1 курс / 2 семестр / Геология / Введение в геологию

3. Газообразные продукты извержений

Газообразные продукты или летучие, играют решающую роль при вулканических извержениях. Их состав весьма сложен и изучен далеко не полностью из-за трудностей с определением состава газовой фазы в магме, находящейся глубоко под поверхностью Земли.

По данным прямых измерений, в различных действующих вулканах среди летучих содержится водяной пар, диоксид углерода (СО₂), оксид углерода (СО), азот (N₂), диоксид серы (SО₂), триоксид серы (SО₃), газообразная сера (S), водород (Н₂), аммиак (NН₃), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (Н₂S), метан (СН₄), борная кислота (Н₃ВО₃), хлор (Сl₂), аргон и другие, но преобладают Н₂О и СО₂. Присутствуют хлориды щелочных металлов, а также железа и меди. Состав газов и их концентрация очень сильно меняются в пределах одного вулкана от места к месту и во времени. Зависят они и от температуры и в самом общем виде от степени дегазации мантии и от типа земной коры.

По данным японских ученых, зависимость состава вулканических газов от температуры выглядит следующим образом.

Таблица 2.13 Зависимость состава вулканических газов от температуры

Температура, °С	Состав газов (без воды)
1200 – 800	HCl, CO₂, H₂O, H₂S, SO₂
800 – 100	HCl, SO₂, H₂S, CO₂, N₂, H₂, Cl₂
100 - 60	H₂, CO₂, N₂, SO₂, H₂S
60	CO₂, N₂, H₂S

Приведенные данные показывают, что наиболее высокотемпературные газы являются скорее всего ювенильными, т.е. первичными магматическими эманациями, тогда как при более низких температурах они явно смешиваются с атмосферным воздухом и водой, которая проникает в вулканические каналы по многочисленным трещинам. Такая атмосферная вода называется вадозной (от лат «вадозус» - неглубокий). Ниже +100°С пары воды превращаются в жидкость, которая реагирует с малорастворимыми соединениями типа HСl, образуя агрессивные кислоты.

По мере угасания активности вулкана происходит падение температуры и изменение состава газов. Среди них выделяются:

- фумаролы(лат. «фумус» - дым) – газы и водяные пары с температурой выше 180°С, имеют разнообразный газовый состав – водяные пары, углекислый газ, азот, сернистый газ, водород, окись углерода, хлор и др.;

- сольфатары(итал. «сольфатара» - серна копь), или сернистые возгоны – газы с температурой 100 - 180°С, состоящие из водяных паров и сернистых соединений;

- мофеты(итал. «мофета» -место зловонных испарений на земле), или углекислые возгоны – газообразные смеси с температурой менее 100°С, состоящие из водяных паров и углекислого газа.

Таким образом, характер выделения газов зависит от состава и вязкости магмы, а скорость отделения газов от расплава определяет тип извержения.

Типы вулканической деятельности

По характеру извержения вулканы делятся на пять типов:

1. Гавайский– спокойное истечение текущей базальтовой лавы с температурой1300°С. Лава образует невысокие фонтаны, большие пузыри и тонкие\. Обширные покровы лавовых потоков, наслаивающиеся один на другой, образуя крупные, но плоские щитовые вулканы. Благодаря тому, что извержения сопровождаются фонтанированием лавы, ее разбрызгиванием, то образуются валы и пологие конусы, образованные хлопьями жидких базальтов. Наиболее характерными типами извержений такого рода обладают вулканы Гавайских островов в Тихом океане – Килауэа, Мауна-Лоа, Мауна-Кеа, Хапемаумау и другие. Извержения обычно происходят из открытых жерл спокойно, изредка сопровождаясь слабыми взрывами.

2. Стромболианский– истечение лавы сопровождается слабыми ритмическими взрывами: температура лавы1000–1100°С, лава менее текучая, чем у вулканов Гавайского типа. Этот тип извержения назван по характеру деятельности вулкана Стромболи, расположенного в юго-восточном углу Тирренского моря у побережья Италии. Извержения обладают ритмичностью и в воздух периодически выбрасываются вулканические бомбы и туфы. Высота выбросов редко превышает 100 – 300 м потому, что газы отделяются от сравнительно жидкой магмы у края жерла. Если магмы много, она изливается в виде лавовых потоков. Извержения стромболианского типа образуют обычно шлаковые конусы.

3. Везувианский – извержению предшествуют подземные толчки и взрывы с выбросом большого количества пепла и водяных паров. Извержения этого типа характерны для вязкой магмы, насыщенной газами, что определяет умеренные или мощные взрывы, выбрасывающие высоко вверх обломки лав, иногда еще раскаленных, но быстро остывающих и образующих туфовые, пепловые и глыбовые вулканические конусы.

4. Пелейский– лава вязкая, извержению предшествуют сильные подземные толчки и взрывы, над кратером образуется купол загустевшей лавы, перекрывающий выход газов и, как следствие, образование теплогазовой палящей лавины с температурой700–1000°С. Этот тип извержения назван по вулкану Мон-Пеле на о. Мартиника в Карибском море, сопровождается не только мощными взрывами, но и образованием раскаленных газово-пылевых лавин, с огромной скоростью скатывающихся со склона вулкана. Магма, как правило, вязкая, закупоривающая жерло вулкана. Когда давление газов превышает прочность этой пробки, происходят взрывы и выбросы лавы. Этот тип извержений весьма опасен. Катастрофа 1902 г. привела к гибели 30 000 жителей города Сен-Пьер на Мартинике. и хорошо

5. Бандайсайский– извержение сопровождается мощными взрывами, с образованием большого количества тепла и пепла, лава густая, вязкая, закупоривается жерло вулкана.

Рис. Типы вулканических извержений

а – гавайский, б – стромболианский, в – везувианский, г – пелейский;

1 – слои застывшей лавы, 2 – раскаленная лава, 3 – лавовые выбросы, 4 – лавовые потоки, 5 – слои пирокластического материала, 6 – газовое облако, 7 – лавовая корка, 8 – облако газов, пепла и обломков лавовой корки, 9 – обелиск лавы, 10 - грубообломочные продукты разрушения обелиска, 11 – «палящая» туча газов и раскаленного пепла

Географическое распространение вулканов

Условно образовавшиеся на поверхности Земли вулканы принято разделять на действующие и потухшие. Количество вулканов, извержение которых в историческое время установлены или очень вероятны, составляет более500. Кроме того, отмечено более 200 вулканов с законченной деятельностью и в очень хорошо сохранившемся виде. Предполагается, что они были действующими в течение последних нескольких десятков тысяч лет.

Большинство ныне действующих вулканов находится в очень узких зонах, протягивающихся близ краев тектонических плит Земли.

Подавляющее большинство крупных извержений происходит вдоль срединно-океанических хребтов, где плиты раздвигаются в разные стороны (вулканы трещинного типа). Вулканические районы имеются и во внутренних областях плит (Гавайи).

Большинство наиболее активных вулканов (центрального типа) находятся в зонах субдукции, где края океанических плит погружаются под континентальные плиты и поглощаются затем мантией. При этом, как правило, вулканы располагаются на вышележащей плите, на расстоянии в несколько десятков километров от ее края. Для этих вулканов весьма характерны тепловые, грязевые и лавовые потоки, кипящие лавины, мощные выбросы пепла. Если же сталкиваются две континентальные плиты (Гималаи), то вулканы обычно не образуются.

Рис. 2.60 Географическое распространение вулканов (по М.М. Жучкову и др.)

1 – Тихоокеанский вулканический пояс» 2 – зона потухших вулканов этого пояса; 3 - Средиземноморско-Индонезийский вулканический пояс; 4 – Индонезийско-Тихоокеанский вулканический пояс; 5 – Атлантический пояс; 6 – вулканическая область Африканской рифтовой зоны; 7 – вулканическая область Байкальской рифтовой зоны; 8 – область современного вулканизма; 9 – группы потухших вулканов

Содержание