Доклад на тему «Части вулкана»

Введение

Вулканы относятся к самым впечатляющим явлениям природы. Извержение способно за несколько часов изменить облик местности, засыпать пеплом города и даже повлиять на климат всей планеты, как это случилось после извержения Тамбора в Индонезии в 1815 году, когда следующий год в Европе и Северной Америке назвали «годом без лета». Вместе с тем вулканы приносят и пользу: вулканические почвы очень плодородны, а подземное тепло используют для получения электроэнергии и отопления.

Чтобы понять, почему извержения бывают такими разными, нужно знать, как устроен вулкан. Цель доклада — рассказать о строении вулкана и назначении каждой его части. Задачи: дать определение вулкана; описать его основные части от магматического очага до кратера; рассказать о продуктах извержения; привести примеры вулканов разного строения, в том числе на территории России.

1. Что такое вулкан

Вулкан — геологическое образование на поверхности земной коры, через которое на поверхность поступает магма, превращаясь в лаву, а также вулканические газы и обломки горных пород. Слово происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана, а первоначально так называли небольшой вулканический остров Вулькано в Тирренском море, где, по преданию, находилась кузница этого бога.

Большинство вулканов расположено на границах литосферных плит. Особенно много их вокруг Тихого океана, и эту полосу называют Тихоокеанским огненным кольцом: здесь находятся вулканы Камчатки, Курильских островов, Японии, Индонезии, Анд и западного побережья Северной Америки. Другие вулканы возникают над «горячими точками» внутри плит, например Гавайские острова, или в зонах раздвижения плит, как в Исландии.

Вулканы различают по активности. Действующими называют те, которые извергались в историческое время или проявляют признаки активности. Потухшими считают вулканы, не извергавшиеся многие тысячи лет. Граница между ними условна: Эльбрус, высочайшая вершина России, последний раз извергался около двух тысяч лет назад, и учёные относят его к спящим вулканам, а не к потухшим.

2. Строение вулкана

Каждый вулкан, независимо от размера, имеет несколько основных частей. Глубже всего находится магматический очаг — область в земной коре или верхней мантии, где скапливается расплавленная горная порода, магма. Очаг может находиться на глубине от нескольких до десятков километров. Магма легче окружающих пород, поэтому стремится подняться вверх, а растворённые в ней газы создают давление, которое и приводит к извержению.

От очага к поверхности ведёт жерло, или подводящий канал, — трещина или трубообразный канал, по которому поднимается магма. На поверхности жерло заканчивается кратером — чашеобразным или воронкообразным углублением на вершине. Диаметр кратера бывает от нескольких десятков метров до нескольких километров. После сильных извержений, когда магматический очаг опустошается, вершина вулкана может обрушиться, и тогда образуется кальдера — обширная котловина с крутыми стенками. Одна из крупнейших кальдер России — кальдера Узон на Камчатке.

Вулканический конус — гора, сложенная продуктами извержений: застывшей лавой, пеплом и обломками пород. Он растёт с каждым извержением, поэтому по слоям в его склонах геологи могут восстановить историю вулкана. На склонах крупных вулканов часто возникают побочные, или паразитические, конусы, через которые магма выходит в обход главного жерла. У Ключевской Сопки на Камчатке таких конусов несколько десятков. Основные части вулкана и их роль сведены в таблицу.

Таблица 1 — Основные части вулкана

Из таблицы видно, что одни части вулкана скрыты под землёй, а другие мы видим на поверхности. Самая важная из них, магматический очаг, недоступна для прямого наблюдения, и о её размерах и глубине учёные судят по сейсмическим данным и составу лавы.

3. Продукты извержения

Во время извержения из вулкана выходят продукты трёх видов. Жидкие — это лава, то есть магма, потерявшая на поверхности значительную часть газов. Температура лавы составляет от 700 до 1200 °C. Жидкая базальтовая лава растекается далеко, образуя потоки длиной в десятки километров, а вязкая лава застывает быстро и нагромождается у кратера.

Твёрдые продукты называют пирокластическими. К ним относятся вулканический пепел, мелкие обломки — лапилли, и вулканические бомбы, то есть куски лавы, застывшие в полёте и получившие веретенообразную форму. Особенно опасны пирокластические потоки, раскалённые облака газа и пепла, которые несутся вниз по склону со скоростью свыше 100 км/ч. Именно такой поток в 79 году н. э. уничтожил Помпеи и Геркуланум у подножия Везувия.

Газообразные продукты — водяной пар, углекислый газ, сернистый газ и другие. Даже между извержениями вулкан может выделять газы через трещины-фумаролы, и по изменению их состава и температуры вулканологи судят о приближении новой активности.

4. Вулканы разного строения

Форма вулкана зависит от вязкости лавы. Жидкая базальтовая лава растекается широко и образует щитовые вулканы с пологими склонами, как Мауна-Лоа на Гавайях. Вязкая лава вместе с пеплом формирует высокие крутые стратовулканы, сложенные чередующимися слоями: к ним относятся Ключевская Сопка, Фудзияма, Везувий. Небольшие шлаковые конусы высотой в сотни метров образуются при одном извержении из обломков лавы. Высота некоторых известных вулканов показана на рисунке 1.

Ключевская Сопка — самый высокий действующий вулкан Евразии, её высота меняется после извержений и составляет около 4,75 км. Ещё выше Эльбрус, но он не извергался уже очень давно. Знание строения вулканов помогает учёным прогнозировать извержения и вовремя предупреждать население об опасности.

5. Вулканы России и их изучение

Почти все действующие вулканы нашей страны находятся на Дальнем Востоке, на Камчатке и Курильских островах, которые входят в Тихоокеанское огненное кольцо. На Камчатке насчитывают около трёх десятков действующих вулканов и сотни потухших, а группа вулканов полуострова включена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО под названием «Вулканы Камчатки». Здесь можно увидеть почти все описанные части вулкана: огромные кальдеры, побочные конусы, поля застывшей лавы, фумаролы и горячие источники.

Одно из самых известных извержений XX века произошло в 1975–1976 годах, когда у подножия вулкана Толбачик на Камчатке за несколько месяцев выросли новые шлаковые конусы высотой в сотни метров, а лавовые потоки покрыли десятки квадратных километров. Это извержение назвали Большим трещинным Толбачинским, и его подробно изучили советские вулканологи, впервые заранее предсказав место начала извержения по усилению подземных толчков. В 2012–2013 годах Толбачик снова извергался, и лава вновь дошла до подножия.

Наблюдением за вулканами Камчатки занимается Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН в Петропавловске-Камчатском. Учёные следят за землетрясениями под вулканами, за деформацией склонов, за составом и температурой газов фумарол, а также за спутниковыми снимками. Данные о выбросах пепла передаются авиакомпаниям, поскольку облако вулканического пепла опасно для самолётов: частицы плавятся в горячих двигателях и могут вывести их из строя. В 2010 году извержение исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль на несколько дней остановило воздушное сообщение над большей частью Европы.

Много вулканов и на Курильских островах, где их около сорока действующих. Многие из них поднимаются прямо из океана, и над водой видна лишь вершина конуса, а его основание лежит на глубине в сотни метров. Изучение вулканов имеет не только научное, но и практическое значение: на Камчатке работают геотермальные электростанции, например Мутновская, которые вырабатывают электроэнергию с помощью подземного пара, нагретого магматическим очагом.