Наша планета Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора , под ней находится вязкий слой горячей мантии , а в центре - твердое ядро . Земную кору называют литосферой , что в переводе с греческого означает «каменная оболочка». Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара. На суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров.

Температура мантии - тысячи градусов. Ближе к ядру температура мантии больше, ближе к коре - меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные - опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия, хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая, как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.

Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски земной коры (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.

Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма - густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах. Они располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит.

Магма более жидкая, чем мантия, но всё же достаточно густая. В переводе с греческого «магма» означает «густая паста» или «тесто».

Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.

Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы, то есть выхода газов из нее. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена - это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация). Если бутылку с шампанским перед открыванием потрясти или нагреть, то из нее вырвется мощная струя, и удержать этот процесс невозможно. А если бутылка неплотно закрыта, то эта струя может сама вышибить пробку из бутылки.

Поток лавы при извержении вулкана

Магма в магматическом очаге находится под давлением, так же как и газированные напитки в закрытой бутылке. В том месте, где земная кора оказалась «неплотно закрыта», магма может вырваться из недр Земли, вышибив «пробку» вулкана, и чем прочнее была «пробка», тем сильнее будет извержение вулкана. Поднимаясь вверх, магма теряет газы и пары воды и превращается в лаву - магму, обедненную газами.

В отличие от шипучих напитков, газы, которые выделяются при извержении вулкана, - горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Сила взрыва вулкана бывает настолько мощной, что на месте горы после извержения остается огромная «воронка» (кальдера ), и если извержение продолжается, то прямо в этой впадине начинает расти новый вулкан.

Однако бывает, что магме удается найти легкий выход на поверхность Земли, тогда лава вытекает из вулканов вообще без взрывов. Так кипящая каша, булькая, переливается через край кастрюли. По такому типу извергаются, например, вулканы на Гавайских островах. У магмы не всегда хватает сил выйти на поверхность, и тогда она медленно застывает на глубине. В этом случае вулкан вообще не образуется.

Как же все-таки работает вулкан?

Когда открывается «клапан» в Земле (вышибается пробка вулкана), давление в верхней части магматического очага резко снижается. Внизу же, где давление пока еще большое, растворенные газы всё еще входят в состав магмы. В жерле вулкана из магмы уже начинают выделяться пузырьки газов: чем выше, тем их становится больше; эти легкие «воздушные шарики» поднимаются вверх и увлекают за собой вязкую магму. Около поверхности уже образуется сплошная пенистая масса (застывшая вулканическая каменная пена даже легче воды - это известная всем пемза ). Дегазация магмы завершается на поверхности, где, вырвавшись на свободу, она превращается в лаву, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.

После бурного процесса дегазации давление в магматическом очаге снижается, и извержение вулкана прекращается. Жерло вулкана закрывается застывшей лавой, но иногда не очень прочно: в магматическом очаге остается достаточно жара, поэтому на поверхность через трещины могут вырываться вулканические газы (фумаролы ) или струи кипящей воды (гейзеры ). В этом случае вулкан всё еще считается действующим. В любой момент в магматической камере может накопиться большое количество магмы, и тогда процесс извержения начнется вновь.

Известны случаи, когда извергались вулканы, молчавшие и 300, и 500, и 800 лет. Вулканы, которые хотя бы раз извергались на памяти человека (и могут заработать вновь), называются спящими .

Потухшие (или древние) вулканы - это те, которые работали в далеком геологическом прошлом. Например, столица Шотландии город Эдинбург стоит на древнем вулкане, который извергался более 300 миллионов лет назад (тогда еще и динозавров-то не было).

Подведем итоги

В результате движения литосферных плит могут возникать очаги магмы. Если жидкая магма вырывается на поверхность Земли, начинается извержение вулкана. Часто извержение вулкана сопровождается мощными взрывами, это происходит из-за дегазации магмы и взрыва горючих газов. Вулкан засыпает, если прекращается подача новых порций магмы из магматического очага, но может проснуться (ожить), если движение плит продолжается и магматический очаг вновь заполняется. Вулканы тухнут окончательно, если движение плит в этом районе прекращается.

Вулканы существуют практически на каждом континенте, в том числе и на Антарктиде. Нет их только в Австралии. Основная часть вулканов расположена в зонах с повышенной сейсмической активностью, разломов коры Земли и там, где сталкиваются тектонические плиты. При этом места, где наблюдается наибольшая подземная активность (для получения более подробной информации ), наиболее подвержены возникновению извержений.

Вулканы делятся на действующие и «спящие». Вторые не менее опасны, поскольку могут активизироваться в любой момент. Обычно это сопровождается выбросами пара, рокотом, запахом серы, кислотными дождями, выделением газов и облаков пара.

Как распознать начало извержения?

• возрастает температура почвы, особенно на склонах;
• повышается выделение пара и газов;
• усиливается сейсмическая активность (фиксируются разные по силе подземные толчки);
• разбухает вулканический конус (возможно с изменением наклона поверхности вулкана).

• вулканические «бомбы» - обломки камней и куски лавы, разлетающиеся на значительное расстояние. Это еще одна причина, по которой проводится эвакуация жителей территорий, прилегающих к вулкану.
• пепел – наиболее страшное явление. Он может засыпать целый город толстым слоем и спастись от него невозможно. Тонны порошкообразного камня буквально хоронят под собой все живое.
• палящая туча из облаков пыли и газа, перемещаясь по склону с большой скоростью, сжигает все на своем пути. Спасти от нее может только погружение в воду.
• потоки грязи случаются не при каждом извержении, но также считаются одним из наиболее опасных явлений. Смесь земли, камней и обломков причиняет значительные разрушения.

Вулканами называют геологические образования на поверхности земной коры, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, «вулканические бомбы» и пирокластические потоки. Наименование «вулкан» для данного вида геологических образований происходит от имени древнеримского бога огня «Вулкана».

Глубоко под поверхностью нашей планеты Земля температура настолько высока, что породы начинают плавиться, превращаясь в густое тягучее вещество – магму. Расплавленное вещество гораздо легче, чем твердые породы вокруг него, поэтому магма, поднимаясь, скапливается в так называемые магматические очаги. В конце концов, часть магмы вырывается на поверхность Земли через разломы в земной коре - так рождается вулкан – красивое, но чрезвычайно опасное природное явление, часто несущее с собой разрушения и жертвы.

Вырвавшаяся на поверхность магма называется лавой, она имеет температуру около 1000° С и довольно медленно стекает по склонам вулкана. Благодаря небольшой скорости, лава редко становится причиной человеческих жертв, однако потоки лавы вызывают значительные разрушения любых конструкций, строений, и сооружений, встречающихся на пути этих «огненных рек». Лава обладает очень плохой теплопроводностью, поэтому очень медленно остывает.

Наибольшую опасность представляют камни и пепел, вырывающиеся из жерла вулкана при извержении. Раскаленные камни, с огромной скоростью выбрасывающиеся в воздух, падают на землю, становясь причиной многочисленных жертв. Пепел падает на землю «рыхлым снегом», и если , люди, животные, растения – все гибнет от недостатка кислорода.

Так произошло с печально известным городом Помпеи , развивающимся и процветающим, и уничтоженным извержением вулкана Везувий за считанные часы. Однако самым смертоносным из всех вулканических явлений по праву считаются пирокластические потоки. Пирокластические потоки – кипящая смесь твердых и полутвердых пород и горячего газа, стекающая по склонам вулкана. Состав потоков гораздо тяжелее воздуха, они устремляются вниз подобно снежной лавине, только раскаленной, наполненной токсичными газами и движущейся с феноменальной, ураганной скоростью.

Классификация вулканов

Существует несколько классификаций вулканов, основанных на тех или иных признаках. Так например по степени активности ученые делят вулканы на три типа: потухшие, спящие и активные .

Активными считаются вулканы, извергавшиеся в исторический период времени, относительно которых существует вероятность повторного извержения. Спящими называются вулканы, не извергавшиеся в течение длительного времени, однако с существующей возможностью извержения. Потухшие вулканы – вулканы, когда-либо извергавшиеся, но вероятность повторного их извержения равна нулю.

Классификация по форме вулкана включает в себя четыре типа: шлаковые конусы, купольные, щитовые вулканы и стратовулканы .

• Шлаковый конус – самый распространенный тип вулканов на суше – состоит из мелких фрагментов застывшей лавы, вырвавшейся в воздух, остывшей и упавшей рядом с жерлом. С каждым извержением подобные вулканы становятся все выше.
• Купольные вулканы образуются, когда вязкая магма слишком тяжела, чтобы стечь по склонам вулкана. Она скапливается у жерла, закупоривая его и образуя купол. Со временем газы выбивают подобный купол словно пробку.
• Щитовые вулканы имеют форму чаши или щита с пологими склонами, сформированными базальтовыми лавовыми потоками – траппами.
• Стратовулканы извергают смесь горячего газа, пепла и камней, а также лаву, которые чередуются, откладываясь на конусе вулкана.

Классификация извержений вулканов

Извержения вулканов – чрезвычайная ситуация, тщательно изучаемая учеными-вулканологами для возможности прогнозирования возможности и характера извержений с целью минимизации масштабов стихийного бедствия.

Существует несколько типов извержений:

• гавайское,
• стромболианское,
• пелейское,
• плинианское,
• гидроэксплозивное.

Гавайский – самый спокойный тип извержений, характеризующийся выбросом лавы с небольшим количеством газа, что формирует вулкан щитовой формы. Для стромболианского типа извержения, названного по имени вулкана Стромболи, непрерывно извергающегося на протяжении нескольких веков характерно скопление в магме газа и образование в ней, так называемых газовых пробок. Двигаясь наверх вместе с лавой, достигая поверхности, гигантские газовые пузыри лопаются с громким хлопком из-за разницы в давлении. Во время извержения подобные взрывы происходят, раз в несколько минут.

Пелейский тип извержения назван в честь самого массивного и разрушительного извержения XX в. – вулкана Монтань-Пеле . Извергающиеся пирокластические потоки в считанные секунды унесли жизни 30000 человек. Пелианский тип характерен для извержения, происходящего по типу извержения вулкана Везувий. Название этот тип получил по имени летописца, описывающего погубившее несколько городов извержение Везувия. Для этого типа характерно выбрасывание смеси камней, газа и пепла на очень большую высоту – зачастую столб смеси достигает стратосферы. По гидр эксплозивному типу извергаются вулканы, находящиеся на мелководье в морях и океанах. В подобных случаях образуется большое количество пара при контакте магмы с морской водой.

Извержение вулканов может создать много опасностей не только в непосредственной близости от вулкана. Вулканический пепел может представлять угрозу авиации, создавая опасность выхода из строя турбореактивных двигателей самолетов.

Большие извержения могут влиять и на температуру в целых регионах: пепел и частицы серной кислоты создают в атмосфере области смога и, частично отражая солнечный свет, приводят к охлаждению нижних слоев атмосферы Земли над тем или иным регионом в зависимости от мощности вулкана, силы ветра и направления движения воздушных масс.

Вулканы - это геологические образования, которые возникают над трещинами земной коры. Этим обусловлено то, что через них на поверхность может выходить лава, газы и обломки пород. Такой процесс носит название «извержение вулканов».

Из-за чего происходит этот процесс?

Причины извержения вулканов - слои магмы, которая находится под ними. В обычных условиях она пребывает под большим давлением, а через трещины в коре выходит наружу. Для сравнения можно привести такой пример: если вы взболтаете бутылку с любым газированным напитком, а затем откроете, то содержимое очень бурно польётся наружу.

Как происходит извержение вулканов?

Предвестниками активности могут быть вулканические землетрясения и громкий шум. Начинается извержение обычно выбросом газов с частицами холодной лавы, которые постепенно сменяются раскалёнными обломками. Иногда эта стадия может сопровождаться излиянием лавы. Высота выброса колеблется от одного до пяти километров (самый высокий столб вещества возник во время извержения вулкана Безымянный на Камчатке - сорок пять километров). После этого выбросы переносятся на расстояния до нескольких десятков тысяч километров, а потом оседают на поверхность Земли. Иногда концентрация пепла может быть настолько высокой, что сквозь него не проникает даже солнечный свет. Во время извержения происходит чередование сильных и слабых выбросов лавы. Через некоторое время происходит кульминационный пароксизм - взрыв максимальной силы, после которого активность идёт на спад. Последствия извержения вулканов - десятки кубических километров вылившейся лавы, а также тонны пепла, который попадает как на поверхность, так и в атмосферу.

На какие группы делятся вулканы?

• По активности - потухшие, уснувшие, действующие.
• По форме трещин коры - центральные и трещинные.
• По внешнему виду вулкана - конусообразные, куполообразные, пологие щитовидные.

Каким бывает извержение вулканов?

Этот процесс тоже можно охарактеризовать с нескольких сторон. Например, по времени извержения бывают длительными (до нескольких столетий!) и кратковременными (несколько часов). Продукты извержения могут быть твёрдыми (горные породы), жидкими (лава) и газообразными.

Типы извержений

Каждый человек трактует природу вулкана по-своему. Один считает, что извержения ниспосланы судьбой, второй верит в греховную сущность человечества, которая и вызывает катастрофы, а третий совершенно справедливо уверен в научном обосновании вулканизма. Независимо от взглядов на этот вопрос, мало кто знаком с механизмом работы вулканов и теми причинами, которые побуждают их к активности. Почему же они извергаются?

Каждый вулкан имеет канал, по которому расплавленные подземные породы поднимаются из недр Земли на поверхность. Под горой расположен магматический очаг – резервуар, содержащий большие объемы расплавленной магмы. Когда в этом резервуаре начинает расти давление, проиходит извержение. Причинами роста давления могут быть как внутренние процессы, так и реакции, происходящие ниже или выше магматического очага.

Процессы ниже магматической камеры

Многие вулканы расположены в зонах субдукции – местах, где одна тектоническая плита погружается под другую. По мере погружения нижняя плита опускается в мантию, происходит ее прогрев и выделение летучих веществ, которые попадают в верхние слои твердой мантии и расплавляют ее. В результате образуются новые порции магмы, которые попадают в магматический резервуар вулкана. Когда камера полностью заполняется и уже не в силах вместить поступающие расплавленные породы, излишки магмы выходят на поверхность Земли через каналы вулканов.

Процессы, происходящие ниже магматической камеры, обычно имеют цикличность, поэтому извержения вулканов достаточно легко предсказать. К примеру, вулкан Папандайян в Западной Яве находится в зоне субдукции Евразийской и Индо-Австралийской плит и имеет 20-летний цикл. Учитывая, что последний раз он извергался в 2002 году, можно предположить, что его следующая вулканическая активность начнется в 2022 году.

Процессы внутри магматического очага

Деятельность внутри магматической камеры также может привести к извержению. Из-за снижения температуры магма внутри резервуара постепенно кристаллизуется и опускается на дно. По мере погружения она вытесняет в верхнюю часть камеры более легкие расплавленные породы, которые оказывают давление на крышку камеры. Если крышка не может выдержать давление, она срывается, в результате начинается извержение. Подобные процессы тоже цикличны и могут быть предсказаны.

Помимо погружения кристаллизованной магмы, внутри камеры происходят другие явления. В частности, магма может смешиваться с окружающими породами и в процессе ассимиляции оказывать давление на крышку резервуара. Если у вулкана есть канал, она изливается через него, если нет – находит места с наименьшим давлением, в результате чего происходит обрушение стен камеры.

Представьте, что будет, если бросить кирпич в ведро с водой. Первое, что случится, – это разбрызгивание воды из ведра. Аналогичная ситуация происходит внутри камеры, когда после обрушения ее стены падают в расплавленные породы. Магма разбрызгивается и вызывает извержение. Подобный процесс непредсказуем и может произойти в любой момент.

Пустая магматическая камера изнутри

Процессы над магматической камерой

Иногда извержения происходят из-за потери давления над магматической камерой. Это может быть вызвано разными причинами, например уменьшением плотности пород над резервуаром. В связи с изменением своего минерального состава скалы, охватывающие магматический очаг, постепенно смягчаются, в результате не могут удерживать давление магмы.

Что вызывает эти минералогические изменения? Иногда у вулканов появляются трещины на поверхности, через которые талые и дождевые воды просачиваются в резервуар и вступают во взаимодействие с магмой. В этом случае очень важно, в каком месте расплавленные породы выходят на поверхность. Если лава или образуются не в кратере, а на склонах, то под силой тяжести может произойти обрушение купола. В таком случае происходят очень крупные извержения.

Глобальное потепление может привести извержению из-за таяния ледников. Если тают большие объемы льда, над магматической камерой снижается давление, магма выходит из равновесия и прорывается через вулканические каналы. Подобное извержение произошло в 2010 году на вулкане Эйяфьядлайёкюдль. Учитывая, что Исландия каждый год теряет около 11 млрд. тонн льда, следует ожидать новых вулканических взрывов.

Сильный тайфун, проходящий над вершиной, тоже может усугубить положение. В 1991 году мощное извержение Пинатубо на Филиппинах произошло после того, как тайфун Юня ударил по вулкану и его окрестностям. До этого Пинатубо только ворчал, но благодаря циклону взорвался. Произошло это потому, что высокая скорость тайфуна привела к изменению давления вокруг горы и, как следствие, столб воздуха над вулканом был втянут в циклон.

Учитывая важную роль магмы в запуске извержений вулканов, ее более тесное изучение может помочь в предсказании этих впечатляющих природных событий.