Вулканы. 
Планета Земля: образование и развитие

Как утверждают ученые, именно с помощью вулканов происходило образование земной коры, воздуха и воды. А значит, вулканы играли важнейшую роль в зарождении жизни на Земле.

В настоящее время большинством исследователей принята развивавшаяся Г. С. Горшковым точка зрения о мантийном питании вулканов. Этот вывод базируется, с одной стороны, на эффекте экранирования сейсмических волн магматическими очагами, а с другой на результатах петрохимических, петрологических, геохимических исследований и, в частности, на соотношении изотопов стронция и неодима в вулканических породах.

Вулканы, по образному выражению знаменитого немецкого естествоиспытателя Александра Гумбольдта «предохранительные клапаны Земли», являются поверхностным отражением глубинных процессов, происходивших и происходящих в мантии Земли. Поскольку прямое изучение глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии сейчас и в ближайшем обозримом будущем невозможно, вулканы остаются пока одним из основных источников информации о глубинах Земли.

Эта информация собирается главным образом при анализе вулканических пород, но она может быть существенно дополнена за счет установления закономерностей пространственного размещения вулканов.

«Вулканизм — это явление, благодаря которому в течение геологической истории сформировались внешние оболочки Земли — кора, гидросфера и атмосфера, т. е. среда обитания живых организмов — биосфера».

Такое мнение выражает большинство вулканологов, однако это далеко не единственное представление о развитии географической оболочки.

Вулканизм охватывает все явления связанные с извержением магмы на поверхность. Когда магма находится в глубине земной коры под большим давлением, все ее газовые компоненты остаются в растворенном состоянии. По мере продвижения магмы к поверхности давление уменьшается, газы начинают выделяться, в результате изливающаяся на поверхность магма существенно отличается от изначальной. Чтобы подчеркнуть это отличие, магму излившуюся на поверхность, называют лавой. Процесс извержения называется эруптивной деятельностью.

Извержения вулканов протекают неодинаково, в зависимости от состава продуктов извержения. В одних случаях извержения протекают спокойно, газы выделяются без крупных взрывов и жидкая лава свободно изливается на поверхность. В других случаях извержения бывают очень бурные, сопровождаются мощными газовыми взрывами и выжиманием или излиянием относительно вязкой лавы. Извержения некоторых вулканов заключаются только в грандиозных газовых взрывах, вследствие чего образуются колоссальные тучи газа и паров воды, насыщенных лавой, поднимающиеся на огромную высоту.

По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма — процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 350 км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества — магмы.

По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.

В местах извержения возникают лавовые покровы, потоки, вулканы-горы, сложенные лавами и их распыленными частицами — пирокластами.

Эффузивный магматизм или вулканизм — это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.

В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:

• а) изменение лавы — эффузия (медленное выделение газов, Т°С — высокая);
• б) взрывное извержение — эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, Т°С — высокая);
• в) медленное вскипание магмы — экструзия (вязкая магма, Т°С — высокая).

Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.

• 1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.
• 2) Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Наиболее распространены — базальтовые лавы, имеют температуру до 1100−1200°С, низкую вязкость, V течения = 60 км/ч (образуют лавовые реки или покровы).

Базальты изливающиеся в подводных условиях образуют подушечные лавы. Это происходит в рифтовых зонах срединно — океанических хребтов.

Сравнительно меньше распространены вязкие, низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты), образующие короткие и мощные потоки. Быстро остывают на поверхности.

3) Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях. При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления вулканических бомб — агломераты.

Лапикки («шарик») — размеры 1 — 5 см. более мелкие продукты выброса — вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км. Вулкан Кракатау (между островом Суматра и островом Ява в Зондском проливе), совершив извержение в 1883 году, выбросил тончайшую пыль, которая обошла в верхних слоях атмосферы весь земной шар.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1 — 2 долей мм.

Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.

Вулканы центрального типа — конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.

На вершинах чашеобразные углубления — кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус. К кратерам часто приурочены озера. При извержении образуются грязевые потоки, приводящие к катастрофическим разрушениям.

Кратер древнего вулкана, разрушенного в результате экзогенных процессов, внутри которого располагается несколько более молодых конусов, до 2 — 3 десятков км. в поперечнике, называется кальдерой. По генезису различают кальдеры:

• · взрывные, образующиеся при извержениях взрывного типа;
• · кальдеры обрушения или проседания, вследствие обрушения кровли подземной полости, откуда была внезапно выброшена эмульсия магмы и частичного оседания низвергнутой лавы;
• · эрозионные — образованные в результате экзогенных процессов в длительный период покоя вулкана;
• · смешанные — в формировании их участвовали как эндогенные так и экзогенные процессы.

Вулканы линейного или трещинного типа — имеют протяженные подводящие каналы Как правило изливается базальтовая жидкая лава, образуя покровы. Вдоль трещин образуются валы разбрызгивания (лавы), плоские конусы, лавовые поля.

Если магма кислая, то образуются кислотные экструзивные валы и массивы.