Зрозуміти походження вулканів — це все одно, що здійснити захоплюючу подорож до центру Землі, де титанічні сили формують поверхню нашої планети з величезною енергією. Ще зі школи ми всі вчилися, що вулкани з’являються тут і там, але мало хто насправді знає, чому вони виникають саме в цих місцях і яка різниця між тектонічною субдукцією та гарячими вулканічними утвореннями. Якщо ви коли-небудь задавалися питанням, як утворюються ці лавові гіганти і чому на Гаваях і в Андах такі різні вулкани, залишайтеся, тому що ця стаття пояснює все зрозуміло та доступно.
Тут ви не тільки відкриєте для себе наукові основи вулканізму, але й зможете порівняти механізм вулканічного утворення, пов’язаний із межами плит (субдукція), з менш відомим, але не менш вражаючим явищем гарячих точок. Ми використовуватимемо інформацію з освітніх, популярних і наукових джерел, щоб запропонувати вам вичерпний, точний і легкий для читання огляд. Якщо вам подобається геологія або вам просто цікаві таємниці нашої планети, приготуйтеся простими словами та на знайомих прикладах зрозуміти все, що стосується походження вулканів.
Що таке вулкан і як він утворюється?
Вулкан — це геологічна структура, через яку Розплавлений матеріал із надр Землі, відомий як магма, вдається досягти поверхні. Ця магма зароджується глибоко в мантії головним чином через сильну спеку та різні фізичні та хімічні процеси. Коли магма піднімається та вивільняється у вигляді лави, газів і пірокластиків, вона створює різноманітні ландшафти та потенційні небезпеки, від вогняних потоків лави до попелу, який може оточити земну кулю.
Процес утворення вулкана починається з накопичення магми в магматичних камерах під земною корою. Коли тиск зростає, магма зрештою пробивається на поверхню через тріщини та розломи. Цей цикл накопичення та вивільнення є загальним для більшості вулканів, хоча шлях, у який піднімається магма, і розташування вулканів залежать від дуже специфічних факторів, пов’язаних з тектонікою плит і характеристиками мантії Землі.
Магма: походження та динаміка всередині планети
Все починається за сотні миль під нашими ногами. У мантії Землі через сильну спеку гірські породи починають плавитися, утворюючи кишені дуже гарячої магми, багатої розчиненими газами. Коли ця магма рухається до верхніх шарів, тиск навколишнього середовища знижується, дозволяючи газам розширюватися, далі рухаючи магму вгору. Ця диференціація відображається на типах вулканів та їх виверженнях.
El processo es повільно і може тривати від тисяч до мільйонів років. Магма зберігається в підземних камерах, які діють як тимчасові резервуари. Коли накопичується більше матеріалу, тиск зростає, поки система нарешті не розірветься, викликаючи виверження. Ми не повинні забувати, що хімічний склад магми Це суттєво впливає на тип виверження: магми, багаті кремнеземом, є більш в’язкими та вибухають сильніше, тоді як більш текучі магми, такі як на Гаваях, створюють довгі, менш небезпечні потоки лави.
Глобальне поширення вулканічної діяльності
Якщо ми запитаємо себе, чому немає вулканів, розкиданих випадковим чином по всьому світу, відповідь пов’язана з Тектонічні плити. Більшість вулканів розташовані на кордонах тектонічних плит, де величезні блоки літосфери рухаються відносно один одного, створюючи сприятливі умови для підняття магми.
Хорошим прикладом цього є Тихоокеанське вогневе кільце, територія, що оточує Тихий океан, де зосереджено близько 75% діючих вулканів планети. У цьому ж руслі в Канарські острови Вулканізм також відіграє важливу роль, хоча й в іншому контексті, який детально пояснюється в окремій статті.
Тектонічні плити: рушійна сила вулканічної діяльності
Земна кора роздроблена на кілька частин тверді тектонічні плити, що плавають на напіврозплавленій мантії. Ці пластини рухаються повільно, керуючись конвекційними потоками, які утворюються внутрішнім теплом планети. Контакт між пластинами створює різні види полів: конвергентний, дивергентний і перетворюючий, кожен з яких пов’язаний з різними геологічними явищами та типами вулканів.
Основні тектонічні плити та їх зв'язок з вулканами
- Тихоокеанська плата: Він охоплює значну частину Тихого океану, оновлює свій кордон завдяки розширенню дна океану та стикається з іншими областями, будучи ключовим у Вогняному кільці.
- Наска ПлитаРозташований у східній частині Тихого океану, він стикається з Південноамериканською плитою, утворюючи вулкани в Андах.
- Південноамериканська плита: Він підтримує більшу частину Південної Америки з областями вулканічної та сейсмічної активності, особливо в гірському масиві Анд.
- Американська тарілка: Включає Північну Америку та частину Атлантики з особливою сейсмічною та вулканічною активністю в зоні контакту з Тихоокеанською плитою.
- Євразійська, Африканська, Антарктична, Індо-Австралійська та Філіппінська плити: також пов’язаний із зонами субдукції, розширенням океану та вулканічними дугами.
Ці рухи визначають розташування та тип вулканів, які ми знаходимо на Землі.
Рухи плит і типи меж
Тектонічні плити можуть зіткнутися, роз'єднатися або ковзати вбік, породжуючи різні вулканічні структури та процеси:
- Конвергентні межі: Стикаються дві пластини; Одна, як правило, океанічна, занурюється під іншу (субдукція), танучи й утворюючи магму, яка породжує вулкани.
- Різні межі: Плити відокремлюються, дозволяючи магмі підніматися та формувати нову кору, що є типовим для серединно-океанічних хребтів.
- Трансформувати межі: Плити ковзають одна повз одну, викликаючи розломи та значну сейсмічну активність, часто менш пов’язану з вулканізмом, але з помітними прикладами.
Роль тектонічної субдукції у вулканізмі
На конвергентних кордонах субдукція океанічної плити під континентальну плиту призводить до вулканічні дуги з сильно вибуховими вулканами. Утворена магма багата кремнеземом і газами, що призводить до бурхливих вивержень і накопичення великої кількості вулканічного попелу, пірокластичної рідини та в’язкої лави. Приклади цього процесу можна знайти в Анди в Південній Америці і в Алеутська дуга на Алясці. Вулкани також можуть виникати в результаті субдукції між двома океанічними плитами, утворюючи острівні дуги, як це відбувається в Азійсько-Тихоокеанському регіоні.
Коли дві плити є континентальними, сама субдукція відбувається рідше, натомість має тенденцію до підняття великих гірських хребтів, таких як Гімалаї, які більше пов’язані з формуванням гір, ніж діючих вулканів.
Вулканізм на серединно-океанічних хребтах і континентальних рифтах
L розбіжні межі є ще одним типовим сценарієм вулканічної активності. Тут магма виходить через тріщини, утворені відокремленням плит, у процесі розширення, що утворює нова океанічна кора. Найбільш показовим випадком є серединно-атлантичний хребет, який проходить через Ісландію та інші місця, породжуючи численні вулкани з менш вибуховими виверженнями та більш текучою лавою базальтового типу.
Трансформуйте розломи та вулканічну діяльність
На перетворення кордонів, як відомий Вина Сан-Андреса У Каліфорнії в основному породжує бічне ковзання плит землетруси та рухи грунту. Хоча вулканізм тут менш поширений, іноді він може бути пов’язаний з тріщинами, які дозволяють час від часу виходити магми.
Гарячі точки: вулканізм далеко від кордонів плит
Окрім меж плит, існує форма вулканізму, пов’язана з гарячі точки, фіксовані зони в мантії де Тепло аномально підвищується і плавить поверхневу кору. Цей тип активності не залежить від кордонів між тектонічними плитами та відбувається всередині них, породжуючи вулкани в місцях, далеких від класичних країв.
Гарячі точки пояснюють утворення ланцюгів вулканічних островів, таких як Гаваї, і послідовне створення вулканів, коли тектонічна плита рухається над фіксованою гарячою точкою. Коли острів віддаляється від гарячої точки, вулканізм припиняється, і цикл повторюється в нових місцях гарячої точки.
Як працюють точки доступу?
Механізм заснований на існуванні аномально гарячі термальні шлейфи, що піднімаються з глибокої мантії. Коли вони досягають основи земної кори, вони плавлять велику кількість матеріалу, який піднімається вгору і врешті-решт утворює вулкани. З часом зміщення пластини породжує a ланцюг вулканів замість одного активного вулкана, як це має місце на Гаваях, де Великий острів є наймолодшим і найактивнішим, тоді як інші старі, ерозійні острови все більше віддаляються від гарячої точки.
Підраховано, що є близько 42 гарячих точок на Землі, одними з найвідоміших є Єллоустоун (США), острів Реюньйон, Ісландія та сама мережа Гавайських островів.
Відмінності між субдукційними та гарячими вулканами
Щоб повністю зрозуміти порівняння субдукційних і гарячих вулканів, необхідно проаналізувати кілька ключових аспектів:
- Розташування: Розломи субдукції завжди знаходяться на кордонах плит, тоді як розломи гарячих точок можуть бути в середині плити.
- Тип магми: Субдукційні вулкани зазвичай мають багату кремнеземом магму, яка є більш в’язкою та вибуховою; Гарячі точки мають базальтову магму, яка є менш в’язкою та має більше рідинних вивержень.
- Класичні приклади: Анди, Японія і Вогняне кільце у випадку субдукції; Гаваї, Єллоустоун або острів Реюньйон для гарячих точок.
- Тривалість і еволюція: Вулкани субдукції зазвичай залишаються активними, поки триває процес зіткнення, тоді як гарячі вулкани створюють ланцюги вулканів протягом мільйонів років, коли плита рухається над гарячою точкою.
Найважливіші вулканічні зони планети
Тихоокеанське вогневе кільце
El Тихоокеанське вогневе кільце Він оточує басейн Тихого океану і є зоною найбільшої вулканічної та сейсмічної активності у світі. тут 80% діючих вулканів і переважна більшість землетрусів Вони виникають через інтенсивну субдукцію кількох плит, таких як Тихоокеанська, Наска, Кокосова та Філіппінська.
У Південній Америці Анди Тут знаходяться численні діючі вулкани, такі як Невадо Охос-дель-Саладо, найвищий у світі, та інші відомі в Чилі та Аргентині. У Північній Америці найбільш помітними є гора Сент-Хеленс у Сполучених Штатах і Попокатепетль у Мексиці.
Середземноморсько-азіатська вулканічна зона
Ще одна примітна смужка - це та, що йде від Атлантики до Тихого, проходячи через Середземномор'я та Азію, де зіткнення між Африканською та Євразійською плитами дає початок історичним вулканам, таким як Етна, Везувій та Стромболі в Італії.
В Іспанії, хоча поточна активність є незначною, регіони на південному сході півострова, такі як Альмерія та Мурсія, демонструють докази стародавнього вулканізму.
Індійська зона та Африканська зона
В Індійському океані Острів Реюньйон являє собою найвідоміший випадок гарячого вулкана, а в Східній Африці Рифтова долина Це ще один із великих вулканічних сценаріїв, з такими прикладами, як Ньїрагонго (Демократична Республіка Конго) та Ерта-Але (Ефіопія), що вказує на інтенсивну активність, пов’язану з розділенням плит і наявністю гарячих точок.
Атлантична зона та океанічні хребти
La серединно-атлантичний хребет Це підводна вулканічна вісь, яка проходить через центр Атлантичного океану, де поділ плит дозволяє виникати магмі та формувати вулканічні острови, такі як Азорські острови і, перш за все, . На Канарських островах ефект хребта та активність гарячих точок поєднуються, щоб створити ландшафти, такі ж вражаючі, як Ла-Пальма та Лансароте.
Еруптивні процеси та вулканічні прояви
Вулканічна активність проявляється різними способами. Висип може початися з виділення газів, золи та пірокластів, продовжуються сильними вибухами або постійним викидом лави. Нижче ми розглянемо найбільш відповідні характеристики цих процесів.
Утворення магматичних осередків і тиск
Все починається з скупчення магми в підземних камерах. Зростання внутрішнього тиску, оскільки кількість магми та газів збільшується, може руйнувати скелю, доки на поверхню не відкриється канал.
Викид лави, пірокластиків і газів
- Лава: Розплавлена порода, що тече по поверхні, може бути дуже в’язкою (субдукційні вулкани) або дуже рідкою (гарячі точки).
- Пірокласти: Тверді уламки, від міліметрового попелу до блоків розміром у кілька метрів, бурхливо викидаються під час найвибуховіших вивержень.
- Вулканічні гази: Діоксид сірки, водяна пара, вуглекислий газ та інші сполуки, які можуть бути токсичними та порушувати клімат.
У більш вибухонебезпечних типах вулканів може сформуватися виверження пірокластичні потоки (лавини газів, попелу та каміння з дуже високою швидкістю та температурою) і лахарс (вулканічні селеві потоки, які можуть поховати цілі території).
Небезпеки та ризики, пов'язані з вулканічною діяльністю
Вулканізм є однією з найбільш руйнівних і, водночас, найбільш творчих сил на Землі. Його основні небезпеки включають:
- Потоки лави: Хоча вони зазвичай рухаються повільно, вони руйнують усе на своєму шляху та завдають значної шкоди інфраструктурі, дорогам і посівам.
- Пірокластичні потоки: Це найнебезпечніші лавини, здатні розвивати швидкість понад 700 км/год і екстремальні температури, які знищують усі форми життя та руйнують міста, як це сталося в Помпеях.
- Лахарс: Селеві потоки, утворені вулканічним попелом і водою, здатні на великій швидкості поховати населені території.
- Вулканічний попіл: Вони пошкоджують дихальні шляхи, забруднюють воду та ґрунт, можуть спричинити руйнування дахів будівель та впливати на повітряний рух. Крім того, вони спричиняють кліматичні наслідки, якщо досягають верхніх шарів атмосфери.
Ми не повинні забувати, що, хоч і руйнівний, Вулкани збагачують сільськогосподарські ґрунти та створюють нові екосистеми, окрім того, що він є джерелом геотермальної енергії, туристичною привабливістю та ключовими елементами історії людства.
Моніторинг і прогнозування вивержень вулканів
Передбачити виверження залишається проблемою, але технологічний прогрес дозволив майже постійно стежити за найнебезпечнішими вулканами. Вчені стежать за сейсмічною активністю, зміною форми вулканів, викидами газів та іншими параметрами. щоб передбачити можливі виверження.
The попередні ознаки Вони часто включають невеликі землетруси, здуття вулкана, зміни складу газу та підвищення температури. Однак не всі сигнали призводять до вивержень, і не всі вулкани поводяться однаково, що ускладнює точні прогнози.
Конкретні приклади: від Анд до Гаваїв, через Ісландію та Канарські острови
Щоб проілюструвати все вищесказане, давайте детально розглянемо деякі знакові приклади:
- Анди (Південна Америка): Вулкани субдукції, такі як Невадо Охос дель Саладо, демонструють вибухові виверження та утворюють найдовший вулканічний ланцюг на планеті.
- Гаваї (Тихий океан): Гаряча точка створює острови базальтових вулканів із відносно тихими виверженнями та великими потоками лави. Ланцюг островів документує рух Тихоокеанської плити протягом мільйонів років.
- Ісландія (Північна Атлантика): Розташований на Серединно-Атлантичному хребті та гарячій точці, він поєднує рифтовий і гарячий вулканізм; Тут багато вулканів і геотермальних ландшафтів.
- Канарські острови (Атлантика): Приклад вулканічних островів, утворених підйомом магми, пов’язаної з гарячими точками та рифтовими структурами, про що свідчить нещодавнє виверження Ла-Пальма.
Вплив вивержень вулканів протягом історії
Деякі виверження ознаменували історію людства. Один із Гора Тамбора У 1815 році він відомий тим, що спричинив «рік без літа», який вплинув на весь глобальний клімат і спричинив голод. він Везубіо Монт поховали цілі міста в 79 році нашої ери і виверження вулкана Сент-Хеленс У 1980 році США продемонстрували руйнівну силу субдукційних вулканів. В даний час виверження о Ла Пальма в 2021 році продемонстрували, як сучасне спостереження та технології можуть зменшити людську шкоду, навіть якщо матеріальні втрати неминучі.
Вивчення цих подій має вирішальне значення для розуміння не лише динаміки Землі, але й ролі вулканів у зміні клімату та еволюції екосистем і людських суспільств.
Майбутнє вулканізму: нові технології та виклики
Наука про вулкани продовжує розвиватися завдяки системи віддаленого моніторингу, супутники та сейсмічні мережі реального часу. Нові методи моделювання дозволяють краще зрозуміти внутрішні процеси та покращити прогнозні моделі. Крім того, освіти та поширення науки Вони допомагають суспільству зрозуміти ризики та переваги життя поблизу вулкана.
Майбутні дослідження спрямовані на краще розуміння Гарячі точки, походження глибинної магми та взаємодія між вулканізмом і кліматом. Крім того, вивчення інших планет, таких як Марс і Венера, виявляє паралелі та відмінності із Землею, відкриваючи нову еру в дослідженнях вулканічних явищ у планетарному масштабі.
Протягом тисячоліть вулкани водночас формували ландшафти, служили джерелами родючості та руйнування, героями легенд і рушійними силами змін навколишнього середовища. Розуміння механізмів, які їх породжують, через тектонічну субдукцію чи гарячі точки, є ключовим не лише для передбачення катастроф, але й для того, щоб захоплюватися надзвичайною життєвою силою нашої планети. Вулканізм не просто загроза, він також є свідченням динамізму Землі та постійним запрошенням продовжувати досліджувати внутрішні таємниці.