. У вулканівгавайського типу (Мауна-Лоа та Кілаеуа) лава спокійно піднімається у кратер ізаповнює його, утворюючи ніби озеро. Час від часу вона переповнює кратер іспокійно стікає по схилах. Для стромболійського типу (Стромболі та деякі сопкиКамчатки) характерні ритмічні, некатастрофічні виверження, під час якихвиділяється багато попелу, лапілів, вулканічних бомб. Лава спокійно виливаєтьсяз кратера по схилах. Виверження вулканів везувіанського типу супроводитьсявиділенням великої кількості газів, попелу, бомб, лапілів, які силою вибуху підіймаютьсяна велику висоту, та виливанням в’язкої кислої магми. Пелійський тип (Мон-Пеле)відзначається наявністю дуже густої лави, яка утворює в жерлі ніби пробку. Піднапором газів лава витискується з жерла у вигляді вогненного шпиля. Розжаренігази, наче хмара, скочуються по схилу вулкана. Для кракатаутського типувулканів (Кракатау, Бандай) характерні величезної сили вибухи, які частоповністю руйнують конус вулкану. Лава з вулкану кракатаутського типу невиділяється. Виверження вулкану іноді відбувається не через кратер,розташований на вершині гори, а через тріщини, що прорізують схили вулкану. Цітріщини-кратери називаються паразитичними.
На земнійповерхні нараховується понад 640 діючих вулканів, частина з яких – на дні морівта океанів. Найвідоміші діючі вулкани – Етна, Ключевська Сопка, Фудзіяма,Везувій, Кракатау. Вулкани на земній кулі розміщені нерівномірно. Вони, як іземлетруси, виникають на межах літосферних плит внаслідок руху земної кори.Більша частина діючих вулканів розташована на узбережжі Тихого океану. Цірайони дістали назву Тихоокеанського сейсмічного поясу. Тут зосереджено 2/3всіх наземних діючих вулканів. Багато згаслих вулканів у Середземноморськомусейсмічному поясі. В Атлантичному поясі, крім наземних, є підводні вулкани.
Вулканічнівиверження навіть сьогодні призводять до загибелі людей, руйнування поселень. Зіншого боку дозволяють вченим зрозуміти таємниці внутрішньої будови Землі,утворення багатьох корисних копалин.
Список використаної літератури
1. Апродов В.Вулканы.- М.: Мысль, 1982.- 367 с.: ил.- (Природа мира).
2. Вегенер Альфред. Происхождение континентов и океанов– Ленинград: “Наука”, — 1984, — 288 с.
3. ГарунТазиев. Вулканы.-М.: Издательство иностранной литературы, 1963.-117 с.
4. ГарунТазиев. Запах серы. — М.: Мисль, 1980.-222 с.
5. Геологияна пороге новой научной революции// Природа. 1995. № 1, с.33-51.
6. Кэри Уоррен. В поисках закономерностей развитияЗемли и Вселенной – Москва: «Мир», — 1991, — 448 с.
7. МакаренкоГ. Ф.Вулканическиеморя Земли и Луны.- М.: Недра, 1983.-143 с.
8. МархининЕ. К. Вулканы и жизнь. — М.: Мисль, 1980.-196 с
9. Мирошников Л.Вулканические извержения // Мирошников Л. Человек в мире геологических стихий.-Л., 1989.- С.70-86.
10. Орленок В.В.Геофизика – Калининград: «Янтарный сказ», — 2000, — 480 с.
11. ПущаровскийЮ.М. Глубины Земли: строение и тектоника мантии // Природа. 2001. № 3. С.13-15.
12. Свинко Й.М., Сивий М. Я. Геологія: Підручник.-К.: Либідь, 2003.-480 с.
13. Стецюк В.В., Ковальчук І. П. Основи геоморфології: Навч. посіб. / За ред… О. М.Маринина. – К.: Вища шк.., 2005.-495 с.: іл.
14. Судо М.М.Современная геология. – М.: «Знание», 1981. – 160 с.
15. Ясаманов Н.Вулканы и землетрясения // Ясаманов Н. Современная геология.- М., 1987.-С.73-84.
Додатки
Додаток 1
Таблиця 1.1 Найвищідіючі вулкани світуЧастина світу Назва Місцезнаходження Висота, м Європа Етна о. СИЦИЛІЯ 3340 Хваннадальсхнукур о. Ісландія 2119 Гекла о. Ісландія 1491 Везувій Італія 1277 Азія Демавенд Іран 5604 Ключевська Сопка п-ів КАМЧАТКА 4750 Керінчі о. Суматра 3805 Фудзіяма о. Хонсю 3776 Африка Меру Танзанія 4567 Карісімбі Руанда 4507 Фако Камерун 4070 Тейде Канарські о-ви 3718 Америка Орісаба Мексика 5700 Попокатепетль Мексика 5452 САН ФОРД Аляска 4939 Льюльяйльяко Чилі 6723 Сан-Педро Чилі 6154 Антофалья Аргентина 6100 Австралія та Океанія Мауна-Лоа о.Гавайї 4170 Руапеху Нова Зеландія 2796 УЛАВУН о. Нова Британія 2300 Антарктида еребус о. Росса 3794