Лекция 6. Геодинамические процессы. Магматизм. Эффузивный магматизм

Процессы, происходящие внутри Земли и на ее поверхности, формирующие состав земной коры, ее строение и рельеф поверхности, называются геодинамическими Одна часть этих процессов обусловлена энергией, освобождающейся в недрах планеты в результате радиоактивного распада химических элементов, фазовых и структурных превращений вещества в глубоких частях Земли. Такие процессы объединяются в группу эндогенных. Другая часть процессов порождается силами, действующими на поверхности Земли: суточными и сезонными колебаниями температуры, энергией движущихся масс воды, льда и ветра, химическими и физико-химическими реакциями, протекающими при участии воды и жизнедеятельности организмов. Эти процессы составляют группу экзогенных (от греч. ехо — снаружи).

В обоих группах существуют процессы, действующие по законам механики (например, распространение упругих колебаний в горных породах разной плотности при землетрясениях или перенос реками обломков разной крупности) и по сложным законам физической химии (например, при преобразовании кристаллохимических структур минералов в разных условиях). Геодинамические процессы совершаются во времени и имеют неодинаковую продолжительность. Одни происходят быстро, почти мгновенно (землетрясение, горный обвал и т.п.), для осуществления других требуется длительное время (формирование зрелой речной долины или образование плотной горной породы из рыхлого морского ила).

Среди эндогенных процессов наиболее важными являются землетрясения, магматизм, метаморфизм, тектонические движения и образование тектонических структур земной коры; для экзогенных — разрушении преобразование горных пород, перенос и отложение продуктов разрушения различными агентами, выработка рельефа поверхности, формирование осадочных горных пород.

Эндогенные и экзогенные геодинамические процессы тесно связаны. Их совокупное действие обусловливает циклическое и направленное развитие вещества и структуры земной коры.

Магматизм

Вещество земной коры и оболочки Земли, согласно современным данным, является твердым телом, несмотря на то, что уже на глубинах 60—70 км температура Земли настолько высока, что любая порода при давлении, равном атмосферному, могла бы находиться в расплавленном состоянии. Однако существующие на этих глубинах давления способствуют сохранению вещества в твердом состоянии. Термодинамическое равновесие в земной коре в оболочке установилось в процессе длительного развития нашей планеты. Нарушение этого равновесия в том или ином участке (т. е. уменьшение давления или увеличение температуры) вызывает переход масс Земли в отдельных локализованных участках (очагах) из твердого состояния в жидкое. Переход сопровождается колоссальным увеличением объема. Образовавшаяся в верхней мантии огненно-расплавленная масса (магма) перемещается в ослабленные участки земной коры или изливается на поверхность.

При вступлении магмы в земную кору газы, содержащиеся в ней, вследствие уменьшения давления высвобождаются часто путем взрывов, приводящих при благоприятных условиях к образованию в коре каналов, по которым и устремляется магма на поверхность Земли.

Внедрение магмы в земную кору называется интрузивным магматизмом (лат. интрузио — внедрение), или плутонизмом (Плутон — бог недр Земли); излияние магмы на поверхность называется эффузивным магматизмом (лат. эффузио — излияние), или вулканизмом (по имени бога огня у древних римлян — Вулкан). При вулканизме, помимо жидких продуктов, на поверхность выбрасываются газообразные и твердые продукты извержения. Вулканизм и плутонизм имеют исключительно важное значение в развитии нашей планеты, поэтому невозможно изучать Землю, не имея представления о сущности этих процессов. Однако изучены они еще слабо, что объясняется недоступностью наблюдения за течением интрузивного магматизма и молодостью науки вулканологии.

Эффузивный магматизм. Под вулканизмом понимают излияние на поверхность Земли лавы, или выход газов, или выбрасывание обломочного материала силой газов, вырывающихся из магмы, не дошедшей до поверхности Земли.

На поверхность Земли лава, газы и минеральные обломки выбрасываются или по трещинам в земной коре — трещинные вулканы, или по каналам, пробитым газами и лавой в ослабленных разломами зонах земной коры — центральные вулканы. В настоящее время в основном известны центральные вулканы; трещинные, имевшие большое распространение в прошлые эпохи жизни Земли, ныне сохранились главным образом в Исландии.

Внешний вид вулканов. Вулканы центрального типа чаще представляют собой конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные продуктами вулканических извержений. Высота возвышенностей нередко достигает нескольких сотен и тысяч метров. На вершине ее имеется чашеобразное углубление — кратер. От дна кратера отходит питающий канал — жерло, соединяющее кратер с магматическим очагом, вернее, со вторичным питающим вулкан магматическим очагом (основной очаг располагается в верхней мантии на глубине 60—200 км и более, вторичный очаг — в земной коре). Через канал выбрасываются продукты извержения в моменты так называемого эруптивного (лат. эруптивус — выброшенный) акта вулкана, т. е. в моменты извержения. Выбрасываемые вулканом обломки и лава постепенно наращивают вулканическую гору. В периоды покоя жерло вулкана заполнено обломками пород или застывшей лавой. Края кратера, имевшего в период извержения воронкообразную форму, обваливаются. Кратер приобретает форму чаши с плоским дном и крутыми стенками.

Преобразование кратера после прекращения извержения происходит и в результате провалов над пустотой, возникшей вследствие внезапного выброса лавы, и частично за счет оседания еще не извергнутой лавы. Позднее, если вулкан долго не возобновляет своей деятельности, размеры кратера растут за счет эродирующей деятельности экзогенных факторов. В кратерах вулканов, располагающихся в областях с большим количеством атмосферных осадков, во время прекращения деятельности вулкана образуются озера. Если вулкан не моногенный (образованный одним извержением), а полигенный (извергавшийся несколько раз), скопившаяся в периоды покоя вода при последующих извержениях мгновенно выбрасывается из кратера и, стекая с колоссальной скоростью по склонам вулкана в виде грязевых потоков (вследствие насыщения пеплом и песком), причиняет серьезные разрушения на склонах и у подножья вулкана. Иногда вода кратерных озер бывает настолько богата солями и кислотами, что может служить источником добычи их.

Правильную коническую форму поливулканы имеют редко. Она наблюдается у вулканов, часто извергающихся и выбрасывающих большое количество мелкообломочного материала (Ключевской, Авачинский, Карымский, ряд Яванских вулканов, африканский вулкан Кибо и т.п.). Чаще вулканические горы поливулканов имеют более сложные очертания. Так, встречаются вулканы, у которых конус, образовавшийся при более ранних извержениях, к периоду последующих извержений под действием разнообразных факторов почти нацело разрушается. Сохраняются лишь небольшие его остатки в виде островершинной кольцевой горы, окружающей плоское дно кратера колоссальных размеров. Внутри такого кратера располагается один или несколько молодых конусов. Обширный древний кратер, имеющий иногда поперечник в два-три десятка километров, называют кальдерой (исп.— котел). Примером такого вулкана может служить Везувий. Остаток древнего конуса его, представляющий валообразную гору, известен под именем Соммы. Между Соммой и молодым конусом протягивается углубление типа рва, расположенное в пределах кальдеры. Подобные остатки у других вулканов также называют соммами.

Многие действующие вулканы не имеют кальдер, но форма их конуса также со временем меняется. Как уже говорилось, горы поливулканов формируются в результате многократных периодических извержений. При этом извержения у некоторых поливулканов происходят не только из вершинного кратера, но также из трещин (радиальных и концентрических), разбивающих конус. Трещины образуются газами и лавами, оказывающими до прорыва огромное давление на конус вулкана, особенно перед началом извержения, когда жерло вулкана вверху остается еще закупоренным продуктами предыдущего извержения. В трещины устремляются газы, лава, нагромождающие новые конусы. При каждом последующем извержении могут возникать другие пути выхода продуктов извержения, поэтому склоны основного конуса у таких вулканов бывают усложнены многочисленными конусами меньших размеров, называемых побочными, или паразитическими. Богат побочными конусами (более 300, высота некоторых до 100 м) вулкан Этна, особенно много (более 1000) их у Яванского вулкана Галунгуна; по нескольку десятков побочных вулканов у сопок Камчатки.

Склоны вулканических гор изрезаны оврагами — барранкосами. направленными от вершины к основанию конуса; овраги тем глубже, чем реже извергается вулкан.

Продукты, извергаемые вулканами. Вулканические извержения доставляют на земную поверхность газообразные, жидкие и твердые продукты; от их количественных соотношений зависят форма и строение конуса и характер извержения. В порядке выделения продуктов у каждого вулкана наблюдается некоторая закономерность. У многих вулканов сначала появляются газообразные продукты вместе с обломочным материалом, а затем изливается лава. При бурных извержениях могут одновременно выбрасываться на поверхность все разновидности продуктов извержения, при спокойном извержении может изливаться только лава или спокойно выделяться газ.

Газ. Выделение газов в период относительного покоя вулкана происходит более или менее равномерно, но в периоды эруптивного акта извержение газа совершается внезапно, иногда в виде колоссальных взрывов. В этих случаях у ряда вулканов взрывается вершина конуса и в воздух выбрасывается большая часть его. На месте конуса образуется глубокая впадина. Во время извержения газы подымаются вверх в виде дымовых столбов или скатываются по склону. Гигантский столб газа и пепла, расплываясь в атмосфере, принимает пиниеобразный вид (пиния — сосна с зонтообразной кроной на высоком стволе). Во время извержения вулкана основная масса газов выделяется из главного кратера, а в периоды затухания деятельности — из паразитных конусов и трещин по склонам вулкана. До 60—99% объема всех газовых выделений падает на водяные пары, хотя в газовых выделениях некоторых вулканов пара сравнительно немного. Водяные пары в том или ином количестве выделяются во всех стадиях извержения вулкана. Иногда их объем измеряется многими тысячами и миллионами кубических метров (вулкан Гекла в Исландии при извержении в 1947 г. выбросил в воздух свыше 3 млн. м³ водяного пара). Кроме водяных паров, вулканы извергают водород, хлор, азот, хлористый водород, сероводород, сернистый газ, аммиак, хлористый и углеродистый аммоний, углерод, кислород, углекислый газ, метан, бром, фтор, бор и др. Газы изучаются только при спокойном их выделении или по тем налетам и кристаллам, которые они образуют на стенках трещин. Химический же состав газовых выделений в значительной степени определяется стадией деятельности вулкана. В первые стадии извержения вулканов температура высокая (600—700° С и выше), а газы состоят из хлористо- и фтористоводородных соединений. Газы с температурой выше 180° С принято называть фумаролами (лат. фумус — дым)—дымами (вырываясь из жерла, они воспламеняются, образуя густые клубы дыма). Ближе к завершению извержения температура газов уменьшается, меняется и их состав. При температуре 100—180°С в составе газов преобладает сернистый газ, поэтому эту стадию деятельности называют сольфатарной, а места выходов и сами газы — сольфатарами (итал. сольфатара — серная копь). При возгонах образуется сера. Мощные сольфатары имеются на Курильских островах. В последние стадии деятельности вулканов температура выделяющихся газов менее 100°С, в них преобладает углекислый газ. Эти выделения получили название мофетт (углекислые фумаролы). В это время нередко выделяется бор, при преобладании его газовые выделения называют соффиони. Отложения газовых выделений развиты во всех вулканических областях. Так, в долине “Десять тысяч дымов” (Аляска) ежегодно образуется около 1250 тыс. т хлористого и 200 тыс. т фтористого водорода и ежесекундно выходит через трещины 23 тыс. м³ пара с температурой 600° С. В большом количестве сублиматы накапливаются на фумарольном поле близ г. Лардорело (Италия), где ежегодно добываются тысячи тонн борной кислоты, буры, углеаммиачной соли и других продуктов возгона. Здесь же широко используются и перегретые пары воды для выработки электроэнергии. Эксплуатируются возгоны газов и пары и во многих других странах. Пары и горячие воды используются в Исландии, Новой Зеландии, в Советском Союзе; на Камчатке в районе Паужетских источников ныне начала работать на вулканологическом тепле опытно-промышленная электростанция.

Газы, выделяющиеся из магмы в процессе ее кристаллизации, оказывают колоссальное влияние на течение вулканических процессов. Увеличивая давление на кровлю вмещающих магму пород, они прокладывают путь магме, способствуя тем самым переходу интрузивного магматизма в вулканизм; извержение со взрывом — это только одно из проявлений выталкивающей силы вулканических газов. Газы, растворенные в магме, уменьшают ее плотность и этим способствуют поднятию магмы до более высоких уровней. Газы значительно увеличивают подвижность лавы и ее активность. Лава, сохранившая даже небольшое количество газов, течет при температуре 600—700° С.

Жидкие продукты. Извергаемая вулканом расплавленная силикатная масса называется лавой. Она отличается от магмы тем, что почти лишена паров и газов (они бурно выходят из расплава при излиянии его на поверхность Земли). Температура изливающихся лав обычно порядка 1000—1200° С. Химический состав лав довольно разнообразен. Преобладающими элементами лавы являются О, Si, Al, Mg, Fe, Na, Ca, К, Н и др. Химическим составом определяются физические свойства лавы. Лавы, имеющие в своем составе большое количество (52% и более) кремнезема, называются средними и кислыми. При меньшем количестве кремнезема (52—30%) лавы называются основными и ультраосновными. Лавы кислые и средние, светлых и серых тонов, сравнительно легкие, вязкие медленно остывают, богаты газами, причем чем меньше в лаве газов, тем лава более вязкая. Основные лавы окрашены в темно-серые, зеленые и черные тона, бедны газами, жидкие, легкоплавкие, подвижные (скорость течения до 10 км/ч, а при больших уклонах местности — до 30 км/ч). При излиянии на поверхность земли средние и кислые лавы образуют купола или очень короткие потоки, а основные — покровы и потоки; длина потоков при особо благоприятных условиях 80—100 км, чаще — 20—25 км. Площадь покровов достигает иногда громадных размеров, а мощность их находится обычно в пределах одного-двух десятков метров (для данного извержения).

Потоки основной лавы чаще имеют изломанные или гофрированные поверхности, а кислые лавы, богатые газами, дают глыбовые нагромождения (размер глыб 1—2 м в поперечнике). Образование изломанной поверхности обусловлено тем, что при течении магмы на поверхности потока образуется корка. Она плохой проводник тепла, поэтому внутри ее (в мешке) продолжает течь лава. При очередном выбросе последней поступление лавы в “мешок” увеличивается, образовавшаяся ранее корка разламывается на глыбовые обломки; если корка не успела отвердеть, онагофрируется. Гофрированные поверхности возникают и при взрывах газов, скопившихся в потоке под корками. Внутри потока лава течет и тогда, когда поступление новых порций ее прекращается; в таких случаях в потоках образуется довольно большое количество пустот нередко больших размеров. В Калифорнии, на склоне горы Шоста, подобная пустота имеет высоту 20—25 м, ширину — от 6 до 20 м и длину — более 1,5 км. Толщина кровли достигает 3—20 м. В СНГ большие пустоты в лавовых покровах наблюдаются в районе озера Севан и на Камчатке.

Количество извергаемой вулканами лавы, так же как и ее состав, у различных вулканов различно. Обычно в одно извержение лавы выливается немного (десятые и даже сотые доли километров кубических). Однако были и такие извержения, при которых из вулкана изливалось до нескольких десятых и даже целых единиц кубических километров лавы.

Лавы не всегда однородны, а бывают насыщены обломочным материалом — такие лавы называются агломератовыми. При затвердевании лав образуются эффузивные породы. Вследствие неодновременного застывания излившейся массы в ее верхней части образуются трещины сжатия (контракции). Они разбивают излившиеся породы на блоки (отдельности). Для основных горных пород свойственны отдельности столбчатые (призматические): столбы располагаются перпендикулярно поверхности охлаждения. Длина столбов несколько метров (иногда до 100 м), поперечник их 15—20 см (реже до 1 м). При подводном излиянии основных лав образуется шаровая отдельность. Шаровая отдельность возникает и в том случае, когда языки лавы соприкасаются со снеговым покровом (наблюдалось, например, при извержении Авачи).

Твердые продукты извержения. К твердым продуктам извержения, или, как их еще называют агломератам или пирокластам, относятся вулканический пепел, песок, лапилли, бомбы. Они, как правило, выбрасываются в первый период извержения, когда бурно вырывающиеся газы измельчают породы, закупоривающие жерло и слагающие его стенки, а также разбрызгивают лаву, захваченную их струями.

Вулканический пепел —мельчайшие (< 1 мм) обломки, состоящие из кристаллов полевого шпата, лейцита, авгита, роговой обманки, но чаще из обломков вулканического стекла. В зависимости от преобладания тех или иных минералов в составе пепла цвет его изменяется от белого и серого до бурого и черного. Пепел взрывами газов может в виде густого столба подниматься на высоту 10 км и более; там он подхватывается воздушными течениями и долго плавает в нижних частях стратосферы. Вулканический пепел составляет в общем основную часть твердых вулканических продуктов. Так, при извержении вулкана Катмай (на Аляске) в 1912 г. было выброшено около 20 км³ твердых продуктов, из них почти 90% приходилось на пепел. Дождь вулканического пепла шел беспрерывно 25 ч, образовав на поверхности Земли вблизи вулкана слой толщиной более 4 м. Тончайший слой этого пепла отмечен во всех континентах и океанах. Вулкан Тамбора (Индонезия), извергавшийся в 1815 г. выбросил около 150 км³ пепла и песка. Под тяжестью выпавшего горячего пепла погибает растительность. Особенно губительно действие пепла, когда одновременно с ним извергаются пары воды, которые в холодных слоях атмосферы охлаждаются и выпадают в виде дождя. В этих случаях по склонам вулкана бурными потоками стекает жидкая грязь, сметая все на своем пути.

Вулканический песок — минеральные частицы размером от 1 до 2 мм. Иногда он представлен хорошо выраженными кристаллами авгита, полевых шпатов, роговой обманки, слюды, магнетита, но чаще обломками вулканического стекла. Песок и пепел образуют вначале рыхлую массу, которая, постепенно уплотняясь под собственным весом и спекаясь, превращается в довольно плотную горную породу — вулканический туф. Нередко вулканический пепел выбрасывается на поверхность озер и морей и перемешивается с илом и песком водоема. В этом случае образуется горная порода смешанного (вулканического и осадочного) происхождения, называемая туффитом. Если в туфе встречаются и более крупные обломки, выброшенные из вулкана, то такая порода называется вулканической брекчией.

Лапилли (итал.— камешки). Размер их от 2 до 30 мм, состоят из пористого вулканического стекла, иногда из кристаллов, например полевого шпата, лейцита, авгита. Лапилли толстым слоем покрывают обширные пространства вокруг вулканов Атсонопури и Чикурачки на Курилах.

Вулканические бомбы представляют собой оторванные от стенок жерла и кратера обломки или куски застывшей в воздухе лавы, размер их до 2—3 м, иногда до 10—15 м в поперечнике. Бомбы падают вблизи кратера (не далее 5—7 км от него), а подымаются в воздух на высоту до 1000 м. Формы бомб самые разнообразные: веретенообразные, ленточные, шаровидные, грушевидные, остроугольные, караваевидные и т. п. Бомбы округлых очертаний образуются в результате полета на большую высоту сгустков лавы, чаще основного состава; средние лавы образуют бомбы угловатых очертаний, растрескавшихся с поверхности караваеобразных форм (типа хлебной корки). Вязкие средние лавы не успевают получить при вращении в воздухе оформленных очертаний; падая еще не остывшими, они приобретают лепешковидную форму, а неравномерность их остывания вызывает растрескивание поверхности бомб. Наличие на склонах вулкана бомб различного типа указывает на смену состава извергавшейся им лавы.

Вулканологи считают, что все вулканы мира изливают лавы приблизительно в шесть раз меньше, чем твердых вулканических продуктов.

Все продукты вулканических извержений принимают участие в строении земной коры. На долю эффузивных пород приходится в среднем около 49—50% от общей массы выходящих на поверхность магматических пород.

Типы вулканов и характер их извержения

Классификация вулканов основывается главным образом на характере их извержении и на строении вулканических аппаратов. По характеру извержений выделяется три варианта извержений вулканов: э ф ф у з и я излияние лавы на поверхность; э к с п л о з и я — газовый взрыв; э к с т р у з и я — выжимание или выдавливание малоподвижного магматического вещества на поверхность. Перечисленные варианты в большинстве случаев сложно сочетаются и обуславливают смешанный характер извержений вулканов, хотя известны чистые» проявления каждого из вариантов.

По строению вулканических построек выдёляют вулканы центрального типа, имеющие конусовидную или щитовидную форму и трубообразное жерло, а также ареальные и трещинные. Вулканы центрального типа, в свою очередь, подразделяют на полигенные и моногенные. Первые из них многкратно проявляют свою деятельность, вторые — всего один раз. К полигенным относится большинство известных вулканов.

Полигенные вулканы по характеру извержений разделяются на следующие три группы.

I. Лавовые или эффузивные вулканы, отличающиеся относительно спокойным излиянием лавы на поверхность. Примером могут служить вулканы Гавайских островов, крупнейшими из которых являются Мауна-Лоа, поднимающийся на 4168 м над уровнем Тихого океана, и Килауэа высотой более 1200 м над уровнем океана. Лава в этих вулканах основная, базальтовая, высокотемпературная (1200—1 250°С), жидкая, легкоподвижная. Поднимаясь по жерлу вулкана, она образует в кратере кипящее озеро, переливается через его края и стекает по склону в виде потоков, распространяющихся до 50—80 км, иногда до 100 км и более. Газы из лавы выделяются относительно спокойно, образуют иногда всплески, лавовые фонтаны. Отсутствие крупных газовых взрывов определяет незначительное содержание пирокластического материала в вулканических постройках. Такие вулканы имеют форму огромных пологих (наклон 5—10°) щитов, сложенных преимущественно радиально расположенными слоями застывшей лавы разного времени извержений, накладывающимися друг на друга. На склонах таких вулканов наблюдаются радиальные трещины, в пределах которых происходят побочные извержения базальтовой лавы. При извержении больших объемов лавы из магматического резервуара происходит проседание. верхнёй части вулкана с образованием крупных депрессий, называемых к а л ь д е р а м и.

II. Газово-взрывные (эксплозивные) вулканы. Особенностью извержений этих вулканов являются крупные газовые взрывы, происходящие почти без излияния лав, У некоторых вулканов газово-взрывная деятельность сочетается с выдавливанием, выжиманием вверх на поверхность лавы в вязком или затвердевшем состоянии. Среди вулканов этой группы наиболее распространены следующие типы извержений. Пелейский тип извержения назван по наименованию вулкана Монтань-Пеле на острове Мартиника в группе Малых Антильских островов. Лава этого вулкана, богатая кремнеземом, обладает большой вязкостью, малой подвижностью и выдавливается из жерла вулкана в виде обелисков или куполов. Затвердевая, она образует пробку, которая в дальнейшем может быть разрушена взрывом. Катастрофическое извержение вулкана произошло в 1902 г. Сильным, направленным под углом газовым взрывом выбросило огромную раскаленную лавину, состоящую из высокотемпературных твердых частиц лавы, взвешенных в газе. Эта лавина, температура которой достигала 700°С, двинулась по склону горы со скоростью около 150—160 км/ч полностью уничтожила город Сен-Пьер сна- селением около 30 тыс, человек, расположенный в 10 км от вулкана. Через несколько месяцев после извержения из жерла вулкана начала постепенно выжиматься вязкая лава, образовавшая экструзивный обелиск высотой в несколько сотен метров. Последующее извержение в 1903 г. имело тот же характер — сочетание газово—взрывной деятельности и выдавливания густой лавы. Вулканический конус при пелейском типе извержений формируется преимущественно из твердых продуктов извержений (пепла, пемзы, обломков экструзивных куполов).

Кракатауский тип извержения выделен по названию вулкана на острове Кракатау, расположенного в Зондском проливе между островами Ява и Суматра. Этот остров представляет собой три сросшяхся вулкана, расположенных в обширной депрессии — кальдере. Катастрофическое газово-взрывное извержение в пределах этого вулкана произошло 27 августа 1883 г., которому предшествовали умеренные газовые взрывы в мае, июне, июле, и два довольно мощных взрыва 26 августа. Гигантский газовый взрыв 27 августа уничтожил 2 острова, и на этом месте образовалась большая подводная кальдера размером 6,4х7,2 км. Ее происхождение, по-видимому, связано не только со взрывом конуса, но и с проседанием поверхности, вызванным выбросом огромною количества вулканического материала в атмосферу. Газово-пепловое облако поднялось на высоту десятков километров, а звук этого гигантского взрыва был слышен на расстоянии 4000—5000 км. Было выброшено около 18 км3 твердых продуктов, а взрывная энергия оценивалась в 1026 эрг. В результате извержения возникли огромные волны (ц у н а м и), принесшие гибель 36 тыс. человек. Спустя 44 года вулканическая деятельность Кракатау возобновилась и внутри кальдеры вырос новый конус из лав.

III. Вулканы со смешанным типом извержения характеризуются чередованием эксплозивных (взрывных) проявлений и излияний лавы разного состава. Таким типом извержения обладают широко известные вулканы Италии — Везувий, Этна, Стромболи и многие вулканы Камчатки, Курильских и Японских островов, Южной Америки и др. Состав извергаемых этими вулканами лав различен — от основных до кислых. В этой категории выделяются следующие типы извержений.

Стромболианский тип извержения назван по вулкану Стромболи, поднимающемуся в Средиземном море до высоты более 900 м. Для этого вулкана характерны газовые взрывы и ритмичные выбросы продуктов извержения (бомбы, лапилли, шлаки — пористые, пузырчатые куски лавы, относительно мало пепла), падающих на склоны. Лава этого вулкана в сравнении с гавайскими более вязкая, менее подвижная, поэтому лавовые потоки, вытекающие из кратера, короче и толще. Умеренные извержения стромболианского типа иногда сменяются короткими периодами более мощной деятельности, когда газовыми взрывами на большую высоту выбрасываются бомбы и другие твердые продукты (в том числе много вулканического пепла), выпадаютщие на расстоянии нескольких километров от кратера.

Этно-везувианский тип извержений выделяют по названию итальянских вулканов Этна на острове Сицилии и Везувий вблизи Неаполя. К этой категории относится ряд вулканов Камчатки, Курильских островов и других районов. Лавы в этих вулканах как правило имеют большую вязкость и насыщенны газами. Извержения происходят с сильными газовыми взрывами и выбросом огромного количества пирокластического материала. Лава, вытекал из кратера, образует относительно короткие потоки различной мощности (рис. 68). Характерная особенность некоторых вулканов—наличие побочных, или паразитических, в у л к а н о в, располагающихся на склонах основного конуса. Так, на склонах Этны насчитывается свыше 200, а на склонах вулкана Ключевская сопка на Камчатке более 60 побочных вулканов.

Вулканические постройки этих вулканов представлены конусами с крутыми (до 30—40° и больше) склонами, имеющими слоистое строение и поэтому называются с т р а т о в у л к а н а м и (от лат. stratum — слой). В них чередуются слои застывшей лавы со слоями, состоящими из пепла, лапиллей и других пирокластических продуктов, соответствующими многократным извержениям (рис. 69). Для многих вулканов этого типа характерны крупные кальдеры, в центре которых располагаются молодые конусы. Размеры их колеблются от нескольких километров до 10—15 км. Остатки древнего конуса образуют кольцо или полукольцо, называемое с о м м а (впервые примененное для соммы Везувия). Такие двойные вулканы (вулкан в вулкане), помимо Везувия, есть на Камчатке (вулкан Авачинская сопка и др.) и на Курильских островах. Наиболее крупной кальдерой обладает потухший вулкан Нгоронгоро в Восточной Африке, диаметр которого более 20 км.

Моногенные вулканы представляют собой вулканы центрального типа, образовавшиеся при однократном извержении. Это газово-взрывные извержения, иногда сопровождающиеся эффузивными или экструзивными процессами. При этом на поверхности часто образуются небольшие шлаковые или шлаково-лавовые конусы высотой от десятков до сотен метров с блюдцеобразным или чашеобразным кратерным углублением. Такие паразитические моногенные вулканы наблюдаются в большом количестве на склонах. или у подножий крупных полигенных вулканов.

Характерным примером моногенных вулканов центрального типа могут служить так называемые трубки взрыва. Их образование связано с огромным скоплением газов, выделяющихся из магмы и создающих колоссальное давление, способствующее возникновению алмазов, имеющих кристаллохимическую структуру высокой плотности. Иногда после взрыва образуются воронкообразные понижения рельефа, которые заполняются водой. Подобные образования характерны для Центрального Французского вулканического массива и Рейнской области, где они называются м а а р а м и. Алмазоносные трубки взрыва (д и а т р е м ы) имеются на юге Африки, в Якутии, недавно открыты в Архангельской области.

В отдельных районах интенсивного вулканизма выделяют ареальный тип извержения, к которому относятся массовые извержения из многочисленных близко расположенных моногенных центров извержения. Они часто бывают приурочены к мелким трещинам или узлам их пересечения. В процессе извержения некоторые центры отмирают, другие возникают. Ареальный тип извержения захватываёт иногда обширные площади, на которых продукты извержения сливаются, образуя сплошные покровы.

Проявления трещинного вулканизма сопровождаются излиянием огромных масс жидкой лавы обычно основного состава. В результате образуются мощные лавовые покровы. Таковы покровы базальтов, излившиеся на огромной площади в Центральной Сибири в нижнем мезозое, базальтовые покровы Деканского плоскогоръя в Индии, образованные на протяжении конца мезозоя и в палеогене.

Сравнительно молодые вулканические покровы распространены на большой территории в Восточной Африке в области Рифта Грегори. В 1783 г. в результате трещинного излияния вулкана Лаки (Исландия) был образован лавовый покров площадью 570 км².

Поствулканические явления. Процессы, происходящие во вторичном очаге, сразу же после бурных извержений вулкана не замирают. Длительное время наблюдаются так называемые поствулканические явления: извержение время от времени грязи (сальзы), пара и горячих вод (гейзеры), а также выходы термальных и термоминеральных вод и различных газов. Со временем активность поствулканических явлений падает.

Сальзы — грязевые вулканы, представляющие конусовидные возвышенности высотой 1—2 м с пологими склонами. На вершине конуса располагается кратер, из которого время от времени парами и другими газами выбрасываются обломки рыхлой породы или (если паров много) грязь, иногда очень жидкая (в последнем случае конусы у сальз не образуются). Сальзы известны в Сицилии, на острове Ява и в других областях.

С сальзами не следует смешивать грязевые вулканы, связанные с нефтяными месторождениями — псевдовулканы экзогенного происхождения. При извержении они выбрасывают водяные пары, горючий газ и нефть. В грязи содержатся бром, йод и другие редкие элементы. Газообразные продукты псевдовулканов представлены углеводородами, главным образом метаном — до 98%, углекислым газом — от 0,5 до 7% и др. Газы нередко самовозгораются, огненный столб может достигать 20—-30 м. Псевдовулканы имеются на Таманском, Керченском и Апшеронском полуостровах, в Туркмении и других районах СССР, а также в районах нефтяных месторождений Румынии, Бирмы. Размеры псевдовулканов нефтяных районов — от нескольких сантиметров до сотен метров в диаметре.

Гейзеры и термы. Гейзеры — горячие источники с температурой 80—100°С, периодически выбрасывающие струи воды. Их действие объясняется следующим образом. В трещинах в земной коре находится вода, температура которой выше 100°С. Вследствие давления водяной колонны в грифоне вода может оставаться перегретой. Температура воды в трещинах и пустотах, возрастая с глубиной, достигает на некоторой глубине точки кипения воды при данном давлении. По мере накопления тепла здесь начинается парообразование, в результате которого колонна воды может несколько подняться. Когда частицы воды оказываются в зоне меньшего давления, вода мгновенно закипает, выбрасывая колонну воды. Остывшая в воздухе вода частично падает обратно в колодец грифона гейзера и нужен определенный промежуток времени, чтобы вода в трещинах снова перегрелась и явление повторилось.

Горячие источники (термы) имеют температуру выше среднегодовой температуры данной местности. Термальные источники, содержащие растворенные минеральные вещества, не свойственные данной местности, называются термоминеральными. Термоминеральные источники широко распространены во всех вулканических зонах, в том числе на Курильских островах и на Камчатке. На Курильских островах часть газов, питающих фумаролы, перехватывается подземными водами, благодаря чему последние приобретают характер кислот, растворяющих по пути своего движения горные породы. Выходя на поверхность, они питают реки, выносящие растворенные породы в море. Экспедиция К. К. Земнова проследила путь “жидкого металла” в реке Юрьева от кратера вулкана Эбеко до ее устья, где на дне Охотского моря образовалась громадная желто-зеленая полоса осадков Аl и Fe.

Источники Камчатки отличаются высокой температурой, большими расходами и относительно небольшой минерализацией. Часть термальных источников относится к типу гейзеров. На Камчатке Т. И. Устиновой в 1941 г. открыта долина гейзеров (по реке Шумной). Здесь ею и последующими исследователями обнаружены многочисленные гейзеры, каждый из которых имеет свой строгий режим извержения. Некоторые гейзеры выбрасывают мощные струи воды на высоту до 50 м, а плотное облако пара подымается до 300 м. Гейзеры имеются во многих местах: в Исландии, в США (Йеллоустонский национальный парк), в Невой Зеландии, Италии, на острове Ява и других местах. Знаменитый в Иеллоустонском парке гейзер “Старый служака” поднимается до высоты 42 м и еще выше поднимается облако пара. Температура воды его около 90° С.

Газы в поствулканическую стадию вулкана выделяются спокойно из вершинных жерл, но чаще — из трещин по склонам конуса и его подножья. Фумарольная деятельность вулкана может проявляться в течение многих сотен лет. Так, вулкан Менделеева на острове Кунашир последний раз извергался 84 года назад, но до сих пор в его кратере из сотен трещин вырываются газовые струи. Каждая струя откладывает вокруг отверстия ярко-желтые кристаллы серы. Еще большие фумарольные серные поля в кратере вулкана Эбеко. Здесь, по данным В. А. Апродова, всюду парят и бурлят кипящие ручьи и грязевые котлы, а в одном из его кратеров расположено горячее озеро, заполненное слабым раствором серной кислоты. Фумаролы в ряде районов выделяют также железисто-марганцевые соединения (на склонах вулкана Бану-Вуху в Индонезии), буру, борную кислоту, хлористый амоний (вулканы Италии) и т. п. Сублиматы многих районов широко используются в промышленности.

Распространение вулканов. В настоящее время насчитывается во всем мире 523 действующих вулкана, т. е. один вулкан приходится почти на 1,5 млн. км² поверхности Земли, в то время как потухших вулканов, но сохранивших еще форму и строение, насчитывается свыше 4000.

Как действующие, так и потухшие вулканы на поверхности Земли распределяются крайне неравномерно. Причем первые из них приурочены к одним районам, а вторые — к другим. Это закономерно, так как вулканизм связан с наиболее подвижными зонами земной коры — с активными областями.

Современными зонами тектонических напряжений являются в основном Тихоокеанская, Средиземноморско-Индонезийская и Атлантическая, поэтому подавляющее большинство действующих вулканов располагается здесь.

В Тихоокеанской зоне изучено 324 действующих вулкана, т. е. свыше 60% всех действующих вулканов (и огромное число недавно потухших). Вулканы здесь располагаются по побережьям океана и на островах. Зона эта протягивается через Японские, Филиппинские острова, Камчатку, Курильские, через острова Новой Гвинеи, Соломоновы, Новые Гебриды, Новую Зеландию и Самоа, острова Боллени, далее через северо-восточную оконечность Антарктиды (вулканы Эребус и Террор), через землю Александра I, Южные Сандвичевы острова и острова Южной Георгии. Вулканическая зона проходит вдоль западного побережья Америки — от Огненной земли через Анды и Кордильеры к южному берегу Аляски и Алеутским островам. Наибольшее число вулканов зоны (161 из 324) сосредоточено на Аляске и Алеутских островах (36), Камчатке (28), Курильских (39) и Японских (58) островах; 36 действующих вулканов приходится на Центральную и на Северную Америку. В Андах вулканы соорудили громадные горы (Аконкагуа — 7035 м, Семаха — 6780 м, Попунгака — 6700 м, Котопахи — 5896 м). К этой же зоне относятся вулканы других островов Тихого океана. Вулканы зоны располагаются вдоль наиболее глубоких впадин: Кам-чатско-Курильской, Марианской, Филиппинской, Южно-Сандвичевой, Атакамской, Гватемальской, Алеутской и др.

Средиземноморско-Индонезийская зона охватывает область молодых гор от Альп через Апеннины, Кавказ, Эльбурс и горы Малой Азии, захватывая острова Малайского архипелага. Здесь на островах Танимбар, на Яве, Суматре, Никобарских, Андаманских, Молуккских и на Малых Зондских располагается основная часть вулканов этой зоны (104 из 134). Остальная часть действующих вулканов находится на западе зоны (в северной части Средиземного моря, Сицилии, Апеннинском полуострове и Греции).

Атлантическая зона вулканов приурочена к вершинам подводного серединного Атлантического хребта. На севере она начинается вулканами острова Ян-Майен, далее на юг идут вулканы Исландии, Азорских островов, островов Вознесения и Трис-тан-да-Кунья. К этой же зоне относятся вулканы Мадейры и Канарских островов, Зеленого мыса, Св. Елены и Малых Антильских. Всего в Атлантической зоне насчитывается 59 действующих вулканов.

Зона Индийского океана. Вулканы здесь связаны также с глубинными разломами. Основная масса вулканов встречается на островах Индийского океана (Родригес, Новый Амстердам, Реюньон, Св. Павла и ряд других островов, представляющих собой повышенные участки подводных хребтов океана) и на Африканском материке, где наиболее крупными из 12 действующих являются Килиманджаро и Кения.

В ряде мест вообще нет действующих вулканов, например в Австралии, Сибири и на Урале, но широко развиты остатки потухших вулканов.

Вулканическая деятельность в истории Земли то усиливалась, то ослабевала. Причиной усиления вулканизма в отдельные этапы истории Земли было увеличение тектонических напряжений, способствовавших появлению ослабленных зон в земной коре.