Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Т.И.ФРОЛОВА
Вулканические породы являются продуктами глубинного процесса - вулканизма. По определению известного вулканолога А. Джаггара, вулканизм - это совокупность явлений, протекающих в земной коре и под нею, приводящих к прорыву расплавленных масс через твердую кору. Вулканизм связан с потоком горячих глубинных газов - флюидов из недр Земли. Флюиды способствуют разуплотнению и локальному подъему глубинного вещества, которое в результате понижения давления (декомпрессии) начинает частично плавиться, образуя глубинные диапиры - источники магматических расплавов. В зависимости от интенсивности прогрева образование расплавов происходит на разных уровнях мантии и земной коры, начиная с глубин 300 - 400 км.

Вулканология - это наука о вулканах и их продуктах (вулканических породах), о причинах вулканизма, обусловленных геодинамическими, тектоническими и физико-химическими процессами, совершающимися в недрах Земли. Помимо собственно геологических наук: исторической геологии, геотектоники, петрографии, минералогии, литологии, геохимии и геофизики, вулканология использует данные географии, геоморфологии, физической химии, а отчасти и астрономии, поскольку вулканизм представляет собою общепланетарное явление. Будучи продуктами глубинных (эндогенных) процессов, вулканы, образующиеся на поверхности Земли, оказывают влияние на окружающую среду, атмосферу и гидросферу, образование осадков. Вулканология как бы фокусирует проблемы, связывающие процессы внутренней и внешней энергетики Земли.

Общая классификация всех магматических пород, в том числе и вулканических, основана на их химическом составе и в первую очередь на содержании и соотношении в породах кремнезема и щелочей (рис. 1). По содержанию кремнезема, самого распространенного оксида в магматических породах, последние разделяются на четыре группы: ультраосновные (30 - 44% SiO2), основные (44 - 53%), средние (53 - 64%), кислые (64 - 78%). Другой важный признак классификации - щелочность пород, оценивается суммой содержаний Na2O + K2O. По этому признаку выделяются горные породы нормальной щелочности и щелочные.

Наиболее широко среди вулканических пород Земли распространены основные породы - базальты, которые являются производными вещества мантии и встречаются как в океанах, так и на континентах. Их можно сравнить с "кровью" нашей планеты, которая появляется при любом нарушении земной коры. В зависимости от геологического положения базальты различаются по составу. Большая их часть относится к породам нормальной щелочности. Это богатые известью низкощелочные (толеитовые) и известково-щелочные базальты. Реже встречаются щелочные базальты, недонасыщенные кремнеземом. Базальтовые магмы при дифференциации дают серии пород (толеитовые, известково-щелочные и щелочные), объединенные происхождением из единой магмы, сохраняющие общие признаки с родоначальными базальтовыми магмами, вплоть до крайне кислых. Среди интрузивных пород наиболее распространены граниты. Они относятся к группе кремнекислых пород, в образовании которых существенную роль играет вещество земной коры. Средние по составу породы, которые представлены преимущественно вулканическими андезитами, встречаются реже и лишь в подвижных поясах Земли. В то же время средний состав земной коры отвечает андезитам, а не базальтам или гранитам, соответствуя смеси этих последних в отношении 2: 1.

КАК ЭВОЛЮЦИОНИРОВАЛ ВУЛКАНИЗМ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

Самые ранние процессы вулканизма синхронны со временем становления Земли как планеты. По всей вероятности, уже на стадии аккреции (концентрации планетного вещества за счет газово-пылевых туманностей и соударения твердых космических обломков - планетозималей) происходил ее разогрев. Выделение энергии за счет аккреции и гравитационного сжатия оказалось достаточным для ее начального, частичного или полного плавления, с последующей дифференциацией Земли на оболочки. Несколько позднее к этим источникам разогрева присоединилось выделение тепла радиоактивными элементами. Концентрация железокаменной массы Земли, как и на других планетах Солнечной системы, сопровождалась обособлением газовой, преимущественно водородной оболочки, которую она в дальнейшем потеряла в период максимальной активности Солнца, в отличие от крупных, удаленных от Солнца планет группы Юпитера. Об этом говорит обеднение современной земной атмосферы редкими инертными газами - неоном и ксеноном по сравнению с космическим веществом.

Согласно представлениям А.А. Маракушева, дифференциация железокаменной массы Земли, близкой по составу метеоритам - хондритам и полностью расплавленной под большим давлением водородной газовой оболочки, привела к высокой концентрации существенно водородных флюидов (летучих компонентов в надкритическом состоянии) в начавшем обособляться металлическом (железо-никелевом) ядре. Таким образом, Земля приобрела большой флюидный запас в своих недрах, определивший ее последующую, уникальную по своей длительности, по сравнению с другими планетами, эндогенную активность. По мере консолидации Земли в направлении от ее внешних оболочек к центру возрастало внутреннее флюидное давление и наступала периодическая дегазация, сопровождаемая образованием магматических расплавов, поступающих на поверхность при растрескивании застывшей земной коры. Таким образом, самый ранний вулканизм, который характеризовался взрывным, высокоэксплозивным характером, был связан с началом остывания Земли и сопровождался образованием атмосферы. Согласно другим представлениям, первичная атмосфера, образовавшаяся на стадии аккреции, в дальнейшем сохранилась, постепенно эволюционируя в своем составе. Так или иначе, примерно 3,8 - 3,9 млрд. лет назад, когда температура на поверхности Земли и в прилегающих частях атмосферы опустилась ниже точки кипения воды, образовалась гидросфера. Наличие атмосферы и гидросферы сделало возможным в дальнейшем развитие жизни на Земле. Сначала атмосфера была бедна кислородом, пока не появились продуцирующие ее простейшие формы жизни, что произошло около 3 млрд. лет назад (рис. 2).

О составе самых ранних вулканических пород Земли, в настоящее время полностью переработанных последующими процессами, можно судить при сравнении ее с другими планетами земной группы, в частности с относительно хорошо изученным нашим спутником - Луной. Луна - планета более примитивного развития, рано израсходовавшая свой флюидный запас и потерявшая вследствие этого эндогенную активность. В настоящее время это "мертвая" планета. Отсутствие в ней металлического ядра говорит о рано прекратившихся процессах ее дифференциации на оболочки, а пренебрежимо слабое магнитное поле - о полном застывании ее недр. В то же время о наличии флюидов на ранних этапах развития Луны свидетельствуют пузырьки газа в лунных вулканических породах, которые состоят в основном из водорода, что говорит об их высокой восстановленности.

Наиболее древние, известные в настоящее время породы Луны, развитые на поверхности лунной коры на так называемых лунных материках, имеют возраст 4,4 - 4,6 млрд. лет, что близко к предполагаемому возрасту образования Земли. Они представляют собою кристаллизовавшиеся на малых глубинах или на поверхности богатые высококальциевым полевым шпатом - анортитом - светлоцветные основные породы, которые принято называть анортозитами. Породы лунных материков подвергались интенсивной метеоритной бомбардировке с образованием обломков, частично переплавленных и смешанных с метеоритным веществом. В результате образовались многочисленные ударные кратеры, сосуществующие с кратерами вулканического происхождения. Предполагается, что нижние части лунной коры сложены породами более основного, низкокремнеземистого состава, близкими к каменным метеоритам, а непосредственно подстилают анортозиты анортитовые габбро (эвкриты). На Земле ассоциация анортозитов и эвкритов известна в так называемых расслоенных интрузивах основного состава и является результатом дифференциации базальтовой магмы. Поскольку физико-химические законы, определяющие дифференциацию, одинаковы во всей Вселенной, логично предположить, что и на Луне древнейшая кора лунных метеоритов образовалась в результате раннего плавления и последующей дифференциации магматического расплава, слагавшего верхнюю оболочку Луны в виде так называемого "лунного океана магмы". Отличия в процессах дифференциации лунных магм от земных заключаются в том, что на Луне она чрезвычайно редко доходит до образования высококремнеземистых кислых пород.

Позднее на Луне образовались крупные депрессии, названные лунными морями, выполненные более молодыми (3,2 - 4 млрд. лет) базальтами. По составу эти базальты в целом близки к базальтам Земли. Они отличаются низким содержанием щелочей, особенно натрия, и отсутствием оксидов же леза и минералов, содержащих гидроксильную группу ОН, что подтверждает потерю расплавом летучих компонентов и восстановительную обстановку вулканизма. Бесполевошпатовые породы, известные на Луне, - пироксениты и дуниты, вероятно, слагают лунную мантию, являясь либо остатком от выплавления базальтовых пород (так называемым реститом), или же их тяжелым дифференциатом (кумулатом). Ранняя кора Марса и Меркурия аналогична кратерированной коре лунных материков. На Марсе, кроме того, широко развит более поздний базальтовый вулканизм. Базальтовая кора есть и на Венере, однако данные по этой планете пока очень ограниченны.

Привлечение данных сравнительной планетологии позволяет утверждать, что формирование ранней коры планет земной группы происходило в результате кристаллизации магматических расплавов, претерпевших большую или меньшую дифференциацию. Растрескивание этой застывшей протокоры с образованием депрессий сопровождалось позднее базальтовым вулканизмом.

В отличие от других планет, на Земле не сохранилось самой ранней коры. Более или менее достоверно историю вулканизма Земли можно проследить лишь с раннего архея. Самые древние из известных возрастных датировок принадлежат архейским гнейсам (3,8 - 4 млрд. лет) и зернам минерала циркона (4,2 - 4,3 млрд. лет) в метаморфизованных кварцитах. Эти датировки на 0,5 млрд. лет моложе, чем образование Земли. Можно предположить, что все это время Земля развивалась аналогично другим планетам земной группы. Примерно с 4 млрд. лет на Земле формировалась континентальная протокора, состоящая из гнейсов, преимущественно магматического происхождения, отличающихся от гранитов меньшими содержаниями кремнезема и калия и получивших название "серых гнейсов" или ассоциации ТТГ, по названию трех главных магматических пород, соответствующих составу этих гнейсов: тоналитов, трондьемитов и гранодиоритов, подвергнутых впоследствии интенсивному метаморфизму. Однако "серые гнейсы" вряд ли представляли первичную кору Земли. Неизвестно также, насколько широко они были распространены. В отличие от значительно менее кремнеземистых пород лунных материков (анортозитов), такие большие объемы кислых пород не могут получиться при дифференциации базальтов. Образование "серых гнейсов" магматического происхождения теоретически возможно лишь при переплавлении пород базальтового или коматит-базальтового состава, вследствие своей тяжести опустившихся на глубокие уровни планеты. Таким образом, мы приходим к выводу о базальтовом составе коры, более ранней, чем известная нам "серогнейсовая". Наличие ранней базальтовой коры подтверждается находками в архейских "серых" гнейсах более древних метаморфизованных блоков основного состава. Неизвестно, претерпела ли родоначальная магма базальтов, слагавших раннюю кору Земли, дифференциацию с образованием анортозитов, подобных лунным, хотя теоретически это вполне возможно. Интенсивная многостадийная дифференциация планетного вещества, которая привела к образованию кислых гранитоидных пород, стала возможной благодаря водному режиму, установившемуся на Земле в связи с большим флюидным запасом в ее недрах. Вода способствует дифференциации и очень важна для образования кислых пород.

Таким образом, в течение самого раннего (катархейского) и архейского времени, преимущественно в результате процессов магматизма, к которым после образования гидросферы присоединилось осадконакопление, сформировалась земная кора. Она начала интенсивно перерабатываться продуктами активной дегазации ранней Земли с привносом кремнезема и щелочей. Дегазация была обусловлена формированием твердого внутреннего ядра Земли. Она вызывала процессы метаморфизма вплоть до плавления с общим покислением состава коры. Итак, уже в архее Земля имела все присущие ей твердые оболочки - кору, мантию и ядро.

Нарастающие различия в степени проницаемости коры и верхней мантии, которые были обусловлены различиями в их тепловом и геодинамическом режиме, привели к неоднородности состава коры и к формированию разных ее типов. В областях сжатия, где была затруднена дегазация и подъем на поверхность возникающих расплавов, последние испытывали интенсивную дифференциацию, а ранее образовавшиеся основные вулканические породы, уплотняясь, опускались на глубину и переплавлялись. Формировалась протоконтинентальная двухслойная кора, имевшая контрастный состав: верхняя ее часть была сложена преимущественно кислыми вулканическими и интрузивными породами, переработанными метаморфическими процессами в гнейсы и гранулиты, нижняя - породами основного состава, базальтами, коматитами и габброидами. Такая кора была свойственна протоконтинентам. В областях растяжения формировалась протоокеаническая кора, имевшая преимущественно базальтовый состав. По расколам в протоконтинентальной коре и в зонах ее сочленения с протоокеанической образовывались первые подвижные пояса Земли (протогеосинклинали), отличавшиеся повышенной эндогенной активностью. Уже тогда они имели сложное строение и состояли из менее мобильных приподнятых зон, претерпевших интенсивный высокотемпературный метаморфизм, и зон интенсивного растяжения и прогибания. Последние получили название зеленокаменных поясов, так как слагающие их породы приобретали зеленый цвет в результате процессов низкотемпературного метаморфизма. Обстановка растяжения ранних этапов формирования подвижных поясов сменялась по мере эволюции обстановкой преобладающего сжатия, что приводило к появлению кислых пород и первых пород известково-щелочных серий с андезитами (см. рис. 1). Подвижные пояса, закончившие свое развитие, причленялись к областям развития континентальной коры и увеличивали ее площадь. По современным представлениям, от 60 до 85% современной континентальной коры было сформировано в архее, и мощность ее была близка к современной, то есть составляла около 35 - 40 км.

На рубеже архея и протерозоя (2700 - 2500 млн. лет) в развитии вулканизма на Земле наступил новый этап. Стали возможными процессы плавления в сформированной к этому времени мощной коре, появилось больше кислых пород. Состав их существенно изменился, в первую очередь за счет увеличения содержания кремнезема и калия. Широкое распространение получили настоящие калиевые граниты, которые выплавлялись из коры. Интенсивная дифференциация мантийных базальтовых расплавов под воздействием флюидов в подвижных поясах, сопровождаемая взаимодействием с материалом коры, привела к увеличению объемов андезитов (см. рис. 1). Таким образом, помимо мантийного вулканизма, все большее значение приобретал коровый и смешанный мантийно-коровый вулканизм. В то же время в связи с ослаблением процессов дегазации Земли и связанного с ними теплового потока оказались невозможными столь высокие степени плавления в мантии, которые могли привести к образованию ультраосновных коматитовых расплавов (см. рис. 1), а если они и возникали, то редко поднимались на поверхность вследствие своей высокой плотности по сравнению с земной корой. Они претерпевали дифференциацию в промежуточных камерах и на поверхность попадали их производные - менее плотные базальты. Стали менее интенсивными также процессы высокотемпературного метаморфизма и гранитизации, которые приобрели не площадной, а локальный характер. По всей вероятности, в это время окончательно были сформированы два типа земной коры (рис. 3), соответствующие континентам и океанам. Однако время образования океанов пока окончательно не определено.

В последующий этап развития Земли, который начался 570 млн. лет назад и носит название фанерозойского, те тенденции, которые появились в протерозое, получили дальнейшее развитие. Вулканизм становится все более разнообразным, приобретая четкие различия в океанических и континентальных сегментах. В зонах растяжения в океанах (срединно-океанических рифтовых хребтах) изливаются толеитовые базальты, а в аналогичных зонах растяжения на континентах (континентальных рифтах) к ним присоединяются и часто над ними превалируют щелочные вулканические породы. Подвижные пояса Земли, получившие название геосинклинальных, являются магматически активными десятки и сотни миллионов лет, начиная с раннего толеит-базальтового вулканизма, образующего совместно с ультраосновными интрузивными породами офиолитовые ассоциации в условиях растяжения. Позднее, по мере смены растяжения сжатием, они сменяются контрастным базальт-риолитовым и известково-щелочным андезитовым вулканизмом, достигшим расцвета в фанерозое. После складчатости,образования гранитов и орогенеза (роста гор) вулканизм в подвижных поясах становится щелочным. Таким вулканизмом обычно и заканчивается их эндогенная активность.

Эволюция вулканизма в фанерозойских подвижных поясах повторяет таковую в развитии Земли: от однородных базальтовых и контрастных базальт-риолитовых ассоциаций, господствовавших в архее, к непрерывным по кремнекислотности с большими объемами андезитов и, наконец, к щелочным ассоциациям, которые практически отсутствуют в архее. Эта эволюция как в отдельных поясах, так и на Земле в целом отражает общее уменьшение проницаемости и возрастание жесткости земной коры, что определяет более высокую степень дифференциации мантийных магматических расплавов и их взаимодействия с материалом земной коры, углубление уровня образования магм и уменьшение степени плавления. Сказанное выше связано с изменением внутренних параметров планеты, в частности с общим уменьшением глобального теплового потока из ее недр, который оценивается в 3 - 4 раза меньшим, чем на ранних этапах развития Земли. Соответственно уменьшаются и локальные восходящие потоки флюидов, возникающие в результате периодической дегазации недр. Именно они вызывают разогрев отдельных областей (подвижных поясов, рифтов и др.) и их магматическую активность. Эти потоки образуются в связи с накоплением на фронте кристаллизации внешнего жидкого ядра легких компонентов в отдельных выступах-ловушках, которые всплывают, образуя конвективные струи.

Эндогенная активность периодична. Она обусловила наличие крупных пульсаций Земли с попеременным преобладанием основного и ультраосновного магматизма, фиксирующего растяжение, и известково-щелочного вулканизма, гранитообразования и метаморфизма, фиксирующих преобладание сжатия. Эта периодичность определяет наличие магматических и тектонических циклов, которые как бы наложены на необратимое развитие Земли.

ГДЕ ПРОИСХОДЯТ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КАЙНОЗОЕ?

Геологические структуры, где образуются вулканические породы в самый молодой, кайнозойский, этап развития Земли, начавшийся 67 млн. лет назад, находятся как в пределах океанических, так и континентальных сегментов Земли. К первым относятся срединные океанические хребты и многочисленные вулканы океанического дна, наиболее крупные из которых образуют океанические острова (Исландия, Гавайи и др.). Всем им свойственна обстановка высокой проницаемости земной коры (рис. 4). На континентах в аналогичной обстановке извергаются вулканы, связанные с крупными зонами растяжения - континентальными рифтами (Восточно-Африканский, Байкальский и др.). В обстановках преимущественного сжатия возникает вулканизм в горных сооружениях, представляющих собою в настоящее время активные внутриконтинентальные подвижные пояса (Кавказ, Карпаты и др.). Своеобразны подвижные пояса на окраинах континентов (так называемые активные окраины). Они развиты преимущественно по периферии Тихого океана, причем в западной его окраине в них, как и в древних подвижных поясах, сочетаются зоны преимущественного сжатия - островные дуги (Курило-Камчатская, Тонга, Алеутская и др.) и зоны интенсивного растяжения - тыловые окраинные моря (Японское, Филиппинское, Коралловое и др.). В подвижных поясах восточной окраины Тихого океана растяжение менее значительно. На краю Американского континента находятся горные цепи (Анды, Кордильеры), являющиеся аналогами островных дуг, в тылу которых расположены континентальные депрессии - аналоги окраинных морей, где господствует обстановка растяжения. В условиях высокой проницаемости, как всегда в истории Земли, изливаются мантийные расплавы, причем в океанических структурах они обладают преимущественно нормальной щелочностью, а в континентальных - повышенной и высокой. В обстановках преобладающего сжатия на континентальной коре, помимо мантийных, широко распространены породы смешанного мантийно-корового (андезиты) и корового (некоторые кислые эффузивы и граниты) происхождения (рис. 5).

Если учесть особенности современного этапа развития Земли, к которым относятся высокая интенсивность процесса формирования океанов и широкое развитие рифтовых зон на континентах, то становится ясным, что в кайнозойский этап развития преобладает растяжение и, как следствие, широко распространен связанный с ним мантийный, преимущественно базальтовый вулканизм, особенно интенсивный в океанах.

КАК ПРОЦЕССЫ ВУЛКАНИЗМА ПРЕОБРАЗУЮТ ЗЕМНУЮ КОРУ

Еще в начале прошлого столетия было замечено, что горные породы образуют закономерно повторяющиеся ассоциации, получившие название геологических формаций, более тесно связанных с геологическими структурами, чем отдельные породы. Ряды формаций, сменяющие друг друга во времени, получили название временных, а сменяющие друг друга в пространстве - латеральных формационных рядов. Совместно они дают возможность расшифровать основные этапы развития геологических структур и являются важными индикаторами при восстановлении геологических обстановок прошлого. Вулканогенные формации, включающие в себя вулканические породы, продукты их перемыва и переотложения, а нередко и осадочные породы, удобнее использовать для указанных целей, чем интрузивные, поскольку они являются членами слоистых разрезов, что позволяет точно определить время их формирования.

Существует два типа рядов вулканогенных формаций. Первый, называемый гомодромным, начинается основными породами - базальтами, сменяясь формациями с постепенно возрастающими объемами средних и кислых пород. Второй ряд - антидромный, начинается с формаций преимущественно кислого состава с возрастанием роли основного вулканизма к концу ряда . Первый, таким образом, связан с мантийным вулканизмом и с высокой проницаемостью коры, и лишь по мере уменьшения проницаемости и прогрева коры глубинным теплом последняя начинает участвовать в магмообразовании. Антидромный ряд свойствен геологическим структурам с мощной, слабо проницаемой континентальной корой, когда затруднено непосредственное проникновение на поверхность мантийных расплавов. Они взаимодействуют с материалом земной коры тем более интенсивно, чем она больше прогревается. Базальтовые формации появляются лишь впоследствии, когда кора растрескивается под напором мантийных магм.

Гомодромные ряды вулканических формаций свойствены океанам и геосинклинальным подвижным поясам и отражают соответственно формирование океанической и континентальной земной коры. Антидромные ряды характерны для структур, закладывающихся на прогретой после предшествующего цикла магматизма континентальной коре. Характерными примерами являются окраинные моря и континентальные рифты, возникающие непосредственно после орогенеза (эпиорогенные рифты). В них с начала магматических циклов возникают мантийно-коровые и коровые породы среднего и кислого состава, сменяясь основными по мере разрушения (деструкции) континентальной коры. В случае если этот процесс заходит достаточно далеко, как, например, в окраинных морях, то континентальная кора в результате сложного комплекса процессов, включающих растяжение, сменяется океанической.

Наиболее разнообразными и разнонаправленными являются процессы преобразования коры в длительно развивающихся подвижных поясах геосинклинального типа, весьма разнородных по входящим в них структурам. В них присутствуют структуры и с режимом растяжения, и с режимом сжатия, и тип преобразования коры зависит от преобладания тех или иных процессов. Однако господствуют, как правило, процессы формирования новой континентальной коры, которая причленяется к ранее образованной, увеличивая ее площадь. Но это происходит отнюдь не всегда, так как, несмотря на огромные площади, занимаемые подвижными поясами разного возраста, подавляющая часть континентальной коры имеет архейский возраст. Следовательно, и в пределах подвижных поясов происходило разрушение уже сформированной континентальной коры. Об этом свидетельствует и срезание структур окраин континентов океанической корой.

Вулканизм отражает эволюцию Земли в течение ее геологической истории. Необратимость развития Земли выражается в исчезновении или резком уменьшении объемов одних типов пород (например, коматитов) наряду с появлением или увеличением объемов других (например, щелочных пород). Общая тенденция эволюции свидетельствует о постепенном затухании глубинной (эндогенной) активности Земли и увеличении процессов переработки континентальной коры при магмообразовании.

Вулканизм - индикатор геодинамических обстановок растяжения и преобладающего сжатия, существующих на Земле. Типоморфным для первых является мантийный вулканизм, для вторых - мантийно-коровый и коровый.

Вулканизм отражает наличие цикличности на фоне общего необратимого развития Земли. Цикличность определяет повторяемость формационных рядов в одной отдельно взятой и в разновременных, но однотипных геологических структурах.

Эволюция вулканизма в геоструктурах Земли является индикатором формирования земной коры и ее разрушения (деструкции). Эти два процесса непрерывно преобразуют земную кору, осуществляя обмен веществом между твердыми оболочками Земли - корой и мантией.

* * *
Татьяна Ивановна Фролова - профессор кафедры петрологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, заслуженный профессор МГУ, действительный член Академии естественных наук (РАЕН) и Международной Академии наук высшей школы; специалист в области вулканизма подвижных поясов Земли - древних (Урал) и современных (Западно-Тихоокеанская активная окраина); автор монографий: "Геосинклинальный вулканизм" (1977), "Происхождение вулканических серий островных дуг" (1987), "Магматизм и преобразование земной коры активных окраин" (1989) и др.

ВУЛКАНИЗМ
совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магмы (вместе с газами и паром) в верхней мантии и земной коре, излиянием ее в виде лавы или выбросом на поверхность при вулканических извержениях (см. также ВУЛКАНЫ). Иногда большие объемы магмы остывают и затвердевают прежде, чем выйдут на поверхность Земли; в этом случае они образуют магматические интрузии.

МАГМАТИЧЕСКИЕ ИНТРУЗИИ
О размерах и формах интрузивных тел можно судить, когда они хотя бы частично вскрыты эрозией. Большинство интрузий сформировалось на значительных глубинах (сотни и тысячи метров) и находятся под мощной толщей горных пород, и только некоторые в процессе формирования достигли поверхности. Относительно небольшие интрузивные тела были полностью вскрыты в результате последующей эрозии. Теоретически интрузивные тела бывают любых размеров и любой формы, однако обычно их можно отнести к одной из разновидностей, характеризующихся определенными размерами и формой. Дайки - пластинообразные четко ограниченные параллельными стенками тела интрузивных магматических пород, которые пронизывают вмещающие их породы (или залегают несогласно с ними). В поперечнике дайки бывают от нескольких десятков сантиметров до десятков и сотен метров, однако, как правило, не превышают 6 м, а их протяженность может достигать нескольких километров. Обычно в одном районе встречаются многочисленные дайки, близкие по возрасту и составу. Одним из механизмов образования даек является заполнение магматическим расплавом трещин во вмещающих породах. Магма расширяет трещины и частично расплавляет и поглощает окружающие породы, формируя и заполняя камеру. Вблизи контакта с вмещающей породой из-за относительно быстрого охлаждения дайки обычно имеют мелкозернистую структуру. Вмещающая порода может быть изменена в результате термического воздействия магмы. Часто дайки более устойчивы к эрозии, чем вмещающие породы, и их выходы на поверхность образуют узкие гребни или стены. Силлы - пластовые интрузии, имеющие сходство с дайками, но залегающие согласно пластам вмещающей породы (обычно горизонтальным). По мощности и протяженности силлы близки дайкам, причем силлы большой толщины встречаются чаще. Палисайдский силл в районе знаменитых береговых уступов реки Гудзон напротив Нью-Йорка первоначально имел толщину более 100 м и длину ок. 160 км. Толщина Уинского силла на севере Англии превышает 27 м. Лакколиты - линзовидные интрузивные тела с выпуклыми или куполообразными верхними и относительно плоскими нижними поверхностями. Как и силлы, они залегают согласно с пластами вмещающих отложений. Лакколиты образуются из магмы, поступающей либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, как, например, известные лакколиты в горах Генри в штате Юта, имеющие несколько километров в поперечнике. Однако встречаются и более крупные лакколиты. Особую разновидность лакколитов представляют бисмалиты - интрузии цилиндрической формы, разбитые трещинами или разломами, с приподнятой центральной частью. Лополиты - очень крупные линзовидные интрузивные тела, вогнутые в центральной части (блюдцеобразные), залегающие более или менее согласно структурам вмещающих пород. Один из крупнейших лополитов (в поперечнике ок. 500 км) обнаружен в Трансваале (ЮАР). Другой довольно крупный лополит находится в районе никелевого месторождения Садбери (провинция Онтарио, Канада). Батолиты - крупные расширяющиеся книзу интрузивные тела неправильной формы, уходящие на значительную глубину (как правило, их подошва не вскрывается эрозией). Площадь батолитов может достигать нескольких тысяч квадратных километров. Они часто встречаются в центральных частях складчатых гор, где их простирание в целом соответствует простиранию горной системы. Однако обычно батолиты секут основные структуры. Батолиты сложены крупнозернистыми гранитами. Поверхность батолита может быть очень неровной с наростами, выступами и отростками. К тому же в верхней части батолита могут располагаться большие призмы материнских пород, которые называются останцами кровли. Как и многие другие интрузивные тела, батолиты окружены зоной (ореолом) пород, измененных (метаморфизованных) в результате термического воздействия магмы. Размеры батолитов настолько велики, что до сих пор не вполне ясно, как происходит их внедрение. Высказывалось предположение, что образование камеры батолитов происходит в результате обрушения крупных блоков коренных пород в расплавленную магму, а затем поглощения, плавления и ассимиляции их магмой (т.н. гипотеза магматического обрушения). Менее распространенная гипотеза заключается в том, что гранитные породы батолита представляют собой переплавленные и перекристаллизованные вмещающие породы с небольшой добавкой нового магматического материала (гипотеза гранитизации). Штоки - сходны с батолитами, но имеют меньшие размеры. Условно штоки определяются как батолитовидные интрузивные тела площадью менее 100 км2. Некоторые из них представляют собой куполообразные выступы на поверхности батолита. Некки - цилиндрические интрузивные тела, заполняющие жерла вулканов, обычно имеющие диаметр не более 1,5 км. Вулканические некки прочнее вмещающих пород, благодаря чему после разрушения эрозией вулканических построек они сохраняются в рельефе в виде шпилей или крутосклонных холмов.
Другие магматические интрузии. Существует большое количество разновидностей небольших интрузивных тел, которые встречаются реже, чем рассмотренные выше. Среди них выделяются факолиты - согласно залегающие, двояковыпуклые, линзовидные тела, образующиеся обычно в гребнях антиклиналей или во впадинах (шарнирах) синклиналей; апофизы - ответвления от более крупных интрузивных тел, имеющие неправильную форму; конические дайки, или конические слои, - дугообразные дайки, полого погружающиеся к центру дуги, предположительно образующиеся в результате заполнения концентрических трещин над магматическими очагами; кольцевые дайки - вертикальные дайки, имеющие в плане круглую или овальную форму и образующиеся при заполнении кольцевых разломов, возникающих при оседании расположенной внизу магматической массы.

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ВУЛКАНИЗМ" в других словарях:

1) геологическое учение, приписывающее образование земной коры и перевороты на земном шаре действию огня. 2) то же, что плутонизм. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ВУЛКАНИЗМ Система геологов,… … Словарь иностранных слов русского языка

Совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магм. масс и часто сопровождающих их газо водных продуктов из глубинных частей земной коры на поверхность. В узком смысле, В. совокупность явлений, связанных с вулк. и сопровождающей ее… … Геологическая энциклопедия

Совокупность явлений, обусловленных проникновением магмы из глубин Земли на ее поверхность … Большой Энциклопедический словарь

Геологический процесс, обусловленный деятельностью магмы на глубиной поверхности Земли … Геологические термины

ВУЛКАНИЗМ, вулканическая активность. Термин является общим для всех аспектов процесса: извержения расплавленных и газообразных масс, образования гор и кратеров, возникновения потоков лавы, гейзеров и горячих источников … Научно-технический энциклопедический словарь

ВУЛКАНИЗМ, вулканизма, мн. нет, муж. (геол.). Деятельность внутренних сил земного шара, ведущая к изменению геологического строения земной коры и сопровождающаяся извержениями вулканов, землетрясениями. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 … Толковый словарь Ушакова

Сущ., кол во синонимов: 1 криовулканизм (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

вулканизм - а, м. volcanisme m.> нем. Совокупность явлений, связанных с перемещением расплавленной жидкой массы (магмы) в земной коре и излиянием ее на поверхность Земли. БАС 2.Тут.. на протяжении, приблизительно равняющемся всей площади Бельгии… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

вулканизм - Эндогенный процесс, связанный с перемещением магм и сопутствующих им газо водных продуктов из глубинных зон на поверхность. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология, геофизика Обобщающие… … Справочник технического переводчика

вулканизм - Совокупность процессов и явлений, связанных с излиянием магмы на поверхности Земли. Syn.: вулканическая деятельность … Словарь по географии

Извержение вулкана на Ио … Википедия

Книги

• Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин. На примере колчеданоносных зон Урала и Сибири , Зайков В.В.. В монографии охарактеризованы вулканизм и рудоносность палеозойских рифтов окраинных морей, энсиматических островных дуг, междуговых бассейнов. На примере Уралаи Сибири показано, что…

ВУЛКАНИЗМ, совокупность эндогенных процессов, связанных с образованием и перемещением магмы в недрах Земли и её извержением на поверхность суши, дно морей и океанов. Является составной частью магматизма. В процессе вулканизма в земных глубинах образуются магматические очаги, горные породы вокруг которых могут изменяться под влиянием высокой температуры и химического воздействия магмы. При достижении магматическим расплавом поверхности Земли наблюдается самое эффектное проявление вулканизма - вулканическое извержение, заключающееся в излиянии или фонтанировании жидкой лавы (эффузии), выжимании вязкой лавы (экструзии), разрушении вулканической постройки взрывом и выбросе твёрдых продуктов вулканической деятельности (эксплозии). В результате извержений разных типов и силы образуются разнообразные по форме и размерам вулканы, формируются вулканические горные породы. С вулканизмом связаны явления, которые предваряют (предвестники), сопровождают и завершают (поствулканические явления) вулканические извержения. К предвестникам, наблюдаемым в срок от нескольких часов до нескольких столетий до извержения, относятся некоторые вулканические землетрясения, деформации земной поверхности и вулканических построек, акустические явления, изменения геофизических полей, состава и интенсивности выделения фумарольных газов (у действующих вулканов) и др.

Явления, наблюдающиеся в ходе извержений: вулканические взрывы, связанные с ними ударные волны, резкие скачки атмосферного давления, наэлектризованные эруптивные (изверженные) тучи с огнями Эльма, молниями, вулканическими пеплопадами и кислотными дождями, возникновение лахаров (грязекаменных потоков), формирование цунами - при падении в воду громадных объёмов обвальных и взрывных отложений. К вулканическим явлениям также относят снижение уровня солнечной радиации и температуры, появление пурпурных закатов, вызванные помутнением атмосферы вулканической пылью и аэрозолями при катастрофических взрывных извержениях. После извержений наблюдаются поствулканические явления, связанные с остыванием магматического очага, - выходы вулканических газов (фумаролы) и термальных вод (термальные источники, гейзеры и др.).

По месту проявления различают вулканизм наземный, подводный и субаэральный (подводно-надводный); по составу продуктов извержения - последовательно-дифференцированный базальт-андезит-риолитовый, контрастно-дифференцированный базальт-риолитовый (бимодальный), щелочной, щёлочно-ультраосновной, основной, кислый и другой вулканизм наиболее характерен для конвергентных границ литосферных плит, где в процессе их встречного взаимодействия формируются вулканические пояса (островодужные и окраинно-континентальные) над зоной погружения (субдукции) одной плиты под другую или в области столкновения (коллизии) их континентальных частей. Вулканизм широко проявлен также на дивергентных границах литосферных плит, приуроченных к срединно-океаническим хребтам, где при раздвиге плит в ходе подводной вулканической деятельности происходит новообразование океанической земной коры. Вулканизм характерен и для внутренних частей литосферных плит - структур горячих точек, континентальных рифтовых систем, трапповых провинций континентов, внутриокеанических базальтовых плато.

Вулканизм начался на ранних стадиях развития Земли и стал одним из главных факторов формирования литосферы, гидросферы и атмосферы. Развитие всех трёх оболочек за счёт вулканизма продолжается: объём пород литосферы ежегодно увеличивается более чем на 5-10 км 3 , а в атмосферу в среднем поступает 50-100 миллионов тонн вулканических газов в год, часть которых расходуется и на преобразование гидросферы. С вулканизмом генетически связаны многие месторождения металлических (золота, серебра, цветных металлов, мышьяка и др.) и неметаллических (серы, боратов, природных строительных материалов и др.) полезных ископаемых, а также геотермальные ресурсы.

Проявления вулканизма выявлены на всех планетах земной группы. На Меркурии, Марсе и Луне вулканизм, вероятно, уже завершился (или почти завершился), интенсивно продолжается только на Венере. В конце 20 - начале 21 века вулканические формы и протекающая вулканическая деятельность обнаружены на спутниках Юпитера и Сатурна - Европе, Ио, Каллисто, Ганимеде, Титане. На Европе и Ио отмечен специфический тип вулканизма - криовулканизм (извержение льда и газа).

Лит.: Мелекесцев И. В. Вулканизм и рельефообразование. М., 1980; Раст Х. Вулканы и вулканизм. М., 1982; Влодавец В. И. Справочник по вулканологии. М., 1984; Мархинин Е. К. Вулканизм. М., 1985.

В Древнем Риме имя Вулкан носил могучий бог, покровитель огня и кузнечного ремесла. Мы же называем вулканами геологические образования на поверхности суши или на океаническом дне, через которые из глубоких земных недр на поверхность выходит лава.

Часто сопровождаемые землетрясениями и цунами, извержения крупных вулканов оказывали существенное влияние на историю человечества.

Географический объект. Значение вулканов

Во время извержения вулкана по трещинам в земной коре на поверхность выходит магма, образующая лаву, вулканические газы, пепел, вулканические камни и пирокластические потоки. Несмотря на опасность, которую представляют для человека эти могучие природные объекты, именно благодаря исследованиям магмы, лавы и других продуктов вулканической деятельности нам удалось получить знания об устройстве, составе и свойствах литосферы.

Считается, что благодаря извержениям вулканов на нашей планете смогли появиться белковые формы жизни: извержения высвобождали диоксид углерода и другие, необходимые для формирования атмосферы, газы. А вулканический пепел, оседая, становился отличным удобрением для растений благодаря содержащимся в нем калию, магнию и фосфору.

Неоценимо важна роль вулканов в регуляции климата на Земле: наша планета во время извержения «выпускает пар» и охлаждается, что во многом спасает нас от последствий глобального потепления.

Характеристика вулканов

Вулканы отличаются от остальных гор не только составом, но и строгими внешними очертаниями. От кратеров на вершине вулканов вниз тянутся глубокие узкие овраги, образованные потоками воды. Существуют также целые вулканические горы, сформированные несколькими рядом расположенными вулканами и продуктами их извержений.

Однако вулкан далеко не всегда является горой, дышащей огнем и жаром. Даже действующие вулканы могут выглядеть как прямолинейные трещины на поверхности планеты. Особенно много таких «плоских» вулканов в Исландии (самый известный из них, Эльдгья, имеет длину 30 км).

Виды вулканов

В зависимости от степени вулканической активности различают: действующие , условно активные и потухшие («спящие») вулканы. Деление вулканов по активности весьма условно. Известны случаи, когда вулканы, считавшиеся потухшими, начинали проявлять сейсмическую активность и даже извергаться.

В зависимости от формы вулканов различают:

• Стратовулканы - классические «огненные горы» или вулканы центрального типа конусообразной формы с кратером на вершине.
• Вулканические расщелины или трещины - разломы в земной коре, через которые выходит на поверхность лава.
• Кальдеры - впадины, вулканические котлы, образовавшиеся вследствие провала вулканической вершины.
• Щитовые - называются так из-за большой текучести лавы, которая, протекая на многие километры широкими потоками, образует подобие щита.
• Лавовые купола - образованы скоплением вязкой лавы над жерлом.
• Шлаковые или тефровые конусы - имеют форму усеченного конуса, состоят из рыхлых материалов (пепел, вулканические камни, глыбы и т.д.).
• Сложные вулканы.

Помимо наземных лавовых вулканов существуют подводные и грязевые (извергают жидкую грязь, а не магму) Подводные вулканы более активны, нежели наземные, через них происходит выброс 75% извергаемой из недр Земли лавы.

Типы извержения вулканов

В зависимости от вязкости лав, состава и количества продуктов извержения выделяют 4 основных типа извержения вулканов.

Эффузивный или гавайский тип - относительно спокойное извержение лавы, образовавшейся в кратерах. Выходящие при извержении газы образуют лавовые фонтаны из капель, нитей и комков жидкой лавы.

Экструзивный или купольный тип - сопровождается выделением газов в больших количествах, приводящих к взрывам и выбросам черных туч из пепла и обломков лавы.

Смешанный или стромболианский тип - обильный выход лавы, сопровождающийся небольшими взрывами с выбросами кусков шлака и вулканических бомб.

Гидроэксплазивный тип - характерен для подводных вулканов на мелководье, сопровождается большим количеством пара, выделяющегося при контакте магмы с водой.

Самые большие вулканы в мире

Самым высоким в мире является вулкан Охос-дель-Саладо , расположенный на границе Чили с Аргентиной. Его высота составляет 6891 м, вулкан считается потухшим. Среди активных «огненных гор» самым высоким является Льюльяйльяко - вулкан Чилийско-Аргентинских Анд высотой 6 723 м.

Самым большим (среди наземных) по занимаемой площади является вулкан Мауна-Лоа на острове Гавайи (высота - 4 169 м, объем - 75 000 км 3). Мауна-Лоа также один из самых мощных и активных вулканов мира: с момента своего «пробуждения» в 1843 году вулкан извергался 33 раза. Самым большим вулканом на планете является огромный вулканический массив Таму (площадь 260 000 км 2) , расположенный на дне Тихого океана.

А вот самое сильное извержение за весь исторический период произвел «невысокий» Кракатау (813 м) в 1883 году на Малайском архипелаге в Индонезии. Везувий (1281) - один из самых опасных вулканов мира, единственный действующий вулкан континентальной Европы - расположен на юге Италии близ Неаполя. Именно Везувий уничтожил Помпеи в 79 году.

В Африке самым высоким вулканом является Килиманджаро (5895), а в России - двухвершинный стратовулкан Эльбрус (Северный Кавказ) (5642 м - западная вершина, 5621 м - восточная).

Что такое вулканизм и вулканы. Вулканизм - красивое, но грозное природное явление, которое сопровождается подземным гулом, взрывами, землетрясениями и ливнями (рис. 55). Оно связано с выходом магмы на поверхность суши или дно океана, которое называется извержением.

Рис. 55. Извержение вулканов

Изливающаяся магма превращается в растекающуюся потоками лаву. Помимо лавы при извержении выбрасываются твердые обломки горных пород, газы и пары воды. Обломков часто бывает больше, чем самой лавы. Мельчайшие обломки образуют вулканический пепел.

Извержения происходят по-разному. В океанах часто магма выходит на поверхность по длинным трещинам в земной коре (рис. 56). В этом случае застывшая лава образует вулканические горные цепи, протягивающиеся на многие сотни и тысячи километров.

Рис. 56. Извержение магмы: а - по трещинам; 6 - по каналу

На плоской вершине вулкана находится чашеобразное углубление - кратер (от греч. «кратер» - чаша). На дне кратера располагается отверстие -жерло. Жерло через подводящий канал связано с вулканическим очагом - подземным резервуаром магмы.

Магма может изливаться и через узкие каналы, по форме похожие на трубы (рис. 56, б). В этом случае образуется конус вулкана (рис. 57).

Рис. 57. Строение вулкана

Вулканы - это конусообразные горы, состоящие из застывших лав и сцементированных обломков горных пород.

Почти 2000 лет люди помнят об извержении вулкана Везувий (Италия) 24 августа 79 г. н. э. (Найдите этот вулкан на карте.) Это извержение уничтожило три богатых древнеримских города - Стабия, Геркуланум и Помпеи (рис. 58).

Рис. 58. К. Брюллов. «Последний день Помпеи»

Иногда при извержениях могут наблюдаться сильные взрывы. Такие извержения вызывают ужасные последствия, гибель тысяч людей и целых городов. Только за последние 500 лет вулканические извержения стали причиной гибели 240 тыс. человек.

Определите, как на картах обозначают действующие вулканы. Сравните районы распространения вулканизма и землетрясений с границами литосферных плит.

Точное количество действующих вулканов на Земле неизвестно. На континентах и островах их насчитывают около 600. Из них 2/3 расположено в горах и на островах вдоль побережья Тихого океана. Однако на дне океанов вулканов значительно больше. Только в Тихом океане их насчитывают около 10 000.

Где наблюдается вулканизм. Так же как и землетрясения, вулканические извержения происходят не повсеместно. Большинство их сосредоточно вдоль разломов между литосферными плитами. Таким образом, районы вулканизма и землетрясений практически совпадают (см. рис. 54). Вулканы, которые извергались хотя бы один раз на памяти человечества, называются действующими. Они могут извергаться постоянно или периодически. Вулканы, об извержениях которых не сохранилось никаких сведений, считаются потухшими. Иногда вулканы, считавшиеся потухшими, вдруг «оживают» вновь. Высочайшие вулканы суши - потухший вулкан Тупунгато (6887 м) и действующий Антофалла (6450 м) - расположены в Южной Америке, в Андах. В России самый высокий вулкан - Ключевская Сопка (4750 м) на Камчатке.

Вблизи действующих вулканов или там, где извержения происходили недавно, тепло вулканов согревает подземные воды. Когда эти воды выходят на поверхность, образуются горячие источники и гейзеры (рис. 59).

Рис. 59. Гейзер

Гейзеры - это источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара на земную поверхность.

В настоящее время гейзеры существуют на Камчатке, на западе США (в Йеллоустонском национальном парке), в Новой Зеландии, Исландии.

Запасы горячих подземных вод огромны, и люди научились их использовать. Согретая вулканами вода отапливает дома, согревает теплицы. В некоторых странах построены электростанции, использующие горячую воду гейзеров для выработки электроэнергии.

Вопросы и задания

1. Что такое вулканизм?
2. Как могут происходить извержения?
3. Какие вулканы называют действующими?
4. Назовите основные районы распространения гейзеров.