Вулкан: какво е, как се образуват и видове изригвания

Вулкан: какво е, как се образуват и видове изригвания — научете типовете вулкани, механизми на формиране, видове изригвания, риск и забележителни примери.

Вулканът е планина или формация на повърхността на Земята, през която от магмената камера под земната кора излиза лавата (гореща течна скала) и други вулканични материали, или през която това е ставало в миналото. Вулканите са резултат от динамичните процеси в земната кора и горните слоеве на мантията и са тясно свързани с движението на тектоничните плочи.

Как се образуват вулканите

Земната кора се състои от около 17 основни, твърди тектонски плочи, които „плават“ върху по-топъл и по-мек слой в мантията. Вулканите често се образуват там, където плочите се раздалечават (например срединноокеанични хребети) или където една плоча се сблъсква и потъва под друга (зони на субдукция). При раздалечаване на плочите възникват пукнатини, през които магма изплува нагоре. При субдукцията една плоча се спуска в мантията, част от нея се стопява и образува магма, която може да доведе до вулканична дейност.

Вулкани могат да се образуват и при локално разтягане и изтъняване на земната кора, както е в Източноафриканския рифт. Обратно, вулкани обикновено не се срещат там, където две плочи се плъзгат една покрай друга (транформни граници), защото там няма значително подаване на магма към повърхността.

Мантийни плумове и „горещи точки“

Вулканизмът далеч от границите на плочите често се дължи на мантийни плумове — възходящи струи от по-горещ материал в мантията. Тези така наречени "горещи точки" могат да стопят кората и да създадат верига от вулкани при преминаване на тектонска плоча над плума. Класически пример са Хавайските острови, където се смята, че магма възниква дълбоко — от границата между ядрото и мантията на дълбочина около 3000 км.

Какво излиза от вулкана

На върха на повечето вулкани има вулканичен кратер, през който при активност излизат различни материали. При изригване могат да се отделят:

• Лава — разтопена скала, която тече или застива като твърда скална покривка.
• Пепел — фини частици, които могат да се издигат високо в атмосферата и да разпространяват прах на значителни разстояния.
• Пирокластични отложения — счупени скални късове, бомби и туфи, които се изхвърлят при експлозивни изригвания.
• Газове — включително пара и серни съединения (сероводород, серен диоксид и др.), както и въглероден диоксид и други газове.

Как и защо изригват вулканите

Магмата съдържа разтворени газове и минерали. Когато налягането в магмената камера стане достатъчно високо (например заради добавяне на нова магма или заради отделяне на газове), се получава изригване. Изригванията могат да бъдат:

• Взривни (експлозивни) — при вискоозна магма (богата на силициева киселина) газовете не могат лесно да избягат, което води до силни взривове, пепелни облаци и пирокластични потоци.
• Поточни (ефузивни) — при нисковискозна магма, като базалтова лава, която изтича бавно или бързо и образува широки покривки (характерно за щитовидни вулкани).
• Смесени форми — много вулкани могат да проявяват както експлозивна, така и ефузивна активност в различни периоди.

Понякога при силни изригвания се откъсва върхът на вулкана или се образува калдера — голяма депресия, резултат от срутване на горещото и изпразнено пространство под повърхността.

Видове вулкани

• Щитовидни вулкани — големи, с полегати склонове, изградени от течлива лава (пример: Мауна Лоа). Образуват се при чести, нискоексплозивни изригвания.
• Стратовулкани (слоести) — стръмни, изградени от редуващи се слоеве лава и пепел; често имат експлозивен характер (например вулкани по зони на субдукция).
• Конуси от пепел (цилиндрични) — по-малки, бързообразуващи се купчини от парчета скала и пепел при отделни изригвания.
• Калдери — големи депресии, образувани след масивни изригвания и срутване.

Опасности за хората и околната среда

Вулканите представляват редица рискове:

• Поток от лава — унищожава строителства и инфраструктура, макар да се движи сравнително бавно.
• Пирокластични потоци — изключително горещи и бързи потоци от газове и частици, които са смъртоносни и разрушителни.
• Пепелни облаци — влияят на здравето (дихателни проблеми), замърсяват вода и механика, и нарушават авиацията.
• Лахари (вулканични кални потоци) — смес от вода и вулканичен материал, която се движи по долини и причинява големи разрушения.
• Вулканични газове — могат да са токсични и да доведат до асфиксия или да увредят екосистеми.

Мониторинг и вулканолози

Вулканолозите са учени, които изучават вулканите и вулканизма, използвайки методи от геологията, химията, физиката, геофизиката, минералогията, географията и дори социологията (за да оценяват риска и реакции на общности). За наблюдение се използват сеизмометри (за регистриране на земетресения), газови анализатори, спътникови изображения, геодезични измервания (GPS) за наблюдение на деформации и термални камери. Тези данни помагат да се предвиждат изригвания и да се планират евакуации.

Вулкани извън Земята

Вулкани има и на други планети и спътници. Пример е Olympus Mons на Марс, който е най-големият известен вулкан в Слънчевата система. На някои луни на Юпитер и Сатурн се наблюдава вулканична или подобна на вулканична активност (например вулканизмът на Ио, луна на Юпитер).

Пример: Мауна Лоа (Хаваи)

Най-големият вулкан на Земята по обем е Мауна Лоа в Хавай. Той е един от петте вулкана на Големия остров и представлява класически пример за щитовиден вулкан. Мауна Лоа е изригвал многократно в историческо време — за последно през 1984 г., а през последните ~170 години има около 33 известни изригвания. Този вулкан е резултат от движението на Тихоокеанската тектонска плоча, която се е придвижила над хавайската гореща точка в мантията. Височината на Мауна Лоа е около 4196 метра над морското равнище, а неговите потоци от лава могат да покриват големи разстояния — най-голямото неотдавнашно изригване е оставило следа от лава с дължина около 51 км (32 мили).

Заключение

Вулканите са ключови за формирането на земната повърхност и играят важна роля в глобалните цикли на химични елементи. Те могат да бъдат както разрушителни, така и източник на плодородие, минерални ресурси и геотермална енергия. Разбирането на механизмите на вулканизма и непрекъснатият мониторинг са от решаващо значение за намаляване на риска и защитата на населението, живеещо в близост до активни вулканични райони.

Видове вулкани

Лавата и пирокластичният материал (облаци от пепел, парчета лава и пари), които излизат от вулканите, могат да създадат много различни видове земни форми. Съществуват два основни вида вулкани.

Щитови вулкани

Тези вулкани са образувани от течна мафична лава с ниско съдържание на силициев диоксид.

Щитовите вулкани са изградени от пластове лава, получени от непрекъснати изригвания (без експлозии). Тъй като лавата е много течна, тя се разпространява, често на голяма площ. Щитовите вулкани не растат на голяма височина, а слоевете лава се разстилат, за да придадат на вулкана леко наклонени страни. Щитовите вулкани могат да образуват огромни площи базалт, какъвто обикновено представлява лавата, когато се охлади.

Основата на вулкана увеличава размера си при последователни изригвания, при които втвърдената лава се разпространява и натрупва. Някои от най-големите вулкани в света са щитовидни вулкани.

Въпреки че страните им не са много стръмни, щитовидните вулкани могат да бъдат огромни. Мауна Кеа в Хавай е най-голямата планина на Земята, ако се измерва от основата ѝ на морското дъно.

Стратовулкани

Стратовулканът, известен още като съставен вулкан, е висок коничен вулкан. Той е изграден от много слоеве втвърдена лава, тефра, пемза и вулканична пепел.

За разлика от щитовите вулкани стратовулканите имат стръмен профил и периодични изригвания. Лавата, която изтича от стратовулканите, се охлажда и втвърдява, преди да се разпространи надалеч. Тя е лепкава, т.е. има висок вискозитет. Магмата, която образува тази лава, често е фелзична, с високи до средни нива на силициев диоксид, и по-малко мафична магма. Големите потоци от фелзична лава са необичайни, но са се разпространявали на разстояние до 15 km (9,3 мили).

Два известни стратовулкана са японската планина Фуджи и Везувий. И двата имат големи основи и стръмни страни, които стават все по-стръмни с приближаването към върха. Везувий е известен с разрушаването на градовете Помпей и Херкулан през 79 г. от н.е., при което загиват хиляди хора.

Калдера

Калдерата е котловина, образувана от срутване на сушата след изригване на вулкан. Това се случва, след като огромен стратовулкан свали върха си. След това основата на кратера потъва, оставяйки калдера на мястото, където преди това е бил върхът на вулкана. Кракатау, известен най-вече с катастрофалното си изригване през 1883 г., сега е много по-малък.

 
Маунт Фуджи, активен стратовулкан в Япония, изригнал за последен път през 1707-08 г.  


Тавурвур, активен стратовулкан близо до Рабаул в Папуа Нова Гвинея  

Как се образуват вулканите

Съществуват два основни процеса.

Вулканите се образуват, когато две тектонични плочи се сблъскат. Когато тези две плочи се срещнат, едната от тях (обикновено океанската плоча) преминава под континенталната плоча. Това е процесът на субдукция. След това тя се разтопява и образува магма (вътре в магмената камера), а налягането се увеличава, докато магмата не пробие земната кора.

Вторият начин е, когато тектонска плоча се движи над гореща точка в земната кора. Горещата точка си проправя път през кората, докато я пробие. Калдерата на парка Йелоустоун се е образувала по този начин, както и Хавайските острови.

 
Части на вулкан:   1. Голяма магмена камера 2. Основни скали 3. Канал (тръба) 4. Основа 5. Праг 6. Разклонена тръба 7. Слоеве от пепел, отделяни от вулкана 8. фланг 9. Слоеве лава, отделяни от вулкана 10. Гърло 11. Паразитен конус 12. Поток от лава 13. Отдушник 14. Кратер 15. Облак от пепел  

Класификация

Традиционният начин за класифициране или идентифициране на вулканите е по модела на изригванията им. Вулканите, които могат да изригнат отново по всяко време, се наричат активни. Тези, които сега са спокойни, се наричат спящи (неактивни). Вулканите, които не са изригвали в исторически план, се наричат угаснали.

Активен

В момента изригва активен вулкан или е изригвал през последните 10 000 години. Пример за активен вулкан е планината Сейнт Хелънс в Съединените щати (САЩ).

Спящ (неактивен)

Спящият вулкан "спи", но може да се събуди в бъдеще. Планината Рейниър в САЩ се смята за спящ вулкан.

Изчезнал (мъртъв вулкан)

Угаснал вулкан не е изригвал през последните 10 000 години. Единбургският замък в Шотландия се намира на върха на угаснал вулкан.

 
Единбургският замък на мястото на угаснал вулкан, около 1581 г.  

Въпроси и отговори

В: Какво представлява вулканът?

В: Как се образуват вулканите?

Въпрос: Какви материали излизат от активен вулкан?

В: Къде освен на Земята има вулкани?

В: Кой изучава вулканите?

В: Кой е най-големият вулкан в света?

Въпрос: Кога е било последното изригване на Мауна Лоа?

Търсене по буква