Движение лавы. Вулкан — жерло, лава, извержение

Лава (итал. lava, от лат. labes – обвал), продукт извержения внутренних высокотемпературных расплавленных масс Земли. Лава представляет из себя расплав, переходное состояние магмы , раскалённая (690–1200 °C) жидкая или очень вязкая масса преимущественно силикатного состава, изливающаяся или выжимающаяся из недр на земную поверхность во время вулканического извержения. Лава наследует химический состав магмы и отличается от неё отсутствием ряда компонентов (в первую очередь воды и др. летучих веществ). При застывании лавы образуются эффузивные и экструзивные вулканические горные породы различного состава, которые часто также называют лавами. Наиболее распространены базальтовая, андезитовая, дацитовая и риолитовая лавы, реже трахитовая, фонолитовая, пантеллеритовая, комендитовая, онгонитовая. Встречаются экзотические по минеральному составу лавы: содовая (вулкан Oл-Дойньо-Ленгаи, Танзания), самородной серы (вулканы Сиретоко и Токати, остров Хоккайдо, Япония; Эбеко, Курильские острова, Россия; Мауна-Лoa, Гавайские острова, США, и др.), магнетитовая (вулканы в Андах, Чили) и др.

B целом c повышением содержания SiO2 и понижением содержания летучих компонентов (особенно воды) и щелочей вязкость лавы повышается. Вязкость лавы определяет форму слагаемых ею геологических тел. При извержении маловязких подвижных лав (базальтовых, андезитовых и др.) часто образуются покровы (вулкан Лаки, Исландия и др.), потоки лавы разной мощности (Камчатка, Россия; вулкан Хорга-Уул, Монголия и др.), такие лавы в районе выхода из недр, где их температура достигает до 1200 °C, могут течь с очень высокой скоростью. Река лавы двигаясь вначале своего движения, выливаясь из кратера или разлома, трешины находясь в сильно разогретом состоянии, может достигать скорости в 30-40 километров в час. В дальнейшем постепенно остывая лавовые потоки становятся более вязкими и их скорость падает до нескольких метров в час. Кислые лавы, богатые кремнекислотой обычно дацитовые, трахитовые и риолитовые (липаритовые) лавы образуют купола (вулканическая область Овернь, Франция и др.), пики, иглы, обелиски (Монтань-Пеле, oстров Мартиника, владение Франции и др.). В потоках и конусах часто встречаются лавовые каскады. В результате мощных вулканических извержений и особо больших по объёму вытекающих из недр Земли на земную поверхность лавовых масс, лавовые потоки заливают все пониженные участки прилегающего рельефа вокруг подножия вулкана, образуя лавовые покровы; в результате таких крупномасштабных излияний лав часто образуются так называемые горные равнины – лавовые плато (плато Декан, Индия). Часто залитую местность лавовыми потоками также называют лавовыми полями. Поля лавы по занимаемой площади вытекающей лавы могут достигать десятки квадратных километров, по объёмам исчисление идёт на кубические километры. В прошлые времена, когда вулканическая активность была значительно выше в отличии от активности в нынешнее время застывшие поля лавы, занимали значительно большее пространство как по площади, так и по объёмам.

Лавы как продут вулканического извержения могут выходить как на поверхности суши, так и на морском дне. Выбросы лавы может быть спокойным, а также мажет сопровождаться сильными взрывами. В зависимости от того где происходит вулканическое извержение, а также от протекающих условий в которых происходит извержение выделяют несколько морфологических типов лав.

Лавы, извергшиеся в условиях суши земной поверхности:
Аа-лава – отличается неровной зубчатой или игловидной поверхностью, большая часть которой покрыта обломочным материалом, известным под названием «клинкерной» брекчии, или брекчии течения;
Пахоэхоэ (пехухy ) лава – поток c волнистой стекловатой поверхностью, часто скрученной в складки, иногда пальцеобразной, разделённый на отдельные струи, нередко c тоннелями (разновидность её – канатная лава, когда морщинистая поверхность потока имеет вид канатов);
Глыбовая , или блоковая , лава – поток более вязкий, чем aa-лава, c поверхностью, состоящей из полиэдрических глыб, образующихся при быстром остывании толстой корки потока, распадающейся на глыбы под действием лавы, движущейся под коркой.

Лавы, извержение которых происходит в условиях морской среды на океаническом дне:
Подушечная , шаровая , эллипсоидальная , пиллоу-лава – излившуюся в подводных условиях лаву (например, на дне моря) за типичную морфологию называют подушечной, шаровой, эллипсоидальной, пиллоу-лавой. Она представляет собой скопление округлых «подушек» или «шаров», вдавленных друг в друга или вытянутых друг за другом и соединяющихся при помощи «трубок» и «шеек». «Шары» имеют пузыристую, часто стекловатую корку и концентрическую структуру в поперечном сечении. Подушечные лавы нередко встречаются среди вулканических пород (например, в спилитах) совместно c кремнистыми или терригенными осадками в морских отложениях разного возраста. Современные подушечные лавы особенно типичны для срединно-океанических хребтов.

B некоторых кратерах вулканов лавы образуют лавовые озёра. Когда капли лавы выбрасываются при эксплозивном извержении из такого озера, они обычно тянут за собой нити расплава, которые, остывая и «закаляясь» в воздухе, образуют спутанные нитевидные волокна вулканического стекла от золотисто-коричневого до тёмно-бурого цвета («волосы Пеле»).

Лавовый поток представляет из себя мощный неудержимый поток раскалённой огненной реки, пожирающей и уничтожающей все на своём пути. Поток лавы из-за своей высокой температуры и больших вытекающих объёмом представляют смертельную опасность для всего живого. Вытекая из кратера или разломов потоки лавы сметают и сжигают всё на своём пути. Поэтому во время извержений довольно часто страдают сельскохозяйственные угодья, леса, населённые пункты, расположенные в непосредственной близости от вулканов. Также прогулка по свежим застывшим лавовым полям может нести серьёзную угрозу. Всё дело в том, что, застывая на поверхности лава образует тонкую застывшею корку, образуя своеобразный панцирь для ещё разогретой лавы, которая может легко проломиться под тяжестью. Довольно часто лавовые потоки покрываясь такой остывшей коркой образуют лавовые туннели, в которых лава продолжает течь, находясь в своеобразном термосе, образуя раскалённую подземную реку лавы. Покрывающая остывшая корка не даёт лавовому потоку быстро остывать, и лава в таком туннеле продолжает долго сохранять свою текучесть и температуру. По завершении извержения и соответственно излияния лавы из вулкана, лава в подобных скрытых каналах из-за того, что процесс остывания крайне замедлен успевает практически полностью вытечь, образуя многокилометровые пустоты. Подобные лавовые туннели могут иметь протяжённость на несколько десятков километров.

Вопрос о том, что такое лава, интересует многих учёных уже на протяжении долгого времени. Состав этого вещества, а также его форма, скорость передвижения, температура и другие аспекты стали предметом целого ряда исследований и научных работ. Объяснить это можно тем, что именно её застывшие потоки представляют собой чуть ли не единственный источник информации относительно состояния недр Земли.

Общее понятие

Для начала следует разобраться, что такое лава в современном понимании? Учёные называют ею материал в расплавленном состоянии, находящийся в верхней части мантии. Во время нахождения в земных недрах состав вещества является однородным, но как только оно приближается к поверхности, начинается процесс закипания с выделением газовых пузырьков. Именно они двигают раскалённый материал по направлению к трещинам в коре. При этом далеко не вся жидкость извергается на поверхность. Говоря о том, каково значение слова «лава», следует отметить, что это понятие распространяется только на вылившуюся часть материи.

Базальтовая лава

Наиболее распространённым видом на нашей планете является базальтовая лава. Большинство из всех геологических процессов, которые происходили на Земле много тысяч лет назад, сопровождались многочисленными извержениями именно этого типа раскалённого вещества. После его застывания образовывалась одноименная горная порода чёрного цвета. Половина состава базальтовых лав представляет собой магния, железа и некоторых других металлов. За счёт них температура расплава достигает отметки около 1200 градусов. При этом лавовый поток движется со скоростью около 2 метров в секунду, что сопоставимо с бегущим человеком. Как показывают исследования, в дальнейшем по так называемым «горячим следам» они движутся гораздо быстрее. Базальтовая лава из вулкана отличается небольшой толщиной. Течёт она довольно далеко (до нескольких десятков километров от кратера). Следует отметить, что данная разновидность характерна как для суши, так и для океана.

Кислая лава

В том случае, когда в составе вещества имеется 63% и более кремнезёма, оно называется кислой лавой. Раскалённый материал является очень вязким и практически неспособен течь. Скорость движения потока зачастую не достигает даже отметки в несколько метров за день. Температура вещества при этом находится в диапазоне от 800 до 900 градусов. С расплавами такого рода связано образование необычных горных пород (игнимбритов, к примеру). Если кислая лава сильно насыщается газом, она вскипает и становится подвижной. После выброса из кратера она быстро стекает обратно в получившуюся впадину (кальдеру). Следствием этого становится появление пемзы - сверхлёгкого материала, плотность которого меньше, чем у воды.

Карбонатная лава

Говоря о том, что такое лава, многие учёные до сих пор не могут определить принцип образования её карбонатной разновидности. В состав данного вещества входят и натрия. Оно извергается только одним вулканом на планете - Олдоиньо-Ленгаи, что находится на территории Северной Танзании. Карбонатная лава является самой жидкой и холодной из всех существующих видов. Её температура равняется примерно 510 градусам, а движется она по склонам с такой же скоростью, как и вода. Изначально вещество имеет тёмно-коричневый либо чёрный окрас, однако уже через несколько часов пребывания снаружи становится светлее, а еще через несколько месяцев вовсе белеет.

Выводы

Подводя итог, следует сакцентировать внимание на том, что с лавой связана одна из самых острых геологических проблем. Она заключается в том, что это вещество разогревает земные недра. Очаги горячего материала поднимаются к земной поверхности, после чего проплавляют её и образуют вулканы. Однозначного ответа на вопрос о том, что такое лава, не могут дать даже ведущие мировые учёные. Вместе с этим можно утверждать наверняка, что она является лишь мизерной частью глобального процесса, движущая сила которого спрятана очень глубоко под землей.

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.

» 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.

Cтраница 1

Застывшая лава разбивается на отдельности. Когда эффузивная порода заполняет трещины (жилы), столбы ориентированы перпендикулярно кровле и подошве жил, в покровах и потоках - перпендикулярно постели покрова или потока. Отдельности шаровидной формы часто образуются при подводных извержениях базальтовой и андезитовой лавы, а также-среди диабазов и порфиритов.  

Базальты представляют собой черную плотную застывшую лаву, находящуюся в скрытокристаллическом или аморфном состоянии с зернистым строением и стекловатой массой. Она заполняет промежутки между зернами различных размеров. Наблюдаются также порфировые разновидности этих пород. В базальтах часто встречаются различные включения (ксенолиты), снижающие их качество как строительных материалов. Наиболее ценными считаются свежие мелкозернистые базальты, не содержащие стекла и оливина. Базальты являются хорошими кислотоупорными и электроизоляционными материалами и высоко ценятся как сырье для каменного литья. Литой камень базальтин используют для получения отделочных изделий, труб, химической аппаратуры, отличающихся кислотоупорностью, высокой прочностью (до 800 МПа) и долговечностью.  

Расчеты времен остывания застывших лав указывают на такую же продолжительность времени. Число меньших кратеров в морях согласуется с их числом, определяемым эмпирическими формулами, но большие кратеры оказываются существенно многочисленнее. Шумейкер и Хартман объясняют это тем, что частота падения больших тел 4 66 млрд. лет назад, возможно, была больше и что возраст морей действительно столь велик. Не исключено, что отсутствие больших кратеров в круглых морях объясняется тем, что эти моря были еще жидкими, когда интенсивная бомбардировка прекратилась в результате захвата Луной и Землей спутников Земли.  

Гидравлическая добавка вулканического происхождения - сильно пористая застывшая лава.  

Андезит - горная порода вулканического происхождения, представляющая собой застывшую лаву.  

Андезит - гарная порода вулканического происхождения, представляющая собой застывшую лаву.  

К гидравлическим добавкам вулканического происхождения относится также пемза. Она является в одних случаях рыхлым продуктом извержения вулканов, в других - разновидностью застывшей лавы, сильно вспенившейся из-за бурного выделения газов в процессе ее охлаждения.  

Все эти явления наблюдаются и в настоящее время при извержении вулканов. Рыхлые продукты извержения, накопляясь на склонах вулканов или оседая в водоемах, образуют слои в у л-канических туфов, обычно чередующиеся с потоками застывшей лавы.  

Газы верхней мантии вместе с расплавленной магмой поступают в вулканические зоны и выделяются как при извержениях, так и при спокойной вулканической деятельности через мелкие побочные кратеры, трещины и расселины застывшей лавы. На пути своей миграции газы верхней мантии несколько изменяются в связи с уменьшением температуры и давления. Тем не менее состав вулканических газов, особенно выделяющихся в кратерах из жидкой лавы, характеризует с некоторым приближением и состав поступающих из верхней мантии газов.  

Часто утверждают, что современная математика отличается от классической усилением роли понятий за счет алгоритмического. Пожалуй, верно, что самое поразительное новшество, с которого начинается современная математика, - теория множеств, абстрактные алгебра и анализ, топология - прямо-таки извержения понятий, прорвавшие застывшую лаву алгоритмического; это я уже неоднократно подчеркивал ранее.  

Поверхность потоков кислых лав обычно гладкая, глянцеватая. Она часто бывает покрыта волнообразными и канатоподобными утолщениями. При обычном выделении газов и паров воды корка на лаве разрывается и взламывается. Образуются обломки застывшей лавы, которые в дальнейшем связываются новыми порциями свежей лавы. Так возникает обломочная магматическая порода с лавовым цементом - вулканическая брекчия.  

Условия для роста алмазов могут сохранять-ся длительное время до тех пор, пока нарастающее давление газообразной двуокиси углерода не выбрасывает алмазы на более высокие уровни. В большинстве случаев алмазы не сразу достигают поверхности, а остаются в области высоких температур, где имеет место их частичное растворение. Алмазы, которые обнаружены не в аллю-иии, встречаются в трубках, сложенных голубоватой породой, называемой кимберлитом. Ясно, что кимберлит не застывшая лава, так как при температуре лавы в отсутствие высоких давлений алмаз должен сгореть. Кимберлитовые трубки, известные главным образом в Южной Африке, не столь уж редки, и высокая цена на алмаз до недавнего времени поддерживалась только тщательным контролем над добычей и торговлей.  

Страницы:      1