Вулканы

ВУЛКАНЫ (от латинского vulcanus - огонь, пламя; Vulcanus - бог огня в древнеримской мифологии), собирательное название геологических образований различного типа на поверхности Земли или под водой, которые возникли в результате прорыва из недр магматического расплава и захваченных им по пути обломков горных пород. Вулканы представляют собой лишь верхнюю (надлитосферную) часть сложно построенных геологических сооружений, нижние части которых уходят в глубинные горизонты земной коры и верхнюю мантию Земли. Вулканические извержения, особенно катастрофические, изменяют рельеф, влияют на климат, уничтожают растительность, животный мир, разрушают города и вызывают гибель людей. Катастрофические извержения известны с древних времён: вулканический пеплопад в 3450-3400-х годах до нашей эры, вызвавший «тьму египетскую», извержение вулкана Санторин в Эгейском море в 14 веке до нашей эры, которое предположительно привело к гибели Атлантиды, извержение Везувия в 79 году нашей эры, в результате которого были разрушены города Помпеи и Геркуланум. В 19-20 веках к катастрофическим последствиям привели извержения вулкана Тамбора в 1815 году (около 60 000 погибших) и Кракатау в 1883 (около 36 000 погибших) в Индонезии, а также Катмай в 1912 году в США (на полуострове Аляска), Руис в 1985 в Колумбии, Пинатубо в 1991 в Филиппинах и др. Самый высокий в мире активный вулкан Охос-дель-Саладо (6887 м) расположен в Южной Америке на границе Чили и Аргентины. В России самый высокий из наиболее активных вулканов - Ключевская Сопка (4688 м) на полуострове Камчатка. Каждый год извергаются 50-70 вулканов, каждые 10 лет - около 160. Всего в мире выявлено около 1300 (возможно, 1500) вулканов, извергавшихся за последние 10 тысяч лет. В России - 83 вулкана (2005), извергавшихся за последние 3,5 тысячи лет; в том числе 40 - на Камчатке (включены в список Всемирного наследия), 42 - на Курильских  островах, Эльбрус - на Кавказе. В мире насчитывается около 550 исторически задокументированных извержений вулканов (не считая подводных). Изучением вулканов занимается вулканология.

Размещение вулканов на поверхности Земли отличается крайней неравномерностью. Подавляющее количество вулканов приурочено к островным дугам (Алеутской, Курило-Камчатской, Японской, Идзу-Бонинской, Марианской, Зондской и др.) и горным сооружениям Северной и Южной Америки, Южной Европы (Средиземноморье), Юго-Западной Азии, где они образуют вулканические пояса. Наблюдается связь между количеством действующих вулканов и тектонической активностью района. В океанах действующие вулканы главным образом сосредоточены в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов (Гекла, Лаки и др. на острове Исландия в надводной части Срединно-Атлантического хребта), а также в пределах относительно слабосейсмичных подводных и надводных хребтов (Килауэа, Мауна-Кеа, Мауна-Лоа на острове Гавайи в юго-восточной части Гавайского хребта) и на отдельных островах (Ла-Кумбре, Вулф, Дарвин, Альседо на Галапагос островах). Во внутренних частях континентов действующие вулканы локализуются преимущественно в рифтовых системах (Килиманджаро, Меру, Ньирагонго в пределах Восточно-Африканской рифтовой системы). Вулканы, извергавшиеся за последние 10 тысяч лет, сосредоточены в 19 вулканических областях (1994).

Классификация вулканов проводится по разным критериям. По активности вулканы делятся на действующие (активные) - извергавшиеся или проявлявшие фумарольную активность (выделение горячего вулканического газа и водяного пара) за последние 3,5 тысячи лет исторического периода, потенциально действующие - проявлявшие активность по геологическим данным в течение последних 3,5-13,5 тысяч лет (по данным других исследователей, к ним относятся только голоценовые вулканы - не древнее 10 тысяч лет), и потухшие - не проявлявшие активности более 13,5 тысяч лет (по мнению других авторов - 10 тысяч лет). По составу изверженных продуктов различают вулканы базальтовые, андезитовые, дацитовые, риолитовые и так далее; по форме подводящего канала - трещинные и центральные; по строению и облику - стратовулканы, щитовые, щитообразные, шлаковые конусы, экструзивные купола и др.; по стадийности образования - одноактные и многоактные; по месту образования - наземные, подводные, субаэральные (подводно-надводные) и др.

Продукты извержения вулканов в момент поступления на поверхность представлены лавой разной степени вязкости, пирокластическим материалом (тефрой) и разнообразными по составу и температуре вулканическими газами, аэрозолями, высокотемпературными (600-800 °С) газовзвесями. На ранее сформированных вулканах продукты извержения выбрасываются из вершинного и из боковых кратеров; при образовании новых вулканов - из системы трещин и воронок. Основная их масса накапливается, в зависимости от типа извержения, в радиусе от десятков метров до 15-20 км от эруптивных центров (центров извержения), слагая различные по размеру и морфологии вулканические постройки: крутосклонные стратовулканы сложены переслаиванием лавы и тефры; шлаковые и пепловые конусы образуются преимущественно пирокластическим материалом при подчинённом количестве лав; пологие щитовые и щитообразные вулканы - преимущественно лавами; экструзивные и лавовые купола - только лавами; туфовые кольца, валы мааров и эксплозивных (взрывных) рвов - пирокластическим материалом. Жидкая лава перемещается со скоростью 40-50 км/ч, формируя лавовые потоки. Наиболее мелкий пирокластический материал (вулканический пепел) при сильных и катастрофических извержениях может разноситься на расстояние свыше 1000 км, покрывая огромные площади (сотни тысяч - миллионов км²). Субмикронные вулканические частицы вместе с капельками серной, соляной и других кислот образуют вулканические аэрозоли, которые, попадая в стратосферу, разносятся по всему земному шару. Высокотемпературная газовзвесь образуется при массовом выбросе с глубины 5-10 км и более газонасыщенной магмы, способной к взрыванию в атмосферных условиях; она движется по земной поверхности на газовой подушке со скоростью 100-150 км/ч и образует пирокластические потоки длиной до 100 км. Объём продуктов извержения, слагающих мелкие вулканические постройки (шлаковые и пепловые конусы, лавовые и экструзивные купола, туфовые кольца, валы мааров и взрывных рвов), - от менее чем 0,00001 до 0,3 км³; формирующих щитовые вулканы - от 0,1 до 1500 км³, стратовулканы - от 0,3 до 300 км³, крупнейшие подводно-надводные вулканической сооружения - до 100-150 тысяч км³ и более (остров Гавайи). При застывании лавы и цементации пирокластического материала формируются вулканические горные породы.

О вулканических явлениях, предваряющих, сопровождающих и завершающих извержения вулканов, смотри в статье Вулканизм.

Типы вулканических извержений весьма многочисленны, общепринятой их классификации нет. Наиболее общим является разделение извержений на эффузивные (излияние лавы), эксплозивные (взрывные), эффузивно-эксплозивные (смешанные) и экструзивные (выжимание лавы). Более детальной и употребимой является классификация американского учёного Г. Макдоналда (1975), учитывающая физическое состояние магмы, характер взрывов, излияний лавы, преобладающих выбросов, морфологию вулканических построек. Классификация включает 10 типов извержений. Гавайский тип, создающий чаще всего щитовые вулканы, отличается излиянием жидкой (базальтовой) лавы, формирующей протяжённые лавовые потоки и огненно-жидкие озёра в кратерах. Газы, содержащиеся в небольшом количестве, вырываясь, образуют фонтаны из комков и капель жидкой лавы (так называемые слёзы Пеле, богини гавайских вулканов), которые, вытягиваясь в полёте, застывают в виде тонких стеклянных нитей - так называемых волос Пеле (Килауэа, Мауна-Лоа, Мауна-Кеа на острове Гавайи; Вулф, Альседо и др. на  островах Галапагос; Ньирагонго, Ньямлагира и др. в Восточной Африке). Извержения покровных базальтов характеризуются излиянием очень больших объёмов жидкой лавы (на начальной стадии - из трещин), сопровождающимся слабым её фонтанированием (Лаки на острове Исландия). В стромболианском типе, формирующем обычно стратовулканы и шлаковые конусы, наряду с излияниями базальтовых и андезитобазальтовых лав преобладают небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака, разнообразные витые и веретенообразные бомбы и лапилли (Стромболи в Тирренском море, Авачинская Сопка, Карымская Сопка, некоторые извержения Ключевской Сопки). В вульканском типе, создающем глыбовые, пеплоглыбовые и пепловые конусы, большую роль играют газовые взрывы и выбросы огромных туч, переполненных обломками пород, лав и вулканическим пеплом (Вулькано на Липарских  островах); лавы вязкие (андезитовые, дацитовые или риолитовые), изредка образующие небольшие потоки. Пелейский тип характеризуется выжиманием из канала вулкана вязкой (андезитовой, дацитовой или риолитовой) лавы с формированием экструзивных куполов и обелисков и направленными взрывами с палящими тучами, переполненными самовзрывающимися в полёте и при скатывании по склону вулкана обломками лав (Монтань-Пеле на острове Мартиника). Отличительной особенностью плинианского типа являются сильные внезапные взрывы, приводящие к обрушению верхней части вулканического конуса и образованию кальдеры, и следующие за ними пепло- и пемзопады (Везувий, извержение в 79 году нашей эры; Санторин, Тамбора, Кракатау). При газовых извержениях взрывы формируют взрывные воронки (Пульвермар, Штрон и др. в Германии), причём в составе выбросов главным образом породы основания вулкана. Также выделяют типы извержения: покровных риолитов, ультравульканский, фумарольный.

Причины деятельности вулканов. В процессе вулканизма, тесно связанного с магматизмом, Земля «сбрасывает» свои «критические» запасы энергии, а вулканы служат своеобразными естественными «предохранительными клапанами» планеты. Причины деятельности вулканов зависят от геодинамических обстановок. В зонах перехода океан - континент, где происходит поддвиг океанических литосферных плит под континентальные, вулканические извержения происходят в результате подъёма свежего мантийного вещества, продуктов избирательного плавления пород погружающихся плит и вторично активизированных магматических очагов, которые ранее питали действовавшие вулканы. В активных рифтовых зонах срединно-океанических хребтов вулканическая деятельность связана с многократным подъёмом порций расплавов базальтов из верхней мантии Земли, после застывания которых возникают полосы новообразованного океанического дна. Вулканизм внутри океанических плит (вулканизм горячих точек), приводящий к формированию подводных вулканов и вулкан-островов, возникает при наличии восходящих потоков мантийного вещества (мантийных струй, или плюмов) и вихревых структур, способствующих подъёму магматического расплава. В континентальных рифтах деятельность вулканов обусловлена плавлением вещества мантии Земли (в условиях декомпрессии в связи с расколом земной коры) или подъёмом мантийного диапира (формированием выступа астеносферы). Подъём магмы на больших глубинах, вероятнее всего, происходит под действием гидростатических сил; в верхних горизонтах земной коры - в результате интенсивной дегазации магмы, в некоторых случаях - взаимодействия её с подземными водами, приводящего к газово-взрывным извержениям.

Вулканы  служат источником тепла (смотри в статье Геотермальные ресурсы), однако представляют потенциальную опасность, поэтому проводятся систематические наблюдения, позволяющие предсказать будущие извержения. Комплекс прогнозных работ включает регистрацию и анализ движений земной коры, землетрясений, электромагнитных аномалий, акустических явлений, изменений состава и интенсивности выделения фумарольных газов.

Лит.: Тазиев Г. Вулканы. М., 1963; Риттман А. Вулканы и их деятельность. М., 1964; Горшков Г. С. Вулканизм Курильской островной дуги. М., 1967; Влодавец В. И. Вулканы Земли. М., 1973; Макдоналд Г. Вулканы. М., 1975; Гущенко И. И. Извержение вулканов мира: Каталог. М., 1979; Апродов В. А. Вулканы. М., 1982; Влодавец В. И. Справочник по вулканологии. М., 1984; Действующие вулканы Камчатки. М., 1991. Т. 1-2; Simkin Т., Siebert L. Volcanoes of the world. 2nd ed. Tucson, 1994; Новейший и современный вулканизм на территории России. М., 2005.