Почему извергаются вулканы?
Начать рассказ, видимо, следует с магмы. Очень часто она образуется в местах, где океанская вода проникает в мантию Земли и понижает температуру плавления в том или ином слое. Благодаря тонкому балансу трех геологических факторов, раскаленные породы обычно остаются под поверхностью. Первым является литостатическое давление — это вес коры, давящей на магму сверху. Снизу на неё действует магмастатическое давление. Противостояние этих сил сдерживается третьим фактором — прочностью горных пород. Обычно они достаточно монолитны и тяжелы, чтобы сдерживать магму. Однако когда равновесие нарушается, последствия могут быть катастрофическими.
Одной из наиболее распространенных причин извержения вулканов является повышение магмастатического давления. Магма содержит множество разных элементов и соединений. Однако некоторые из них, например, вода и сера, при определенной концентрации перестают растворяться в ней, образуя находящиеся под высоким давлением пузырьки газа. Достигнув поверхности, они буквально взрываются. А когда это происходит с миллионами одновременно, высвобожденной энергии может хватить, чтобы забросить пепел от извержения в стратосферу. Но, прежде чем лопнуть, пузырьки ведут себя как углекислый газ в минералке. Они снижают плотность магмы и увеличивают силу её выталкивания сквозь земную кору. Многие геологи считают, что именно этот процесс спровоцировал извержение Парикутина.
Известны две естественные причины образования этих пузырей. Иногда новая магма, поступающая с большей глубины, приносит в расплавленные породы соединения, находящиеся в газообразном состоянии. Однако они могут генерироваться также и в результате остывания магмы. Последняя представляет собой смесь газов и расплавленных минералов. Охлаждаясь, эта субстанция кристаллизуется. В образующихся породах наличия большого количества газов не предполагается, поэтому они выдавливаются наверх в виде тех самых «детонирующих» пузырьков.
Вулкан Парикутин
Однако не все извержения случаются из-за повышения магмастатического давления. Иногда это происходит из-за уменьшения силы, действующей с противоположной стороны. В частности, в результате оползней, которые уносят огромное количество породы, создававшей давление на магматическую камеру. Подобная «разгрузка» несет ответственность за множество извержений, в том числе и очень знаменитых, как например, взрыв вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Снижение литостатического давления может происходить и в течение длительных промежутков времени. Многие геологи всерьез обеспокоены возможностью того, что сход оползней и таяние ледников в результате потепления климата спровоцирует активизацию вулканической деятельности.
Наконец, извержения могут происходить в тех случаях, когда сдерживающие магму породы теряют прочность. Едкие газы и жар, выделяющиеся расплавленными породами, разъедают их, в результате чего даже твердые камни превращаются в мягкую глину. Породы также ослабляются тектоническими процессами. Вследствие землетрясений в земной поверхности иногда возникают трещины, которые служат выходными отверстиями для магмы. Кроме того, в результате смещения континентальных плит земная кора способна опасно утончиться.
К сожалению, понимание процессов, приводящих к извержениям вулканов, не облегчает задачу прогнозирования последних. Ученые научились относительно точно определять прочность и вес земной коры в той или иной области планеты, однако отследить, насколько велико давление в магматических камерах, до сих пор практически невозможно из-за той глубины, на которой они находятся. Тем не менее, ученые постоянно изобретают и совершенствуют технологии прогнозирования вулканической деятельности. Достижения в области тепловидения позволяют обнаруживать горячие точки под поверхностью планеты, а спектрометры дают возможность анализировать газовый состав магмы. Лазеры, в свою очередь, могут отслеживать воздействие поднимающейся магмы на форму вулкана. Будем надеяться, что со временем, эти и другие инструменты позволят предсказывать, где и когда следует ждать следующего извержения. Это позволит спасти немало человеческих жизней.
Что такое вулкан?
Внешне вулкан напоминает гору. Внутри него есть геологический разлом. В науке вулканом принято называть образование из геологической породы, расположенное на поверхности земли. Через него наружу извергается магма, которая очень сильно раскалена. Именно магма впоследствии образует вулканические газы и камни, а также лаву. Большая часть вулканов на земле образовалась несколько столетий назад. Сегодня на планете изредка появляются новые вулканы. Но происходит это намного реже, чем раньше.
Обязанности
Задача современного вулканолога — изучение вулканов с целью прогнозирования их извержений. Это необходимо не только для своевременной эвакуации населения, но и для использования в будущем вулканического тепла.
Сейсмические станции ведут круглосуточное наблюдение за вулканами, фиксируя малейшие изменения, как предвестники грядущего извержения. Внимательно изучаются и последствия извержений. Данные могут использоваться при описании формирования планеты в течение миллиардов лет, а следы лавы позволяют разгадать секреты отложений полезных ископаемых.
Непосредственно во время извержения вулкана, вулканологи следят за направлением теплового шлейфа. Полученные данные имеют большое значение для метеостанций и авиакомпаний.
Где учат
Вулканологи в России — это штучные специалисты. В Москве профессию вулканолога можно получить на геологическом факультете МГУ им. Ломоносова и Санкт-Петербургском ГУ, кафедре «Петрология и вулканология» — это главные центры изучения вулканов в России. А также на кафедре «Геоморфологии и палеогеографии» географического факультета и на отделении механики механико-математического факультета.
Школьникам, интересующимся вулканами, будут интересны занятия в геологической школе МГУ, где 2 раза в неделю проводятся бесплатные занятия, а также в открытом лектории геологического факультета МГУ.
В других городах специализацию вулканолога можно получить на геологоразведочных факультетах университетов или технических ВУЗов. Чаще всего вулканологами становятся геологи и геофизики.
Плюсы и минусы профессии
Плюсы:
Несмотря на редкость профессии, вулканологи постоянно востребованы и пользуются спросом: на земле зарегистрировано более 1000 действующих вулканов. Как отметил профессор-вулканолог МГУ П. Плечов: «Миллиард лет вулканической деятельности на земле гарантирован».
В этой отрасли хорошо развито международное сотрудничество. Вулканологи всего мира объединенными усилиями изучают вулканы, совершенствуют методику и технологии исследований. Происходит постоянное общение и обмен опытом вулканологов всех стран мира на Всемирных вулканологических совещаниях.
В последние десятилетия стали возможны работы по грантам даже среди молодых специалистов-вулканологов.
Как правило, вулканы называют именами вулканологов, исследовавших их — вулкан Иванова, вулкан Кошелева, вулкан Попкова, гейзер Аверьевский. Есть реальная возможность увековечить своё имя в названии очередного вулкана или гейзера!
Минусы:
Высокая степень риска: изучение действующих вулканов проходит в условиях повышенной опасности — в окружении раскаленной лавы, удушливых газов и горячей пыли, постоянно подвергаясь опасности извержения. Для защиты вулканологи используют спецодежду — теплоизолирующую одежду и обувь, покрытую слоем алюминия или другого металла, отражающего тепло. На голову надевают защитные каски. Для защиты от ядовитых газов предназначены противогазы и газовые маски.
Отзывы о профессии
«В работе вулканолога романтика пока есть. Мы почти всегда «в полях». У нас в Ключах нет ни ресторанов, ни театров, ничего… поэтому приходится постоянно работать. А вообще, в работе вулканолога есть два периода: кабинетный и полевой. Как раз в кабинете ученый обрабатывает полевую информацию за прошлый сезон, отбирает образцы лавы, планирует работу на полевой сезон следующий. А уже летом выезжает на вулкан, отбирает образцы, проводит измерения, вычисляет объемы пород, извергнутых и т.д.»
Юрий Демянчук,
начальник Камчатской вулканостанции.
Как образуются вулканы?
Если кратко объяснять суть образования вулкана, то это будет выглядеть следующим образом. Под земной корой расположен особый слой под сильным давлением, состоящий из расплавленных горных пород, его и называют магмой. Если же в земной коре вдруг начинают возникать трещины, то на поверхности земли образовываются возвышенности. Через них то и выходит наружу магма под сильным давлением. На поверхности земли она начинает распадаться на раскаленную лаву, которая затем застывает, заставляя вулканическую гору становиться все больше и больше. Появившийся вулкан становится настолько уязвимым местом на поверхности, что извергает с большой частотой на поверхность вулканические газы.
Из чего состоит вулкан?
Для того, чтобы понять, как извергается магма, нужно знать, из чего состоит вулкан. Основными его компонентами являются: вулканический очаг, жерло и кратеры. Что такое очаг вулкана? Это место, где образуется магма. Но не все знают, что такое жерло и кратер вулкана? Жерлом называют особый канал, который объединяет очаг с поверхностью земли. Кратером называют небольшое углубление в форме чаши на поверхности вулкана. Его размер может достигать нескольких километров.
Что такое извержение вулкана
Вулканы – это «естественные клапаны» Земли. Чтобы понять в общих чертах, как и почему они извергаются, достаточно представить себе процесс «дегазации» бутылки с газированным напитком. Если осторожно открыть бутылку с лимонадом или шампанским, раздаётся хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена. Но все мы знаем, что произойдёт, если бутылку перед открытием потрясти или нагреть. Так вот, по аналогии, извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы (магма – это жидкая горная порода под землёй).
В том месте, где земная кора оказалась «неплотно закрыта», магма может вырваться из недр Земли. Поднимаясь вверх, магма теряет газы и пары воды и превращается в лаву – магму, обеднённую газами.
Извержение может продолжаться разное количество времени – несколько часов или много лет. Извержения вулканов относят к геологическим ЧС.
Есть 5 основных типов извержений. Названия для них обычно «подбираются» в честь известных вулканов.
Вулканический тип назван по острову Вулкано у побережья Сицилии; иногда его ещё называют плинианским – по имени римского учёного Плиния, погибшего при извержении Везувия в 79 году н. э. Кстати, Везувий и есть типичный представитель вулканов этого типа; по совместительству – единственный действующий вулкан в материковой части Европы. Этот тип извержения характеризуется проявлением сильных и внезапных взрывов, следующих после длительного периода покоя; взрывы сопровождают выбросы огромного количества пепла и пепловых потоков. Такое извержение описывали ещё Гомер, Фукидид, Аристотель и другие древние авторы. Вулканические (плинианские) извержения опасны, так как происходят внезапно, часто без предварительных предвещающих событий.
Статья по теме
Жизнь на вулкане. Самые известные случаи буйства огнедышащих исполинов
Пелейский тип получил название по вулкану Пеле на острове Мартиника в Карибском море. Он характеризуется проявлением мощных направленных взрывов после длительного периода покоя, из-за чего вулкан считается угасшим, а поэтому – вдвойне опасным. Пелейское извержение характеризуется образованием грандиозных раскалённых лавин и палящих туч. Кстати, в 1956 году на Камчатке произошло подобное извержение, тогда взрывом была уничтожена вершина вулкана Безымянный, поднялась туча пепла, по склонам вулкана сошли раскалённые лавины.
Гавайский тип извержений назван в честь вулканической деятельности на Гавайской гряде – вулканов Мауна-Кеа, Мауна-Лоа, Килауэа, Хуалалаи и Кохала в Тихом океане. Главная особенность вулканов этого типа – свободное фонтанирование и излияние жидкой базальтовой лавы, а также образование лавовых озёр; извержения редкие, они разделены периодами в сотни лет.
Исландский тип извержений, в целом, сходен с гавайским. Сама Исландия – это страна вулканов, современные вулканы размещаются здесь цепочкой в юго-восточной части острова. Извержение исландского типа характеризуется выбросами очень жидкой базальтовой лавы и происходит оно по трещинам. Кратеры наполняются лавой, которая затем растекается многочисленными потоками.
Стромболианский тип назван по острову (и вулкану) Стромболи в Средиземном море – над дном моря он возвышается на 3500 м и является высочайшим вулканом Европы. С глубокой древности этот вулкан своей огненной вершиной известен как Маяк Средиземноморья, он был описан Аристотелем. Стромболианский тип извержений характеризуется ритмическими взрывами – вулкан регулярно выбрасывает в воздух «заряд» бомб и кусков раскалённого шлака. Количество пепла незначительно, а из-за того, что жидкая лава в кратере контактирует с атмосферой, выбросы становятся «светящимися».
Эксперты квалифицировали тип извержения Толбачика в ноябре 2012 года именно как «стромболианский», сообщает «Российская газета».
Особенности профессии
Современная вулканология призвана изучать вулканы не только с целью прогнозирования их извержений, но и использования энергии вулканического тепла для нужд народного хозяйства.
Наблюдение за действующими вулканами ведется круглосуточно сейсмическими станциями, которые фиксируют вулканические землетрясения — предвестники грядущих извержений. С научными и практическими целями изучаются структуры древних потухших вулканов. Эти исследования позволяют представить условия на нашей планете в период ее формирования миллиарды лет назад. Изучение следов движения расплавленной лавы из жерла вулкана в земную кору позволяет понять принцип образования месторождений полезных ископаемых — меди, железа, цинка.
Неоценима помощь вулканологов в момент извержения вулкана: следя за направлением пеплового шлейфа, изучая его химический состав, они выдают прогнозы метеослужбам и авиадиспетчерам, корректирующим траектории полета самолетов. Это обеспечивает безопасность полётов местных, российских и международных авиалиний.
Вулканологи также изучают гейзеры — фонтанирующие источники горячей воды, которые территориально расположены, как правило, вблизи вулканов.
