stringtranslate.com

Фумарола

Фумарола в Соль-де-Маньяна , Боливия.

Фумарола (или фумерола ) [1] — отверстие на поверхности Земли или другой каменистой планеты, из которого выделяются горячие вулканические газы и пары, без каких-либо сопутствующих жидкостей или твердых веществ . Фумаролы характерны для поздних стадий вулканической активности , но фумарольная деятельность может также предшествовать извержению вулкана и использоваться для прогнозирования извержений . Большинство фумарол затухают в течение нескольких дней или недель после окончания извержения, но некоторые из них сохраняются, продолжаясь десятилетия или дольше. Область, содержащая фумаролы, известна как фумарольное поле .

Преобладающим паром, выделяемым фумаролами, является пар , образующийся в результате циркуляции грунтовых вод через нагретую породу. Обычно это сопровождается вулканическими газами, выделяемыми при охлаждении магмы глубоко под поверхностью. Эти вулканические газы включают соединения серы , такие как различные оксиды серы и сероводород , а иногда и хлористый водород , фтороводород и другие газы. Фумаролу, выделяющую значительные количества соединений серы, иногда называют сольфатарой .

Фумарольная деятельность может разрушить породу вокруг жерла, одновременно откладывая серу и другие минералы. Под фумаролами могут образовываться ценные гидротермальные месторождения полезных ископаемых . Однако активные фумаролы могут представлять опасность из-за выброса горячих ядовитых газов.

Описание

Отбор проб газов в фумароле на горе Бейкер в Вашингтоне , США.
Фумаролы в Вулкано , Сицилия , Италия

Фумарола (или фумерола ; от французского fumerolle — куполообразное сооружение с боковыми отверстиями, построенное над кухней для выхода дыма [2] ) — это отверстие в коре планеты , которое выделяет пар и газы , но не выделяет жидкие или твердые материалы . . [3] Температура газов, выходящих из вентиляционного отверстия, колеблется от 100 до 1000 ° C (от 210 до 1800 ° F). [4] Пар образуется при перегреве грунтовых вод горячей породой, а затем вспыхивает (кипит из-за разгерметизации) по мере приближения к поверхности. [5]

Помимо пара, газы, выделяемые фумаролами, включают углекислый газ , оксиды серы , сероводород , хлористый водород и фтороводород . Они возникают в результате остывания магмы под землей. Не все эти газы присутствуют во всех фумаролах; например, фумаролы Килауэа на Гавайях, США, почти не содержат хлористого и фтористого водорода. [3] Газы также могут содержать следы карбонилсульфида , сероуглерода , водорода , метана или угарного газа . [6] Фумаролу, выделяющую сернистые газы, можно назвать сольфатарой (от староитальянского solfo , «сера» [7] [8] ). Кислотно-сульфатные горячие источники могут образовываться фумаролами, когда часть пара конденсируется на поверхности. Поднимающиеся снизу кислотные пары, такие как CO 2 и H 2 S, затем растворяются, создавая нагретые паром горячие источники с низким pH. [9]

Фумаролы обычно связаны с поздними стадиями вулканической активности [10] , хотя они также могут предшествовать вулканической активности [4] и использоваться для прогнозирования извержений вулканов. [5] В частности, изменения в составе и температуре фумарольных газов могут указывать на скорое извержение. [3] Увеличение выбросов оксида серы является особенно убедительным признаком того, что новая магма поднимается из глубин, и может быть обнаружена за месяцы или годы до извержения. Продолжающиеся выбросы оксида серы после извержения являются признаком того, что магма продолжает подниматься к поверхности. [6]

Фумаролы могут располагаться вдоль крошечных трещин, вдоль длинных трещин или в хаотических скоплениях или полях. Они также встречаются на поверхности потоков лавы и пирокластических потоков. [11] Фумарольное поле — это область термальных источников и газовых жерл, где неглубокая магма или горячие магматические породы выделяют газы или взаимодействуют с грунтовыми водами . [12] Когда фумаролы возникают в условиях замерзания, они могут образовывать фумароловые ледяные башни .

Фумаролы могут сохраняться десятилетиями или столетиями, если расположены над постоянным источником тепла; или они могут исчезнуть в течение нескольких недель или месяцев, если возникают на поверхности свежих вулканических отложений, которые быстро остывают. [11] Долина десяти тысяч дымов , например, образовалась во время извержения Новарупты в 1912 году на Аляске . Первоначально тысячи фумарол возникли в остывающем пепле извержения, но со временем большинство из них вымерло. [13] Стойкие фумаролы обнаружены на Серной банке на северной окраине кальдеры Килауэа , но большинство фумарол на Гавайях существуют не более нескольких месяцев. [3] В Йеллоустонском национальном парке , США, все еще существуют многочисленные активные фумаролы, [14] примерно через 70 000 лет после последнего извержения. [15]

Экономические ресурсы и опасности

Традиционная добыча серы в Кавах-Иджене .

Кислые пары фумарол могут разрушить породу вокруг жерл, создавая яркие ореолы изменений . [5] На Серной банке недалеко от Килауэа в результате умеренных изменений порода превратилась в серый или белый опал и каолинит, при этом первоначальная текстура породы все еще различима. Изменение начинается вдоль трещин в породе и продолжается внутрь, пока не будет изменен весь блок суставов. Более экстремальные изменения (при более низком pH ) превращают материал в глинистые минералы и оксиды железа с образованием глины от красного до красновато-коричневого цвета . [16] Тот же процесс может привести к образованию ценных гидротермальных рудных месторождений на глубине. [5]

Фумаролы, выделяющие сернистые пары, образуют поверхностные отложения богатых серой минералов и фумарольных минералов . Кристаллы серы на Серных отмелях возле Килауэа могут вырасти до 2 сантиметров (0,8 дюйма) в длину, а значительное количество серы отложено на Серном конусе в кальдере Мауна-Лоа . [3] Места, в которых разрабатывались эти месторождения, включают:

Добыча серы в Индонезии иногда осуществляется за низкую плату вручную, без респираторов или другого защитного оборудования. [17]

В апреле 2006 года в результате выбросов фумарол погибли трое работников лыжного патруля к востоку от стула 3 на горнолыжном курорте Мамонт-Маунтин в Калифорнии. Рабочие были подавлены скоплением токсичных паров ( мазуку ) в трещине, в которую они упали. [25] [26]

События

Фумаролы встречаются по всему миру в районах вулканической активности. Вот несколько примечательных примеров:

На Марсе

Образование, известное как Домашняя плита в кратере Гусева на Марсе , которое было исследовано марсианским исследовательским марсоходом (MER) Spirit , предположительно является эродированными остатками древней и потухшей фумаролы. [35]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Фумерола - Определение и значение» . Словарь Merriam-Webster.com . Мерриам-Вебстер . Проверено 4 июня 2023 г.
  2. ^ "Фумарола" . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации.)
  3. ^ abcde Макдональд, Гордон А.; Эбботт, Агатин Т.; Петерсон, Фрэнк Л. (1983). Вулканы в море: геология Гавайев (2-е изд.). Гонолулу: Издательство Гавайского университета. стр. 53–55. ISBN 0824808320.
  4. ^ аб Аллаби, Майкл (2013). Словарь геологии и наук о Земле (Четвертое изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199653065.
  5. ^ abcd Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 70. ИСБН 9780521880060.
  6. ^ Аб Шминке, Ганс-Ульрих (2004). Вулканизм. Springer Science & Business Media. п. 47. ИСБН 9783540436508.
  7. ^ "Сольфатара" . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации.)
  8. ^ "Сольфатара". Словарь Merriam-Webster.com . Мерриам-Вебстер . Проверено 20 февраля 2020 г.
  9. ^ Уайт, Делавэр; Глушитель, ЛДП; Трусделл, АХ (1971). «Гидротермальные системы с преобладанием пара по сравнению с системами горячего водоснабжения». Экономическая геология . 66 (1): 75–97. Бибкод : 1971EcGeo..66...75W. doi :10.2113/gsecongeo.66.1.75.
  10. ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «фумарола». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349.
  11. ^ ab Всеобщее достояние Эта статья включает общедоступные материалы из «Фумаролы». Фотословарь Геологической службы США . Геологическая служба США . Проверено 6 февраля 2019 г.
  12. ^ Нойендорф, Клаус К.Е. (2005). Джексон, Джулия А.; Мель, Джеймс П.; Нойендорф, Клаус К.Е. (ред.). Глоссарий геологии. Springer Science & Business Media. п. 257. ИСБН 9780922152766. Проверено 6 июня 2015 г. фумароловое поле[:] Группа крутых фумарол.
  13. ^ Хилдрет, В .; Фирштейн, Дж. (2012). Извержение Новарупта-Катмай 1912 года – крупнейшее извержение ХХ века; столетняя перспектива . Рестон: Профессиональная статья Геологической службы США, 1791. стр. 135.
  14. ^ "Фумаролы". Вулканические особенности и формы рельефа . Служба национальных парков . Проверено 1 марта 2022 г.
  15. ^ «Краткая информация об истории извержений». Йеллоустонская геология и история . Геологическая служба США . Проверено 1 марта 2022 г.
  16. ^ Макдональд, Эбботт и Петерсон 1983, стр. 134.
  17. ^ ab «Кавах Иджен: между потенциалом и угрозой». Джакарта Пост . 19 декабря 2011 г.
  18. ↑ Дьюкхарт, Коберн (17 ноября 2015 г.). «Борьба и напряжение при добыче «золота дьявола»». Национальная география. Архивировано из оригинала 9 апреля 2021 года . Проверено 1 марта 2022 г.
  19. ^ Пфайффер, Том (2006). «Фотографии вулкана Велиранг». Открытие вулкана . Проверено 1 марта 2022 г.
  20. ^ Глобальная программа вулканизма, Национальный музей естественной истории, Смитсоновский институт.
  21. ^ Симпсон, Марк П.; Бигналл, Грег (январь 2016 г.). «Неразработанные высокоэнтальпийные геотермальные поля вулканической зоны Таупо, Новая Зеландия». Геотермия . 59 : 325–346. Бибкод : 2016Geoth..59..325S. doi :10.1016/j.geothermics.2015.08.006.
  22. ^ «Извержение на Уайт-Айленде Вакаари унесло жизни 10 человек» . nzhistory.govt.nz . Проверено 26 октября 2021 г.
  23. ^ «Катастрофа на Белом острове». Новозеландский географический . Проверено 26 октября 2021 г.
  24. ^ Феррара, Винченцо (2016). «Добыча серы на Сицилии». Очерки истории машиностроения . История механизма и машиноведения. Том. 31. С. 111–130. дои : 10.1007/978-3-319-22680-4_8. ISBN 978-3-319-22679-8.
  25. ^ Хаймон, Стив; Коваррубиас, Аманда (9 апреля 2006 г.). «Как рутина превратилась в трагедию в Мамонте». Лос-Анджелес Таймс . Проверено 9 мая 2011 г.
  26. ^ Кантрелл, Ли; Янг, Майкл (март 2009 г.). «Роковое падение в вулканическую фумаролу». Медицина дикой природы и окружающей среды . 20 (1): 77–79. doi : 10.1580/08-WEME-CR-199.1 . PMID  19364170. S2CID  207182190.
  27. ^ Каррабба, Паола (2010). «Врата Аида: Флегрейские поля». Природное наследие с Востока на Запад . стр. 193–200. дои : 10.1007/978-3-642-01577-9_24. ISBN 978-3-642-01576-2.
  28. ^ Трояно, А.; Исайя, Р.; Трампаруло, FDA; Ди Джузеппе, MG (декабрь 2021 г.). «Основные фумарольные механизмы Пискарелли, реконструированные с помощью электросопротивления и визуализации индуцированной поляризации». Научные отчеты . 11 (1): 18639. Бибкод : 2021NatSR..1118639T. дои : 10.1038/s41598-021-97413-1. ПМЦ 8452721 . ПМИД  34545113. 
  29. ^ Тамбурелло, Г.; Ханстин, TH; Бредемейер, С.; Аюппа, А.; Тасси, Ф. (28 июля 2014 г.). «Выбросы газа из пяти вулканов на севере Чили и последствия для бюджета летучих веществ Центральной вулканической зоны: Бюджет летучих веществ CVZ, Чили». Письма о геофизических исследованиях . 41 (14): 4961–4969. дои : 10.1002/2014GL060653. hdl : 10447/99158 . S2CID  55877335.
  30. ^ Паола, генеральный директор (июнь 1971 г.). «Геология района кальдеры Корбетти (Главная Эфиопская рифтовая долина)». Вулканологический бюллетень . 35 (2): 497–506. Бибкод : 1971BVol...35..497D. дои : 10.1007/BF02596970. S2CID  130428510.
  31. ^ "Фумаролы". Исследование Манааки Венуа в области землепользования . Проверено 1 марта 2022 г.
  32. ^ Саймондс, РБ; Мизутани, Ю.; Бриггс, Пол Х. (1996). «Долгосрочное геохимическое наблюдение за фумаролами купола Сёва-Синдзан, вулкан Усу, Япония». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 73 (3–4): 177–211. Бибкод : 1996JVGR...73..177S. дои : 10.1016/0377-0273(96)00029-7.
  33. ^ "Национальный парк Морн-Труа-Питон" . ЮНЕСКО . 1997 год . Проверено 28 июля 2020 г.
  34. ^ «Гидротермальные особенности». Йеллоустонский Национальный Парк . Служба национальных парков США . Проверено 1 марта 2022 г.
  35. ^ Р.В.Моррис, SWSquyres и др. «Гидротермальная система на Домашней плите в кратере Гусева, Марс». Лунная и планетарная наука XXXIX (2008)

Внешние ссылки

Поищите фумаролу в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викискладе есть медиафайлы по теме:
Фумаролы (категория)