Как действуют вулканы


В Тирренском море в группе Липарских островов есть небольшой остров Вулькано. Большую часть острова занимает гора. Еще в незапамятные времена люди видели, как из ее вершины иногда вырывались облака черного дыма, огонь и на большую высоту выбрасывались раскаленные камни.

Кратер вулкана, находящегося в покое. На ледниках, подступающих к самому кратеру, видны пепел и глыбы камней, выброшенные при последнем извержении. (Фото сделано с самолета.)
Кратер вулкана, находящегося в покое. На ледниках, подступающих к самому кратеру, видны пепел и глыбы камней, выброшенные при последнем извержении. (Фото сделано с самолета.)

Древние римляне считали этот остров входом в ад, а также владением бога огня и кузнечного ремесла Вулкана. По имени этого бога огнедышащие горы впоследствии стали называть вулканами.

Извержение вулкана может продолжаться несколько дней и даже месяцев. После сильного извержения вулкан снова приходит в состояние покоя на несколько лет и даже десятилетий. Такие вулканы называются действующими.

Есть вулканы, которые извергались в давно прошедшие времена. Некоторые из них сохранили форму красивого конуса. О деятельности их у людей не сохранилось никаких сведений. Их называют потухшими, как например у нас на Кавказе горы Эльбрус и Казбек, вершины которых покрыты сверкающими, ослепительно-белыми ледниками. В древних вулканических областях встречаются глубоко разрушенные и размытые вулканы. В нашей стране такие области — Крым, Забайкалье и другие места.

Вулканы обычно имеют форму конуса со склонами, более пологими у подошв и более крутыми у вершин.

Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер — глубокую впадину с обрывистыми стенками, похожую на гигантскую чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин на дне и стенах кратера поднимаются струи газа и пара. Иногда они спокойно выходят из-под камней и из щелей, иногда вырываются бурно, с шипением и свистом. Кратер наполняют удушливые газы; поднимаясь вверх, они образуют облачко на вершине вулкана. Месяцы и годы вулкан может спокойно куриться, пока не произойдет извержение. Этому событию часто предшествует землетрясение; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов, сгущаются облака над вершиной вулкана.

Модель вулкана Везувия с остатками старого кратера
Модель вулкана Везувия с остатками старого кратера: 1 — очаг магмы; 2 — потоки лавы; 3 — конус Везувия; 4 — кратер; 5 — канал, по которому газы и магма поднимаются к кратеру; 6 — слои лавовых потоков, пепла, лапиллей и других рыхлых материалов более ранних извержений; 7 — остатки старого кратера вулкана.

Потом под давлением газов, вырывающихся из недр земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются густые черные тучи газов и паров воды, смешанных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Со взрывом и грохотом из кратера летят куски раскаленных докрасна камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуя потоки грязи, скатывающиеся по склонам и заливающие окрестности. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, по жерлу его поднимается расплавленная огненно-жидкая лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, все сжигая и уничтожая на своем пути.

При некоторых вулканических извержениях лава не изливается.

Несмотря на опасность, геологи спускаются в кратер действующего вулкана.
Несмотря на опасность, геологи спускаются в кратер действующего вулкана.

Извержения вулканов происходят также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят столб пара над водой или плавающую на поверхности «каменную пену» — пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно появившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели — изверженные массы — размываются морскими волнами и бесследно исчезают.

Некоторые подводные вулканы образуют конусы, выступающие над поверхностью воды в виде островов.

В древности люди не умели объяснить причины извержения вулканов. Это грозное явление природы повергало человека в ужас.

Однако уже древние греки и римляне, а позже арабы пришли к мысли, что в глубине Земли находится огромное море подземного огня. Волнения этого моря и вызывают извержения вулканов на земной поверхности.

В конце прошлого века от геологии отделилась особая наука — вулканология.

Теперь вблизи некоторых действующих вулканов организуют вулканологические станции — обсерватории, где ученые ведут постоянные наблюдения за вулканами. У нас такая вулканологическая станция устроена на Камчатке в селении Ключи. Когда какой-нибудь из вулканов начинает действовать, вулканологи немедленно выезжают к вулкану и ведут наблюдения за извержением.

Изучая вулканическую лаву, можно понять, как превращался расплавленный материал в твердую горную породу.

Вулканологи исследуют также потухшие и разрушенные древние вулканы. Накопление таких наблюдений и знаний очень важно для геологии.

Древние разрушенные вулканы, действовавшие десятки миллионов лет назад и почти сровнявшиеся с поверхностью Земли, помогают ученым распознать, каким образом расплавленные массы, находящиеся в недрах Земли, проникают в твердую земную кору и что получается от соприкосновения (контакта) их с горными породами. Обычно в местах контакта благодаря химическим процессам образуются руды полезных ископаемых — месторождения железа, меди, цинка и других металлов.

Разные формы вулканических бомб
Разные формы вулканических бомб

Струи пара в кратерах вулканов, которые называются фумаролами, выносят с собой некоторые вещества в растворенном состоянии. По трещинам кратера и около него, вокруг таких фумарол отлагаются сера, нашатырь, борная кислота, которые используются в промышленности.

Вулканический пепел и лава содержат много соединений элемента калия и превращаются в очень плодородные почвы. На таких почвах разводят сады или используют земли для полеводства. Поэтому, хотя в окрестностях вулканов жить небезопасно, там почти всегда вырастают селения или города.

Отчего же происходят извержения вулканов и откуда берется такая огромная энергия внутри земного шара?

Открытие явления радиоактивности у некоторых химических элементов, особенно урана и тория, заставляет думать, что внутри Земли накапливается тепло от распада радиоактивных элементов. Изучение атомной энергии еще больше подтверждает этот взгляд.

Накопление тепла в Земле на большой глубине раскаляет вещество Земли. Температура поднимается так высоко, что это вещество должно было бы расплавиться, но под давлением верхних слоев земной коры оно удерживается в твердом состоянии. В тех местах, где давление верхних слоев ослабевает вследствие движения земной коры и образовавшихся трещин, раскаленные массы переходят из твердого состояния в жидкое.

Лавовая бомба типа хлебной корки.
Лавовая бомба типа хлебной корки.

Масса расплавленной каменной породы, насыщенная газами, образующаяся глубоко в недрах Земли, называется магмой. Под сильным давлением выделяющихся газов магма, расплавляя окружающие породы, прокладывает себе путь и образует жерло, или канал, вулкана. Освобождающиеся газы взрывами расчищают путь по жерлу, разламывают твердые горные породы и выбрасывают куски их на большую высоту. Это явление всегда предшествует излиянию лавы и всегда сопровождается землетрясениями в окрестностях вулкана.

Как растворенный в шипучем напитке газ при раскупоривании бутылки стремится выделиться, образуя пену, так и в жерле вулкана пенящаяся магма стремительно выбрасывается освобождающимися из нее газами, распыляя и разрывая на куски раскаленную массу.

Потеряв значительное количество газа, магма выливается из кратера и уже как лава течет по склонам вулкана.

Если магма в земной коре не находит выхода на поверхность, то она затвердевает в виде жил в трещинах земной коры. Бывает, что расплавленная магма застывает, под землей на большом участке и образует огромное однородное тело, расширяющееся вглубь. Размеры его могут достигать сотен километров в поперечнике. Такие тела застывшей магмы, внедренные в земную кору, называются батолитами.

Иногда магма внедряется по трещине, поднимает куполом слои земли и застывает в форме, похожей на каравай хлеба. Такое образование называют лакколитом. Название «лакколит» происходит от греческих слов «лаккос» — яма и «литое» — камень.

Лава бывает разная по своему составу и в зависимости от этого может быть жидкой или густой и вязкой. Если лава жидкая, то она относительно быстро растекается, образуя на своем пути лавопады. Газы, вырываясь из кратера, выбрасывают раскаленные фонтаны лавы, брызги которой застывают в каменные капли — лавовые слезы. Густая лава течет медленно, ломается на глыбы, нагромождающиеся друг на друга, а газы, выходящие из нее, отрывают от глыб куски вязкой лавы, высоко подбрасывая их. Если сгустки такой лавы при взлете вращаются, то они принимают веретенообразную или шаровидную форму. Такие застывшие куски лавы различной величины называются вулканическими бомбами. При застывании лавы, переполненной газами, образуется каменная пена — пемза. Благодаря своей легкости, пемза плавает на воде и при подводных извержениях всплывает на поверхность моря. Выброшенные при извержении обломки лавы величиной с горошину или лесной орех называются лапилли. Еще более мелкий, рыхлый изверженный материал — вулканический пепел. Он падает на склоны вулкана и относится ветром на большое расстояние, постепенно превращается в туф.

Застывший лавопад
Застывший лавопад

Огромные залежи туфов имеются в Армении. Туф обычно очень легкий, пористый материал, его можно легко распиливать. Он бывает разного цвета — розовый, красный, зеленоватый, серый, фиолетовый. Туфы широко используются как строительный материал для стен и облицовки домов.