Вулканы, их характеристика, классификация

Наиболее популярная характеристика для классификации магмовых вулканов является их частота извержений, и те, что извергаются регулярно — называются действующими, те, что извергались в историческое время, а сейчас нет — спящими, и те, что не извергались с начала исторического времени — потухшими. Однако, эта популярная классификация, особенно третий тип — потухшие, практически опровергнуты учеными, которые более широко используют классификации по процессу извержения и формации вулкана после извержения.

Действующие.

Вулканологи не дают точного определения, что такое действующий вулкан. Продолжительность деятельности вулкана может быть от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет, такая явная разница доказывает невозможность сравнения деятельности вулкана с продолжительность жизни человека или же продолжительности существования цивилизации. К примеру, многие вулканы на Земле извергались не один раз за последние несколько тысяч лет, но в современное время они не показывают никаких признаков, того, что они готовы к извержению. Принимая во внимание продолжительную деятельность таких вулканов, они считаются действующими, но по сравнению с продолжительностью жизни человека они таковыми не считаются.

Ученые обычно считают вулкан способным к извержению, если он извергается в настоящее время, или показывает характеристики неспокойствия, такие как активное ненормализованное землетрясение или же новый заметный выброс газов. Многие ученые считают вулкан действующим, если он извергался во время Голоцена. Историческое время — это другая временная характеристика вулканов. Но также важно заметить, что для разных регионов исторический период различен, так в Китае и Средиземноморье существуют доказательства существования человечества более 3000 лет назад, тогда как Тихоокеанский Северо-Западный регион США и Канады менее 3000 лет, Гавайи и Новая Зеландия только 200 лет. Глобальная Вулканическая программа Смисониан определяет активный вулкан, если он извергался в течение последних 10,000 лет, т.е. в период Голоцен.

В настоящее время существует около 500 действующих вулканов в мире — большинство в регионе Тихоокеанского Огненного Кольца — и около 50 из них извергаются каждый год. В США находится примерно 50 действующих вулканов. Также существует еще около 1500 потенциально действующих вулканов. Примерно подсчитано, что около 500 миллионов человек, проживает в зоне активности таких вулканов.

Потухшие.

Потухшими вулканами ученые считают вулканы, неспособные к новому извержению, потому что такие вулканы не получают подпитку лавой. Примерами потухших вулканов могут служить Гавайский гайот Император в Тихом Океане (считается потухшим, так как Гавайская горячая точка сконцентрирована вблизи Острова Большой), вулканы Хохентвил, Шипрок и Зуидвал в Нидерландах. Эдинбургский замок Шотландия находится на вершине потухшего вулкана. Однако, это очень затруднительно точно определить если вулкан потух или нет. Так как иногда кальдеры супервулканов могут иметь продолжительную историю извержений — несколько миллионов лет, кальдера, которая не извергалась в течение десятков тысяч лет, может быть названа спящей, а не потухшей.

Спящие.

Также является достаточно сложным отделить понятие спящий вулкан от потухшего. Вулканы часто считаются потухшими, если нет никакого исторического источника подтверждающего их активность. Тем не менее, вулканы могут считаться спящими продолжительное время, так для вулкана Йеллоустоун такой период составляет 700 тысяч лет, а для Тоба около 380 тысяч лет. Римские писатели описывали гору Везувий с садами и виноградниками на ее склонах до ее трагического извержения в 79 году нашей эры, которое полностью разрушило города Херкуланеум и Помпеи. До катастрофического извержения в 1991, вулкан Питатубо не привлекал ни малейшего внимания и был неизвестен для многих живших в его окрестностях. Продолжительно спящий вулкан на горе Суфрире на острове Монтсеррат считался потухшим до того как он пришел в активность в 1995 году. Пример наиболее современного извержения вулкана произошло на Аляске на горе Фопикс; до его извержения в сентябре 2006 года вулкан хранил молчание около 10,000 лет и долго считался потухшим.

Характеристики вулканов

Наиболее типичное представление вулкана это гора в виде конуса с брызжейся лавой и отравляющими газами, извергающимися из кратера на вершине. Но это только один из множества видов вулкана, и характеристики других вулканов могут быть намного более сложными. Структура и поведение вулкана зависит от многих факторов. Многие вершины вулканов сформированы лавовыми конусами, а не кратерами. Таким образом, вулканические материалы (лава, или же вырвавшаяся из под глубин магма, и пепел) и газы (в основном пар и газы магмы) могут вырываться в любом месте на поверхности.

Другие типы вулканов включают в себя криовулканы, могут быть найдены на поверхности спутников Юпитера, Сатурна и Нептуна, грязевые вулканы, которые образуются очень часто без всякой активности магмы в регионе. Температура активных грязевых вулканов намного ниже, чем вулканов, образованных в результате тектонической деятельности, за исключением, когда грязевый вулкан — это жерловая трещина, образованная обычным вулканом.

Жерловая трещина

Это вид вулкана с плоским разломом на вершине в виде линии, через который и извергается лава.

Щитовой вулкан

Такой вид вулкана назван из-за его широкого щитообразного профиля, образованного извержением невязкой лавы, которая может растекаться на большие расстояния от трещины, однако в основном это не приводит к катастрофическим последствиям. Невязкая лава не содержит большого количества оксида кремния, поэтому щитовые вулканы распространены в основном в океане, а не на континентах.

Лавовый купол

Лавовые купола образуются при извержении невязкой лавы. Иногда они формируются в кратере вулкана, извергшегося некоторое время назад, как на горе Святой Елены, но также они могут быть сформированы независимо от предыдущих извержений, как в случае Лассен Пик. Также как и стратовулканы, они сопровождаются сильными взрывными извержениями, однако их лава в основном не распространяется далеко от гидротермального коридора.

Криптовулканы

Криптовулканы формируются, когда вязкая лава прокладывает себе путь вверх и становится причиной образования лавового конуса. Извержение вулкана на Святой Елене в 1980 году было примером криптовулкана. Лава была под огромным давлением и сформировала лавовый купол на вершине горы, который был неустойчив и поэтому спустился вниз по северному склону.

Шлаковый конус

Вулканический или шлаковый конусы образуются в результате извержения маленьких кусочков шлака и пирокластов (оба образования похожи на маленькие цилиндры, которые и дали название вулкану), формирующиеся вокруг гидротермального коридора. Извержение происходит довольно таки непродолжительное время и образует конусообразный холм высотой 30-40 метров высотой. Большинство шлаковых конусов извергается только один раз. Они могут формировать как торцевые гидротермальные коридоры на больших вулканах, или образовываться сами по себе. Парикутин в Мексике и Сансет Кратер в Аризоне примеры шлаковых конусов. В Нью Мексико на вулканическом поле Каха дель Рио было сформировано около 60 шлаковых конусов.

Стратовулканы

Стратовулканы или как еще их называют композиционные вулканы, охарактеризованы как высокие конические структуры, состоящие из слоев лавы и других продуктов извержения вулкана, так называемых пластов — стратов — что и дало название данному виду вулканов. Стратовулканы сформированы из шлака, пепла и лавы. В результате вулканической деятельности шлак и пепел оседают на вершине горы слоями (пепел над шлаком), а лава стекает по слою пепла, где она остывает и затвердевает, далее процесс повторяется. Типичными примерами стратовулканов являются гора Фиджи в Японии, вулкан Мавон на Филлипинах и горы Везувий и Стромболи в Италии.

Супервулканы

Супервулкан обычно характеризуется кальдерой, распространенной на огромной территории, которая потенциально может представлять огромную опасность иногда даже континентального масштаба. Извержения таких вулканов могут быть причиной сильных глобальных похолоданий, продолжающихся несколько лет подряд, в результате попадания в атмосферу огромных масс серы и пепла. Супервулкан самый опасный тип вулкана. Примеры включают Йеллоустоун Кальдера в Национальном парке Йеллоустоун и Валлес Кальдера в Нью Мексико, озеро Таупо в Новой Зеландии, озеро Тоба на Суматре и Нгорогоро Кратер в Танзании, Кракатоа вблизи Явы и Суматры. Затруднительной задачей для вулканологов является определение границ огромных кальдер супервулканов, территория которых увеличивалась в течение столетий. Огромные регионы вулканического происхождения также характеризируются как супервулканы, если они покрыты огромными слоями извергшейся базальтовой лавы, но они считаются неспособными к вулканической деятельности.

Подводные вулканы

Общеизвестно, что подводные вулканы расположены на океаническом дне. Некоторые из них действующие, на небольших глубинах, могут быть определены визуальным методом по извержению пара и пород выше уровня океана. Однако, многие находятся на больших глубинах, где огромные массы воды не дают пару и газам извергаться на поверхность. Однако возможно определение активности таких вулканов с помощью подводных аппаратов и обесцвечиванию воды на поверхности, которое происходит из-за химических процессов соединения воды с извергающимися газами.

Пемза также может быть продуктом извержения. Однако даже крупное извержение никак не возмущает поверхность океана из-за быстрого процесса охлаждения продуктов извержения в воде, по отношению к газам в атмосфере, вода также снижает скорость распространения вулканических материалов. Подводные вулканы часто образуют колонны над гидротермальным коридором. Такие колонны могут становиться настолько высокими, что могут показываться над поверхностью океанов и образовывать новые острова. Лава под водой формируется в виде шаров, что является типичной характеристикой подводных вулканов. Гидротермальные коридоры часто находятся рядом с такими вулканами и даже поддерживают отдельную экосистему, построенную на стенках расплавленных минералов.

Грязевые вулканы

Грязевые вулканы или грязевые конусы обычно формируются при извержении жидкостей и газов, хотя существуют и некоторые другие процессы, которые могут привести к образованию таких вулканов. Самая большая грязевая вулканическая структура 10 километров в диаметре и около 700 метров высотой

Подледниковые вулканы

Подледниковые вулканы образуются под ледниковыми шапками. Извергаемая лава стекает по большим лавовым валунам и базальтическому туфу, которые были образованы в результате предыдущих вулканических извержений. При таких извержениях тают ледовые шапки и лава, находящаяся на вершине, уходит вниз, выравнивая поверхность и образовывая плоскую вершину. Такой вулкан также называют плосковершинным или туйем. Типичными примерами являются горы Исландии, а также Британской Колумбии. Плоские вершины вулканов были впервые исследованы именно там, в районе реки Туйя и Туйя Рэндж в северной части Британской Колумбии. Туйя Бутте — естественный ландшафт был первым исследован вулканологами и дал название этой группе вулканов. Также недавно был образован национальный парк Туйя Маунтинз в северном районе озера Туйя и на юге от реки Дженнингз вблизи Территории Юкон, чтобы оберегать малораспространенный ландшафт подледниковых вулканов.

Закономерности распределения на Земле

Распределение вулканов по поверхности земного шара лучше всего объясняется теорией тектоники плит, согласно которой поверхность Земли состоит из мозаики подвижных литосферных плит. При их встречном движении происходит столкновение, и одна из плит погружается (поддвигается) под другую в т.н. зоне субдукции, к которой приурочены эпицентры землетрясений. Если плиты раздвигаются, между ними образуется рифтовая зона. Проявления вулканизма связаны с этими двумя ситуациями.
зоны субдукции располагаются по границе поддвигающихся плит. Известно, что океанские плиты, образующие дно Тихого океана, погружаются под материки и островные дуги. Области субдукции отмечены в рельефе дна океанов глубоководными желобами, параллельными берегу. Полагают, что в зонах погружения плит на глубинах 100-150 км формируется магма, при поднятии которой к поверхности происходит извержение вулканов. Поскольку угол погружения плиты часто близок к 45°, вулканы располагаются между сушей и глубоководным желобом примерно на расстоянии 100-150 км от оси последнего и в плане образуют вулканическую дугу, повторяющую очертания желоба и береговой линии. Иногда говорят об «огненном кольце» вулканов вокруг Тихого океана. Однако это кольцо прерывисто (как, например, в районе центральной и южной Калифорнии), т.к. субдукция происходит не повсеместно.

рифтовых зон существуют в осевой части Срединно-Атлантического хребта и вдоль Восточно-Африканской системы разломов.

Есть вулканы, связанные с «горячими точками», располагающимися внутри плит в местах подъема к поверхности мантийных струй (богатой газами раскаленной магмы), например, вулканы Гавайских о-вов. Как полагают, цепь этих островов, вытянутая в западном направлении, образовалась в процессе дрейфа на запад Тихоокеанской плиты при движении над «горячей точкой». Сейчас эта «горячая точка» расположена под действующими вулканами о.Гавайи. По направлению к западу от этого острова возраст вулканов постепенно увеличивается.

Тектоника плит определяет не только местоположение вулканов, но и тип вулканической деятельности. Гавайский тип извержений преобладает в районах «горячих точек» (вулкан Фурнез на о.Реюньон) и в рифтовых зонах. Плинианский, пелейский и вулканский типы характерны для зон субдукции. Известны и исключения, например, стромболианский тип наблюдается в различных геодинамических условиях.
Вулканическая активность: повторяемость и пространственные закономерности. Ежегодно извергается приблизительно 60 вулканов, причем и в предшествовавший год происходило извержение примерно трети из них. Имеются сведения о 627 вулканах, извергавшихся за последние 10 тыс. лет, и о 530 – в историческое время, причем 80% из них приурочены к зонам субдукции. Наибольшая вулканическая активность наблюдается в Камчатском и Центрально-Американском регионах, более спокойны зоны Каскадного хребта, Южных Сандвичевых о-вов и южного Чили.

Полагают, что после извержений вулканов средняя температура атмосферы Земли понижается на несколько градусов за счет выброса мельчайших частиц (менее 0,001 мм) в виде аэрозолей и вулканической пыли (при этом сульфатные аэрозоли и тонкая пыль при извержениях попадают в стратосферу) и сохраняется таковой в течение 1–2 лет. По всей вероятности, такое понижение температуры наблюдалось после извержения вулкана Агунг на о.Бали (Индонезия) в 1962.