Продукты извержения вулканов

Твердые продукты вулканической деятельности

Большинство вулканов одновременно с лавой выбрасывают огромное количество твердых продуктов. Некоторые исследователи, в частности английский вулканолог Тиррель, считают, что количество твердых продуктов в десятки, а то и в тысячи раз превышает количество лавы. Твердые продукты представляют собой обломки самой различной величины — от долей миллиметра до нескольких метров в диаметре. Провести точную грань между жидкими и твердыми продуктами не всегда удается, так как жидкая капелька лавы быстро застывает в воздухе и падает на землю в виде твердого шарика.

Твердые продукты вулканизма подразделяются по величине обломков на следующие типы:

1) вулканический пепел, пыль;

2) вулканический песок;

3) вулканические камешки (лапилли);

4) вулканические бомбы;

5) вулканические глыбы.

Все эти продукты извержения образуются за счет раздробления при взрывах застывшей лавы прежних извержений, а также осадочных и магматических пород, слагающих жерло вулкана. Чем больше взрывная волна, тем больше количество твердых продуктов извержения; их очень много при извержениях бандайсанского, катмайского и пелейского типов (рисунок 4) и относительно мало при извержениях исландского и гавайского типов (рисунок 5).

Рисунок 4 — Пелейский тип извержения вулкана

Пелейский тип извержений характеризуется образованием грандиозных раскалённых лавин или палящих туч, а также ростом экструзивных куполов чрезвычайно вязкой лавы. Своё название этот тип извержений получил от вулкана Мон-Пеле на осторове Мартиника в группе малых Антильских островов, где 8 мая 1902 года взрывом была уничтожена вершина дремавшего до этого вулкана и вырвавшаяся из жерла раскалённая тяжёлая туча уничтожила город Сен-Пьер с 40 000 жителями. После извержения из жерла вылезла «игла» вязкой магмы, которая достигнув высоты 300 метров, вскоре разрушилась. Подобное извержение произошло 30 марта 1956 года на Камчатке, где грандиозным взрывом была уничтожена вершина вулкана Безымянного. Туча пепла поднялась на высоту 40 км, а по склонам вулкана сошли раскалённые лавины, которые, растопив снег, дали начало мощным грязевым потокам.

Рисунок 5 — Гавайский тип

Извержения гавайского типа могут возникать вдоль трещин и разломов, как при извержении вулкана Мауна-Лоа на Гавайях в 1950 году. Они также могут проявляться через центральное жерло, как при извержении в кратере Килауэа Ики вулкана Килауэа (Гавайи) в 1959 году.

Данный тип характеризуется выбросами жидкой, высокоподвижной базальтовой лавы, формирующей огромные плоские щитовые вулканы. Пирокластический материал практически отсутствует. В ходе извержений через трещины фонтаны лавы выбрасывается через разломы в рифтовой зоне вулкана и растекаются вниз по склону потоками небольшой мощности на десятки километров. При извержении через центральный канал лава выбрасывается вверх на несколько сотен метров в виде жидких кусков типа «лепёшек», создавая валы и конусы разбрызгивания. Эта лава может скапливаться в старых кратерах, формируя лавовые озёра.

В момент извержения вулкана вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.:

1) Вулканический пепел представляет собой мельчайшие (от долей до миллиметра) остроугольные обломки пемзы, стекла, различных минералов, видимые только под микроскопом. Цвет вулканического пепла самый разнообразный. Из камчатского вулкана Ксудач в 1907 г. был выброшен пепел желтого цвета, часть пепла вулкана Кракатау имела красный цвет. Вулканический пепел выбрасывается иногда в огромных количествах. При извержении вулкана Ксудач его было выброшено около 3 кмі. Еще большее количество пепла (около 20 кмі) было выброшено при извержении вулкана Катмай (1912 г.).

Пепел может распространяться на очень большие расстояния от кратера вулкана, так как при взрыве он выбрасывается в высокие слои атмосферы, где разносится воздушными течениями. Предполагается, что вулканический пепел из вулкана Кракатау дважды облетел земной шар, в связи с чем, в Европе в последующие годы выпадали дожди красного цвета.

Скорость перелета пепла достаточно большая; во время извержения вулкана Аски в Исландии через 12 часов после извержения пепел оказался на западном берегу Норвегии, а еще через 10 часов долетел до Стокгольма, т. е. скорость его переноса достигала 80-100 км/час (рисунок 6).

Рисунок 6 — Вулканический пепел

Вулканический пепел, оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него, образует вулканический туф.

Вулканический туф — это горная осадочная порода, которая образовалась преимущественно из вулканического пепла, который оказался на поверхности после извержения вулкана. Соответственно, эту породу добывают на прилегающих к вулканам территориях. Богатые месторождения такого камня находятся на территории Италии, Кабо-Верде, Армении и Исландии. Самым крупным из них считается Артикское туфовое месторождение, в котором насчитывается более 250 млн м2; этого минерала.

Более половины химического состава данной горной породы образуется за счёт оксида кремния (49-75 %) и окиси алюминия (9-23 %). Помимо этого, в состав камня входят оксиды железа, магния, калия, натрия и других химических элементов в незначительных количествах. Вулканический туф возник путем смешения жидкой лавы с частицами песка и вулканического пепла. Эта порода является пористой (пористость находится в пределах 21,3-46,6 %), образованной путем скрепления тем или иным путём обломочного материала. Окраска материала может быть различной. В природе можно встретить: чёрный, коричневый, бурый, красный, кремовый, оранжевый, жёлтый, фиолетовый, синевато-белый, белёсо-зелёный и другой цвет данного камня. Многие экземпляры имеют неоднородную окраску, наблюдаются вкрапления в базовую палитру иных цветов (рисунок 7).

Рисунок 7 — Вулканический туф

Физико-механические характеристики варьируются в зависимости от вида камня. Например, степень спекания, в зависимости от которой выделяют спёкшиеся и сцементированные разновидности, определяет параметр прочности. Плотность породы составляет 2400-2610 кг/м3; объёмный вес варьируется от 1370 до 2050 кг/м3. Степень водопоглощенияпо весу может достигать 23,3 %. Морозостойкость данного материала невелика — около 25 циклов замерзания-оттаивания. Коэффициент водонасыщения варьируется в пределах 0,57-0,86, коэффициент размягчения — 0,72-0,89. Предел прочности вулканической породы при сжатии составляет 13,3-56,4 МПа. Для строительных целей большое значение имеет такая характеристика этого камня, как низкая теплопроводность (0,21 — 0,33 Вт/°С). По результатам исследований в местах с холодным климатом установлено, что сооружение, построенное из вулканического туфа или облицованное плиткой из него, долго сохраняет большое количество тепла, что экономит немало средств на отопление. Теплоотдачу благодаря его применению можно снизить на 35-40 %.

По составу различают липаритовые, дацитовые, андезитовые, базальтовые и прочие разновидности. По плотности трассы выделяют (плотные) и пуццоланы (рыхлые). По характеру обломков выделяют разновидности: витрокластические — из обломков вулканического стекла, кристаллокластические — из отдельных металлов, литокластические — из обломков горных пород, а также смешанного состава.

Вулканический туф широко используется в строительных и архитектурных целях. Он обладает тепло- и звукоизоляционными качествами, прочностью, долговечностью. Простота его добычи и лёгкость в обработке позволили ещё древним народам использовать его в качестве строительного материала, из которого были возведены такие известные культовые объекты, как монастырь Лмбатаванк (VII в.), церкви Аствацацин (VI в.), Ереруйк (V в.) и другие сооружения, которые дошли до наших дней в полной сохранности. Сейчас в цельном виде вулканический туф выходит на рынок в виде крупных стеновых блоков или облицовочных плит. Ему можно найти применение и в наружной облицовке здания, и в дизайне внутреннего интерьера. Благодаря гидравлическим качествам туф используют в виде песка или щебня для различных растворов, добавки к цементу, воздушной извести, к другим строительным и штукатурным смесям. Из него производят стойкие краски, включают его в состав шлакобетонных блоков. Также его используют для изготовления художественных поделок и предметов домашнего обихода.

Пласты пепловых пород, накопившиеся в результате прошлой деятельности ныне потухших вулканов, встречаются очень часто, причем иногда в значительном удалении от вулкана. Например, пеплы вулканов, извергавшихся в Закарпатье, были встречены к северу от Карпат в Подолии, а пеплы кавказских вулканов встречаются в Воронежской области. Толщина пластов этих пород достигает иногда нескольких метров.

2) Вулканический песок содержит зерна, более крупные, чем пепел (от 1-5 мм до горошины); состоит он также из мелких перетертых частиц раздробленной лавы и боковых пород; при осаждении обычно бывает перемешан с пеплом (рисунок 8).

Рисунок 8 — Вулканический песок

3) Лапилли — (от лат. lapillus — камешек), округлые или угловатые вулканические выбросы размером от 2 до 50 мм имеющие разнообразные формы. Состоят из застывших в полете кусков свежей лавы, старых лав и чуждых вулкану пород. Они почти всегда богаче буроватым или зеленоватым стеклом, чем соответствующие им застывшие лавы (рисунок 9).

Рисунок 9 — Лапилли

4) Из кратера вулкана в большом количестве выбрасываются и более крупные, чем песок и пепел, обломки самых различных размеров -вулканические бомбы. Все они, как правило, угловаты и очень различны по составу. Вулканические бомбы- крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы «слезы Везувия» достигали десятков тонн) (рисунок 10). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий:

— возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания, образовавшейся при их остывании.

— формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе.

Рисунок 10 — Вулканические бомбы

5) Вулканические глыбы это наиболее крупные (>1 м) обломки лав, выбрасываемые из жерла вулкана в твердом состоянии.Во время извержения горы Вулькано однажды была выброшена глыба объемом 25 мі и весом 68 т. В большом количестве обломки выделяются обычно в первую фазу извержения, когда происходит прорыв основного жерла, затем к ним примешиваются во все возрастающем количестве лапилли и лавовые бомбы. Обломки вместе с вулканическим песком и пеплом скапливаются на склонах вулкана у его подножия и главным образом в рытвинах и канавах, бороздящих склон (рисунок 11).

Рисунок 11 — Вулканические глыбы

Образование твердых продуктов вулканических выбросов может происходить как за счет старых и свежих лав вулкана, так и за счет разрушения стенок его канала, сложенных осадочными, метаморфическими и другими породами. В первом случае выброшенный материал является родственным, генетически связанным с магматическим расплавом, а во втором случае — посторонним, не имеющим с магмой прямой генетической связи. В тех редких случаях, когда обломочный материал выбросов не имеет отношения к этим двум источникам, а принадлежит к самым глубоким слоям земной коры, как, например, а алмазоносных трубках Кимберли в Южной Африке и Якутии в Сибири, такие обломки считают интрателлурическими (вынесенными из глубины). Крупные обломки, выбрасываемые при вулканических извержениях обычно падают в непосредственной близости от вулкана.

Продукты вулканических извержений

1. Газообразные продукты во время извержения представлены парами воды, углекислоты, встречаются водород, азот, хлористый водород. Интенсивность выделения газов и паров из лавы зависит от степени вязкости последней: из кислых и вязких лав газы выходят с трудом, что ведет к их скоплению и последующим взрывам. В фумарольную стадию происходит выделение сернистых газов. Количество газов, выделяющихся во время извержения, может составлять до нескольких тысяч тонн в сутки.

2. Жидкие продукты представлены лавами разного химического состава.

Кислые лавы содержат более 65 % кремнезема, являются самыми вязкими и малоподвижными. Они застывают в виде коротких и мощных языков, куполов, сложенных липаритом (риолитом), дацитом.

Средние лавы содержат 65 – 53 % кремнезема, обладают разной степенью вязкости и подвижности, что зависит от содержания в них кремнезема и летучих компонентов. При их остывании возникают трахиты и андезиты. В составе кислых и средних вулканических пород часто встречаются пирокласты – обломки других горных пород.

Основные лавы содержат 53 – 45 % кремнезема, являются очень жидкими и подвижными (скорость их движения по земной поверхности может превышать 50 км/час). При остывании их возникают базальты и диабазы, почти никогда не содержащие пирокластов.

Ультраосновные лавы содержат менее 45 % кремнезема, встречаются крайне редко, образуют пикриты и кимберлиты.

Объем лавы, выделившейся во время извержения, может достигать десятков и сотен кубических километров.

3. Твердые продукты (пирокласты) представляют собой минеральные обломки разного диаметра, возникающие в наибольших объемах при взрывных извержениях. В зависимости от размера, выделяют следующие типы пирокластов:
а) вулканические пепел и пыль;
б) вулканический песок;
в) лапилли (диаметром до горошины);
г) вулканические бомбы;
д) вулканические глыбы (при извержении Вулькано была выброшена глыба объемом 25 куб. м и массой 68 т).

При отложении пирокластов на суше возникают вулканические туфы, а при осаждении обломков в воде – туффиты. Объемы выброса пирокластов иногда измеряются десятками кубических километров.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *