Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гора Везувий , недалеко от города Неаполь в Италии, сильно изверглась в 79 году нашей эры . Последнее извержение стратовулкана произошло в марте 1944 года.

Стратовулкан , также известный как композитный вулкан , является коническим вулканом застроен многими слоями (пласты) из закаленной лавы и тефры . [1] В отличие от щитовых вулканов , стратовулканы характеризуются крутым профилем с вершинным кратером и периодическими интервалами взрывных и эффузивных извержений , хотя некоторые из них обрушились на вершинные кратеры, называемые кальдерами . Из-за высокой вязкости лава, текущая из стратовулканов, обычно остывает и затвердевает, прежде чем разойтись далеко. Магма, образующая эту лаву, часто бывает кислой.с высоким и средним уровнями кремнезема (как в риолите , даците или андезите ) с меньшим количеством менее вязкой основной магмы. [2] Обширные потоки кислой лавы - явление редкое, но они прошли до 15 км (9,3 мили). [3]

Стратовулканы иногда называют «составными вулканами» из-за их сложной многослойной структуры, образованной в результате последовательных излияний изверженных материалов. Они являются одними из самых распространенных типов вулканов, в отличие от менее распространенных щитовых вулканов. [4] Двумя известными примерами стратовулканов являются Кракатау в Индонезии , известная своим катастрофическим извержением в 1883 году , и Везувий в Италии , катастрофическое извержение которого в 79 году нашей эры похоронило римские города Помпеи и Геркуланум . Оба извержения унесли тысячи жизней. В наше время гора Сент-Хеленси гора Пинатубо произошла катастрофа, но, к счастью, погибло меньше людей.

Возможность существования стратовулканов на других земных телах Солнечной системы окончательно не доказана. [5] Одним из возможных исключений является существование некоторых изолированных массивов на Марсе, например Zephyria Tholus . [6]

Создание [ править ]

См. Также: Магматическая порода
Разрез зоны субдукции и связанных стратовулканов

Стратовулканы обычны в зонах субдукции , образуя цепочки и кластеры вдоль тектонических границ плит, где океаническая кора вытягивается под континентальной корой (континентальный дуговый вулканизм, например, Каскадный хребет , Анды , Кампания ) или другой океанической плитой ( островодужный вулканизм, например, Япония , Филиппины и др.) Алеутские острова ). Магма, образующая стратовулканы, поднимается, когда вода, захваченная как в гидратированных минералах, так и в пористой базальтовой породе верхней океанической коры, высвобождается в мантийную породу астеносферы.над опускающейся океанской плитой. [7] Выделение воды из гидратированных минералов называется «обезвоживанием» и происходит при определенных давлениях и температурах для каждого минерала, когда плита опускается на большую глубину. [8] Вода, освобожденная из породы, понижает точку плавления вышележащей мантийной породы, которая затем подвергается частичному плавлению и повышается из-за своей более легкой плотности по сравнению с окружающей мантийной породой и временно объединяется в основании литосферы . Затем магма поднимается через кору , включая богатые кремнеземом поры земной коры, что приводит к окончательному промежуточному составу . Когда магма приближается к верхней поверхности, она собирается в магматическом очаге.в земной коре под стратовулканом. [7]

Процессы, вызывающие окончательное извержение, остаются предметом исследования. Возможные механизмы включают: [9] [10]

  • Дифференциация магмы, при которой самая легкая, наиболее богатая кремнеземом магма и летучие вещества, такие как вода, галогены и диоксид серы, накапливаются в самой верхней части магматического очага. Это может резко увеличить давление. [11]
  • Фракционная кристаллизация магмы. Когда безводные минералы, такие как полевой шпат, кристаллизуются из магмы, это концентрирует летучие вещества в оставшейся жидкости, что может привести ко второму кипению, которое заставляет газовую фазу (диоксид углерода или вода) отделяться от жидкой магмы и повышать давление в магматической камере. [12]
  • Вливание свежей магмы в магматический очаг, который смешивает и нагревает уже существующую более холодную магму. Это может вытеснить летучие из раствора и снизить плотность более холодной магмы, что увеличивает давление. Имеются значительные свидетельства смешения магмы непосредственно перед множеством извержений, в том числе богатые магнием кристаллы оливина в свежеизверженной кремниевой лаве, которые не показывают реакционной границы. Это возможно только в том случае, если лава изверглась сразу после смешения, поскольку оливин быстро вступает в реакцию с кремнистой магмой, образуя кайму пироксена. [13]
  • Прогрессивное таяние окружающих пород страны . [14]

Эти внутренние триггеры могут быть изменены внешними триггерами, такими как обрушение сектора , землетрясения или взаимодействия с грунтовыми водами . Некоторые из этих триггеров работают только в ограниченных условиях. Например, обрушение сектора (когда часть фланга вулкана обрушивается в результате массивного оползня) может вызвать извержение только очень мелкого магматического очага. Дифференциация магмы и тепловое расширение также неэффективны как триггеры для извержений из глубоких магматических очагов. [14]

Каким бы ни был точный механизм, давление в магматическом очаге увеличивается до критической точки, когда крыша магматического очага разрывается, и содержимое магматического очага получает путь к поверхности, через которую может произойти извержение.

Опасности [ править ]

Гора Этна на острове Сицилия , на юге Италии
Гора Фудзи на острове Хонсю (вверху) и гора Ундзен на острове Кюсю (внизу), два стратовулкана Японии .

В истории человечества взрывные извержения вулканов в зоне субдукции (конвергентной границе) представляли наибольшую опасность для цивилизаций. [15] Стратовулканы зоны субдукции, такие как гора Сент-Хеленс , гора Этна и гора Пинатубо , обычно извергаются со взрывной силой: магма слишком жесткая, чтобы позволить легко уйти вулканическим газам. Как следствие, огромное внутреннее давление захваченных вулканических газов сохраняется и смешивается с пастообразной магмой. После прорыва жерла и открытия кратера магма резко деградирует. Магма и газы вырываются с большой скоростью и с полной силой. [15]

С 1600 г. н.э. извержения вулканов погибли почти 300 000 человек. [15] Большинство смертей было вызвано пирокластическими потоками и лахарами , смертельными опасностями, которые часто сопровождают взрывные извержения стратовулканов зоны субдукции. Пирокластические потоки - это быстрые, лавинообразные, сметающие землю, раскаленные смеси горячих вулканических обломков, мелкого пепла, фрагментированной лавы и перегретых газов, которые могут двигаться со скоростью более 160 км / ч (100 миль в час). Около 30 000 человек погибли в результате пирокластических потоков во время извержения вулкана Пеле в 1902 году на острове Мартиника в Карибском море. [15] С марта по апрель 1982 г. произошло три взрывных извержения Эль-Чичона.в штате Чьяпас на юго-востоке Мексики, вызвал самую страшную вулканическую катастрофу в истории этой страны. Деревни в пределах 8 км от вулкана были разрушены пирокластическими потоками, в результате чего погибло более 2000 человек. [15]

Два вулкана Десятилетия , извергнувшиеся в 1991 году, являются примерами опасностей стратовулканов. 15 июня Пинатубо выбросил облако пепла в 40 км (25 миль) в воздух и произвел огромное пирокластических волн и Lahar наводнения, разрушившего большую площадь вокруг вулкана. Пинатубо, расположенный в Центральном Лусоне, всего в 90 км (56 миль) к западу-северо-западу от Манилы , бездействовал в течение 6 веков до извержения 1991 года, которое считается одним из крупнейших извержений в 20 веке. [15] Также в 1991 году японский вулкан Ундзэн , расположенный на острове Кюсю примерно в 40 км к востоку от Нагасаки, пробудился от своего 200-летнего сна и образовал новый купол лавы.на его вершине. Начиная с июня, повторное обрушение этого извергающегося купола привело к образованию потоков пепла, которые сметали горные склоны со скоростью до 200 км / ч (120 миль в час). Унзен - один из более чем 75 действующих вулканов Японии; извержение в 1792 году унесло жизни более 15 000 человек - самое страшное извержение вулкана в истории страны. [15]

Извержение Везувия в 79 полностью утопает близлежащие древние города Помпеи и Геркуланум с толстым слоем отложений пирокластических волн и потоки лавы . Хотя число погибших оценивается в пределах от 13 000 до 26 000, точное число до сих пор не известно. Везувий признан одним из самых опасных вулканов из-за его способности к мощным взрывным извержениям в сочетании с высокой плотностью населения в окрестностях столичного Неаполя (всего около 3,6 миллиона жителей).

Эш [ править ]

Основная статья: Вулканический пепел
Снежное одеяло пепловых отложений горы Пинатубо на стоянке на авиабазе Кларк (15 июня 1991 г.)

Помимо возможного воздействия на климат, вулканические облака в результате взрывных извержений также представляют серьезную опасность для безопасности полетов. [15] Например, во время извержения вулкана Галунггунг в 1982 году на Яве , рейс 9 British Airways влетел в облако пепла, получив временный отказ двигателя и структурные повреждения. За последние два десятилетия более 60 самолетов, в основном коммерческих авиалайнеров, были повреждены в полете из-за столкновения с вулканическим пеплом. Некоторые из этих столкновений привели к потере мощности всех двигателей, что потребовало аварийной посадки. К счастью, на сегодняшний день не произошло ни одной аварии из-за полета реактивного самолета в вулканический пепел. [15] Пепельные водопадыпредставляют опасность для здоровья при вдыхании, а пепел также представляет угрозу для имущества при достаточном накоплении. Накопления 30 см (12 дюймов) достаточно для обрушения большинства зданий. [ необходима цитата ] Плотные облака горячего вулканического пепла, вызванные обрушением изверженной колонны или вытесненными сбоку в результате частичного обрушения вулканического сооружения или купола лавы во время взрывных извержений, могут генерировать разрушительные пирокластические потоки или волны, которые могут распространяться прочь все на своем пути.

Лава [ править ]

Основная статья: Лава
Вулкан Майон извергает потоки лавы во время извержения 29 декабря 2009 года.

Потоки лавы из стратовулканов, как правило, не представляют серьезной угрозы для людей и животных, потому что высоковязкая лава движется достаточно медленно, чтобы каждый мог сбежать с пути потока. Лавовые потоки представляют большую угрозу для собственности. Однако не все стратовулканы извергают вязкую и липкую лаву. Ньирагонго очень опасен, потому что его магма имеет необычно низкое содержание кремнезема, что делает ее довольно жидкой. Жидкие лавы обычно связаны с образованием широких щитовых вулканов, таких как вулканы на Гавайях, но Ньирагонго имеет очень крутые склоны, по которым лава может течь со скоростью до 100 км / ч (60 миль в час). Лавовые потоки могут растапливать лед и ледники, которые накапливаются на кратере и верхних склонах вулкана, создавая массивные лахары.потоки. Редко, как правило, жидкая лава может также генерировать массивные фонтаны лавы, в то время как лава более густой вязкости может затвердеть внутри вентиляционного отверстия, создавая блок, который может привести к взрывоопасным извержениям.

Вулканические бомбы [ править ]

Основная статья: Вулканическая бомба

Вулканические бомбы представляют собой экструзионные вулканические породы размером от книги до небольших автомобилей, которые взрывным образом выбрасываются из стратовулканов во время их кульминационных фаз извержения. Эти «бомбы» могут лететь на расстоянии более 20 км (12 миль) от вулкана и представлять опасность для зданий и живых существ при стрельбе по воздуху на очень высоких скоростях (сотни километров / миль в час). Большинство бомб сами по себе не взрываются при ударе, а обладают достаточной силой, чтобы иметь разрушительный эффект, как если бы они взорвались.

Лахар [ править ]

Основная статья: Лахар

Лахары (от яванского термина для вулканических селей) представляют собой смесь вулканического мусора и воды. Лахары обычно происходят из двух источников: дождя или таяния снега и льда горячими вулканическими элементами, такими как лава. В зависимости от соотношения и температуры воды к вулканическому материалу лахары могут варьироваться от толстых, липких потоков, которые имеют консистенцию влажного бетона, до быстро текущих, жидких наводнений. [15] Когда лахары затопляют крутые склоны стратовулканов, у них есть сила и скорость, чтобы сравнять или утопить все на своем пути. Горячие облака пепла, потоки лавы и пирокластических волн , выброшенных во время 1985 извержении из Невадо - дель - Руис в Колумбиирастаял снег и лед на вершине Андского вулкана высотой 5 321 м (17 457 футов). Последовавший за этим лахар затопил город Армеро и близлежащие поселения, в результате чего погибло 25 000 человек. [15]

Воздействие на климат и атмосферу [ править ]

Извержение Палуве из космоса

Согласно приведенным выше примерам, хотя извержения Унзен в историческом прошлом привели к гибели людей и значительному ущербу на местном уровне, последствия извержения вулкана Пинатубо в июне 1991 года были глобальными. По всему миру были зарегистрированы несколько более низкие, чем обычно, температуры, с яркими закатами и интенсивными восходами, приписываемыми твердым частицам ; это извержение подняло частицы высоко в стратосферу . Эти аэрозоли , которые образовались из диоксида серы (SO 2 ), диоксид углерода (СО 2 ), а также другие газы , разбросаны по всему миру. SO 2Масса в этом облаке - около 22 миллионов тонн - в сочетании с водой (как вулканического, так и атмосферного происхождения) образовала капли серной кислоты, блокирующие часть солнечного света от достижения тропосферы и земли. Считается, что охлаждение в некоторых регионах достигло 0,5 ° C (0,9 ° F). [15] Извержение размером с гору Пинатубо имеет тенденцию влиять на погоду в течение нескольких лет; материал, попадающий в стратосферу, постепенно падает в тропосферу , где смывается дождем и облачными осадками.

Похожее, но чрезвычайно мощное явление произошло во время катастрофического извержения вулкана Тамбора на острове Сумбава в Индонезии в апреле 1815 года . Извержение горы Тамбора признано самым мощным извержением в истории человечества. Его извержение облака снизило глобальную температуру на целых 3,5 ° C (6,3 ° F). [15] В год после извержения большая часть Северного полушария испытала резко более низкие температуры летом. В некоторых частях Европы, Азии, Африки и Северной Америки 1816 год был известен как « Год без лета », что вызвало серьезный сельскохозяйственный кризис и кратковременный, но жестокий голод, который вызвал ряд бедствий на большей части пострадавших континентов.

Список [ править ]

Основная статья: Список стратовулканов

См. Также [ править ]

  • Шлаковый конус  - крутой конический холм из рыхлых пирокластических фрагментов вокруг вулканического источника.
  • Горное образование  - Геологические процессы, лежащие в основе образования гор.
  • Орогенез  - образование горных хребтов.
  • Пирокластический щит  - Щитовой вулкан, образованный в основном пирокластическими и сильно взрывоопасными извержениями.

Ссылки [ править ]

  1. ^  Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием издокумента Геологической службы США : «Основные типы вулканов» . Проверено 19 января 2009 .
  2. ^ Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р., ред. (2013). Вулкан Тейде: геология и извержения высокодифференцированного океанического стратовулкана . Действующие вулканы мира. Берлин Гейдельберг: Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-25892-3.
  3. ^ "Вулканический пояс Гарибальди: вулканическое поле озера Гарибальди" . Каталог канадских вулканов . Геологическая служба Канады . 2009-04-01. Архивировано 26 июня 2009 года . Проверено 27 июня 2010 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  4. ^ Schmincke, Ханс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Springer. п. 71. ISBN 9783540436508.
  5. ^ Барлоу, Надин (2008). Марс: знакомство с его внутренним пространством, поверхностью и атмосферой . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521852265.
  6. ^ Стюарт, Эмили М .; Хед, Джеймс У. (1 августа 2001 г.). «Древние марсианские вулканы в районе Эолиды: новые свидетельства из данных MOLA» . Журнал геофизических исследований . 106 (E8): 17505. Bibcode : 2001JGR ... 10617505S . DOI : 10.1029 / 2000JE001322 .
  7. ^ a b Schmincke 2003 , стр. 113-126.
  8. ^ Шмидт, А .; Rüpke, LH; Morgan, JP; Хорт, М. (2001). «Насколько велик обратный эффект обезвоживания плиты на самом себе?». Тезисы осеннего собрания AGU . 2001 : T41C – 0871. Bibcode : 2001AGUFM.T41C0871S .
  9. ^ Schmincke 2003 , стр. 51-56.
  10. ^ Каньон-Тапиа, Эдгардо (февраль 2014). «Триггеры извержения вулкана: иерархическая классификация». Обзоры наук о Земле . 129 : 100–119. DOI : 10.1016 / j.earscirev.2013.11.011 .
  11. ^ Schmincke 2003 , стр. 52.
  12. ^ Wech, Аарон G .; Thelen, Weston A .; Томас, Аманда М. (15 мая 2020 г.). «Глубокие долгопериодические землетрясения, вызванные вторым кипением под вулканом Мауна-Кеа». Наука . 368 (6492): 775–779. DOI : 10.1126 / science.aba4798 .
  13. ^ Schmincke 2003 , стр. 54.
  14. ^ а б Каньон-Тапиа 2014 .
  15. ^ a b c d e f g h i j k l m  Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием из документа Геологической службы США : Kious, W. Jacquelyne; Тиллинг, Роберт И. «Тектоника плит и люди» .