КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Вулканизм
Это самое интригующее, неистовое и завораживающее природное явление, широко распространенное на Земле (рис. 5.3). Научное изучение вулканов считается связанным с первым документальным описанием Плинием Младшим извержения Везувия 79 г. Но как же мы мало знаем о законах вулканической деятельности, несмотря на более чем 1900-летие (!) научных исследований. В 1966 г. наш соотечественник ученый-вулканолог В.И. Владовец подсчитал общую численность действующих на Земле вулканов как около 600, с числом извержений за историческое время близким к 3500, и пришел к выводу об относительном нарастании интенсивности вулканической деятельности с течением времени. И в том же 1966 г. американец Х.У. Менард, анализируя материалы предшествующих океанологических исследований, провел первый подсчет вулканических построек на дне Тихого океана - 2000 (!) и пришел к заключению, что только в этой акватории следует ожидать около 100000 вулканов высотой более 1 км. Это была научная сенсация. Действительно, до этого считалось, что вследствие небольшого парциального давления паров воды, не превышающего 217,7 бар, на морских глубинах свыше 2000 м взрывные явления невозможны. Поэтому эксплозивная деятельность здесь должна полностью отсутствовать. Появились предположения, что в момент вулканического взрыва давление может достигать величин в несколько килобар. Тогда прежний теоретический запрет может быть снят и эксплозии становятся допустимыми на самых больших океанических глубинах.
Рис. 5.2. Тектонические единицы континентов: щиты и орогенные пояса
Области складчатости: 1 – палеоген-неогеновой; 2 – мезозойской; 3 – верхнепалеозойской; 4 – нижнепалеозойской; 5 – докембрийской (по Umbgrove., 1947) Тепловая энергия земных недр, проявляемая при вулканических процессах, оценивалась в 3% от общих потерь тепла Землей (за последние 500 млн лет). Надо ли говорить, что с учетом новых данных о масштабах вулканизма в океанах, эта первоначальная цифра должна быть существенно скорректирована. Энергия вулканизма может выражаться в так называемой магнитуде, характеризующей количество затраченной энергии в логарифмической шкале, или, по почину венгерского геофизика Хедервари, - в эквиваленте атомных бомб, при принятой энергии одной атомной бомбы 8,4×1014 Дж (8,4×1021 эрг, или 2×1014 кал), что соответствует 10-кратной энергии атомной бомбы сброшенной на Хиросиму. Количество энергии при разовых вулканических извержениях может достигать 21547,6 эквивалентов атомных бомб, как это было при извержении Кракатау в 1883 г., и даже 171488,6 тех же единиц при эксплозиях вулкана Тамборо в 1815 г. Суммарный геоэнергетический эффект вулканической и гидротермальной деятельности оценивается в 0,17×1011 Вт на платформах и в 1,7×1011 Вт на островных дугах. Да в рифтовых зонах ежегодно извергается примерно 3,31-3,36 км3 ювенильного вещества и выделяется до 10×1011Вт вулканогенной энергии.
Рис.5.3. Схема размещения современных вулканов на Земле
1 – континентальная кора, окружающая материки в пределах океанических акваторий; 2 – срединно-океанические спрединговые зоны растяжения (двойные линии) и трансформные разломы (одиночные линии) в осевых частях подводных горных хребтов; 3 – зоны субдукций («подныривания» океанических литосферных плит под континентальные); 4 – зоны коллизий (столкновений) литосферных плит; 5 – условные границы литосферных плит (вне зон спрединга, субдукций и коллизий); 6 – направления движений литосферных плит; 7 – континентальные и островные вулканы; 8 – подводные вулканы Тихоокеанской акватории (по Менарду)
Рост населения и распределение жизненно важных ресурсов (территорий, плодородных почв и т.п.) заставляет человечество научиться жить у вулканов. Так, например, в Индонезии отмечается прямая тесная зависимость между интенсивностью вулканической деятельности и плотностью населения. Это опасное соседство: учтенные людские потери при извержениях за период около 500 лет составили порядка 190-240 тыс. человек. А проживает сейчас в вулканических областях в опасной близости к вулканам 200 млн человек. Современные вулканогенные ландшафты и экосистемы занимают примерно 6,75 млн км2 (4,5% территории суши). Поражающими факторами при вулканических извержениях явля-ются тефровые (пепловые) эксплозии с палящими тучами и пепловыми потоками, лавовые эффузии, ядовитые вещества, лахары, а также тепловое и электроразрядные воздействия, загрязнение воздушных и водных масс. Что же представляют из себя вулканические сооружения, каковы их масштабы? Параметры вулканических построек различны. Размеры конусов в основании составляет сотни метров-километры, но могут достигать 400 км, как у Мауна-Лоа (Гавайи); высоты - сотни метров до 3,9 км, а в целом, вместе субвулканической частью, до 10 км (у него же). Кратеры имеют диаметры чаще 100-500 м, при глубинах в сотни метров и до 1,8 км (Пальма). Углы склонов пирокластических конусов достигают 30-40°, чаще составляя 10-35°; у щитовидных – менее 7-8°. Кальдеры могут достигать в диаметре 16-30 км (Исланд-Парк-Кальдера, штат Айдахо, США) - 40 км при объеме до 180 км3 (Тамборо). Подводные вулканы - гайоты имеют высоту над основанием дна в 300-3500 до 4500 м, обладая выровненной вершиной чаще на уровне 1800-1200 м от зеркала вод. В наземной экпозиции они вероятно представлены в Афари (северо-восточная Африка), где образуют горы высотой 300-400 м с диаметром в основании около 1000 м. Диаметр подобных построек вообще - несколько километров-несколько десятков километров. Углы круче чем у наземных (30-40°), но в среднем 20-22°. Промежуточную позицию в этом отношении занимают подводные извержения в зоне мелководий. Для Капелиньюша (Азорские острова) Г. Тазиев (1961) особенно подчеркивал, что хотя извержение и началось на морском дне, но оно почти сразу же превратилось в надводное. Особое место среди подводных извержений за-нимает Богослов (Алеутская дуга), который то исчезает, то появляется над поверхностью зеркала вод. Извержение сопровождается образованием куполов, растущих прямо с океанических глубин. Есть и своеобразные подледные вулканы - резко выступающие конусо-цилиндры - star Исландии (table mountains). Продолжительность извержений - от дней-месяцев (Кракатау – 3 месяца) - лет (Парикутина 9 лет) до тысячелетий. Ритм изменчив. Так, для вулкана Лелхара (Япония) за 900 лет (между 634 и 1552 гг.) периоды затишья составляли от 115 до до 230 лет; с 1552 по 1938 гг. - всего 6-87 лет; с 1938 г. не превышают 10 лет. Объем выброшенных вулканом твердых продуктов может быть огромен: по площади занимать до 827000 км2 (Кракатау) и даже 4 млн км2 (Косегвин, Карибское море, 1835 г.); по объему до 22-50-80 млн м3 (Галунггунг - Ява, Косигуина - Никарагуа); по мощности до 60 м. Высота выброса может составлять 30-43 км (Безымянный, Камчатка) и даже 80 км (Кракатау). При взрыве Тамборо была уничтожена гора на площади 630 км2 диаметром 40 км и высотой 2850 м. Объем лав при крупном групповом извержении Исландских вул-канов в 1783 г. достигал по площади 560 км2, по мощности потоков до 35 м. Согласно Е.К. Мархинину, объем горных пород при наиболее сильных экспозивных извержениях в период с 1800 по 1964 гг. измерялся величинами 10-28 и даже 186 (!) км3 (Тамборо, 1805 г.). По подсчетам Запера (1927), за примерно 400 лет (с 1500 по 1924 гг.) действующими вулканами поставлено около 50 км3 лав и почти 300 км3 рыхлого материала. Объем грязевого потока Электрон вулкана Рейнир (штат Вашингтон), сошедшего около 500 лет назад, составил около 150 млн м3, а более древний поток Осеола имел объем около 1,9 млрд. м3. Японский вулкан Галунггунг в 1822 г. выбросил из своего кратера поток объемом 30 млн м3. По Х. Менарду, объем вулканических излияний только в Тихом океане составляет около 2,4×107 км3. По Ферхугену (1946), объем всех известных плато-базальтов близок к 1×107 км3. Средний темп накопления вулканических масс на дне Тихого океана 0,2 км3 в год. На материках, по Куену (1950), за последние несколько сотен лет он составил около 1 км3. Однако, вулканические породы Тихого океана на площади 2×107 км2 накапливались в течении 108 лет, тогда как на материках на площади 15×107 км2 - в течении 40×108 лет. Таким образом, по мнению Х. Менарда, средняя интенсивность вулканизма на юго-западе Тихого океана была, по крайней мере, в несколько сот раз выше средней интенсивности вулканизма на материках. Только на суше в биосферу ежегодно в среднем поступает примерно 0,65 км3 ювенильного вещества (0,18 км3/год на континентах и 0,47 км3/год в островодужных орогенах). Скорость растекания лав изменяется от нескольких метров в сутки до 60 км/ч, продвижение палящих туч и пепловых потоков до более 160 км/ч. Температура лав 700-1300° С, палящих туч 700-1000° С, пепловых потоков - свыше 535° С. Скорость грязевых вулканических потоков - лахаров - до 100 км/ч при перемещениях до 300 км. Максимальная доза газов, выделяемых вулканами, приходится на водяной пар, но в разных соотношениях содержатся и другие летучие соединения. Значительна роль газоаэрозолей. При чисто эффузивных извержениях в атмосферу поступает от 2-3 до 5-7 вес. % магматических газов, из которых до 97 об. % приходится на пары воды. И примерно столько же составляют фумаролы, сульфатары и парогидротермы. Эксплозивная деятельность дает до 4×106т пылевидного аэрозоля или в несколько раз больше после особенно катастрофических извержений. Из этого вклада тепломассопереноса (примерно треть изменения радиационного баланса атмосферы), 2/3 приходятся в основном на сернокислотный аэрозоль - поступление с газово-пепловыми выбросами SO2, H2S, CS2 (сероуглерод), OCS (карбонилсульфида) и мелких частиц серы. Совокупный их объем составляет примерно 2,8×106 г/т и возрастает при самых катастрофических извержениях.
Таблица 5.2 Состав вулканических газов, объемные %% (по G. A. Makdonald, 1972)
1 - Килауэа, 2 - Мауна-Лоа, 3 - Нираонго (Заир), 4 – Cуртэй (Исландия), 5 - Мон-Пеле (из андезита), 6 - Лассен-Пик (из дацита), 7 - Мауна-Лоа (из базальтовой пемзы), 8 - Нинафоу (из базальтовой магмы), 9 - Козу-Сима (Япония - из риолита)
Воздействие вулканических газов при направленных ветрах может выражаться в наличии вытравленных полос шириной 5-8 км на площади примерно 150 км2 (Масая-Ниндири, Никарагуа). Кислотность самого пепла при извержении Ирасу (Коста-Рика) в 1963-1965 гг. составляла около 4 рН. При извержении Катмаи в 1912 г. в Сьюарде и Кордове (400 и 575 км от вулкана соответственно) выпадал кислотный дождь. Даже на удалении 1100 км у мыса Спенсер от воздействия газов тускнели медные предметы. Воздействием мофетт объясняются появления "ущелий смерти" и "газовых озер", приводившие не раз к массовой гибели животных и людей. Так, например, 21 августа 1986 г. на берегах оз. Ниос (кратер вулкана Камерун) произошла катастрофа. Площадь этого озера 1,48 км2, глубина 208 м. Произошел выброс газового облака с углекислым газом. Оно перевалило через стенки кратера, сползло к подножью и накрыло деревни. Из-за удушья погибло 1700 человек и тысячи голов крупного рогатого скота. Наиболее крупные вулканические катастрофы с большим количеством людских жертв приведены в табл. 5.3
Таблица 5.3
Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 517; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |