СМИ  ->  Новости  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Основные типы извержения вулканов

«Вряд ли бывают в природе явления, которые по своему грозному величию могли бы сравниться с разгулом вулканической стихии», с высказыванием известного вулканолога – современника – Гаруна Тазиева сложно не согласиться.

Когда я побывал в Государственном Русском музее Санкт – Петербурга, где находится знаменитая картина Карла Брюллова «Последний день Помпеи», то очень поразился не только мастерством художника, но и смог представить трагедию, которая произошла в результате стихии.

Внезапное извержение вулкана Везувий в 79 г. н. э. уничтожило три римских города, в том числе трагически известную Помпею. Нам стало интересно. Почему происходило извержение вулканов? Можно ли предсказать извержение вулкана в настоящее время?

Человечеству необходима энергия, причём потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем, запасы традиционного (нефть, газ, каменный уголь) топлива исчерпаемы. Альтернативный возобновляемый источник энергии расположен в областях активного вулканизма. Как можно использовать внутреннее тепло Земли? Существуют ли вулканы на других планетах Солнечной системы?

Плинианские извержения представляют собой очень мощный вулканический тип. Внезапные взрывы и следующий за ними длительный пепло - или пемзопод связан с тем, что к кратеру вулкана поднимается вязкая, насыщенная газами магма. Газовые пузырьки, расширяясь, разрывают магму, вспенивая её и образуя кусочки пемзы (пористой вулканической породы) и стекловатый пепел, разносимый ветром на большие расстояния. Выброшенные вверх газово-пепловые облака на высоте нескольких километров расходятся в разные стороны. В результате плинианских извержений привершинная часть вулканического конуса обрушивается и образует чашевидное углубление с крутыми склонами – кальдера (исп. «большой котёл»). В дальнейшем в кальдере может вырасти экструзивный купол из очень вязкой магмы. Так произошло и в 79 г. после извержения Везувия, и в 1956 г. на вулкане Безымянный (Камчатка). Плинианские извержения получили своё страшное в честь римского естествоиспытателя и ваенаначальника Плиния Старшего, погибшего во время извержения Везувия.

К особому типу извержения относятся газовые. Они происходят почти без излияния магмы, а в выбрасываемых при взрывах обломках присутствуют лишь горные породы того фундамента (основания), через который проходит взрывное жерло. Если магма поднимается близко к поверхности Земли, в отдельных местах она может соприкасаться с водой, которая, превращается в пар, вырывается наверх. При этом образуется воронки диаметром в десятки и сотни метров.

Но, конечно же, причиной любого вулканической деятельности является, прежде всего, магма. Нет магмы – нет и извержений.

2. 2. Разновидности вулканов

Одним из самых распространенных типов вулканов на Земле являются центральный. В период активности такого вулкана магма поднимается вверх по трубообразному каналу – жерлу, оканчивающемуся чашевидным углублений – кратером (греч. кратер – чаша). Выброшенные из жерла обломки, пепел, а также изливается лава остаются на склонах вулкана, поэтому высота его постепенно увеличивается и кратер перемещается всё выше и выше. Нередко от основного жерла ответвляются второстепенные, и тогда на склоне конуса возникают побочные кратеры.

Самым характерным примером вулканов центрального типа служат стратовулканы (от лат. stratum – «слой»), такие, как Фудзияма в Японии или Ключевская Сопка на Камчатке. Их конусы склонами слегка вогнутой формы сложены чередующимися слоями лавы и рыхлыми материала – пепла, вулканических бомб, туфов и т. д. Если такие вулканы образованы только рыхлыми продуктами, выброшенными при взрывах, они называются насыпными. А лавовые вулканы состоят многократно наслаивающих друг на друга лаковых потоков. Они имеют форму неправильного конуса и меньше по высоте, чем другие вулканы.

Однако встречаются и гигантские лавовые вулканы. Так, на Гавайских островах они достигают высоты более 9 км от уровня океанского дна, а кратеры бывают до 2 км в диаметре. Над поверхностью океана возвышается только верхняя часть вулканов, большая же скрыта под водой. В кратерах таких вулканов находится базальтовая магма. Время от времени она изливается в виде очень жидких лавовых потоков. Вулканы, вокруг которых лавовые покровы образуют огромный панцирь, или щит. получили название щитовых (это. например, Мауна-Кеа, Мауна-Лоа. Килауэа на Гавайях).

Другой тип вулканов - линейные. или трещинные. Их возникновение связано с подъёмом, как правило, жидкой базальтовой магмы по трещине в земной коре. Из неё лава изливается в обе стороны, покрывая огромные площади.

Существуют гораздо более мелкие плоскодонные впадины – маары (по названию местности Маар в Германии). Они не связаны с крупными вулканами, а появились, в результате единичных, преимущество газовых, взрывов. Обычно диаметр маар составляют сотни метров, они имеют округлую форму и заняты озёрами.

Вулканы находятся не только на суше, есть они и в океанах, и в морях. Особенно эффектно внезапное появление вулканов из морских пучин. Так, в конце сентября 1957 г. около небольшого островка Фаял Азорского архипелага возник новый вулкан Капельюнш, поднявшийся за две недели на высоту около 200 м. Его диаметр в основании составлял более 1 км. Впоследствии этот вулкан был размыт волнами.

Под водой вулканические взрывы многократно усиливаются из-за того, что, соприкасаясь с горячей магмой, вода мгновенно испаряется и выбрасывается в виде мощных паровых струй. Извержения подобного типа называются фреатическими (от греч. «фреар» - «колодец»).

Сильное фреатическое извержение произошло 14 ноября 1963 г. в Атлантическом океане южнее Исландии. Началось оно выбросами чёрного туфа, пепла и вулканических бомб, которые сформировали остров Сюртсей. Мощность извержения свидетельствовала о том, что взрывы усиливались при соприкосновении магмы с водой. Но когда конус с кратером вырос настолько, что океанские воды перестали в него проникать, характер извержения стал более умеренным. Вплоть до 1967 г. в этом районе появились всё новые и новые вулканы, как бы нанизанные на линии невидимой подводной трещины. Сначала они превращались в острова, а потом разрушались под действием океанских волн и исчезали.

На острове Хонсю (Япония) находился вулкан Бандай. 15 июля 1888 г. , после тысячелетнего молчания, из-за нагревания грунтовых вод магмой произошли мощные фреатические взрывы, и туча пепла и туфов поднялась до шестиметровой высоты. Впоследствии пеплом была покрыта территория площадью почти 100 кв. км. В90-х гг. XIX в. на вулкане образовалась крупная кальдера, по краям которой позднее выросли новые

2. 3. Продукты извержения вулканов

Продукты извержений вулканов бывают жидкими, твёрдыми и газообразными. К жидким относится сама магма, изливающаяся в виде лавы. Форма, размеры, особенности внутреннего и внешнего строения лавовых потоков очень сильно зависят от характера магмы.

Более всего распространены базальтовые лавы. Первоначально нагретые до 1000-1200 ْC. Базальтовые «реки» перемещаются со скоростью 40-50 км/ч, а выходя на ровное место, растекаются по обширной территории.

На воздухе лава начинает остывать и покрываться тонкой корочкой. При дальнейшем движении потока она сморщивается и окончательно затвердевает, напоминая сложенные толстые канаты. Поэтому такая лава и называется канатной или по-гавайски — «пахо́эхо́э». Иногда горячая лава полностью вытекает из-под застывшей корки, и тогда под ней возникает своеобразный туннель с сосульками из затвердевшей лавы, свисающим с «потолка».

Если поток течёт медленно, корка на нём застывает быстрее и со временем становится всё толще. Под собственной тяжестью она часто ломается и вновь застывает. На поверхности потока в конце концов образуется хаотическое скопление угловатых обломков различного размера, носящих гавайское название «аа».

При соприкосновение с водой лава остывает очень быстро, превращаясь в породу, похожую на стекло, потому что в затвердевшем расплаве не успевают сформироваться кристаллы минералов.

Если лава вязкая и температура сравнительно невысока, а это характерно для магмы, содержащей много кремнезёма (более 65 %), то лавовые потоки достигают в длину всего нескольких километров, а их поверхность покрывается мощной глыбовой коркой типа «аа». Перемещаясь с потоком, глыбы обрушиваются с его крутого переднего края и затем вновь накрываются лавой. В поперечном разрезе такое образование представляет собой монолитную горную породу, окаймлённую сверху и снизу скоплением глыб — брекчией. В средней же части застывшего лавового потока нередко формируются пяти- или шестигранные столбы. Они возникают в результате охлаждения и последующего растрескивания лавы, причём всегда располагаются перпендикулярно той поверхности, на которую излился поток. Такие «колоннады» можно увидеть на склонах Казбека (Большой Кавказ), близ селения Гудаури в Грузии, в долине реки Арагви, на Военно-Грузинской дороге южнее крестового перевала, на южном склоне вулкана Эльбрус, на острове Святой Елены. В Ирландии подобными лавами сложена знаменитая Мостовая Гигантов.

Застывая, вязкие потоки лав создают необычную форму рельефа. Борта потока возвышаются над его поверхностью и образуют напорные валы, состоящие из глыб лавы и обращенные выпуклой стороной по течению потока. Они как бы наползают друг на друга. Всё это напоминают разлитую густую сметану. Передняя часть потока возвышается над его основной массой и круто обрывается вниз.

Иной рельеф возникает в тех случаях, когда из жерл вулканов фонтанирует жидкая лава (гавайский тип). Разбрызгиваясь в виде капель, лепёшек и хлопьев, она формирует небольшие вулканические конусы.

Твёрдые вулканические обломки выбрасываются на поверхность при мощных взрывных извержениях. Наиболее распространены вулканические бомбы — обломки длиной более 7 см. В момент выброса из жерла они находятся в расплавленном состоянии, но, пролетев многие сотни метров, остывают и падают уже отвердевшими. По виду бомбы довольно разнообразны: они бывают похожи на куски плоской или закруглённой ленты, на крупные капли, которые, вращаясь в воздухе, приобретают веретенообразную форму.

Вулканические обломки меньше 7 см называются лап́илли (от лат. lapillus — «камешек»). Очень интересны капли базальтового расплава, застывшие в воздухе в виде причудливых маленьких (не более 1-2 см) чёрных стекловатых полумесяцев, груш и других фигур. В честь гавайской богини вулканов они получили наменование «слёзы П́еле», а тонкие нити из стекловатой ваты — «волосы Пеле».

Вулканические частицы более 2 мм называются пеплом. Но этот пепел — не продукт сгорания, а мгновенно застывшие при взрывном извержении тоненькие перегородки из магмы между расширяющими газовыми пузырьками. Иногда пепел возникает при сильном дроблении более древних вулканических пород; в других случаях он может состоять только мельчайших обломков кристаллов.

Мощные извержения выбрасывают мягкий пепел в верхние слои атмосферы, где он может находиться очень долго. Так произошло например, при гигантском взрыве вулкана Кракатау в Зондском архипелаге (Индонезия) в 1883 г.

Пеплопады бывают очень сильными. В июне 1912 г. после катастрофического взрыва вулкана Катмай на Аляске 2 дня падал тончайший стекловатый пепел. Слой пепла толщиной 25 см покрыл остров Кадьяк и другие ближайшие острова. Жители были вынуждены эвакуироваться. В тысячах километрах от вулкана, в Южной Калифорнии, из-за вулканической пыли на 20 % уменьшилась солнечная радиация. Всего было выброшено около 25 км³ пепла.

Во время извержения вулкана Эль-Чичон в Центральной Америке под тяжестью выпавшего пепла провалились крыши домов. Последние взрывы вулкана Пинатубо на Филлипинах в 1992 г. сопровождались катастрофическим пеплопадом, который вынудил американцев эвакуировать свои военные базы. Мощное извержение вулкана Ключевская Сопка на Камчатке в сентябре 1994 г. подняло массы пепла на высоту 10-20 км, что затруднило полёты самолётов.

Газы являются непременным спутником вулканических процессов и выделяются не только во время бурных извержений, но и в периоды ослабления вулканической деятельности. Через трещины кратеров или на склонах вулканов спокойно или бурно, холодные или нагретые до 1000 ْC, они вырываются наружу. Именно горячие газы поднимают пепловые частицы в атмосферу.

Места, где вулканические газы выходят на поверхность, называют фумар́́́́́олами (от итал. fumare — «дымиться»). Температура газов колеблется от 40 до 1000 ْC. Иногда фумаролы действуют очень долго, в течение нескольких тысяч лет. Недалеко от Везувия, на северном побережье Неаполитанского залива Тирренского моря, в кратере вулкана Сольфатара температура газов достигает 120-400 ْC. В них велико содержание сернистых соединений. Одну из таких фумарол, откуда со свистом вырывался сернистый газ, оставляя на камнях жёлтый налёт серы, великий поэт итальянского возрождения Данте Алигъери считал вратами мрачного ада — входом в преисподнюю.

Нередко из фумарол выделяются струи «холодного» газа — мофеты (исп. «рудничный газ»), температура которых не превышает 100 ْC. В их составе преобладает диоксид углерода — углекислый газ. Скапливаясь в понижениях, он представляет смертельную опасность для людей и животных. В Исландии в 1948 г. при извержении вулкана Гекла углекислый газ накопился в ложбине у подножия вулкана. Находившееся там овцы погибли от удушья, а пастухи даже ничего не почувствовали — ведь уровень мофетт был невысок и не доходил до головы человека.

В кратере вулкана Ниос (Камерун, Центральная Африка) расположено озеро. 21 августа 1986 г. жители окрестных деревень услышали звук, напоминающий громкий хлопок. Через некоторое время газовое облако, вырвавшееся из кратерного озера, накрыло территорию площадью 25 км², что стало причиной внезапной гибели 1700 человек и огромного количества скота. Смертоносный газ оказался диоксидом углерода, выброшенным в атмосферу из жерла ещё не потухшего вулкана.

2. 4. Можно ли предсказать извержение?

При извержении вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. по разным данным, погибло от 60 тыс. -90 тыс. человек. Взрыв вулкана Кракатау стал причиной смерти почти 40 тыс. человек. От палящих туч, образовавшихся при извержении вулкана Ламингтон на острове Новая Зеландия, погибло 4 тыс. человек, последствия мощных извержений ужасны, и люди издавна стремились научиться их предсказывать. Сегодня уже можно считать, что это в основном удалось.

Предвестниками извержения являются вулканические землетрясение. Их вызывает пульсация магмы, продвигающиеся вверх по подводящему каналу. Специальные приборы тестируют изменение наклона земной поверхности в близи вулканов. Перед извержением меняются также местное магнитное поле и состав вулканических газов, выделяются из фумарол. В районах активного вулканизма созданы специальные станции, на которых ведётся непрерывные наблюдения за спящим вулканом, чтобы вовремя предупредить об их пробуждении. Так, за год до начала, были предсказаны извержения вулканов Безымянный (1955 г. ) и Шивелуч (1964 г. ) на Камчатке – затем Толбачикских вулканов.

Иногда извержения начинаются неожиданно. 20 февраля 1943 г. крестьянин Дионис Пулидо из штата мигоакан (Центральная Мексика) работал на своём кукурузном поле на окраине деревни. Вдруг в земле образовалась трещина, из которой стал, пробивается дымок. Пулидо принялся засыпать её, но рядом возникали новые, более крупные трещины, их уже нельзя было засыпать. Земля начала дрожать, послышался гул, из трещины вырвались мощные столбы дыма, а после раздались взрывы. Через сутки на месте поля и деревни возвышался вулкан высотой несколько десятков метров, спустя некоторое время он достиг уже 300 м.

Так же внезапно образовался вулкан на Канарских островах 18 ноября 1909 г. Фермеру и его сыну пришлось бежать со своего поля, когда там начались взрывы, сопровождаемые выбросами раскалённого вулканического материала. Активная вулканическая деятельность продолжалась десять дней, а потом столь же неожиданно прекратилась.

Сегодня вулканологи в состоянии предсказать извержение с точностью от нескольких дней до года. Непосредственно в зоне вулкана размещается целая сеть аппаратов геофизического наблюдения и геохимического анализа (см. рис. 1 Приложения). Используются и методы дистанционного зондирования с применением приборов на спутниках и самолётах.

1. Экстензометр установлен на линии разлома. Он измеряет напряжение и фиксирует деформацию горной породы.

2. Геохимический анализ состава газов, скорость их выброса, пробы воды, определение радиоактивности пород (концентрация радона).

3. Магнитометр фиксирует изменение магнитного поля земной коры.

4. Сейсмометр определяет вибрации, вызванные образованием трещин в горных породах, а также движение магмы и пузырьков газа.

5. Углеродный анализ помогает восстановить историю прошлых извержений вулкана.

6. Со спутников производят съёмку лавовых потоков, определяют состав газовых выбросов, с помощью системы наблюдают за деформацией почвы.

Зонды и датчики, установленные на склоне горы, фиксируют самые разнообразные параметры состояния вулкана. Все данные в режиме реального времени передаются в лабораторию.

2. 5. Ресурсы и экология

В настоящее время суммарная мировая установленная мощность геотермальных электростанций составляет более 6 тыс. МВт, ветроэлектростанций - более 4 тыс. МВт, солнечных - более 400 МВт, приливных - более 250 МВт, а всего с учетом малых ГЭС и других нетрадиционных электростанций - более 30 тыс. МВт.

В бывшем СССР, а теперь в России достижения в этой области являются значительно более скромными. В 60-е годы была создана Паужетская ГеоТЭС на Камчатке (современная мощность 11 МВт) и Кислогубская экспериментальная приливная электростанция мощностью 400 кВт. В настоящее время на Верхне-Мутновской ГеоТЭС установлено 3 блок-модульных агрегата мощностью по 4 МВт и проводится тендер на поставку оборудования для Мутновской ГеоТЭС мощностью 50 МВт.

ГеоТЕС на парогидротермах географически “привязаны” к районам парогидротермальных месторождений (Камчатка, Курилы). Поэтому в целом в энергетике России этот вид ГеоТЭС не может играть значительной роли, но для указанных районов они могут почти полностью удовлетворить потребности в электроэнергии. В этих районах ГеоТЭС уже сейчас имеют коммерческую привлекательность с учетом высокой стоимости привозного топлива. Перспективы ГеоТЭС для указанных районов на ближайшую перспективу уже определились. В дополнение к Верхне-Мутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт (3 блок-модуля по 4 МВт, которые предполагалось запустить летом 1999 г. ), в ближайшие 3-5 лет будут созданы Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт (первая очередь), затем Океанская ГеоТЭС в Сахалинской области мощностью первой очереди 12 МВт. С учетом существующей Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт, которая однако требует модернизации, суммарная мощность перечисленных парогидротермальных ГеоТЭС в указанных районах может составить через 5-8 лет 85 МВт. Дальнейшее развитие ГеоТЭС данного типа в этих районах будет зависеть от состояния инвестиционного климата и темпа роста потребности в электроэнергии.

Гораздо большее распространение в электроэнергетике России могут получить ГеоТЭС не на парогидротермах, а на термальной воде с температурой 100-200оС, месторождения которой значительно более распространены. Такая ГеоТЭС должна быть двухконтурной, с низкокипящим рабочим телом во втором контуре. Однако эти ГеоТЭС, в отличие от парогидротермальных, требуют опытно-промышленного освоения для отработки этой технологии и достижения коммерческой привлекательности.

В 90-е годы, несмотря на трудности с финансированием НИР и существенное сокращение кадрового состава, ЭНИНом выполнен ряд разработок эффективных схемных решений ГеоТЭС и СЭС. Разработана комбинированная схема парогидротермальных ГеоТЭС, основанная на комбинации противодавленческой паровой турбины с турбиной на низкокипящем рабочем теле, что позволяет значительно снизить температуру конденсации, использовать тепло отсепарированной геотермальной воды и тем самым существенно, на 30-50%, увеличить выработку электроэнергии. Вариант указанной комбинированной схемы рассматривается в тендере на строительство первой очереди Мутновской ГеоТЭС. Совместно с Калужским турбинным заводом разрабатывается эффективный метод преобразования тепловой энергии в двухфазных турбинах “полного потока”. Этот метод повышает эффективность ГеоТЭС, а также может быть применен при утилизации тепла относительно невысокого потенциала независимо от первичного источника этого тепла. Применительно к ГеоТЭС на геотермальной воде с температурой 80-170оС ЭНИНом совместно с Кировским заводом спроектирован энергомодуль мощностью 1-1,6 МВт на низкокипящем рабочем теле.

В послевоенные годы Паужетка привлекла и внимание вулканологов и энергетиков. В 1955 году началось детальное обследование источников и изучение геологии района, а вскоре развернулись и буровые работы. Сна чала они носили разведочный характер, а затем последовало и бурение эксплуатационных скважин.

При проектировании электростанции перед учеными и конструкторами стоял ряд сложных проблем. Ведь ни какого опыта в строительстве такого типа электростанций в Советском Союзе не было. Не менее трудные задачи стояли и перед строителями. Отсутствие защищенного от штормов морского порта крайне усложняло выгрузку тяжелого оборудования. Доставка его на место затруднялась несколькими переправами через быструю Озерную и тридцатью километрами бездорожья. Были и человеческие жертвы. Несмотря на все трудности, в 1966 году был дан первый промышленный ток.

К сожалению, от мощных и красивых горячих источников теперь почти ничего не осталось. Продолжавшийся в течение 30 лет отбор подземных горячих вод понизил их уровень, и они перестали поступать на поверхность земли. Не избег печальной участи и гейзер «Пяти минутка», являвшийся до открытия Долины гейзеров в 1941 году единственным известным гейзером в Советском Союзе. Все же за «даровое», как иногда считают, подземное тепло приходится платить, и не только рублями.

Паужетская геоТЭС важна не только своим вкладом в экономику Камчатки. Она обогатила наш опыт и знания для проектирования подобных электростанций в других районах. В этом ее дополнительные ценность и значение. На стене здания электростанции прикреплена мемориальная доска, посвященная одному из основных участников решения проблемы превращения местных геотермальных ресурсов в электроэнергию — вулканологу Владимиру Викторовичу Аверьеву, погибшему в расцвете творческих сил в авиационной катастрофе.

Кроме своей энергетической ценности, паужетские воды по химическому составу перспективны и в лечеб ном отношении. Так, их минерализация — 3,23 г/л, кремнекислота — 0,20 г/л, борная кислота — 0,22 г/л, мышьяк —0,0015 г/л, бром — 0,0025 г/л. По первым двум химическим компонентам паужетская вода в 3—4 раза превышает требуемые нормы. Количество же воды для лечебных целей не ограничено, а температура нуждается даже в понижении. К этому следует добавить и хорошие климатические и другие природные факторы. Если па соседних, Озерповских источниках, расположенных в узкой, глубокой долине, господствуют ветры и туманы, то тут, в защищенной от неблагоприятных ветров долине, стоит преимущественно тихая, ясная погода. Здесь, па Паужетке, и прекрасные возможности для организации активного отдыха — экскурсий, прогулок, игр на открытом воздухе. Оставаясь энергетическим центром для прилегающего района, Паужетка является благоприят нейшим местом для сооружения крупного лечебно-оздоровйтелыного комплекса областного значения.

Перегретая вода, пар служат для получения электрической энергии. ГеоТЭС, по сути, ничем не отличаются от тепловой электростанции. Только источник энергии в ней не топливо, а внутреннее тепло Земли. Поэтому на ГеоТЭС нет ни паровых котлов, ни топливных систем, ни высоких труб.

Поступающую из буровых скважин пароводяную смесь (пар и перегретая вода) предварительно разделяют на пар и воду. Пар подают в турбины, а горячую воду с температурой выше 120 С отводят для теплоснабжения ближайших посёлков.

Не случайно ГеоТЭС в первую очередь строятся в тех местах, где в большой мере заметна вулканическая деятельность. В этих районах магма – расплавленное вещество земных недр – находится ближе к поверхности, а температура её колеблется, от 600 до 1200 С. Очаги такой магмы на территории нашей страны размещаются, в пределах Курильсуко-Камчатской гряды. Запасы тепловой энергии вулканов весьма велики. Например, в очагах магмы одного Авачинского вулкана, по приближённым оценкам, запас термальной энергии может обеспечить длительную работу электростанции мощностью 1 ГВт.

Подземные паровые котлы можно создавать искусственно. В глубине земли мощным взрывом заставляют растрескиваться большой массив пород. Потом по трубам в глубину закачивают насосами холодную воду. Она отбирает теплоту у глубоколежащих пород, и по другой системе труб уже нагретая вода и пар идут на электростанцию.

В Исландии нет проблем с горячей водой. Более того – её даже избыток. Воду приходится охлаждать, прежде чем использовать в быту. 80% домашнего отопления обеспечено природной горячей водой. В стране созданы геотермальные электростанции. Впрочем, основным источником электричества являются гидроэлектростанции. Мощность их такова, чтобы соответствовать потребности энергоемких производств, в первую очередь алюминиевых заводов. Эта весьма прибыльная отрасль промышленности требует все новых жертв – правительство решило построить еще больше гидроэлектростанций, но многие исландцы возмутились, потому что это влекло за собой непредсказуемые экологические последствия ( не говоря уж о том, что пропало бы несколько красивейших водопадов). В то же время, учитывая практически полное отсутствие многих полезных ископаемых на острове, самым перспективным как раз выглядит развитие энергетики. Так что борьба продолжается.

В прежние времена исландцы уже нанесли экологический ущерб своей земле – первые поселенцы вырубили на острове все березовые леса. И это привлекло усилению эрозии почвы, что стало одной из главных проблем для этой страны

Так человек превращает теплоту слоёв Земли и жар вулканов в новых источник энергии.

2. 6. Современный вулканизм Исландии

Исландия – страна вулканов и гейзеров. Исландия – это Луна, иногда Марс. На Земле такого места быть не может. Но – есть. Пустыни чёрного песка, бескрайние лавовые поля, ледники, вулканы, ни одного дерева на многие километры Потрясающая красота, но как здесь жить? Живут. На одиноких фермах, в маленьких городках. Верят в эльфов и в «тайный» народ, верят в троллей и духов. Не то, что каждый день сидят и верят, нет, просто знаю, что они живут рядом: эльфы - в одиноких скалах, тролли – в пещерах. Ведь всякий должен где-то жить. Поэтому даже наличие эльфов не слишком поразило наше воображение. А вот реальная жизнь на ферме, посреди чёрной пустыни вулканического пепла или под нависшим огромным ледником, готовым сорваться в любой момент, что время от времени и происходит, - это поражает. Но исландцы живут так уже многие сотни лет.

Столица Исландии – самый большой город страны. В нём проживает более 100 000 человек, в то время как всё население острова составляет около 270 000. В Рейкьявике постепенно перебирается большинство исландцев. В 1801 году город насчитывает всего 300 жителей,1900-м – уже 5 802 человека. Название «РЕЙКЬЯВИК» переводится как «залив дымов» из-за пара горячих источников, расположенных в его окрестностях.

Исландский гейзер, давший своё имя тысячам извергающихся горячим источникам мира, всегда был главной достопримечательностью страны. Сам гейзер, который стал извергаться ещё в XIII веке после землетрясения, когда выброс воды достигал 60 метров, в настоящее время очень редко демонстрирует активность. Ещё есть гейзер Строккур, который каждые пять минут выстреливает вверх водяной струёй на 30 метров.

Территория Исландии находится как раз на месте разрыва двух тектонических плит, где Евразия отходит от Северной Америки со скоростью 2 сантиметров в год. По иронии судьбы место сбора древних «парламентариях» острова оказалось на одной из линий этого разрыва, что в итоге привело к понижению уровня земли и затоплению большей части этой исторической важной территории.

Из-за тектонической активности жизни в Исландии всегда была трудной. За многие века, ещё со временем первых поселенцев, население страны не только не росло, а даже сокращалось. В начале XV века от трети до половины островитян погибли от чумы. Вулканы заливали лавой и засыпали пеплом жилые районы. Вулкан Гекла во времена средневековья считался вратами ада – 1104 извержения! Вообще же с начала поселения лавой было покрыто 1040 кв. км. (1% территории острова). Самым разрушительным было извержение вулкана Лаки в 1783-1785 годах. В течение 8 месяцев из кратера Лаки вылилось 14,7 кв. км. лавы. Воздух был отравлен ядовитыми газами, что привело к гибели 22%населения и 70%скота. А температура на всём северном полушарии упала на 1-2 градуса. Следствием извержения вулкана Аскья в 1875 году стало то, что в Исландии было засыпано пеплом 10000 кв. км. территории. Это вынудило исландцев покинуть родину и уплыть в Северную Америку.

В XX веке вулканы также не успокоились. В 1973 произошло извержение на острове Вестман. В результате образовался новый вулкан, население пришлось эвакуировать, 40% домов было разрушено. От окончательно разрушения всей гавани спасло лишь отчаянное сопротивление жителей – насосы стали под давлением закачивать морскую воду на наступающую лаву. Охладившись с 1100 град. до 100град. , лава остановилась

Добавим к этой картине наводнение. Вулканы живут и под многочисленными ледниками Исландии, подтапливая их снизу. Языки ледников срываются со своих мест, выпуская миллионы тонн воды и льда, которые сносят на своём пути всё. Один из подобных катаклизмов произошёл на леднике Скафтафельд в 1996 году. Сорвавшийся с гор ледник смыл мосты

Разрывающийся пополам остров как будто пытается сбросить людей в море. засыпая пеплом, залить раскалённой лавой. Но люди цепляются, держатся за свою землю из последних сил

Таким образом, большинство вулканов Исландии – щитовые вулканы. В недрах вулканов такого типа формируется магма с низким содержанием кремнезёма. Она появляется в результате контакта расплавленных пород верхней мантии с диапирами – магматическими телами, поднимающимися из глубинных слоёв. Это происходит в зонах горячих точек и приводит к образованию чёрной лавы невысокой плотности – базальта.

7. Современный вулканизм Камчатки

Современный вулканизм на территории России наблюдается главным образом в пределах Тихоокеанского складчатого пояса (Камчатка, Курильские о-ва), где находятся 68 действующих вулканов (из 850 существующих в мире), единичные вулканы расположены на северо-востоке Сибири, в Прибайкалье и на Кавказе.

За последние 50 лет на п-ове Камчатка и Курильских о-вах произошло около 130 извержений (длительность эруптивных циклов — от нескольких часов до нескольких лет), в результате которых было вынесено на поверхность примерно 8,4 км³ лавы и туфового материала 0,5 млн. т различных газообразных продуктов (около 25% объёма всех извержений продуктов дал вулкан Ключевская Сопка, самый высокий из активно действующих в Евразии).

Периодическая активизация вулканической деятельности (с интервалом примерно в 10 лет), сопровождавшаяся интенсивным поступлением лавы и газов приводила к изменению климата в обширных регионах. В результате мощных эксплозивных извержений вулканов (Ключевская и Авачинская Сопка, Шивелуч, 1964-2001; Тятя, 1973-1976; Алаид, 1979-1981, и особенно Безымянный, 1956) образовывались эруптивные тучи из смеси большого количества мелких обломков, лав, пепла, газов, поднимавшиеся в стратосферу до высоты 45 км.

Установлена чёткая корреляция между мощными взрывными извержениями вулканов в этом районе и загрязнением окружающей среды. Как правило, вслед за крупными эксплозивными извержениями наступало кратковременное похолодание (на 0,4-0,5 ْC) на поверхности Земли.

Действующие здесь вулканы проходят в своём развитии две стадии. Первая (продолжительностью от первых сотен лет до 10-12 тыс. лет) отличается сильной вулканической активностью: увеличение объёма извержённых продуктов, ростом вулкана, вторая (10-15 тыс. лет) — характеризуется ослаблением вулканической деятельности и разрушением эруптивной постройки. Подавляющее большинство действующих вулканов Камчатки и Курильской гряды находится в 1-й стадии, при этом деятельность характеризуется сильными эффузивными и эксплозивными извержениями.

Восточная вулканическая зона начинается в 15 км севернее оконечности мыса Лопатка и занимает вначале всю ширину полуострова. Далее она сначала проходит восточнее хребта Восточного, пересекает его в районе хребта Тумрок и вторгается в Центральную Камчатскую депрессию, расположившись там Ключевской группой вулканов. На севере она заканчивается действующим вулканом Шивелуч и группой мелких потухших вулка нов на полуострове Озерном. В этой зоне сосредоточено 28 из 29 действующих вулканов Камчатки и около 70% термальных источников.

С современным вулканизмом связана гидротермальная деятельность. Всего на Камчатке действует свыше 100 гейзеров и пульсирующих источников, наиболее крупные из них (20) находятся в Долине гейзеров. Самый большой в России гейзер Великан выбрасывает воду на высоту 40 м и пар на несколько сотен метров.

Как известно, с увеличением глубины повышается и температура горных пород. В среднем она увеличивает ся на 1° на каждые 33 метра. (Здесь и далее темпера туры приняты по Цельсию. ) На глубине 35—45 км, где земная кора переходит в верхнюю часть следующей оболочки земного шара — мантии, температура достигает 1100—1200° и выше. В условиях обычного атмосферного давления все горные породы находились бы в расплавленном состоянии, но колоссальные давления вышележа щих толщ препятствуют этому, и они находятся в твер дом или полутвердом состоянии.

В этом раскаленном веществе — магме обычно содержится по весу до 4% растворенных паров и газов, состоящих на 98—99% из паров воды. Пары по объему, приведенному к атмосферному давлению и температуре 100°, превышают объем магмы более чем в сто раз. Со держащаяся в ней вода при температурах, превышающих для нее критическую в 374°, и давлениях порядка 15 000 атмосфер теряет свое свойство двухфазности пар — жидкость и называется флюидом.

Если разлом достигает этих областей, то под влиянием пониженного давления в нем или других причин магма в зоне его воздействия становится текучей и вместе с флюидом устремляется в его полость и, достигнув поверхности земли, дает начало вулкану. По пути она может образовать наполненную жидкой магмой камеру магматического очага или даже две последовательные, из которых и будет питаться вулкан. Существуют вулканы, питающиеся и непосредственно от мантии. Магма, потерявшая при извержении газы, называется лавой.

По мере подъема магмы по жерлу гидростатическое давление вышележащего ее столба уменьшается, растворенные в ней газы начинают расширяться. Магма начинает вспухать, увеличиваться в объеме, разрываться на частички вплоть до самых мельчайших. Скорость движения подъема по жерлу увеличивается, приобретает неспокойный, турбулентный характер, а выход из кратера становится пульсирующим, взрывным.

На десятки километров окрест дрожит земля, доносится гул взрывов. Огромный столб раскаленного пепла поднимается на многие километры. Бесчисленные молнии прорезают его клубящуюся вершину. Тысячи светящихся красным светом вулканических бомб, описав дугу, падают и катятся по склону. Застывшими красными извилистыми лентами кажутся издали лавовые потоки. Клубы белого пара от тающих ледников поднимаются навстречу им.

На Камчатке преобладают вулканы конической формы, сложенные чередующимися слоями лавы и рыхлых продуктов. Такие вулканы называются стратовулканами, или слоистыми. При излиянии только одних и притом очень жидких лав, растекающихся во все стороны, образуются щитовые вулканы диаметром до 50 км, при относительно очень небольшой высоте и с очень пологими склонами. На Камчатке все щитовые вулканы относятся к потухшим. При излиянии вязкая, слабо текучая лава не растекается, а принимает форму купола, не имеющего вершинного кратера.

Иногда при сильном взрыве сносится вся верхняя часть вулкана и образуется обширный кратер-кальдера, со дна которого вырастает новый конус, и тогда вулкан приобретает двухступенчатое, изредка даже трехступенчатое строение. Остаток старого вулкана называется соммой, а все сооружение — двойным или сомма-вулканом.

За фумарольной деятельностью наиболее активных и более близких к населенным пунктам вулканов ведутся наблюдения. По изменению интенсивности их действия и химического состава судят о процессах, происходящих в магматических очагах, — спокоен ли вулкан или идет повышение давления вулканических газов, которые, достигнув какого-то предела, вышибают закупорившую ка нал старую лавовую пробку или разрывают склон вул кана трещиной, и начинается извержение, О его прибли жении судят по сейсмическим толчкам, возникающим при подъеме магмы по каналу, когда она преодолевает какие-либо препятствия. Перемещение центра, из кото рого исходят толчки, их частота и интенсивность дают возможность довольно точно предсказать начало и место извержения.

Для вулканолога соседство фумарол является обыч ной рабочей обстановкой. Но человеку, впервые прибли зившемуся к месту их действия, клубящиеся гигантские факелы кажутся фантастическим зрелищем.

А картина извержения, когда и конус вулкана, и красно-черный клубящийся пепловый столб видны на всю их 10—15-километровую высоту, великолепна. Но горе тем, кто окажется в зоне густого, насыщенного га зами пеплопада. Вспомним Помпеи! На Камчатке же гибнут от пеплопадов мелкие животные и птицы. Не всегда они могут сообразить, что происходит и в какую сторону спасаться. Для оседлых животных — сурков и сусликов единственное спасение — спрятаться в норах, Но их участь печальна. Если они не задохнутся в норах, то, выбравшись наверх, найдут там безводную и лишен ную корма пустыню.

Вулканы Камчатки отнесены к уникальным объектам мирового достояния человечества и включены в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Заключение

Наблюдая за огнедышащими горами, люди научились предсказывать извержения и предупреждать их трагические последствия. И всё же вулканы таят много загадок и опасностей.

Всё многообразие вулканов (более 600 действующих)мира можно систематизировать. Изучая современный вулканизм Исландии и России, мы пришли к выводу:

Действующие вулканы проходят в своём развитии две стадии. Первая (продолжительностью от первых сотен лет до 10-12 тыс. лет) отличается сильной вулканической активностью: увеличение объёма извержённых продуктов, ростом вулкана, вторая (10-15 тыс. лет) — характеризуется ослаблением вулканической деятельности и разрушением эруптивной постройки.

Подавляющее большинство действующих вулканов Камчатки и Курильской гряды относятся к стратовулканам и находятся в 1-й стадии развития, при этом деятельность характеризуется сильными эффузивными и эксплозивными извержениями. Вулканы Исландии – к щитовому типу и перешли на 2-ю стадию развития.

Магма – это расплавленные в горячих недрах Земли горные породы с пузырьками газа. Её температура не ниже 800°С, иначе магма затвердеет. С глубины в 100 км (верхняя мантия Земли) она поднимается по изломам земной коры, скапливаясь в подземных пустотах – магматических камерах.

Сколько лавы будет выброшено, с какой силой и как она растечётся – зависит от вязкости магмы. Если в ней много кремнезёма (SiO ), образуется плотная серая лава – андезит. Вырвавшийся газ распыляет её тонким слоем пепла, выбрасывая вулканические бомбы и шлак. Такие стратовулканы обычно возникают там , где одна литосферная плита Земли заходит за другую. У них острые вершины и крутые склоны. Типичный пример – самый высокий вулкан Евразии – Ключевская Сопка на Камчатке.

Магма с низким содержанием кремнезёма более жидкая. Она изливается потоком чёрной лавы – базальта. Такие вулканы возникают в местах «слипания» глыб и блоков континентальной коры. Сплюснутая вершина и пологие склоны делают их похожими на лежащий щит. Иногда щитовой вулкан венчает кальдера – гигантский кратер. Пример - вулкан Лаки в Исландии.

Нам известны шесть типов извержений. Они могут сменять друг друга на протяжении жизни (истории) вулкана и даже в рамках одного и того же периода его пробуждения.

Есть вулканы, которые извергались однажды. Но большинство из них активны на протяжении сотен тысяч, миллионов лет! И чем больше промежуток между извержениями, тем они мощнее.

Вулканы выносят на поверхность глубинное вещество из недр Земли. Учёные считают, что примерно половина вод гидросферы планеты образовалась благодаря вулканическим извержениям. Соли, входящие в состав вулканического пепла, растворились в водах Мирового океана и сделали его солёным. Вулканы оказали влияние на формирование газового состава атмосферы, на состав земной коры. Вулканический пепел обогащает почву.

В областях активного вулканизма люди научились использовать внутреннее тепло Земли. На Камчатке есть геотермальные электростанции. На острове Исландия горячая вода и пар из земных недр по трубам передаются в города для обогрева зданий. В теплицах вблизи полярного круга выращивают цитрусовые, бананы, разные овощи.

Так же мною составлен терминологический словарь, который может быть полезен при изучении темы: «Вулканы», как на уроке, так и во внеурочное время.

В настоящее время происходит активное извержение вулкана Шивелуч на Камчатке и вы сами можете увидеть кадры грозного вулканического извержения Не правда ли? Завораживающе!

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)