Вулканы, их деятельность и вулканические процессы

минерал горный порода Вулканами называются конусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразные продукты, лава, пепел, обломки горных пород. Процесс извержения, или эруптивный (от лат. eruptivus — выброшенный, изверженный) может протекать спокойно (вулканы гавайского типа), но чаще он сопровождается мощными взрывами освобождающихся из магмы газов с одновременным выбросом в атмосферу попутно захваченных распыленных частиц лавы и раздробленных взрывом обломков минералов н горных пород, преграждавших путь магме и газам, а также захваченных со стенок канала, по которому двигались магма и газы.' Естественно, что вокруг выхода канала на поверхность накапливаются нагромождения излившейся и застывшей лавы и обломочного материала, образующие возвышенности в рельефе в виде куполовидных и конусообразных вулканических гор внушительной высоты.

Образование вулканов лишь в редких случаях происходит в результате единичного эруптивного акта спокойного излияния лавы или взрыва. Чаще вулканы формируются в результате многократных периодических или спорадических извержений. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле — будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа — не формировалась без участия вулканизма. Так, в СССР количество эффузивных (т. е. выброшенных вулканами) пород составляет 48,6% от общей массы выходящих на поверхность изверженных пород, даже без учета огромной (1,5 млн. км2) области распространения сибирских траппов (по данным А. Н. Заварицкого). В Северной Америке эффузивными породами представлено свыше 57% известных магматических образований (Р. Дэли и др.). Излияния траппов в Индии занимают площадь 650 тыс. км2. Вулканические извержения огромных размеров создали обширные лавовые поля в Южной Америке. Австралии, Южной Африке и Антарктике. При этом вулканическая деятельность на Земле происходила в течение всей истории ее развития, хотя и с различной интенсивностью в отдельные геологические периоды.

Выше указывалось, что скопления магмы сосредоточены в основных магматических резервуарах на глубинах от 40 до 150 км. Из этих резервуаров магма поступает в небольшие вторичные вулканические очаги, расположенные на сравнительно небольших глубинах и непосредственно питающие извержения. Движение магмы из недр к поверхности, по-видимому, вызывается следующими двумя факторами:

• 1) гидростатическим давлением, вполне, как показывают расчеты, достаточным, чтобы выжать магму на поверхность; однако гидростатическим давлением нельзя объяснить прерывистость вулканизма и часто имеющую место одновременность извержения из одного очага на разных гипсометрических уровнях;
• 2) увеличением объема системы расплав — газ в зависимости от снижения температуры и давления при движении магмы к поверхности Земли. Расчеты Л. К. Грейтона показывают, что при содержании в магме 9,4% газа (имеются в виду водяные пары) ее относительный объем при перемещении с глубины 40 км к поверхности Земли должен увеличиться в 1155 раз, причем заметное увеличение объема должно начаться лишь на глубине 5 км от поверхности. Поэтому полагают, что магматический расплав поднимается под влиянием гидростатического давления, а затем гораздо более существенную роль начинает играть адиабатическое расширение системы, сопровождающееся выделением газа с резким возрастанием давления.

Вулканическое извержение состоит из последовательно развивающихся фаз с характерными для каждой из них формами проявления. Как правило, извержения начинаются с подземного гула, сотрясения почвы в окрестностях и серии мелких взрывов, сопровождающихся выбросами газов и паров с примесью распыленных частиц лавы. В эту начальную фазу извержения над вулканом из выброшенных продуктов возникают клубящиеся тучи с грозовыми разрядами и ливнями. Эффектность особенно усиливается ночью от прорезающих тучи подобно метеорам раскаленных добела светящихся кусков лавы и крупных обломков горных пород, выбрасываемых вулканом со скоростью пушечных снарядов.

Серия мелких взрывов сменяется второй фазой взрывов нарастающей силы и заканчивается пароксизмом максимальной силы, после которого наступает третья фаза, характеризующаяся излияниями лавы. Последняя или изливается спокойно, или же выбрасывается исполинскими огненными фонтанами иногда до 300 м высотой и до 30 м в диаметре. На воздухе лава начинает быстро остывать с образованием на ее поверхности твердой корки. Остающиеся еще в лаве газы и пары скопляются в отдельных участках, взламывают корку, дробят ее и обломки нагромождают в виде небольших конусов, которые дымятся еще годами после излияния лавы, образуя паразитные вулканы-карлики, называемые горнитосами (от исп. bornito — горы). Излияниями лавы заканчивается извержение и наступает период спокойной, фумарольной деятельности, когда вулкан слабо курится или совсем затухает до нового извержения. Периоды спокойного состояния вулканов между извержениями часто отличаются равномерностью и измеряются годами, десятилетиями, реже сотнями, а в исключительных случаях и тысячами лет. Примером равномерной периодичности извержений являются камчатские вулканы (Ключевская, Авачинская Сопки и др.) с промежутками покоя между извержениями 7—11 лет.

Вулканы проявляют активность лишь до тех пор, пока в питающих их магматических очагах имеется достаточное количество вулканической энергии; с ее уменьшением интенсивность извержений вулкана постепенно снижается и вулкан начинает затухать. Когда же полностью иссякнет энергия магматического очага, вулкан заканчивает активную жизнь, прекращает всякую деятельность и потухает. В этом отношении среди вулканов обычно различают:

• а) древние, полностью уничтоженные эрозией и другими геологическими процессами; от них остались лишь следы в виде эффузивных пород и туфов в геологических напластованиях земной коры;
• б) современные потухшие, которые еще в недавнем геологическом прошлом проявляли свою деятельность, но в настоящее время находятся в покое, подвергаясь лишь разрушительному воздействию агентов эрозии; однако следует отметить, что потухшими они считаются только потому, что их извержений не наблюдалось в историческое время и нет достоверных оснований категорически утверждать, что деятельность этих вулканов прекратилась навсегда;
• в) современные затухающие, в деятельности которых закончилась эруптивная стадия извержений с излиянием лавы и выбросом пирокластических продуктов, лишь время от времени из них выделяются пары воды и газы, свидетельствуя о заключительной, так называемой сольфатарной стадии жизни вулкана;
• г) современные действующие вулканы, характеризующиеся интенсивными циклами энергичной эруптивной деятельности и представляющие собой, в отличие от своих древних и потухших собратьев, объекты для научно-исследовательских вулканологических наблюдений, наиболее благоприятные, хотя далеко не безопасные.