4. Магматизм. Виды магматизма. Типы вулканов. Продукты извержений. Экологические последствия извержения вулканов.

Магматизм – это совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и ее производные.

В зависимости от характера движения магмы из очагов к поверхности Земли различают интрузивный (глубинный) магматизм («инрузио» – внедрение) и эффузивный (поверхностный, излившийся), или вулканизм.

Интрузивный магматизм

При движении расплавленной магмы вверх она внедряется в окружающие породы, переплавляет их, остывая, отдает тепло. Такой процесс носит название интрузивного магматизма. Породы, образовавшиеся при остывании магмы, называются интрузивными или магматическими.

Застывая и кристаллизуясь на различной глубине, магма образует следующие характерные тела: батолиты, лакколиты, лополиты, штоки, дайки и др.

Батолитами (от греческого слова «батос» — глубина) называются крупные глубинные тела внедрения магмы, достигающие сотен километров в длину и десятки километров в ширину. Площади выходов батолитов обычно превышают 200 км²(например, Зеравшанский и Гиссарский батолиты в Таджикистане).

Ответвления от батолитов магматических интрузий небольших размеров называются штоками («шток» по-немецки— палка, ствол). Они обычно приурочены к зонам трещиноватости в земной коре.

Лакколиты (по-гречески «лаккос» — полость, углубление) представляют собой полуглубинные интрузивные магматические тела грибообразной формы. Покрывающие их осадочные породы повторяют фор­му интрузии и обычно сводообразны. Как правило, лакколиты развиты в платформенных условиях, сложены они породами основного состава. Примером лакколита являются горы в окрестностях Пятигорска: Бештау, Машук, Змеиная, Железная, Развалка и др.

Пластовыми интрузиями (или силлы) называются магматические тела плоской формы, залегающие согласно с подстилающими и перекрывающими их осадочными породами. Широко развиты базальтовые силлы в Тунгуской синеклизе сибирской платформы. Здесь они образуют многоэтажные пластовые интрузии, с­единенные между собой подводящими каналами. Мощность (толщина) силл достигает нескольких сотен метров и даже километров.

Лополиты (по-гречески «лопос» — чаша или плоское блюдо) по форме эти интрузивные магматические тела напоминают вогнутую сверху чечевицу. По размерам в диаметре они значительны. Например, лополит Бушвельда в Ю. Африке достигает длины 300 км.

Жилами называются интрузивные трещины, отходящие от батолитов, штоков, лакколитов и заполненные остывшей магмой. Они бывают различной толщины, формы и протяженности. Среди жил выделяютсядайки (по-шотландски «дайка» — стена), вертикальные и наклонные магматические интрузии, обычно ограниченные параллельными плоскостями пород. Дайки являются приповерхностными или малоглубинными магма­тическими телами. В некоторых случаях наблюдаются серии пересекающихся даек, заполняющих параллельные, пересекающиеся или радиально расположенные разрывы. Протяженность и ширина даек различная, от миллиметров до сотен метров. Известны дайки шириной до 12 км и длиной до сотни км (Большая дайка в Ю. Родезии).

Для глубинных (абиссальных) пород более свойственны формы интрузий батолиты и штоки, а для полуглубинных (гипабиссальных) и приповерхностных — лакколиты, лополиты, жилы и дайки.

Покровы ипотоки — геологические магматические тела, образовавшиеся за счет застывания излившейся на поверхность лавы. Покровы занимают громадные площади, а потоки обычно заполняют дно горных ущелий. По размерам покровы соизмеримы со странами. Например, Армянское нагорье или плато Декан в Индии.

Эффузивный магматизм

Иногда магма по трещинам в земной коре выходит на поверхность. В этом случае формируется вулкан, из которого выливается жидкая лава. В зависимости от характера и механизма излияния лавы различают эффузивный магматизм трещинного и центрального типов. Последний более характерен для современного вулканизма.

Эффузивный магматизм трещинного типа проявляется излиянием лавы на поверхность по крупным трещинам или разломам в земной коре. Само слово «вулкан» происходит от острова Вулькано, находящегося в Тирренском море, близ Италии.

На Земле выделяют три основных вулканических пояса:

Тихоокеанский — приурочен к берегам Тихого океана и прослеживается вдоль южной и северной Америки, Алеутских островов, Камчатки, Курильских и Японских островов и далее через Филиппины, Новую Гвинею к Новой Зеландии.

Средиземноморско-Индонезийский — протягивается через Средиземное море, Турцию, остров Ява, Суматра к Новой Гвинее.

Атлантический— прослеживается от Исландии через острова Азорские, Канарские, Зеленого мыса, Святой Елены к острову Тристан.

В морях и океанах вулканы связаны в основном с рифтовыми зонами и являются источником образования островов.

В зависимости от строения каналов, по которым магма поднимается к поверхности Земли, различают два основных типа вулканов: трещинный и центральный.

В вулканах трещинного типа лава выливается на поверхность из разломов и образует лавовые покровы. Вулканы трещинного типа развиты на территории Исландии.

Преобладают на Земле вулканы центрального типа. Вулкан центрального типа состоит из очага, конуса, канала и кратера. Разогретая магма, растворы и жидкие вещества из очага по каналу поднимаются наверх и в виде лавы (лава представляет собой магму, лишенную газов) через кратер извергается на повер­хность Земли. Конус вулкана сложен обломками маг­матических пород, выброшенных при извержении вулкана, и потоками застывшей лавы. Глубина очагов — камер магмы различная: обычно от 30 до 200 км. Из этих очагов магма поступает в небольшие вторичные маг­матические резервуары, расположенные на срав­нительно небольших глубинах и непосредственно питающие извержения.

В биографии вулканов выделяют детство, юность, молодость, зрелость и старость. Детство и юность вулканов приходятся на опускание земной коры. В ней образуются разломы, по которым из недр выбрасывается вулканический материал. Стадии детства и юности происходят в море. Молодость и зрелость совпадают с поднятием земной поверхности. Молодые вулканы имеют стройные конические купола. У молодых вулканов лава основного состава по мере развития магматического очага сменяется на андезитовую. Заканчивается зрелая стадия вулкана сильнейшим взрывом, который сносит верхнюю часть конуса. Лава в очаге становится кислой и очень вязкой. При последующих извержениях такие вулканы формируют лавовые купола и обелиски из застывшей магмы.

При дальнейшем развитии вулкана, когда извержение проявляется сильным взрывом, на месте кратера образуется огромная впадина — кальдера. Как правило, кальдера заполняется водой и превращается в озеро. Площади кальдер достигают 250 — 430 км². Иногда в центре кальдер проявляются новые вулканы, но меньше по размерам и силе извержения.

В зависимости от характера извержения вулканы центрального типа подразделяются, в свою очередь, на несколько типов.

Гавайский тип. Извержение вулканов Гавайского типа характеризуется спокойным излиянием базальтовой лавы, поскольку происходит постепенное выделение газов. Конусы вулканов обычно пологие. Кратеры их большие и часто заполнены водой. Вулканы Гавайского типа широко распространены на многих островах Тихого океана.

Стромболианский тип. Назван по вулкану Стромболи, расположенному на острове в Средиземном море, недалеко от Сицилии. Лава вулкана среднего и кислого состава, вязкая, богатая газами. Кратеры вулканов постоянно заполнены кипящей и бурлящей лавой. Взрывы сильные, сопровождаются выбросами вулканических бомб и пепла. К этому типу относятся многие вулканы Камчатки (Ключевской, Авачинский и др.).

Плинианский тип(вулканический, везувианский) извержений получил свое название по имени римского ученого Плиния Старшего, погибшего при извержении Везувия в 79 г. н. э., уничтожившего три больших города - Геркуланум, Стабию и Помпеи. Характерной особенностью извержений этого типа являются мощные, нередко внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества тефры, образующей пепловые и пемзовые потоки. Именно под высокотемпературной тефрой были погребены Помпеи и Стабия, а Геркуланум завален грязекаменными потоками -лахарами.В результате мощных взрывов близкоповерхностная магматическая камера опустела, вершинная часть Везувия обрушилась и образовалась кальдера, в которой через сто лет вырос новый вулканический конус - современный Везувий. Плинианские извержения весьма опасны и происходят внезапно, часто без всякой предварительной подготовки. К этому же типу относится грандиозный взрыв в 1883 г. вулкана Кракатау в Зондском проливе между о-вами Суматра и Ява, звук, от которого был слышен на расстоянии до 5000 км, а вулканический пепел достиг почти стокилометровой высоты. Извержение сопровождалось возникновением огромных (25-40 м) волн в океане -цунами,в которых в прибрежных районах погибло около 40 000 человек. На месте группы островов Кракатау образовалась гигантская кальдера.

Пелейский тип. Извержения вулканов этого типа отличаются от вышеописанных тем что очень вязкая лава, застывая, закупоривает жерло, образуя пробку. Напор газа не в состоянии прорвать пробку. Извержение происходит в результате большого взрыва с газами, пеплом, камнями. Известным примером служит вулкан Мон-Пеле на острове Мартиника. Из жерла этого вулкана при извержении в 1902 г. было выброшено много пепла, камней, под которыми оказались заживо погребенными 30 тысяч жителей города Сен-Тьер. По счастливой случайности в живых оказался один житель города. Им оказался осужденный за убийство. Во время извержения он находился в тюрьме. На месте вулкана поднялся обелиск из вязкой андезитовой лавы.

Маарыидиатремы. Особый вид извержений, после действия которых на месте вулкана остаются кратерные воронки, заполненные обломками различных горных пород и окруженные валом из обломков пород аналогичного состава. Следы лавовых излияний в таких воронках отсутствуют. Впервые такие воронки описали в Пиренеях, где они получили местные названия маары. Здесь маары заполнены водой. Дно сложено вулканической брекчией. Размеры маар разные: от небольших (200 м в поперечнике) до значительных (3600 м). Подобные воронки открыты в Южной Африке (Кимберлитовые трубки), в Австралии и в России (в Якутии и Архангельской области). Их называют трубками взрыва или диатремами. В отличие от маар, трубки заполнены обломками со стенок трубки и ультраос­новной магматической породы (кимберлитом). Маары и диатремы — это результат разовых взрывов древних вулканов.

Продукты извержениявулканов бывают газообразные, жидкие и твердые. Газообразные выделения составляют газы, содержащие серу, водород, хлор, азот, кислород, водяной пар и другие элементы. Водяной пар вместе с элементами выделяется в виде струй не только из жерла вулкана, но и на его склонах и из трещин на поверхности остывающей лавы.

Жидкими продуктами извержения вулканов являются лавы. Лава— это тоже магма, но в значительной степени потерявшая при извержении растворенные в ней газы. Высота лавовых истоков местами достигает 200 метров. Скорость движения лавовых потоков достигает 60 км/ч, а температура в лаве в моменты излияния ее на поверхность земли замерена от 1000°С до 1300°С. Лава по своему составу бывает вязкая, содержащая много кремнезема, или жидкая с меньшим количеством кремнезема. Вязкая лава иначе называется кислой (риолитовая лава). Цвет кислой лавы обычно светлый или светло-серый. Жидкая лава, как правило, основного состава (базальтовая лава). Цвет такой лавы темный.

Твердые продукты извержения — это вулканический пепел, песок и бомбы, которые состоят из отдельных минералов, входящих в состав лавы. Размер твердых продуктов различный: от долей миллиметров — пепел, первые миллиметры и сантиметры — песок, до нескольких метров в поперечнике — бомбы. Все твердые продукты вулканической деятельности выбрасываются в начальную фазу извержения вслед за газами. Часто вместе с газами выбрасываются смесь пепла, песка и камней, так называемых лапиллей, щебня и вулканических бомб. Почти 0,9 общей массы современ­ного вулканического извержения приходится на вулканический пепел.

Экологические последствия извержения вулканов.

Даже единичные извержения вулканов способны привести к эко­логическим катастрофам, а если одновременно действуют десятки и сотни вулканов, то это уже может повлечь за собой глобальные катастрофические последствия.

Мощное эксплозивное извержение вулкана Санторин в Эгейском море в XVI в. до н.э. привело к гибели минойской цивилизации, центром которой был остров Крит. Огромные по силе взрывы вызвали пемзопад, распространившийся на все Восточное Средиземноморье, а на самом острове мощность пемзы достигала 100 — 150 м. Волны цунами достигли Крита, разрушив многие прибрежные поселения и потопив все корабли, стоявшие в гаванях. Так, на долгие тысячелетия исчезла высокоразвитая цивилизация, заново открытая лишь в XX в. Именно эта катастрофа сейчас активно об­суждается в качестве прообраза мифа об Атлантиде Платона.

Извержение Везувия в августе 79 г. н. э. похоронило под толщей вулканических туфов города Помпеи и Стабию, а Геркуланум оказался залитым мощным грязекаменным потоком. Об этих городах и людях, погребенных под туфами и обломками домов, забыли. И лишь в XVIII в. случайно наткнулись при прокладке водопровода на плиту с надписью и статую, после чего и начались интенсивные археологические раскопки. Подобных примеров можно привести очень много, и все они будут свидетельствовать о том, что любое извержение вулкана, эксплозивное или эффузивное, приводит к экологической катастрофе.

Колоссальный взрыв вулкана Кракатау в Зондском архипелаге в 1883 г. погубил почти 40 000 чел. В 1983 г. в Исландии произошло излияние жидких базальтов из трещины Лаки, объем которых составил более 12 км³. Для сравнительно малонаселенной Исландии это была катастрофа, так как сернистые газы, выделившиеся при извержении, уничтожили кормовые травы, от чего погибли поголовья овец и лошадей. Много людей, почти пятую часть населения Исландии, погубил голод.

Иногда пепел, выброшенный при извержении, может содержать ядовитые вещества и обладать большой кислотностью (рН <4), при которой растения погибают, а металл подвергается коррозии. При извержении вулкана Геклы в 1947 и 1970 годах очень много травоядных животных отравились фтором и погибли.

Раскаленная тяжелая пепловая туча, вырвавшаяся в мае 1902 г. из жерла вулкана Мон-Пеле на о. Мартиника в Карибском море, в мгновение разрушила город Сен-Пьер, в результате чего погибло более 30 000 жителей — практически все население этого города.

В наши дни извержения вулканов представляют такую же опасность, как и в прошлом. Пепел, выброшенный на большие высоты, забивает двигатели самолетов. В 1990 г. извержение вулкана Пина-тубо на Филиппинах привело к эвакуации американской военно-воздушной базы. К счастью, извержения вулканов сейчас можно предсказать с большой точностью и вовремя эвакуировать людей в случае опасности.

Последние исследования свидетельствуют о том, что массовые вымирания биоты, неоднократно случавшиеся в геологическом прошлом, могли быть связаны с извержениями вулканов. Например, рубеж в 183,6 млн лет (+2 млн лет), начало татарского века ранней перми, характеризовался массовым вымиранием морской фауны и флоры. И в это же время миллионы км³излившихся базальтовых лав способствовали резкому увеличению в атмосфере парниковых газов, а вулканический пепел, попавший в океан, изменил химический состав воды. Стабильная система «атмосфера — океан» оказалась нарушенной, и пережить это изменение смогли лишь некоторые виды организмов. Мощные излияния базальтов совпадают с эпизодами массового вымирания организмов 251, 200 и 65 млн лет назад.

15