Стратовулкан , также известный как составной вулкан , представляет собой конический вулкан , сложенный множеством слоев (слоев) затвердевшей лавы и тефры . [1] В отличие от щитовых вулканов , стратовулканы характеризуются крутым профилем с кратером на вершине и периодическими интервалами взрывных и эффузивных извержений , хотя некоторые из них имеют обрушившиеся кратеры на вершине, называемые кальдерами . Лава, вытекающая из стратовулканов, обычно охлаждается и затвердевает, прежде чем распространиться далеко из-за высокой вязкости. Магма, образующая эту лаву, часто кислая , с высоким или средним уровнем кремнезема (как в риолите , даците или андезите ) с меньшим количеством менее вязкой основной магмы. [2] Обширные потоки кислой лавы встречаются редко, но они распространились на расстояние до 15 км (9 миль). [3]
Стратовулканы иногда называют составными вулканами из-за их сложной стратифицированной структуры, образовавшейся в результате последовательных излияний изверженных материалов. Они относятся к наиболее распространенным типам вулканов, в отличие от менее распространенных щитовых вулканов. [4] Двумя примерами стратовулканов, известных катастрофическими извержениями, являются Кракатау в Индонезии , извергавшийся в 1883 году , и Везувий в Италии , извергавшийся в 79 году ; оба извержения унесли тысячи жизней. В наше время катастрофические извержения произошли на горе Сент-Хеленс в штате Вашингтон , США, и на горе Пинатубо на Филиппинах , но с меньшим количеством смертей.
Существование стратовулканов на других телах Солнечной системы окончательно не доказано. [5] Одним из возможных исключений является существование некоторых изолированных массивов на Марсе, например Зефирия Толус . [6]
Стратовулканы распространены в зонах субдукции , образуя цепочки и скопления вдоль тектонических границ плит, где океаническая кора подтягивается под континентальной корой (вулканизм континентальной дуги, например, Каскадный хребет , Анды , Кампания ) или другой океанической плитой ( вулканизм островной дуги , например, Япония , Филиппины , Алеутские острова ). Магма, образующая стратовулканы, поднимается, когда вода, захваченная как в гидратированных минералах, так и в пористых базальтовых породах верхней океанической коры, высвобождается в мантийные породы астеносферы над погружающейся океанической плитой. [7] Высвобождение воды из гидратированных минералов называется «обезвоживанием» и происходит при определенных давлениях и температурах для каждого минерала по мере того, как плита опускается на большую глубину. [8] Вода, высвободившаяся из породы, снижает температуру плавления вышележащей мантийной породы, которая затем подвергается частичному плавлению, поднимается (из-за ее меньшей плотности по сравнению с окружающей мантийной породой) и временно скапливается у основания литосферы . Затем магма поднимается через кору , включая богатые кремнеземом коровые породы, что приводит к окончательному промежуточному составу . Когда магма приближается к верхней поверхности, она скапливается в магматическом очаге внутри коры под стратовулканом. [7]
Процессы, вызывающие окончательное извержение, остаются вопросом для дальнейших исследований. Возможные механизмы включают: [9] [10]
Эти внутренние триггеры могут быть изменены внешними триггерами, такими как обрушение сектора , землетрясения или взаимодействие с грунтовыми водами . Некоторые из этих триггеров действуют только при ограниченных условиях. Например, обрушение сектора (когда часть склона вулкана обрушивается в результате массивного оползня) может спровоцировать извержение только очень мелкого магматического очага. Дифференциация магмы и тепловое расширение также неэффективны в качестве триггеров извержений из глубоких магматических камер. [14]
В зарегистрированной истории взрывные извержения вулканов в зоне субдукции (сходящейся границы) представляли наибольшую опасность для цивилизаций. [15] Стратовулканы зоны субдукции, такие как гора Сент-Хеленс , гора Этна и гора Пинатубо , обычно извергаются с взрывной силой, потому что магма слишком вязкая, чтобы обеспечить легкий выход вулканических газов. Как следствие, огромное внутреннее давление захваченных вулканических газов сохраняется и смешивается с пастообразной магмой. После прорыва жерла и открытия кратера магма происходит взрывная дегазация. Магма и газы вырываются с высокой скоростью и полной силой. [15]
С 1600 года н.э. в результате извержений вулканов погибло около 300 000 человек. [15] Большинство смертей было вызвано пирокластическими потоками и лахарами , смертельными опасностями, которые часто сопровождают взрывные извержения стратовулканов зоны субдукции. Пирокластические потоки — это быстрые, лавинообразные, сметающие землю раскаленные смеси горячих вулканических обломков, мелкого пепла, фрагментированной лавы и перегретых газов, которые могут двигаться со скоростью более 160 км/ч (100 миль в час). Около 30 000 человек погибли в результате пирокластических потоков во время извержения горы Пеле в 1902 году на острове Мартиника в Карибском море. [15] В марте и апреле 1982 года три взрывных извержения Эль-Чичона в штате Чьяпас на юго-востоке Мексики вызвали самую страшную вулканическую катастрофу в истории этой страны. Деревни в пределах 8 км (5 миль) от вулкана были разрушены пирокластическими потоками, в результате чего погибло более 2000 человек. [15]
Два вулкана Десятилетия , извергавшиеся в 1991 году, служат примерами опасностей стратовулканов. 15 июня гора Пинатубо выбросила облако пепла на 40 км (25 миль) в воздух и вызвала огромные пирокластические волны и наводнения лахара , которые опустошили большую территорию вокруг вулкана. Пинатубо, расположенный в Центральном Лусоне всего в 90 км (56 миль) к западу-северо-западу от Манилы , бездействовал в течение шести столетий до извержения 1991 года, которое считается одним из крупнейших извержений в 20 веке. [15] Также в 1991 году японский вулкан Ундзэн , расположенный на острове Кюсю примерно в 40 км (25 миль) к востоку от Нагасаки, пробудился от 200-летнего сна и образовал на своей вершине новый лавовый купол . Начиная с июня, неоднократное обрушение этого извергающегося купола привело к образованию потоков пепла, которые понеслись по склонам горы со скоростью до 200 км/ч (120 миль в час). Ундзэн — один из более чем 75 действующих вулканов Японии; извержение 1792 года унесло жизни более 15 000 человек — это самая страшная вулканическая катастрофа в истории страны. [15]
Извержение Везувия в 79 году полностью задушило близлежащие древние города Помпеи и Геркуланум толстыми отложениями пирокластических волн и потоков лавы . Хотя число погибших оценивается от 13 000 до 26 000 человек, точное число до сих пор неясно. Везувий признан одним из самых опасных вулканов мира из-за его способности вызывать мощные взрывные извержения в сочетании с высокой плотностью населения в окрестностях столичного Неаполя (всего около 3,6 миллиона жителей). [ нужна цитата ]
Помимо потенциального воздействия на климат, вулканические облака в результате взрывных извержений представляют серьезную опасность для авиации. [15] Например, во время извержения вулкана Галунггунг на Яве в 1982 году рейс 9 British Airways влетел в облако пепла, что привело к временному отказу двигателя и структурным повреждениям . За последние два десятилетия более 60 самолетов, в основном коммерческих авиалайнеров, были повреждены в результате столкновений с вулканическим пеплом. Некоторые из этих столкновений привели к потере мощности всех двигателей, что потребовало экстренной посадки. По состоянию на 1999 год [обновлять]не произошло ни одной катастрофы из-за попадания реактивных самолетов в вулканический пепел. [15] Пеплопады представляют угрозу для здоровья при вдыхании, а пепел также представляет угрозу для имущества при достаточном его накоплении. Накопления в 30 см (12 дюймов) достаточно, чтобы привести к обрушению большинства зданий. [ нужна цитата ] Плотные облака горячего вулканического пепла могут быть выброшены из-за обрушения изверженной колонны или вбок из-за частичного обрушения вулканического сооружения или лавового купола во время взрывных извержений. Эти облака могут генерировать разрушительные пирокластические потоки или волны, которые могут сметать все на своем пути. [ нужна цитата ]
Потоки лавы из стратовулканов, как правило, не представляют серьезной угрозы для людей или животных, поскольку очень вязкая лава движется достаточно медленно, чтобы каждый мог убежать с пути потока. Потоки лавы представляют большую угрозу для собственности. Однако не все стратовулканы извергают вязкую и липкую лаву. Ньирагонго , расположенный недалеко от озера Киву в центральной Африке, очень опасен, поскольку его магма имеет необычно низкое содержание кремнезема, что делает ее довольно жидкой. Жидкая лава обычно связана с образованием вулканов с широким щитом, таких как вулканы на Гавайях, но Ньирагонго имеет очень крутые склоны, по которым лава может течь со скоростью до 100 км/ч (60 миль в час). Потоки лавы могут растопить лед и ледники, скопившиеся в кратере вулкана и на верхних склонах, создавая массивные потоки лахара . В редких случаях обычно жидкая лава может также образовывать массивные фонтаны лавы, в то время как лава с более густой вязкостью может затвердевать внутри жерла, создавая вулканическую пробку , которая может привести к очень взрывным извержениям. [ нужна цитата ]
Вулканические бомбы представляют собой экструзионные магматические породы размером от книг до небольших автомобилей, которые взрывным образом выбрасываются из стратовулканов во время их кульминации извержения. Эти «бомбы» могут перемещаться на расстояние более 20 км (12 миль) от вулкана и представлять опасность для зданий и живых существ при стрельбе по воздуху на очень высоких скоростях (сотни километров в час). Большинство бомб сами по себе не взрываются при ударе, а обладают достаточной силой, чтобы иметь разрушительные последствия, как если бы они взорвались. [ нужна цитата ]
Лахары (от яванского термина, обозначающего вулканические сели) представляют собой смесь вулканических обломков и воды. Лахары обычно возникают из двух источников: осадков или таяния снега и льда горячими вулканическими элементами, такими как лава. В зависимости от соотношения и температуры воды и вулканического материала лахары могут варьироваться от густых, липких потоков, имеющих консистенцию мокрого бетона, до быстрых, жидких потоков. [15] Когда лахары текут по крутым склонам стратовулканов, у них есть сила и скорость, чтобы сгладить или затопить все на своем пути. Облака горячего пепла, потоки лавы и пирокластические волны, выброшенные во время извержения Невадо-дель-Руис в Колумбии в 1985 году , растопили снег и лед на вершине Андского вулкана высотой 5321 м (17 457 футов). Последовавший за этим лахар затопил город Армеро и близлежащие поселения, в результате чего погибло 25 000 человек. [15]
Согласно приведенным выше примерам, хотя извержения Унзена в историческом прошлом привели к гибели людей и значительному локальному ущербу, последствия извержения горы Пинатубо в июне 1991 года были глобальными. Во всем мире были зафиксированы температуры немного более низкие, чем обычно, с яркими закатами и яркими восходами солнца, приписываемыми частицам ; это извержение подняло частицы высоко в стратосферу . Аэрозоли , образовавшиеся из диоксида серы (SO 2 ), углекислого газа (CO 2 ) и других газов, разошлись по всему миру. Масса SO 2 в этом облаке — около 22 миллионов тонн — в сочетании с водой (как вулканического, так и атмосферного происхождения) образовала капли серной кислоты , блокировавшие попадание части солнечного света в тропосферу и на землю. Предполагается, что похолодание в некоторых регионах достигло 0,5 ° C (0,9 ° F). [15] Извержение размером с гору Пинатубо имеет тенденцию влиять на погоду в течение нескольких лет; внесенное в стратосферу вещество постепенно опускается в тропосферу , где смывается дождями и облачными осадками. [ нужна цитата ]
Подобное, но чрезвычайно мощное явление произошло во время катастрофического извержения горы Тамбора в апреле 1815 года на острове Сумбава в Индонезии . Извержение горы Тамбора признано самым мощным извержением в истории человечества. Облако извержения понизило глобальную температуру на целых 3,5 °C (6,3 °F). [15] В год после извержения в большей части Северного полушария летом наблюдалось резкое снижение температуры. В некоторых частях Европы, Азии, Африки и Северной Америки 1816 год был известен как « Год без лета », который вызвал серьезный сельскохозяйственный кризис и краткий, но жестокий голод, вызвавший серию бедствий на большей части пострадавших континентов. . [ нужна цитата ]
Эта статья включает в себя общедоступные материалы из основных типов вулканов. Геологическая служба США . Проверено 19 января 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) Эта статья включает общедоступные материалы Киуса, В. Жаклин; Тиллинг, Роберт И. Тектоника плит и люди. Геологическая служба США .