Вулкан

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка

группы ????

?????????

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2003

 

Содержание

Введение	стр. 1
Физическая сущность вулканического процесса	стр. 3
Самые страшные извержения	стр. 9
Распространение	стр. 14
Мифы и легенды	стр. 16
История исследования	стр. 17
Прогноз извержений.	стр. 18
Влияют ли вулканы на озоновый слой?	стр. 20
Заключение	стр. 21
Список использованной литературы	стр. 23

 

 

Введение

«Огнедышащая гора извергала фонтаном камни и раскаленные добела обломки скал; казалось, что она ритмически сотрясалась, и это напоминало дыхание гиганта... Огненные змеи извивались среди дымящихся скал... Сотни огненных ручьев сливались в полыхающую реку, которая с шипением извивалась в кипучую пучину...» - так рассказывал знаменитый французский писатель Жюль Верн об извержении вулкана.

О какой «огненной горе» так образно говорил писатель?

Есть такие  огнедышащие горы на нашей планете, и называются они вулканами. От обычных гор отличаются только им присущими признаками: конусообразной формой и извержениями магмы – огненно-жидкой расплавленной горной породы, изливающейся через кратер вулкана. Магма, излившаяся на поверхность земли, называется лавой.

Вулканы делятся на три группы: действующие, уснувшие и потухшие.

Действующие – это те вулканы, у которых в настоящее время происходит извержение или оно наблюдается периодически, через какие-то промежутки времени. Если магма не изливается, а вулкан «дымится» или «курится», то его тоже причисляют к действующим.

Уснувшими считаются вулканы, проявлявшие свою деятельность в исторический период времени и сохранившие свою форму; в их недрах периодически происходят слабые толчки и землетрясения.

Наконец, к потухшим причисляются вулканы, действовавшие когда-то в далеком прошлом; у них размытые и разрушенные конусы.

Вулканы делятся на несколько типов по характеру извержения.

Если извержение лавы проходит довольно спокойно, без взрывов и не выделяется много газов и водных паров, такие вулканы относят к гавайскому типу (Мауна-Лоа, Килауэа, вулканы Исландии и др.).

Вулканы стромболианского типа при извержении выделяют много лавы, газа, пепла, паров, в их недрах происходят взрывы (Стромболи, Михара и др.).

К вулканскому типу причисляют вулканы, у которых лавы густые и вязкие, быстро затвердевают в жерле; скопившиеся газы вырываются с шумом наружу, выбрасывая пепел, вулканические бомбы, пары. Поднявшиеся вверх пепел и пары образуют в небе вид «кудрявых» туч (Вулькано, Авачинская Сопка и др.).

Схожи с предыдущим типом вулканы везувийского типа. Лава у них более вязкая и тоже образует пробки. Вырывающиеся наружу пары и газы выбрасывают массу пепла, вулканические бомбы. Потоки лавы короткие, неправильной формы (Везувий, Этна и др.).

Пелейский тип вулкана характерен тем, что очень густая и вязкая лава при извержении закупоривает жерло вулкана. Газы, накопившиеся в недрах вулкана, образуют взрыв, при котором наружу выбрасывается огромное количество материала. Масса раскаленных газов, пепла, паров быстро скатывается по склонам вулкана, сжигая и уничтожая все на пути (Мон-Пеле, Мерапи, Хибок-Хибок и др.).

Бандайсанский тип извержения характерен мощным взрывом, в результате чего разрушается верхняя часть конуса вулкана (Катмай, Кракатау, Безымянный и др.).

В Исландии есть ряд вулканов, у которых излияние лавы происходит через трещины в конусе. Такие вулканы относятся к типу исландских. [4]

В сущности, вулкан представляет собой отверстие в земной коре, сквозь которое из горячих недр Земли на поверхность изливается магма, или расплавленные горные породы. Вулканом называют и гору всевозможных остатков прежних извержений в виде застывшей лавы, камней и пепла, постепенно накапливающихся вокруг жерла, или канала, по которому магма выходит наружу. Процесс этот продолжается тысячелетиями, за это время вулкан может вырасти до огромных размеров, как, например, гора Килиманджаро, возвышающаяся над окружающей равниной почти на 5000 м.

Большинство вулканов делятся на две группы: широкие куполообразные щитовые вулканы и конусообразные с крутыми склонами – стратовулкакы (рис.1). Первые растут слой за слоем, по мере того как после очередного извержения очень жидкая лава растекается на большую площадь и только потом застывает. В результате форма таких вулканов представляет собой широкий уплощенный купол, похожий на перевернутое блюдце. Хотя склоны у них довольно пологие, щитовые вулканы иногда вырастают до огромных размеров, например гавайский вулкан Мауна-Кеа возвышается над ложем океана на высоту 10000 м.

Стратовулканы - более сложные вулканические извержения. Излияния расплавленной лавы из вершинного кратера у них чередуются со взрывными выбросами пепла, лапиллей и других твердых обломков. Таким образом, крутые склоны вулкана сложены из слоев лавы, перемежающихся слоями рыхлых материалов.[1]

 

 

 

Физическая сущность вулканического процесса.

Через жерло вулкана на земную поверхность из недр выносятся продукты извержения: расплавленная лава, пепел, бомбы и обломки пород, глубинные газы. Под каждым вулканом, а иногда под группами вулканических построек в нижних горизонтах земной коры или в верхней части мантии располагается крупная, объемом в несколько кубических километров, полость (камера), заполненная магматическим расплавом – магматический очаг. Впервые положение магматического очага определил .советский геофизик Г. С. Горшков для вулкана Ключевская Сопка на Камчатке, где такая полость оказалась на глубине 70–75 км; у некоторых вулканов (например, у Везувия) содержащие магму камеры находятся значительно ближе к поверхности: на глубине до 4-5 км.[3]

Самое поразительное в вулканах для исследователя – их фантастическая энергия. При среднем по мощности извержении выделяется количество энергии, равнозначное энергии 400 тысяч тонн условного топлива. Примерно полмиллиона, а при крупных извержениях энергию 5 миллионов тонн угля выбрасывает, как говорится, на ветер вулкан за один прием. Но особенное удивление вызывают эти цифры, когда начинается подсчет энергетических запасов земной коры и тех мест, откуда вулкан может черпать свою энергию.

Допустим, вулканы приводятся в действие теплом, выделяемым радиоактивными веществами. Расчет показывает, что для однократного извержения потребовалась бы энергия, образующаяся в нескольких миллионах кубических километров мантии на протяжении года. Совсем непонятно, как собрать и сконцентрировать это радиогенное тепло в очаге вулкана. Пытаются искать причины вулканизма в газовом давлении. На протяжении веков и тысячелетий, говорят сторонники этой гипотезы, из магмы выделяются пузырьки растворенных в ней газов. Чем выше они поднимаются, тем ниже давление окружающей их среды, наконец, пузырьки якобы взрываются, вырывают клочья магмы и выбрасывают ее на поверхность. Периодичность извержений они объясняют задержкой газов поверхностной корочкой магмы. Чтобы прорвать ее, откупорить пробку, газы должны скопиться, так сказать, набраться силы.

Недостаток этой гипотезы в том, что, однажды прорвав магматическую корку, газы полностью уйдут, а процессов, которые могут генерировать новые порции газа, не предложено. Многократное выбрасывание шампанского из уже открытой бутылки невозможно.

Поиски источников энергии вулканической активности заставляли ученых обращаться к недрам Земли. Там, предполагают некоторые вулканологи, на глубинах скрыта отгадка. Но в глубинах мантии нет постоянно действующих источников ни энергии, ни газов, которые могли бы взрываться. Радиоактивные вещества распределены неравномерно в недрах Земли и сконцентрированы главным образом в гранитах коры, то есть в коре суши. Но никаких следов повышенной радиоактивности в продуктах вулканических выбросов не обнаружено. Вода и газы по своему изотопному составу не отличаются от воды и газов, находящихся на земной поверхности. Конечно, существуют и глубинные подкоровые выделения высокотемпературных флюидов, как уже указывалось. Все же они не столь велики, да и рассеяны в недрах земного шара, так что не могут обеспечивать хотя бы гидротермальную часть столь длительной вулканической активности на планете. Как и прежде, остаются неясными многие стороны вулканической деятельности. Совершенно непонятно, почему же вулканы сосредоточились в основном на молодом дне океана (только в центральной части Тихого океана насчитывается до 200000 вулканических конусов и 2–10 тысяч крупных плосковерхих вулканов – гайотов) и почему наблюдается многократность вулканических извержений, их чрезвычайная длительность и активность, откуда берется столько энергии пара и магмы?

Вулканизм, выходит, явление, присущее главным образом океану, а не суше.

Обычно объяснение вулканизма ищут в недрах верхней мантии, где на глубинах 200–400 километров имеется слой размягченного вещества, называемый астеносферой. Еще господствуют гипотезы, будто оттуда поступают энергия и вещество, уходящее в атмосферу и образующее вулканические сопки. Для каждой такой, даже небольшой, вулканической сопки нужен вертикальный канал высотой 200–400 километров.

Моделирование процесса выхода пара через слой песка показывает, что расстояние между точками, в которых прорывается пар, зависит от толщины слоя песка и в среднем в 3–5 раз превышает толщину слоя. А между тем сопки на океаническом дне расположены на расстоянии всего 25–30 километров.

Обычно для объяснения тесного соседства вулканов допускают существование на небольшой глубине промежуточных очагов расплавленной магмы.

Чтобы объяснить появление многочисленных вулканических сопок, следует предположить, что под корой океана имеются огромные очаги, а учитывая количество вулканов, исчисляющихся сотнями тысяч, надо предвидеть единый сплошной очаг, расположенный на весьма небольшой глубине, измеряемой несколькими километрами.

Попробуем объяснить возможные причины вулканизма в океане с помощью гипотезы о дренажной оболочке.

Дренажная оболочка находится в коре океанов именно на такой глубине, на какой должен быть повсеместный очаг магмы, необходимой для вулканических извержений. Дренажная оболочка заполнена высокотемпературными пароводяными растворами под избыточным давлением. Создаваемое слоем морской воды и растворов гидростатическое давление дренажной оболочки океана приближается к 1 тысяче атмосфер. В то же время в дренажной оболочке коры суши оно возрастает (при мощности коры 30—60 километров) до 3–6 тысяч атмосфер. Более высокое гидростатическое давление в оболочке под материками создается не только потому, что материки возвышаются над уровнем воды в океане в среднем на 875 метров, но и еще потому, что трещины и разломы в коре суши заполнены более тяжелыми растворами, чем паровые растворы, поднимающиеся из глубин дренажной оболочки материковых побережий в дренажную оболочку океана. Разновидности коры суши и океана выступают как бы в роли соединенных сосудов, причем в одном колене – в коре материков – гидростатическое давление выше, чем в коре океана. Океаническая дренажная оболочка оказывается областью разгрузки тех высокотемпературных водных и паровых растворов, которые заполняют дренажную оболочку материков. Постоянное поступление растворов создает избыточное давление в дренажной оболочке океана, что и вызывает деятельность многочисленных вулканчиков на океанском дне.

Эти извержения работают наподобие «предохранительных клапанов». Прорвавшись сквозь кору, такой «клапан» действует, пока давление может преодолевать противодавление столба воды в океане при глубине его до 4–5 километров. Но давление в конце концов падает, и вулканчик затихает.

Однако покой недолог: он продлится до того момента, когда давление вновь восстановится до такого, какое сможет в этом месте или где-то рядом преодолеть сопротивление, ведь дренажная оболочка облекает весь земной шар, и везде и всюду есть пар высокого давления. При каждом очередном извержении происходит выброс больших количеств высокотемпературного пара, из которого при охлаждении выпадают массы вещества, образующие в атмосфере большие количества пеплов. Резкое снижение давления в вулканическом канале и в данном месте дренажной оболочки отражается на растворимости силикатов, алюмосиликатов и других веществ. Они выпадают в осадок, образуя вязкие желеобразные массы. Эта минеральная «жижа» скопляется в канале вулкана и откладывается на дне в виде лавы, туфа и пемзы.

Извержения, происходящие на глубинах 3–4 километра, в большинстве случаев не выдают в атмосферу даже пара, ибо он конденсируется там при вышекритическом давлении и быстром охлаждении в воде, и на волнах появляются лишь массы пемзы, погибшей рыбы и т. п. На дне же образуется новая вулканическая сопка.