Большая энциклопедия нефти и газа. Движение лавы

При извержении вулканов изливается раскалённый расплав горных пород – магма. На воздухе давление резко падает, и магма вскипает – её покидают газы.

Расплав начинает охлаждаться. Фактически только этими двумя свойствами – температурой и «газированностью» – лава и отличается от магмы. За год по нашей планете, в основном на дне океанов, разливается 4 км³ лавы. Не так уж много, на суше были регионы, залитые лавовым слоем толщиной 2 км.

Начальная температура лавы – 700–1200°С и выше. В ней расплавлены десятки минералов и горных пород. Они включают почти все известные химические элементы, но больше всего кремния, кислорода, магния, железа, алюминия.

В зависимости от температуры и состава лава бывает разного цвета, вязкости и текучести. Горячая, она блестящая ярко-жёлтая и оранжевая; остывая, становится красной, а потом и чёрной. Бывает, над лавовым потоком бегают синие огоньки сгорающей серы. А один из вулканов Танзании извергает чёрную лаву, которая застыв, становится похожей на мел – белёсой, мягкой и ломкой.

Поток вязкой лавы неповоротлив, течёт еле-еле (несколько сантиметров или метров в час). По ходу в нём формируются затвердевающие блоки. Они ещё больше тормозят движение. Застывает такая лава буграми. А вот отсутствие в лаве диоксида кремния (кварца) делает её очень жидкой. Она быстро покрывает обширные поля, образует лавовые озёра, реки с плоской поверхностью и даже «лавопады» на обрывах. Пор в такой лаве немного, поскольку пузырьки газов легко покидают её.

Что происходит при остывании лавы?

Когда лава остывает, расплавленные минералы начинают образовывать кристаллы. В итоге получается масса из спрессованных зерён кварца, слюды и других. Они могут быть крупными (гранит) или мелкими (базальт). Если охлаждение шло очень быстро, получается однородная масса, похожая на чёрное или тёмно-зелёноватое стекло (обсидиан).

Пузырьки газов часто оставляют в вязкой лаве множество мелких полостей; так образуется пемза. Разные слои остывающей лавы стекают со склонов с разной скоростью. Поэтому внутри потока образуются длинные широкие пустоты. Длина таких туннелей достигает иногда 15 км.

Медленно остывающая лава образует на поверхности твёрдую корочку. Та сразу замедляет остывание массы, лежащей ниже, и лава продолжает движение. Вообще, остывание зависит от массивности лавы, начального нагрева и состава. Известны случаи, когда и через несколько лет (!) лава всё ещё продолжала ползти и зажигала воткнутые в неё ветки. Два мощных потока лавы в Исландии оставались тёплыми и через столетия после извержения.

Лава подводных вулканов обычно застывает в виде массивных «подушек». Из-за быстрого охлаждения прочная корка на их поверхности образуется очень быстро, и иногда газы разрывают их изнутри. Осколки разлетаются на расстояние нескольких метров.

Чем опасна лава для людей?

Главная опасность лавы – её высокая температура. Она буквально сжигает на пути живые существа и строения. Живое гибнет, даже не вступая с нею в контакт, от жара, которым она пышет. Правда, высокая вязкость сдерживает скорость потока, позволяя людям спастись, сохранить ценности.

А вот жидкая лава… Она движется быстро и может отрезать пути к спасению. В 1977 году при ночном извержении вулкана Ньирагóнго в Центральной Африке. От взрыва раскололась стенка кратера, и лава хлынула широким потоком. Очень текучая, она неслась со скоростью 17 метров в секунду (!) и уничтожила несколько спящих деревень с сотнями жителей.

Поражающее действие лавы усугубляется тем, что часто она несёт облака выделяющихся из неё ядовитых газов, толстый слой пепла и камни. Именно такой поток погубил древнеримские города Помпеи и Геркуланум. Катастрофой может обернуться встреча раскалённой лавы с водоёмом – мгновенное испарение массы воды вызывает взрыв.

В потоках образуются глубокие трещины и провалы, так что и по холодной лаве ходить надо осторожно. Особенно, если она стекловидна – острые края и обломки больно ранят. Осколки остывающих подводных «подушек», описанные выше, тоже могут травмировать чересчур любопытных дайверов.

Название «вулкан» восходит к имени древнеримского божества Вулкана, покровителя огня и кузнечного ремесла. По легенде, именно на вулкане Этна, который по сей день действует и периодически извергается, была расположена его мастерская. Еще одна любопытная легенда объясняет пробуждение вулкана гигантом, который пытается выбраться на свободу из заточения под горой, что и приводит к извержению. В реальности все обстоит не так причудливо, но не менее интересно и, пожалуй, так же жутко, как и мысль о том, что под вулканом может обитать воинственный великан.

С уроков географии в школе все помнят, что под твердой земной поверхностью, называемой корой, находится слой расплавленных, невероятно горячих пород – мантия. Когда в земной коре появляются трещины, магматические породы из верхних слоев мантии, которые находились под огромным давлением, подобно мифическому великану, устремляются наружу, прокладывая себе путь сквозь образовавшийся разлом. Уже на поверхности магма разделяется на:

лаву — температура которой варьируется от 500 до 1200 градусов Цельсия
пепел

Так как основная причина выхода на поверхность магматических пород это образование трещин в верхнем слое литосферы вследствие сдвига тектонических плит, не удивителен тот факт, что большинство активных вулканов находится в так называемой зоне Тихоокеанского огненного кольца, представляющей собой своеобразный «плохо сшитый шов» между континентальными плитами. Остальные действующие вулканы, которых по всему миру на данный момент насчитывается около 500, в подавляющем большинстве случаев приурочены к другим зонам разломов земной коры.

Процесс извержения

Строение вулкана достаточно просто, а его извержение лишено какой-либо мистики, являясь лишь следствием внутренних процессов нашей планеты. Канал, по которому раскаленная магма вырывается из центра земли, называется жерлом вулкана . Оно соединено с магматическим очагом – подземным резервуаром, который, как следует из названия, заполнен магмой. В процессе извержения вокруг жерла начинает образовываться своеобразное «тело» вулкана, чаще всего имеющее форму конуса. Оно состоит из лавы, пепла и камней. Наверху, там, где магма наконец находит путь наружу, расположен кратер, в большинстве случаев имеющий форму воронки или просто углубления. Иногда на склонах вулканов появляются трещины и боковые кратеры, сквозь которые также может выходить магма.

Извержение вулкана происходит тогда, когда давление в магматическом очаге становится слишком большим, и газы, насыщающие магму, начинают стремительно подниматься наверх, буквально выталкивая ее наружу. Этот процесс чем-то напоминает встряхивание бутылки с газировкой – если пробка в горлышке держится плохо, то газы, находящиеся под большим давлением, выбивают пробку, «вытягивая» за собой воду из бутылки.

Классификация вулканов

Классификация по активности

Сами вулканы классифицируют по нескольким признакам, важнейший из которых это степень их вулканической активности, ведь именно от этого зависит, является ли вулкан потенциально опасным или нет. Итак, по степени активности их делят всего на три вида – действующие, спящие и потухшие.

Действующими считаются те вулканы, извержениям которых есть человеческие свидетельства. Эти извержения могли произойти десять, сто, тысячу или пять тысяч лет назад, но так как период активности вулкана достаточно длителен (в некоторых случаях он может достигать нескольких миллионов лет), их принято относить к действующим.

Спящими называют такие вулканы, которые давно не извергались и возможно уже никогда не извергнутся, но для них всегда остается такой шанс.

Возможность же извержения потухшего вулкана стремится к нулю. Но в то же время известны случаи, когда вулкан, считавшийся до этого потухшим, просыпался и приносил множество бед.

Впрочем, среди ученых нет единого мнения на счет этой классификации, как и нет способа на 100% достоверно определить степень активности вулкана.

Классификация по виду

Следующий способ классификации вулканов разделяет их на два основных вида – линейные и центральные.

Линейные вулканы представляют собой длинные расколы, из которых изливается жидкая базальтовая магма, образующая вокруг вулкана настоящие лавовые поля. Например, рельеф Исландии был сформирован именно таким образом.

Центральные же вулканы это, чаще всего, именно те самые конусообразные возвышения, которые рисует нам наша фантазия при слове «вулкан».

Вне зависимости от того, являются ли вулканы линейными или же центральными, их принято классифицировать по форме, которая в основном зависит от состава извергаемой ими магмы.

Щитовидные вулканы появляются в результате многократных извержений жидкой базальтовой магмы, которая растекается во все стороны на многие километры, образуя своеобразный щит, что и дало им такое название.
Стратовулканы состоят из чередующихся наслоений густой, быстрозастывающей лавы и пирокластического вещества (смеси горячего газа, камней и пепла). Это самые высокие вулканы и, пожалуй, самые опасные, так как высокая вязкость магмы обусловливает закупоривание кратера, в результате чего происходят мощные и разрушительные взрывы.
Шлаковые конусы – это самый распространенный тип вулканов на суше. Образуются они в результате нагромождения пористых шлаковых пород вокруг кратера вулкана. Чаще всего их высота не превышает нескольких сотен метров.

Конечно, бывает, что какой-то вулкан не получается отнести к одному определенному типу. В таком случае, его называют сложным (составным).

Все эти классификации дают возможность понять, что же, собственно, представляет из себя такое явление, как вулканизм, чего люди могут ждать от этих огненных гигантов и как им научиться с ними соседствовать. Из-за чрезвычайной опасности вулканических извержений такая область науки, как вулканология, является очень значимой для безопасности человечества. В то же время, вулканы исследуют не только для того, чтоб предугадать их извержения, но и для того, чтобы больше узнать о нашей планете, ее происхождении, внутренних процессах, загадках появления и развития жизни. Предполагается, что когда-то именно вулканическая активность дала возможность жизни зародиться на Земле. И если это действительно так, то кто знает, какие еще тайны скрывают в себе вулканы.

Помните картину Карла Брюллова «Последний день Помпеи»? Гигантское облако, состоящее из вулканической пыли и пепла, накрывает город. Лава стремительно наползает, поглощая дом за домом. Люди в панике пытаются покинуть гибнущий город. Они взывают о помощи, но боги не слышат их. Гнев Всевышнего пал на грешников, и Помпеи, процветающий, богатый город, исчезли с лица Земли.

Проснулся вулкан внезапно, до этого он был абсолютно спокоен. Его склоны давно поросли густыми лесами. Людям, и животным отлично жилось возле этого гиганта. О гневе вулкана предупреждали легенды. Но кто же верит мифам? Не стали исключением и те первые люди, которые построили город у подножия Везувия.

Вулкан предупреждал их о грозящей катастрофе, время от времени сотрясая стены их жилищ. Но люди беспечны и всегда на что-то надеются. После небольшого землетрясения, толчки которого продолжались неделю, раздался мощный взрыв. Началось извержение, кипящая магма вырвалась наружу. Сначала город засыпало толстым слоем пепла, а потом по его улицам потекла лава.

Что такое лава? Это магма, из которой во время извержения улетучились газы. То есть лава – это магма, поменявшая свои свойства. Слово это по латыни обозначает обвал или падение. Да, собственно, лава – это и есть падение содержимого вулкана с высоты. Ученые-вулканологи по химическому составу определяют три типа лавы.

Наиболее распространенный тип – это базальтовая лава. Океанические щитовые вулканы извергают из мантии «адскую смесь», состав которой наполовину состоит из диоксида кремния. А вторая половина – это оксид алюминия, железа, магния и других металлов. Настоящая химическая лаборатория, скрытая в мантии, готовит эту смесь, чтобы выплеснуть ее на поверхность земли. Базальтовая лава всегда светлого цвета. Иногда желтая, иногда желто-красная. Она жидкая, поэтому течет всегда быстро. Средняя скорость передвижения – 2 метра в секунду. К тому же температура высочайшая – не менее 1200 градусов. От такой не убежишь и не спасешься!

Кремниевая лава в основном встречается в Тихоокеанском огненном кольце. Она такая густая и вязкая, что иногда при извержении закупоривает жерло вулкана и не изливается наружу. Справедливости ради стоит сказать, что иногда ее скапливается так много, что вулкан, вздохнув полной грудью, выбрасывает ее из себя. Обычно происходит мощный взрыв, и лава, медленно и нехотя, сползает со склона вулкана. Скорость смехотворная – от 2 до 5 метров в день.

Этот тип лавы называют кремниевой потому, что обычно она в своем составе имеет диоксид кремния или кремнезем. Да еще и в таком немыслимом количестве – от 55 до 65 %. Именно этот тип образует при застывании вулканическое стекло черного цвета. Да и сама лава обычно черно-красного цвета. Издали она очень красива, а вблизи, конечно, опасна. Почему? Специалисты шутят, когда говорят о том, что этот тип лавы «холодный». Эта почти «ледышка» разогревается всего до 500 (!) градусов.

И еще один тип ученые относят к холодным. Это карбонатная лава, которая тоже имеет температуру 500 – 600 градусов. В ее составе поровну карбонатов натрия и калия. Она очень жидкая, поэтому тоже мчится по склонам с огромной скоростью. Кстати, угрожает она только одному месту на Земле, потому что изливается из вулкана Олдоиньо – Ленгаи в Танзании.

Текущая по склонам карбонатная лава имеет темный цвет, а вот когда застывает, светлеет, становится мягкой и даже ломкой. Она легко растворяется в воде. Местные лекари готовят на ее основе разные снадобья. И говорят, что довольно успешно излечивают ими страждущих.

После извержения все типы лавы коренным образом изменяют облик вулкана и его окрестностей. Появляются огромные горные плато. Иногда лава застывает, образуя причудливый, почти космический пейзаж. Вся растительность сгорает. Но очень скоро жизнь снова возвращается на пепелище. Сначала ветер приносит семена растений. И через год начинают пробиваться первые зеленые ростки.

Через 5 – 10 лет ничто не напоминает об извержении, наоборот, склоны превращаются в райский уголок. Здесь пышная зелень деревьев, много дичи и есть вода. Люди, обманутые тихо спящим вулканом, строят жилища, растят детей. И эта мирная картина радует сердце. Но однажды все повторится, и очередные Помпеи падут жертвой лавы.

» Движение лавы

Быстрота движения лавы различна, смотря по ее густоте и по наклону местности, где она совершает свой путь. Относительно небольшие лавовые потоки, льющиеся по крутым склонам, подвигаются вперед чрезвычайно быстро; поток, выброшенный Везувием 12 августа 1805 г., мчался по крутым склонам конуса с поразительной скоростью и в первые четыре минуты сделал 5 ½ км, а в 1631 г. другой поток того же вулкана достиг моря в течение одного часа, т.е. прошел в это время 8 км. Особенно жидкие лавы выделяются открытыми базальтовыми вулканами о-ва Гавайи; они до того подвижны, что на обрывах образуют настоящие лавопады и могут двигаться при самом ничтожном наклоне почвы, даже в Г. Неоднократно наблюдалось, как эти лавы проходили 10-20 и даже 30 км в час. Но такая быстрота движения принадлежит во всяком случае к числу исключений; даже та лава, которую наблюдал Скроп в 1822 г. и которая в течении 15 минут успела спуститься от края кратера Везувия до подножия конуса, является далеко не обычной. На Этне движение лавы считают уже быстрым, если оно совершается со скоростью 1 км в 2-3 часа. Обыкновенно лава движется и того медленнее и в некоторых случаях проходит только 1 м в час.

Лава, вытекающая из вулкана в расплавленном состоянии, обладает бело-калильным блеском и внутри кратера долго его сохраняет: это хорошо можно видеть там, где, благодаря трещинам, обнажаются глубокие части потока. Вне кратера лава быстро охлаждается, и поток покрывается скоро твердой корой, состоящей из темной шлаковой массы; в течение непродолжительного времени она становится столь крепкой, что человек может спокойно ходить по ней; иногда по такой коре, покрывающей еще движущийся поток, можно подняться до того места, откуда лава вытекает. Твердая шлаковая кора образует нечто вроде трубы, внутри которой движется жидкая масса. Передний конец лавового потока также покрывается черной твердой корой; при дальнейшем движении лава придавливает эту кору к земле и течет по ней дальше, покрываясь спереди новой шлаковой оболочкой. Это явление не имеет места только при очень быстром движении лавы; в остальных случаях путем сбрасывания и передвигания шлаков образуется слой застывшей лавы, по которому и движется поток. Последний представляет редкое зрелище: переднюю часть его Пулет Скроп сравнивает с огромной кучей углей, которые, под влиянием какого-то давления сзади, нагромождаются друг на друга. Движение его сопровождается шумом, подобным звону разливающегося металла; этот шум происходит вследствие трения отдельных комков лавы, их раздробления и сокращения.

Твердая кора лавового потока обыкновенно не представляет ровной поверхности; она покрыта множеством трещин, через которые иногда вытекает жидкая лава; глыбы, образовавшиеся вследствие раздробления первоначального покрова, сталкиваются друг с другом, подобно льдинам во время ледохода. Трудно вообразить более дикую и угрюмую картину, чем та, которую представляет нам внешняя поверхность потока глыбовой лавы. Еще своеобразнее формы так называемой волнистой лавы, которая наблюдается реже, но хорошо известна всякому посетителю Везувия. Дорога от Резины до обсерватории проложена на значительном протяжении по такой лаве; последняя выброшена Везувием в 1855 г. Покров таких потоков не разбивается на куски, а представляет сплошную массу, неровная поверхность которой своим своеобразным видом напоминает кишечные сплетения.

» » Остывание лавы

Время, необходимое для остывания лавы, не может быть определено точно: в зависимости от мощности потока, строения лавы и степени первоначального жара оно бывает очень различно. В некоторых случаях лава застывает чрезвычайно быстро; так, напр., один из потоков Везувия в 1832 г. застыл в два месяца. В других случаях лавы находятся в движении до двух лет; часто по прошествии несколько лет температура лавы остается чрезвычайно высокой: кусок дерева, воткнутый в нее, мгновенно загорается. Такова была, напр., лава Везувия в 1876 г., через четыре года после извержения; в 1878 г. она уже остыла.

Некоторые потоки в течение многих лет образуют фумаролы. На Хорулло, в Мексике, в ключах, проходивших через лаву, которая вылилась 46 лет тому назад, Гумбольдт наблюдал температуру в 54°. Потоки значительной мощности застывают еще дольше. Скаптар-иокул в Исландии в 1783 г. выделил два лавовых потока, объем которых превосходил объем Моцблана; нет ничего удивительного в том, что такая мощная масса застывала постепенно в течение ПО лет.

Мы видели, что лавовые потоки быстро застывают с поверхности и одеваются твердой корой, в которой жидкая масса движется, точно в трубе. Если после этого количество выделяющейся лавы уменьшится, то такая труба не будет совсем ей заполнена: верхний покров станет понемногу опускаться, сильнее в середине и меньше по краям; вместо обычной выпуклой поверхности, какую представляет всякая густая текучая масса, получится вогнутая поверхность в виде желоба. Впрочем, твердая кора, одевающая поток, опускается далеко не всегда: если она будет достаточно мощна и крепка, то выдержит собственную тяжесть; в таких случаях внутри застывшего потока образуются пустоты; без сомнения, таким именно путем возникли знаменитые гроты Исландии. Наибольшей известностью среди них пользуется Суртсхеллир («Черная пещера») у Калманстунга, расположенный среди огромного лавового поля; длина его 1600 м, ширина 16-18 м и высота 11 - 12 м. Он состоит из главной залы с целым рядом боковых камер. Стены грота покрыты стекловатыми блестящими образованиями, с потолка спускаются великолепные лавовые сталактиты; по бокам видны длинные полосы - следы двигавшейся огненно-жидкой массы. Многие лавовые потоки острова Гаваи прорезываются длинными гротами, вроде туннелей: местами эти гроты очень узки, иногда расширяются до 20 м и образуют обширные высокие залы, украшенные сталактитами; они тянутся иногда на протяжении многих километров и извиваются, следуя всем направлениям лавового потока. Подобные туннели были описаны также на вулканических островах Бурбон (Реюньон) и Амстердам.