Вулкан — это отверстие в поверхности планеты, через которое из недр планеты поднимается горячая магма (расплавленная горная порода), застывающая в лаву при достижении более холодной температуры, например воздуха или воды. Магма может проталкиваться вверх из мантии через коренные породы, поскольку имеет больший объем и меньшую плотность, чем твердые породы. Перед выходом на поверхность магма скапливается в больших магматических камерах, где остается до тех пор, пока трещины и пустоты в породе не позволят ей продолжить подъем. Когда магма достигает поверхности Земли или дна океана, происходит извержение вулкана, и магма превращается в лаву[1].
Вулканы можно разделить на две различные категории. Те, которые имеют взрывной характер, и те, которые просто извергаются на окружающую территорию. Тип образовавшегося вулкана зависит, в частности, от содержания кремнезема (SiO2), который влияет на степень вязкости магмы и количество газа. Если магма вязкая, то в ней содержится более 65 % кремнезема (SiO2). Консистенция магмы означает, что газ не может легко рассеиваться, и давление на дне камеры возрастает. Это может привести к взрыву, когда вся гора обрушивается, а лава выбрасывается далеко в воздух. Примером такого вулкана является Монтань-Пеле на Мартинике. Если магма рыхлая и текучая, то газ может легко найти выход и исчезнуть. Такая магма просто спокойно вытекает через отверстия в земной коре в виде лавы. Жидкая магма содержит менее 52 % кремнезема[2][3].
На Земле насчитывается около 1500 действующих вулканов, в среднем происходит около 60 извержений в год. Подводных вулканов гораздо больше. Вулканы можно классифицировать по месту расположения, активности и форме[4]. Извержения вулканов могут создавать множество опасностей, причем не только в непосредственной близости от места извержения.[5].
В некоторых районах Земли вулканов больше, чем в других. Эти районы обычно связаны с границами литосферных плит, из которых состоит Земля, или же они встречаются как изолированные явления, называемые горячими точками. Вулканы могут быть спящими (отсутствие активности) или активными (почти постоянные извержения и периодические извержения)[6].
Срединно-Атлантический центральный хребет — это область в центре Атлантического океана, где происходит раздвижение двух литосферных плит, называемое зоной спрединга. По мере раздвижения плит образуются трещины, позволяющие магме подниматься вверх и формировать новое морское дно по мере застывания магмы. Некоторые зоны спрединга находятся под водой, как, например, Срединно-Атлантический центральный хребет, другие — на континентах, как, например, Восточно-Африканская рифтовая долина. Примером образования островов в зоне спрединга в результате вулканизма является Исландия[6].
Вулканы в районах столкновения континентальных плит[править | править код]
Зона субдукции — это область, где две литосферные плиты, обычно океаническая и континентальная, сталкиваются, образуя глубоководный желоб. Часть коры, которая проталкивается под надвигающуюся плиту, расплавляется под действием тепла мантии и превращается в магму. Образующаяся магма обычно очень вязкая из-за высокого содержания кремнезема. Это означает, что магма часто не достигает поверхности и застывает на глубине до образования вулкана, но иногда магма достигает поверхности раньше, чем застывает. Примерами вулканов, образовавшихся в таких условиях, являются вулкан Этна и вулканы Тихоокеанского огненного кольца[6].
Горячие точки не располагаются на границах литосферных плит. В местах, где кора тоньше, легче проникают мантийные потоки магмы. Под действием температуры потоков кора плавится и образует трубки, в которых может выходить магма. Поскольку литосферные плиты постоянно перемещаются, а мантийные потоки остаются на одном и том же месте, каждый вулкан через некоторое время гаснет, но новый образуется в другом месте, расположенном поблизости, то есть над горячей точкой. Гавайи и Канарские острова — островные группы, образовавшиеся подобным образом[6].
Щитовые вулканы получили такое название благодаря своей распластанной форме, большим размерам и низкому профилю, напоминающему лежащий на земле щит воина. Их уклоны не превышают восьми градусов. Они образованы исключительно потоками текучей лавы с низким внутренним сопротивлением, которые могут двигаться во всех направлениях на большое расстояние от кратера. Обычно вулканы этого типа не взрываются катастрофически. Гавайская вулканическая цепь представляет собой серию щитообразных конусов. Они также широко распространены в Исландии.
Такие вулканы имеют на вершине вулканический кратер или кальдеру, имеющую вид широкого блюдца с крутыми, часто террасированными стенками. Форма щитовых вулканов характерна для вулканов, извергающих базальтовые сплавы[7].
Формирование купольных вулканов происходит в том случае если извержение проникает медленно, лава выходя из жерла медленно стекает формируя несколько слоев по мере застывания. Лава купольных вулканов не стекает за пределы первоначального жерла. Лавовые купола характеризуются широким разнообразием текстур, в наибольшей степени зависящим от состава образующей их лавы, которая обладает высокой вязкостью и может содержать очень широкий спектр пород — от базальтов до риолитов. Их форма и размеры значительно варьируют, но обычно они крутые и толстые. Встречаются в вулканических районах по всему миру[7].
Вулканические шлаковые конусы формируются при повторном извержении вулкана в тех случаях когда жерло вулкана забито остатками предыдущего извержения в форме шлака и пирокластики, которые и выбрасываются вверх горячими газами при следующем извержении[7].
Стратовулканы являют собой крупные как правило крупные вулканы которые сформировались за счет долгого наслоения слоев лавы от предыдущих извержений. Исторически взрывные извержения, характерные для этого типа вулканов, представляли значительную угрозу для человечества. Характерной особенностью их формы является крутизна склонов. Это объясняется тем, что из-за большой высоты вулкана лава обычно остывает, не достигнув его основания. Более крутыми стратовулканами являются те, лава которых богата кремнием, а те, лава которых богата магнием и железом, имеют более плоскую форму и широкое основание[7].
Термином Супервулкан учёные называют огромные вулканические образования результатом извержений которых являлись масштабные изменения рельефов целых регионов. Считается что супервулканы способны оказывать влияние на климат отдельных регионов и даже континентов. Согласно современным научным воззрениям сложилось консенсусное мнение, что на Земле извергалось не более 20 супервлканов за всю историю ее существования[8].
Наземные вулканы, это вулканы, которые находятся на суше и извергаются через кратеры на земной поверхности. Они образуются из-за расплавленной магмы, которая поднимается из глубин земли и выходит наружу через трещины и отверстия в земной коре. Извержение вулкана может сопровождаться выбросом лавы, пепла, газов и паров. Наземные вулканы могут быть активными, спящими или потухшими, в зависимости от того, происходят ли в них регулярные извержения или они не проявляют признаков активности уже длительное время. На Земле существует около 1500 активных наземных вулканов, то есть вулканов, которые проявляли признаки активности в течение последних 10 000 лет. Кроме того, есть ещё несколько тысяч спящих и потухших вулканов[9].
Подводные вулканы — распространенные образования на морском дне. По своим масштабам и объёму магмы, поступающей из недр Земли, они значительно превосходят вулканическую деятельность на суше. Вулканические извержения влияют на формирование рельефа дна океана, а также на состав морской воды.
Некоторые из этих вулканов являются действующими, и на мелководье их присутствие можно заметить характерным проявлениям их деятельности на поверхности воды, в виде пара и выделяемых над водной гладью газами. Другие вулканы извергаются под несколькими километрами воды на глубоких местах океанического дна, последствия их извержение на водной глади незаметно из-за рассеивания выделяемого газа в океанических глубинах[9].
Подлёдные вулканы образуются в результате извержений под ледниками или ледяными шапками на Северном и Южном полюсах. Раскаленная лава плавит лёд и образует озеро. Из-за наличия воды остывшие образования напоминают подводные вулканы. Если со временем лед исчезает из этого района, то вулкан имеет очень характерную форму с крутыми склонами и плоской вершиной. Этот тип вулканов характерен для Исландии и Антарктиды, но встречается также в Канаде. Их извержение может вызвать наводнение из-за таяния огромного количества льда[9].
Грязевые вулканы, представляют собой образования, сформированные геотермальными флюидами и газами, выбрасываемыми на поверхность. Они образуются в районах, где не хватает воды. Вода поднимается на поверхность в местах, где почва богата вулканическим пеплом, глиной или другими мелкими частицами. Грязевые частицы, выбрасываемые подземными газами, скапливаются по периферии образования, постепенно формируя миниатюрную вулканическую форму, как правило, высотой до 2-3 м. Грязевые вулканы часто ассоциируются с нефтяными месторождениями[9].
Одним из способов защиты людей от извержения вулканов является расширение возможностей прогнозирования извержения. Сегодня для защиты людей многие вулканы отслеживаются с помощью спутников. Это включает наблюдение за шлейфами дыма и изменениями температуры. Спутники помогают и во время самого извержения, обеспечивая хороший обзор того, какие части и районы были затронуты и насколько сильно они пострадали. Кроме того, с их помощью можно увидеть, как движутся потоки лавы. Например, если лава движется в сторону деревни или города, то их, возможно, придется эвакуировать. Кроме того, можно увидеть, как изменилась окружающая среда, изменился ли воздух, уничтожена ли растительность.
Хорошо зарекомендовавший себя метод защиты населения городов и поселков от извержения вулканов заключается в прокладке «каналов» вдоль вулкана для контроля потока лавы[10].