Новосибирский государственный университет

Геолого-геофизический факультет

Кафедра геологии нефти и газа

Бак Елена Петровна

Курс 1, группа 5504

Курсовая работа

Реферативная тема:

Вулканы: типы, строение, продукты извержения


Научный руководитель

Лабекина Ирина Алексеевна

Рецензент

Гриненко Максим Игоревич

Новосибирск

2006

АННОТАЦИЯ


В данной курсовой работе собраны материалы на тему “Вулканы: типы, строение, продукты извержения”, также ниже изложены причины рассматриваемого процесса и его последствия. Работа написана на основе сложного многоуровневого плана, содержащего одиннадцать основных пунктов (в том числе введение, заключение и список используемой литературы), включающих в себя цели и задачи исследований, а также сведения об объектах и предметах исследований. Она состоит из 20 страницы, на которых размещены 3 рисунка (стр.10,12 и 16 соответственно). В конце курсовой работы (на стр.20) имеется список всей используемой литературы.

Перед прочтением курсовой работы рекомендую обратиться к ОГЛАВЛЕНИЮ.

ABSTRACT


In the given course work the materials on a theme “Volcanoes:types, structure, products of eruption ” are assembled, also reasons of considered process and its consequences are stated below. The work is written on the basis of the complex multilevel plan containing eleven basic items (including introduction,conclusion and list of the used literature) , including purpose and research problem, and also item of information on objects and subjects of researches. It consists of 20 pages, on which 3 figures (page 10,12 and 16 accordingly). At the end of course work (on page 20) there is a list of the used literature.

Before a perusal course I recommend to address to a TABLE of CONTENS

Оглавление

1.Введение…………………………………………….………………4

2. Формулировка темы и проблемы ………………………………. 5

3. Исторический очерк……………………………………….……….6

4. Цели и задачи исследований…………..…………………………..7

5. Объекты и предмет исследований…..………...…………...... ……7

6. Современные знания в данной области.

6.1. Типы вулканов ………………………...……….…... ……8

6.2. Строение вулканов………………….….…………... ……11

6.3. Продукты извержения……………………………… ……13

6.4. Вулканы на службе человека……………………… …….14

6.5. Вулканическая деятельность на Луне………..…… …….17

7. Научные методы и средства исследований………………… …….17

8. Связи с другими проблемами и задачами………………….. …….18

9.Место данной темы в учебных планах и тематике ГГФ НГУ ……18

10. Заключение………………………………………………................19

11. Список литературы…………………………….……… ………….20


1.Введение

Выбирая тему для курсовой работы я руководствовалась такими вопросами как: ” О чем подробнее хотелось бы мне узнать?” и одновременно “ Что будет интересно моим одногруппникам? “. И мой выбор остановился на вулканах.

На Земле ежегодно извергаются десятки вулканов. Некоторые из них достигают катастрофических размеров, принося людям неисчислимые бедствия.

Это своеобразное и грозное явление природы в прошлом было непонятно человеку и порождало страх и различные суеверия. Ныне научное и практическое изучение вулканов дает возможность узнать состав глубинных слоев Земли и использовать лаву, горячую воду, пар в интересах человека. Но и до сих пор ученые не могут предсказать начало вулканических извержений.

Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле – будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа – не сформировалась без участия вулканизма.

Вулканы таят в себе тайны. А все неизвестное всегда притягивало человечество. И я не оказалась исключением…


2.Формулировка темы и проблемы


В самом общем виде можно сказать, что вулканы - это геологические образования, возникшие над цилиндрическими каналами или трещинами в земной коре, через которые из недр Земли извергаются раскаленная лава (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу),

вулканический пепел, обломки пород и горячие газы. В зависимости от соотношения между извергаемыми лавой, пеплом, обломками пород и газами вокруг жерла образуется той или иной формы вулканическая постройка. При очень сильных взрывах, когда происходят только огромные разрушения, она даже не возникает.

Если подняться на вершину действующего вулкана во время его спокойного состояния, то можно увидеть кратер (по-гречески – большая чаша) – 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 и газы пара. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками –кальдеры.

В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов.

К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947.

К потенциально действующим относятся вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт.

К условно потухшим вулканам относят не проявляющие активности 3500-13500 лет назад, но сохранившие свои внешние формы (возрастом моложе 100 тыс. лет).

Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течение последних 100 тыс. лет. Однако такое деление условно, так как вулканы, считавшиеся потухшими, иногда внезапно возобновляют свою деятельность. Так было, например, с вулканом Безымянным на Камчатке, который в 1955 году совершенно неожиданно начал извергаться.

Расположение вулканов на Земле не случайно, а подчиняется определенным закономерностям. Вулканы приурочены к участкам земной коры с наименьшей прочностью и наибольшей подвижностью. Те же закономерности прослеживаются и в далеком геологическом прошлом.

Деятельность многих вулканов является одним из наиболее грозных явлений природы. Извержения вулканов нередко сопровождаются катастрофами, гибелью целых городов и селений, уничтожением огромных материальных ценностей.

Например, в 1883 г. при обрушении острова-вулкана Кракатау возникла гигантская волна, уничтожившая 36 тысяч человек на побережье соседних островов Ява и Суматра. При извержении вулкана Тамборо в Индонезии в 1815 г. по одним данным 57 925 человек, по другим - около 92 000. При этом были уничтожены большие площади пахотной земли на острове Сумбава, на котором находится вулкан, и на соседнем острове Ломбок.

Иногда в связи с извержением вулканов возникают массовые болезни. Известно, что в Конго во время извержений вулканов в дождливые периоды население схватывает болезнь, сходная с дизентерией; в действительности же это более тяжелое и опасное заболевание. При извержении вулканов выделяются газы, насыщенные HCl и SO₂ ,которые растворяются в дождевой воде и образуют кислоты. Они попадают в водоемы, а эта вода используется затем для питья населением и вызывает тяжелый недуг.

3.Исторический очерк

Могущественные и величественные, мрачные и грозные в древности непонятные картины вулканических извержений производили на людей сильное впечатление, а сами вулканы вызывали суеверный страх и почитание.

С вулканами связано множество легенд. В Древней Греции был бог огня Гефест, греки считали его покровителем кузнечного ремесла и искусным кузнецом. Глядя на дымящуюся вершину вулкана на острове Гиеру (в группе Липарских островов Средиземного моря), они верили, что там, в глубине горы, Гефест кует оружие. Позднее римляне стали называть бога огня Вулканом ( по-латыни vulcanus- огонь, пламя), а остров Гиеру переименовали в Вулькано.

Название “вулкан“ стало применяться впоследствии ко всем горам, извергавшим огонь, лаву, пепел.

Католическая церковь учила, что вулканы служат местом вечного наказания грешников. А жители Явы верили, что вулкан Сумбинг и есть тот “гвоздь“, которым остров прикреплен к Земле.

Со временем люди перестали обожествлять вулканические извержения, стали изучать их природу. Уже философы античного мира серьезно задумывались над причинами вулканических извержений.

Первая научная гипотеза о происхождении вулканов принадлежит Аристотелю. Он предполагал, что “земля содержит в своих недрах источники жизненной силы и огня, скрытые от глаз человеческих; имеют много выходов на свет - выводных каналов пара и огня, поэтому Этна и Эоловы ( Липарские) острова извергают “воспламененные железистые земляные глыбы “.

С эпохи Возрождения начинается систематическое изучение вулканизма. В разнообразных гипотезах, выдвигаемых учеными в последующие века, было много неверного, порою наивного, но в общем все они способствовали развитию науки о вулканах. В наше время создана самостоятельная отрасль геологии – вулканология, которая изучает деятельность вулканов, их происхождение, продукты извержений, закономерности размещения вулканических гор на поверхности земли.

В середине XIX века на склоне вулкана Везувий в Италии была создана первая в мире специальная вулканологическая обсерватория, вторая была организована в 1911 году на Гавайских островах – на вершине вулкана Килауэа.

Сейчас такие обсерватории существуют во многих странах ( Индонезия, Япония, Филиппины и др.).

В СССР в 1935 году организована вулканологическая станция имени академика Левинсона-Лессинга. Она расположена на Камчатке, у величайшего вулкана СССР – Ключевской сопки. В 1962 году открыта вторая станция- у Авачинского вулкана, близ Петропавловска-Камчатского.

Советскими вулканологами проведена огромная работа по изучению вулканов. Труды академика А.Н.Заварицкого, члена-корреспондента АН СССР Б.И.Пийпа, профессоров В.И.Влодавца, Г.С.Горшкова, С.И.Набоко, А.Е.Святловского и других представляют неоценимый вклад в науку о Земле.

4.Цели и задачи исследований


Деятельность многих вулканов является одним из наиболее грозных явлений природы. Извержения вулканов нередко сопровождаются катастрофами, гибелью целых городов и селений, уничтожением огромных материальных ценностей.

Например, в 1883 г. при обрушении острова-вулкана Кракатау возникла гигантская волна, уничтожившая 36 тысяч человек на побережье соседних островов Ява и Суматра. При извержении вулкана Тамборо в Индонезии в 1815 г. по одним данным 57 925 человек, по другим - около 92 000. При этом были уничтожены большие площади пахотной земли на острове Сумбава, на котором находится вулкан, и на соседнем острове Ломбок.

Иногда в связи с извержением вулканов возникают массовые болезни. Известно, что в Конго во время извержений вулканов в дождливые периоды население схватывает болезнь, сходная с дизентерией; в действительности же это более тяжелое и опасное заболевание. При извержении вулканов выделяются газы, насыщенные HCl и SO₂ ,которые растворяются в дождевой воде и образуют кислоты. Они попадают в водоемы, а эта вода используется затем для питья населением и вызывает тяжелый недуг.

Внутренняя энергия Земли, с которой связана деятельность вулканов, не подвластна человеку. Но люди предпринимают разные меры для уменьшения губительных последствий катастрофической деятельности вулканов. Проще всего было бы расселиться подальше от опасных мест. Но часто люди не могут далеко уйти от вулканов, особенно на Японских, Филиппинских, Индонезийских и других островах. Тогда особо важное значение приобретает своевременная информация населения о возобновлении деятельности вулканов. Эти мероприятия называют пассивной защитой. Если уж вулкан начал действовать, то используются действенные меры защиты людей и материальных ценностей от пеплопадов, потоков огненной лавы и других опасных явлений вулканической деятельности. Для этой цели организованы специальные станции и наблюдательные пункты.

В ряде случаев возможна активная защита от вулканических извержений. Она заключается: 1) в бомбардировке авиацией или артиллерией движущихся лавовых потоков и стен кратеров, через которые изливается лава; 2) в создании дамб и других препятствий на пути движения лавы;

3) в проведении туннелей к кратерам для спуска воды кратерных озер.

5.Объекты непосредственных наблюдений и предмет исследования

В данной курсовой работе объектом исследования являются вулканы, а предметами их типы, строение и продукты извержения.

6.Современные знания в данной области

6.1.Типы вулканов

Каждый действующий вулкан обладает своими индивидуальными особенностями. Более того, нет двух совершенно одинаковых вулканов, так же как среди многомиллионного населения нашей планеты нет двух совершенно одинаковых людей. Однако вулканы можно объединить в группы со сходными чертами.

Так, например, выделяют вулканы трех типов:

1. 
   Площадные вулканы. В настоящее время такие вулканы не встречаются, или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого количества лавы на поверхность большой площади; т.е отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.
   
2. 
   Трещинные вулканы
   . Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они покрывали площадь в 5^.10⁵ км² при средней мощности от 1 до 3 км. Также известны на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего излияния.
   

Мощность отдельных потоков была 5-15 м. В США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течение многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название
платобазальтов или траппов.

В настоящее время трещинный вулканизм распространен в Исландии ( вулкан Лаки ), на Камчатке ( вулкан Толбачинский ), и на одном из островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12 км ³ базальтовой лавы, которая затопила почти 915 км² прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886 г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30 км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км² , около трещины мощность покрова достигала 75 м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3 км.

1. 
   Центральный тип. Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота их контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота h, на которую способна подняться жидкая лава плотностью p_{l ,} из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью H и плотностью p_s . Эта зависимость может быть выражена следующим уравнением:
   

ghp_s=gHp_l

где, g - ускорение силы тяжести.

(h-H)/H=(p_s-p_l)/p_s

Выражение <h-H> и есть высота вулканической горы h; отношение (p_s-p_l)/p_s можно выразить как некий плотностной коэффициент j, тогда h = jH. Так как данное уравнение связывает высоту вулкана с мощностью литосферы через некий плотностной коэффициент, который для разных регионов различен, значит высота вулкана в разных районах земного шара различна.


Обобщая данные о деятельности вулканов центрального типа, ученные предложили классифицировать вулканы по характеру их деятельности (рис.1).

К гавайскому типу извержений относятся Мауна-Лоа, Килауэа на Гавайских островах, некоторые вулканы Исландии, Нямлягира и Нирагонго в Африке. По многим признакам к гавайскому типу близок Плоский Толбачик на Камчатке. Деятельность этих вулканов характеризуется спокойным, без взрывов, излиянием текучей базальтовой лавы и отсутствием мощных выделений газов и пара. Когда кратер переполняется, лава переливается через край и стекает по склонам, образуя длинные потоки. Склоны вулканов этого типа очень пологие, по форме они напоминают гигантский щит, поэтому их еще называют щитовыми вулканами.

По деятельности вулкана Стромболи выделен стромболианский тип извержений. Базальтовая лава этих вулканов несколько более вязкая, нежели у гавайских, но еще достаточно подвижная. Вулканические газы выделяются из нее со взрывами, образуя закрученные вулканические бомбы. Пепла нет или очень мало. Вулканы конической формы с усеченной вершиной состоят из переслаивания лав и продуктов взрывной деятельности т.е. представляют собой типичные слоистые вулканы (стратовулканы).

Для вулканского типа извержений, примером которого служит вулкан Вулкано на Липарских островах, характерна вязкая андезито-базальтовая лава, с трудом отдающая газы. Нередко лава закупоривает жерло вулкана. Газы скапливаются под вулканической пробкой и прорываются наружу с большой силой, выбрасывая бомбы, лапилли и пепел. Куски вязкой лавы в воздухе не могут закручиваться, но при охлаждении растрескиваются, приобретая вид хлебной корки. При извержениях происходит также излияние лавы в виде коротких потоков. Застывшая лава обладает глыбовой поверхностью.

Везувианский тип извержений близок к вулканскому, но отличается от него очень сильной взрывной деятельностью. Вулканические извержения этого типа обусловлены несколько более кислой, с большим количеством кремнезема, а поэтому более вязкой лавой. Накапливающиеся под лавовой пробкой газы и пары прорываются наверх, выбрасывая большое количество пепла, лапилли и бомб. Характерна форма бомб в виде лепешек и караваев с растрескавшейся поверхностью (скрученные формы не образуются из-за вязкого состояния лавы). Потоки лав короткие, обычно неправильной формы. Вулканы по типу строения принадлежат к стратовулканам. К везувианскому типу относятся Везувий и Этна в Италии, многие вулканы Камчатки и Курильских островов.

Плинианский тип извержения является дальнейшим развитием везувианского. Для него характерны сильные взрывы стремящегося кверху газа, который поднимается на высоту нескольких километров, а затем образует расширяющуюся тучу, по форме напоминающую крону итальянской сосны пинии. Сильные взрывы приводят к разрушению вулканического конуса.

Особенности вулканических извержений пелейского типа ( от названия вулкана Мон-Пеле) обусловлены очень большой вязкостью выбрасываемой лавы, которая, застыв, прочно закупоривает жерло вулкана. Газы на глубине развивают огромное давление, и в конце происходит колоссальный взрыв с выбросом огромного количества пепла, бомб и газов. Эта газовая высоконагретая туча с температурой до 700⁰ С, наполненная каменным материалом, стремительно скатывается по склону вулкана, неся с собой разрушение и смерть. Одновременно туча разрастается вверх огромным кудрявым столбом. Такие высоконагретые тучи пепла и газа называются палящими тучами. К вулканам пелейского типа, кроме Мон-Пеле, относятся Катмаи на Аляске, Безымянный на Камчатке и др.

Наконец, выделяют извержения бандайсанского типа ( Бандай-Сан - один из крупных японских вулканов), для которого характерна чисто взрывная деятельность, без выхода лавы в виде потоков или куполов на поверхность. Кратер вулкана закрыт вязкой лавой, которая не дает выхода газам и парам. Затем в определенный момент происходит мощный взрыв, в результате которого разрушается весь вулкан и выбрасывается масса застывшей лавы. Свежая лава на поверхность не выходит. К этому относится Кракатау в Индонезии, а также некоторые другие вулканы.

К рассмотренным типам деятельности относятся вулканы центрального типа, безраздельно господствующие в современный период жизни Земли. Но в прошлые геологические эпохи были также широко распространены извержения трещинного типа, для которых характерно излияние лавы из зияющих в земной коре трещин. В настоящее время извержения такого рода происходят в Исландии, поэтому трещинные вулканы называют еще вулканами исландского типа.

Не следует думать, что один и тот же вулкан действует только по одному типу. Вулканы в течение своей жизни проходят некоторый путь развития поэтому меняется и характер их деятельности. Действие вулкана по определенному типу по существу является временным, хотя оно и охватывает промежутки времени во многие десятки и даже сотни тысяч лет. Изменения типа извержения вызваны изменениями в составе магмы поступающей из глубин Земли, и теплового режима. Так, например, Везувий в историческое время извергался по типу Стромболи, Вулкано, плинианскому и выбрасывал палящие тучи.



6.2.Строение вулканов (рис. 2)

Корни вулкана, т.е. его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном слое. В земной коре на глубине 20-30 км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло. Конус вулкана сложен продуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например, у Ключевской сопки – 675 м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10 км.

Иногда на склонах вулканов возникают паразитические, или побочные кратеры, через жерло которых также может извергаться определенное количество лавы.



6.3.Продукты извержения

При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми.

Газообразные, или летучие играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 700⁰С) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.

Состав газов и их концентрация в пределах одного вулкана очень сильно меняются от места к месту и во времени. Зависят они и от температуры, и в самом общем виде от степени дегазации мантии, и типа земной коры. По данным японских ученых, зависимость состава вулканических газов от температуры выглядит следующим образом:

Температура, ⁰С Состав газов (без воды)

1200-800 HCl, CO₂, H₂O, H₂S, SO

800-100 HCl, SO₂, H₂S, CO₂, N₂, H₂

100-60 H₂, CO₂, N₂, SO₂, H₂S

60 CO₂, N₂, H₂S

Характер выделения газов зависит от состава и вязкости магмы, а скорость отделения газов от расплава определяет тип извержения.

Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-1200⁰С. Представлена именно лавой.

Вязкость лавы обусловлена ее составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми
, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-1200⁰С) по сравнению с кислыми (800-900⁰С). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости.

Твердые продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.

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). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, 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. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли (лат.”лапиллус“- маленький камень) - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы. Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы ( 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф. Мощные выбросы пеплов, снижая солнечную радиацию, вызывают понижение температуры. Так, извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 г. привело к снижению средней температуры на земном шаре на 2,5 ⁰С. Похолодание произошло и после извержения вулкана Пинатубо в 1991 г. на Филиппинах.


6.4.Вулканы на службе у человека (рис.3)


Внутренняя энергия Земли, с которой связана деятельность вулканов, еще не подвластна человеку, и поэтому мы не можем пока избавиться от этого грозного явления. Но люди находят разные средства для уменьшения этой опасности. Более того, человек научился получать выгоду от своего “страшного соседа”.

Прежде всего нужно отметить, что вулканические силы Земли заключают в себе огромную энергию. Расход тепла, связанный с извержениями и горячими источниками, по подсчетам ученых, составляет примерно от 8,4^.10¹⁷ до 31,5^.10¹⁸ дж в год.

Тепловая энергия вулканов давно и очень широко применяется в Исландии- стране вечных льдов, не имеющей запасов топлива. Также это самая дешевая энергия.

Широко используется горячая вулканическая вода в Японии. Ею отапливаются дома, прогревается почва на рисовых полях и огородах, а благодаря значительному содержанию солей аммония и фосфора она применяется как удобрение.

Горячие воды не только источник тепла и различных химических соединений. Многие из них содержат вещества, обладающие лечебными свойствами. Например, установлено, что горячие воды многих источников Камчатки и Курильских островов по своим бальнеологическим свойствам не уступают минеральным водам известных курортов. Так, на Камчатке большую славу снискали воды Налачевских источников, содержащие мышьяк. Горячие вулканические воды используются при лечении многих болезней, в том числе ревматизма, различных заболеваний суставов, нервной системы и т.д.

Современная деятельность вулканов сопровождается образованием ряда месторождений минералов, некоторые из них возникают на глазах человека, Например, выделяющиеся из глубин газовые струи бывают настолько насыщены сернистым газом и сероводородом, что у выхода их на поверхность возникают серные бугры. С действующими вулканами также связано образование нашатыря, борной кислоты и других химических соединений.

В древних вулканах, чьи вулканические постройки в большей или меньшей мере разрушены и под которыми на глубине уже нет очагов лавы, встречается другой комплекс полезных ископаемых. В основном это руды металлов, в том числе ртути, серебра, сурьмы и др., месторождения серы и, конечно, сами лавы как строительный материал. При подводных извержениях возникают месторождения исландского шпата (ценный материал для изготовления оптических приборов), а иногда и марганца и железа.

С особым видом магматической деятельности на огромных глубинах (по своему взрывному характеру примыкающей к вулканическим явлениям) связано образование алмаза.

Все, что мы узнали о вулканах, говорит о том, что их деятельность может использоваться в разнообразных направлениях. Более того, в некоторых случаях возможности эти оказываются совершенно неожиданными. Например, исследователи Сахары поставили вопрос об использовании угасших вулканов для…увеличения числа выпадающих дождей. На первый взгляд предложение кажется просто странным. Однако связь между дождями и вулканической деятельностью в Сахаре существует. Дело заключается в том, что в недалеком прошлом в условиях пустынного климата в Сахаре действовали вулканы, и тогда в этих краях было много озер. Поэтому предполагают, что наблюдаемое в настоящее время резкое понижение влажности связано с прекращением вулканических извержений. С другой стороны, данные о современной вулканической деятельности показывают, что извержения вулканов, как правило, сопровождаются обильными атмосферными осадками. Отсюда естественный вывод о возможности увлажнения климата путем искусственного возобновления деятельности потухших вулканов, например, при помощи атомной энергии.



6.5. Вулканическая деятельность на Луне

Сравнительно недавно (с началом освоения космоса) стало известно, что вулканизм - явление космическое, что он присущ всем планетам Солнечной системы. Больше всего мы знаем о вулканизме Луны. На видимой стороне Луны известно 517 больших и множество более мелких кратеров.

В ночь на 3 ноября 1958 года советские астрономы Н.А.Козырев и В.Е.Езерский зарегистрировали извержение вулканических газов из одного из лунных кратеров. Позднее они же обнаружили фумарольную (“фумо“-дым) деятельность еще в одном кратере. Это показывает, что вулканы на Луне продолжают действовать и сейчас.

7.Научные методы и средства исследований


Одним из методов научного исследования является фотограмметрия. Фотограмметрия традиционно подразделяется на два основных направления: 1 – наземная фотограмметрия (фототопография); 2 – воздушная фотограмметрия (аэрофототопография, аэрофотогеодезия) и предполагает исследование объектов и явлений по их фотографическим изображениям, получаемым специализированными фотокамерами ( фототеодолитами, аэрофотоаппаратами и т.п.) с точек земной поверхности или с применением летательных аппаратов.

Последние десятилетия бурное развитие получили новые методы фотограмметрии, основанные на возможности визуализации результатов дистанционных исследований, выполняемых вне видимого диапазона электромагнитного спектра. Некоторые из новых направлений дистанционного зондирования были бы крайне полезны для изучения вулканов Камчатки и Курильских островов. Например, радиолокационная фотограмметрия - потому, что полностью свободна от погодных условий, являющихся, как известно, основным препятствием для изучения вулканов Камчатки и Курил в видимом диапазоне. Фотограмметрия инфракрасных (ИК) изображений, получаемых с помощью современных тепловизоров и термальных ИК сканеров, могла бы дать важные дополнительные материалы при изучении вулканических извержений и их предвестников. Но в Институте вулканологии ДВО РАН наибольшее развитие и применение получили именно методы традиционной фотограмметрии и только потому, что инструменты, приборы и технологии исследований этого направления оказались наиболее доступными. Точные геометрические характеристики и динамические параметры вулканических извержений, определяемые методами фотограмметрии, позволяют объективно судить о характере и масштабах происходящих событий, способствуют правильному пониманию механизма извержений.

А в комплекс вулканологических исследований, применяемых на НИС “Вулканолог” при изучении подводных вулканов Курильской островной дуги, в качестве обязательных методов входили эхолотный промер, гидромагнитная съемка (ГМС), отбор проб донных осадков и др. В ряде рейсов были выполнены измерения теплового потока, непрерывное газогидрохимическое профилирование и гидрохимические исследования.

При проведении геофизических исследований использовалась единая служба судового времени. Она позволяла синхронизировать работу различной измерительной аппаратуры и приводить результаты измерений к единым координатам времени и пространства.

Известно еще много методов исследования вулканов, но не будем вдаваться в подробности, ведь это не является основной темой работы.

8.Связи с другими проблемами и задачами

После накопления обширных знаний и выработки специальных методов исследования вулканов возникла самостоятельная наука вулканология. Вулканология тесно связана с такими науками, как геология, петрография, минералогия, геохимия, гидрогеология, геофизика, термодинамика и отчасти астрономия.

В вулканологии все шире применяются точные расчеты и эксперимент, поэтому она на наших глазах превращается в точную науку. И если раньше сборники статей вулканологов в какой-то мере представляли собой, по выражению одного ученого - невулканолога, “журналы, иллюстрированные клубами дыма“, то теперь в них большая роль отведена точным исследованиям, основанным на данных физико – химии, геофизики, математических расчетах, моделировании вулканических явлений и др.

Вулканологии развилось новое направление, названное “вулкано-физикой“,- количественное изучение явлений извержений, исследование глубоких частей вулканических аппаратов геофизическими методами, установление связи внешних вулканических явлений с процессами на больших глубинах.

Вулканологи взяли на вооружение достижения современной техники. В кратере Авачинского вулкана установлены датчики- автоматы, которые регистрируют температуру вулкана. Благодаря им камчатские вулканологи могут, не поднимаясь к кратеру, постоянно следить за тем, как “чувствует“ себя вулкан. На смену аквалангам приходят подводные суда и батискафы, дающие возможность подолгу и на большой глубине изучать проявления подводного вулканизма.

9. Место данной темы в учебных планах и тематике ГГФ

Данная тема изучается немного на первом курсе ГГФ. А так же для магистрантов преподают курс палеовулканологии (Литасов Ю.Д., 36 часов). Палеовулканология - отрасль геологии, изучающая вулканическую деятельность прошлых геологических эпох. Основной предмет палеовулканологии составляют древние вулканические постройки (кальдеры, остатки вулканических щитов и др.) и их корни (по которым магма поднималась на земную поверхность), уходящие в глубь Земли и, в отличие от современных вулканов, доступные для непосредственного изучения на эрозионных срезах древних складчатых сооружений.

10.Заключение

Как бы неправдоподобно это не звучало, но мне понравилось писать эту курсовую работу.

Даже и не знаю, удалось ли мне обобщить полученные знания и все ли я “рассказала”, что предполагалось под этой темой. Надеюсь, да. Но своей цели я точно добилась, я узнала о вулканах много нового, о чем даже не догадывалась. Например, что на Луне есть кратеры известно всем, но что они тоже извергаются, я не знала. Что на вулканическую деятельность могут влиять космические силы. И многое другое.

Трудности в выполнении работы заключались в нехватке времени (было бы больше времени, можно было бы лучше сформулировать свои мысли и идеи) и в том, что в библиотеке НГУ книги на данную тему были представлены в одном или в двух экземплярах и уже были разобраны до меня, так что большинство книг были взяты в ОИГГМ СО РАН.

11.Список литературы

1) Апродов В.А. Вулканы. -М.: Мысль,1982.(367 стр.)

2) Апродов В.А. Дыхание Земли: вулканы и землетрясения. -М.: Географгиз, 1963.( 112 стр.)

3) Гущенко И.И. Извержения вулканов мира. –М.: Наука, 1979. (302 стр.)

4) Лебединский В.И. Вулканы - грозное явление природы. –М.: АН УССР, 1963.(108 стр.)

5) Лебединский В.И. Вулканы и человек. –М.:Недра,1967.(204 стр.)

(от лат. fluidus - текучий) -..1) жидкие и газообразные легкоподвижные компоненты магмы или циркулирующие в земных глубинах насыщенные газами растворы. Предполагается, что в составе флюидов преобладают перегретые пары воды, присутствуют фтор, хлор, углекислота и многие др. вещества...