Вулкани
Вулканами називаються конусоподiбнi або куполоподiбнi узвишшя надканалами, трубками вибуху й трiщинами в земнiй корi, якими викидаються з
надр газоподiбнi продукти, лава, попiл, уламки гiрських порiд. Вияви
вулканiзму є одним з найбiльш характерних i важливих геологiчних
процесiв, що мають величезне значення в iсторiï розвитку й
формування земноï кору. Жодна область на Землi — чи континент
океанiчна западина, складчаста чи область платформа — не
сформувалася без участi вулканiзму.
Вулкани, як правило, мають форму конуса з кратером на вершинi (глибиною
вiд сотень до 1,5 км). Пiд година вивержень при обваленнi вулкана
нерiдко утвориться кальдера — велика западина глибиною вiд 1000 м
до 16 км.
У Тiрренському морi в групi Лiпарських островiв є невеликий острiв
Вулькано. Давнi римляни вважали цей острiв входом до пекла, а також
володiнням бога вогню й ковальського ремесла Вулкана. По iменi цього
острова вогнедишнi гори згодом стали називати вулканами
У наша година на земнiй кулi виявлено понад 4 тис. вулканiв. До дiючих
належати вулкани, що вивергалися або виявляли активнiсть (видiлення
гарячих газiв i води) за останнi 3500 рокiв iсторичного перiоду. Ïх
близько 1000. До потенцiйно дiючих належати вулкани, що вивергалися 3500-
13500 рокiв тому. Ïх приблизно 1343. До умовно погаслих вулканiв
вiдносять тi, що не виявляли активностi в голоценi, алi зберегли
своï зовнiшнi форми (вiком менше 100 тис. рокiв).
Погаслими вважаються вулкани, iстотно переробленi ерозiєю, на-
пiвзруйнованi, що не виявляли активностi за останнi 100 тис. рокiв.
Якщо пiднятися на вершину дiючого вулкана пiд година його спокiйного
стану, те можна побачити кратер (грецькою — чаша) — глибоку
западину iз крутими стiнками, сходжу на гiгантську чашу. Дно кратера
вкрите уламками великого й дрiбного камiння, а з трiщин на днi та стiнах
кратера пiднiмаються струменi газу та парi. Iнодi смороду спокiйно
виходять з-пiд каменiв i щiлин, а iнодi бурхливо вириваються зi свистом
i шипiнням. Кратер наповнюють задушливi гази; пiднiмаючись догори,
смороду утворюють хмарку на вершинi вулкана. Мiсяцi й роки вулкан може
спокiйно куритися, поки не вiдбудеться виверження. Цiй подiï часто
передує землетрус; чується пiдземний гул, посилюється
видiлення парi та газiв, згущаються хмари над вершиною вулкана
Потiм пiд тиском газiв, що вириваються з надр землi, дно кратера
вибухає. На тисячi метрiв викидаються густi чорнi хмари газiв i
парi води, змiшаних з попелом. Одночасно з вибухом iз кратера летять
шматки розпеченого камiння, утворюючи гiгантськi снопи iскор. З чорних,
густих хмар на землю сиплеться попiл, iнодi випадають зливовi дощi,
утворюючи потоки бруду, що стiкає по схилах. Вулкан гуркоче й
тремтить, а по жерлу його пiднiметься розпечена лава. Вона вирує,
переливається через край кратера й прямує вогненним потоком
схилами вулкана, знищуючи все на своєму шляху
При деяких вулканiчних виверженнях лава не виливається.
Виверження вулканiв вiдбувається також на днi морiв i океанiв. Про
це дiзнаються мореплавцi, коли раптово бачать стовп парi над водою або
кам'яну пiну, що плаває на поверхнi, — пемзу. Iнодi судна
наштовхуються на мiлини, що зненацька з'явилися, утворенi новими
вулканами на днi моря. Згодом цi мiлини — виверженi маси —
розмиваються морськими хвилями й безслiдно зникають.
Деякi пiдвiднi вулкани утворюють конуси, що виступають над поверхнею
води у виглядi островiв. Сучаснi вулкани вiдомi у всiх геологiчних
районах Землi. Однак розподiленi смороду нерiвномiрно. Переважлива
бiльшiсть вулканiв розташована в екваторiальнiй, тропiчнiй i помiрнiй
областях. У полярних областях, за Пiвнiчними й Пiвденним полярними
колами, вiдзначаються надзвичайно рiдкi дiлянки вiдносно слабкоï
вулканiчноï активностi, яка звичайно обмежується видiленням
газiв.
Спостерiгається пряма залежнiсть мiж кiлькiстю вулканiв i
тектонiчною активнiстю району: найбiльша кiлькiсть дiючих вулканiв у
розрахунку на одиницю площi припадає на острiвнi дуги (Камчатка,
Курильськi острови, Iндонезiя) та iншi гiрськi споруди (Пiвденна й
Пiвнiчна Америка). Отут зосередженi також найактивнiшi вулкани свiту, що
характеризуються найбiльшою частотою виверження. Найменша щiльнiсть
вулканiв характерна для океанiв i континентальних платформ; отут смороду
зв'язанi з рифтовими зонами — вузькими й довгими областями
розколiв й осiдання земноï кору ( Схiдно-Африканська рифтова
система, Серединно-Атлантичний хребет).
Вулкани, розташованi на сушi, добрi вивченi; для них точно визначенiдати попереднiх вивержень, вiдомий характер продуктiв, що вилилися.
Однак велика частина активних вулканiчних проявiв, мабуть,
вiдбувається в морях i океанах, що покривають понад двох третин
поверхнi планети. Вивчення цих вулканiв i продуктiв ïхнiх вивержень
ускладнене, хоча при потужному виверженнi цих продуктiв може виявитися
так багато, що сформований ними вулканiчний конус показується з
води, утворюючи новий острiв. Так, наприклад, в Атлантичному океанi,
пiвденнiше Iсландiï, 14 листопаду 1963 р. рибалки помiтили клубочи
дмитрика, що пiднiмаються над поверхнею океану, а також вилiтаючi з-пiд
води каменi. Через 10 днiв на мiсцi виверження вже утворився острiв
довжиною близько 900 м, шириною до 650 м i висотою до 100 м, що
одержавши назву Суртсей. Виверження продовжувалося понад пiвтора долi й
завершилося лише навеснi 1965 р., утворивши новий вулканiчний острiв
площею 2,4 км2 i висотою 169 м над рiвнем морячи
Геологiчнi дослiдження островiв показують, що багато з ïх мають
вулканiчне походження. Так, ланцюжок Гавайських островiв —
вулканiчного походження i є системою конусiв висотою 9,0-9,5 км
(щодо дна Тихого океану), тобто перевищуює висоту Евереста!
Вiдомий випадок, коли вулкан вирiс не з-пiд води, а з пiд землi, прямо
на очах в очевидцiв. Сталося це в Мексицi 20 лютого 1943 р.: пiсля
багатоденних слабких поштовхiв на зораному полi з'явилася трiщина й з
неï почалося видiлення газiв i парi, виверження попелу й
вулканiчних бомб — згусткiв лави вигадливоï форми, викинутих
газами й остиглих у повiтрi. Наступнi виливи лави призвели до активного
росту вулканiчного конуса, висота якого в 1946 р. досягла вже 500 м
(вулкан Парикутiн).
Вулкани — прояв триваючих змiн Землi, пiд корою якоï
знаходиться розплавлена магма. Земна кора складається з твердих
тектонiчних плит, що знаходяться в постiйному русi. Коли двi плити
зiштовхуються, тиск, що виникає при цьому, викликає
формування гiр; коли двi плити розходяться, розплавлена маса, що
називається магмою, пiднiмається й заповнює щiлину.
Вулкани утворюються над отворами й трiщинами в земнiй корi й часто
трапляються в мiсцях зiткнення двох тектонiчних плит, як на сушi, так i
на морi. Звичайно ïх пiдроздiляють на дiючi, заснулi й погаслi.
Iснує кiлька типiв вулканiв, алi найбiльш вiдомий з ïх
— конусний. У ньому магма випливає з жерла й, застигаючи,
формує конiчну форму з кратером на вершинi. При наступному
виверженнi новий куля попелу й лави лягає поверх старого, i вулкан
таким чином росту
На сьогоднi на земнiй кулi є понад 600 дiючих вулканiв. Основна
маса ïх зосереджена по периферiï так званого Тихоокеанського
кiльця, що включає захiднi узбережжя Пiвнiчноï й
Пiвденноï Америки, Алеутську й Курильську острiвнi дуги, Японiю,
Гавайськi, Фiлiппiнськi й Зондськi острови.
Усi дiючi вулкани можна роздiлити за характером ïхнiх вивержень на
кiлька основних типiв.
Найспокiйнiшими виверженнями вiдрiзняються вулкани гавай-ського типу,
найкраще вивченi на гавайських островах. Магма цих вулканiв, нагрiта до
високоï температури, дуже рiдка, багата на залiзо й магнiй та бiдна
на кремнекислоту та гази.
Вулкани цього типу породжують величезнi лавовi потоки, що швидко
розтiкаються на великi площi. Першi опису вулканiв такого типу
вiдносяться до вулканiв Iсландiï (вулкан Крабла на пiвночi
острови).
Плiнiанський тип називається за iм'ям римського вченого Плi-Нiя
Старшого, що загинув при виверженнi Везувiю в 79 р. н. е. Виверження
цього типу характеризуються найбiльшою iнтенсивнiстю (в атмосферу на
висоту 20-50 км викидається велика кiлькiсть попелу) i
вiдбуваються безупинно протягом декiлькох часiв i навiть днiв. Продукти
вулканiчних викидiв покривають велику площу. Виверження може завершитися
обваленням вулканiчного спорудження й утворенням кальдери. Iнодi при
виверженнi виникають палючi хмари , алi лавовi потоки утворюються не
завжди. Дрiбний попiл сильним вiтром зi швидкiстю до 100 км/рiк
розноситься на великi вiдстанi. Попiл, викинутий в 1932 р. вулканом Серро-
Асуль у Чилi, був знайдений за 3000 км вiд нього. Аналiз 25 найбiльших
iсторичних вивержень показує, що перiоди спокою, що передували
плiнiанським виверженням, становили в середньому 865 рокiв.
Пелейський тип. Виверження цього типу характеризуються дуже в'язкою
лавою, яка твердне до виходу з жерла з утворенням одного або декiлькох
куполiв, вижиманням над ним обелiска, викидами палючих хмар. До цього
типу належало виверження в 1902 р. вулкана Монтань-Пеле на про.
Мартиника.
Вулканiчний тип. Виверження цього типу (назва походити вiд о. Вулькано в
Середземному морi) нетривалi — вiд декiлькох хвилин до декiлькох
часiв, алi вiдновлюються кожнi кiлька днiв або тижнiв протягом декiлькох
мiсяцiв. Висота стовпа досягає 20 км. Магма текуча, базальтового
або андезитового складу. Характерне формування лавових потокiв, а викиди
попелу й куполи виникають не завжди. Вулканiчнi споруди побудованi з
лави. Об'єм таких споруд досить великий — вiд 10 до 100 км3.
До цього типу вiдноситься вулкан Фуего у Гватемалi, що
вивергається кожнi кiлька рокiв, викиди попелу базальтовоï
сполуки iнодi досягають стратосфери.
Стромболiанський тип. Цей тип назв по iменi вулканiчного острови
Стромболi в Середземному морi. Стромболiанське виверження
характеризується безперервною вулканiчною дiяльнiстю протягом
декiлькох мiсяцiв або навiть рокiв i не дуже великою висотою стовпа
(рiдко вище 10 км). Вiдомi випадки, коли вiдбувалося розбризкування лави
в радiусi близько 300 м, алi майже уся вона поверталася в кратер.
Характернi лавовi потоки. Попiльнi покриття мають меншу площу, нiж при
виверженнях вулканiчного типу. Склад продуктiв вивержень частiше
базальтовий, рiдше — андезитовий. Вулкан Стромболi знаходиться в
станi активностi понад 400 рокiв, вулкан Ясур на о. Танна (Вануату) у
Тихому океанi — понад 200 рокiв.
При виверженнi вулкана видiляються продукти вулканiчноï дiяльностi,
що можуть бути рiдкими, газоподiбними i твердими. Газоподiбнi фумароли i
софiони, вiдiграють важливу роль у вулканiчнiй дiяльностi. Пiд година
кристалiзацiï магми на глибинi гази, що видiляються, пiднiмають
тиск до критичних значень i викликають вибухи, викидаючи на поверхню
згустки розпеченоï рiдкоï лави. Також при виверженнi вулканiв
вiдбувається потужне видiлення газових струменiв, що створюють в
атмосферi величезнi грибоподiбнi хмари. Така газова хмара, що
складається з крапельок розплавлених (понад 7000њС) попелу i
газiв, що утворилася з трiщин вулкана Монтань-Пеле, в 1902 р. знищила
мiсто Сен-П'єр i 28000 його жителiв.
Рiдкi продукти виверження характеризуються температурами в межах
60012000њС и представленi лавою.
Твердi продукти — вулканiчнi бомби, лапiллi, вулканiчний пiсок i
попiл. У момент виверження смороду вилiтають iз кратера зi швидкiстю 500-
600 м/з.
Вулканiчнi бомби — великi шматки затвердiлоï лави розмiром у
поперечнику вiд декiлькох сантиметрiв до 1 м i бiльше, а в масi
досягають декiлькох тонн (пiд година виверження Везувiю в 79 р. н. е.,
вулканiчнi бомби — сльози Везувiю — досягали десяткiв тонн).
Смороду утворюються при вибуховому виверженнi, що вiдбувається при
швидкому видiленнi з магми газiв, що мiстяться в нiй. Лапiллi —
порiвняно дрiбнi уламки шлакам величиною 1,5-3 див, що мають
рiзноманiтнi форми. Вулканiчний пiсок складається з порiвняно
дрiбних часток лави (1-0,5 див). Ще бiльш дрiбнi уламки, розмiром вiд 1
мм i менше, утворюють вулканiчний попiл, який, осiдаючи на схилах
вулкана або на деякiй вiдстанi вiд нього, утворює вулканiчний туф
Розподiл вулканiв по поверхнi земноï кулi найкраще
пояснюється теорiєю тектонiки плит, згiдно з якою поверхня
Землi складається з мозаïки рухливих лiтосферних плит. При
ïхньому зустрiчному русi вiдбувається зiткнення, i одна з
плит занурюється пiд iншу. Якщо плити розсовуються, мiж ними
утворюється рифтова зона. Вияви вулканiзму повязанi з цими двома
випадками. Вулканiчнi зони розташовуються по межi плит, що рухаються.
Вiдомо, що океанськi плити, якi утворюють дно Тихого океану, занурюються
пiд материки й острiвнi дуги. Областi зiткнення вiдзначенi в
рельєфi дна океанiв глибоководними жолобами, паралельними бережу.
Вважається, що в зонах занурення плит на глибинах 100150 км
формується магма, при пiдняттi якоï до поверхнi
вiдбувається виверження вулканiв. Оскiльки кут занурення плити
часто близький до 45њ, вулкани розташовуються мiж сушею i глибоководним
жолобом приблизно на вiдстанi 100150 км вiд осi останнього i утворюють
вулканiчну дугу, що повторює обриси жолоба i береговоï
лiнiï. Iнодi говорять про вогненне кiльце вулканiв навколо Тихого
океану. Однак це кiльце переривчасте (як, наприклад, у районi
центральноï й пiвденноï Калiфорнiï), тому що занурення
вiдбувається не скрiзь.
Вулкани рифтових зон iснують в осьовiй частинi Серединно-Атлантичного
хребта й уздовж Схiдно-Африканськоï системи розламiв.
Є вулкани, пов'язанi з гарячими крапками, розташованими усерединi
плит у мiсцях пiдйому до поверхнi мантiйних струменiв (багатоï
газами розпеченоï магми), наприклад, вулкани Гавайських островiв.
Вважається, що ланцюг цих островiв, витягнутий у захiдному
напрямку, утворився в процесi дрейфу на захiд Тихоокеанськоï плити
при русi над гарячою точкою. Зараз ця гаряча крапка розташована пiд
дiючими вулканами о. Гавайï. У напрямку на захiд вiд цього острова
вiк вулканiв поступово збiльшується.
Щорiчно вивергається приблизно 60 вулканiв. Є вiдомостi про
627 вулканiв, що вивергалися за останнi 10 тис. рокiв, i про 530 —
в iсторичний годину. Найбiльша вулканiчна активнiсть
спостерiгається в Камчатському й Центрально-Американському
регiонах. Вважається, що пiсля вивержень вулканiв середня
температура атмосфери Землi знижується на кiлька градусiв за
рахунок викиду дрiбних часток (менше 0,001 мм) у виглядi аерозолiв i
вулканiчного пилку, що потрапляє в стратосферу й
зберiгається там протягом 1-2 рокiв. Цiлком ймовiрно, таке
зниження температури спостерiгалося пiсля виверження вулкана Агунг на о.
Балi (Iндонезiя) в 1962 р.
Виверження вулканiв загрожують життю людей i завдають матерiальноï
шкоди. Пiсля 1600 р. у результатi вивержень i пов'язаних з ними селiв та
цунамi загинуло 168 тис. чоловiк, жертвами хвороб i голоду, що виникли
пiсля вивержень, стали 95 тис. чоловiк. Унаслiдок виверження вулкана Монтань-
Пеле в 1902 р. загинуло 30 тис. чоловiк. У результатi сходу селiв з
вулкана Руïс у Колумбiï в 1985 р. загинули 20 тис. чоловiк.
Виверження вулкана Кракатау в 1883 р. призвело до утворення цунамi, що
забрали життя 36 тис. чоловiк.
Характер небезпеки залежить вiд дiï рiзних факторiв. Лавовi потоки
руйнують будинки, перекривають дороги й сiльськогосподарськi землi, що
на багато сторiч випадають з господарського використання, поки в
результатi процесiв вивiтрювання не сформується новий ґрунт.
Темпи вивiтрювання залежати вiд кiлькостi атмосферних опадiв,
температурного режиму, розумiв стоку й характеру поверхнi. Так,
наприклад, на бiльш зволожених схилах вулкана Етна в Iталiï
землеробство на лавових потоках вiдновилося тiльки через 300 рокiв пiсля
виверження.
Унаслiдок вулканiчних вивержень на дахах будинкiв накопичуються товстi
шари попелу, що загрожує ïхнiм обваленням. Потрапляння до
легенiв дрiбних часток попелу призводить до вiдмiнку худоби. Попiл у
повiтрi становить небезпеку для автомобiльного й повiтряного транспорту.
Часто на годину попелопадiв закривають аеропорти.
Потоки попелу — розпечена сумiш зваженого дисперсного матерiалу й
вулканiчних газiв, — перемiщаються з великою швидкiстю. У
результатi вiд опiкiв i запарфуми гинути люди, тварини й рослини,
руйнуються будинки. Давньоримськi мiста Помпеï та Геркуланум
потрапили в зону дiï таких потокiв i були засипанi попелом пiд
година виверження вулкана Везувiй.
Вулканiчнi гази, видiлюванi вулканами будь-якого типу, пiднiмаються в
атмосферу й звичайно не завдають шкоди, однак частково смороду можуть
повертатися на поверхню землi у виглядi кислотних дощiв. Iнодi
рельєф мiсцевостi сприяє тому, що вулканiчнi гази
поширюються бiля поверхнi землi, знищуючи рослиннiсть або забруднюючи
повiтря в концентрацiях, що перевищують граничнi припустимi норми.
Величезнi руйнування викликають також селi та цунамi. Сучаснi дiючi
вулкани є яскравим проявом внутрiшнiх процесiв, доступних
безпосередньому спостереженню, що зiграло величезну роль у розвит ку
геологiчноï науки. Для попередження можливого виверження ведуться
систематичнi iнструментальнi спостереження в спецiальних обсерваторiях.
Найстарiша вулканологiчна обсерваторiя була заснована в 1841-1845 рр. на
Везувiï в Iталiï, потiм з 1912 р. почали дiяти обсерваторiя на
вулканi Кiлауеа на о. Гаваï й приблизно в тоï ж годину —
кiлька обсерваторiй у Японiï. Монiторинг вулканiв проводитися також
у США (у т.ч. на вулканi Сент-Хеленс), Iндонезiï (в
обсерваторiï у вулкана Мерапi на о. Ява), в Iсландiï, у
Росiï Iнститутом вулканологiï РАНЕЙ (Камчатка), Рабауле (Папуа
— Нова Гвiнея), на островах Гваделупа й Мартиника у Вест-
Iндiï, розпочато програми монiторингу в Коста-Рицi i Колумбiï.
