stringtranslate.com

Тефра

Вулканическая тефра в Браун-Блафф , Антарктида (2016)

Тефра — это обломочный материал, образующийся в результате вулканического извержения, независимо от состава, размера фрагментов или механизма размещения. [1]

Горизонты тефры в юго-центральной части Исландии : толстый и светлый слой в центре фотографии — риолитовая тефра из Геклы .

Вулканологи также называют переносимые по воздуху фрагменты пирокластами . После того, как обломки падают на землю, они остаются тефрой, если только они не достаточно горячие, чтобы сплавиться в пирокластическую породу или туф . Когда вулкан взрывается, он высвобождает разнообразную тефру, включая пепел, шлак и блоки. Эти слои оседают на земле, и со временем происходит седиментация , включающая эти слои тефры в геологическую летопись.

Тефрохронология — это геохронологическая техника, которая использует дискретные слои тефры — вулканического пепла от одного извержения — для создания хронологической структуры, в которую можно поместить палеоэкологические или археологические записи. Часто, когда вулкан взрывается, биологические организмы погибают, а их останки погребаются в слое тефры. Эти окаменелости позже датируются учеными, чтобы определить возраст окаменелости и ее место в геологической летописи.

Извержение вулкана Этна в 2007 году привело к образованию вулканического пепла, пемзы и лавовых бомб.

Обзор

Камни из туфа Бишопа , слева не спрессованные пемзой ; справа спрессованные фьяммой

Тефра — это пирокластический материал любого размера или состава, образующийся в результате взрывного вулканического извержения, и существуют точные геологические определения. [2] Он состоит из различных материалов, как правило, стекловидных частиц, образованных при охлаждении капель магмы , которые могут быть везикулярными, твердыми или хлопьевидными, и различных пропорций кристаллических и минеральных компонентов, происходящих из горы и стенок жерла. Когда частицы падают на землю, они в определенной степени сортируются ветром и гравитационными силами и образуют слои рыхлого материала. Частицы далее перемещаются поверхностью земли или подводным потоком воды. [3]

Распределение тефры после извержения обычно включает в себя падение самых крупных валунов на землю быстрее всего, следовательно, ближе к жерлу, в то время как более мелкие фрагменты перемещаются дальше - пепел часто может перемещаться на тысячи миль, даже по всему миру, так как он может оставаться в стратосфере в течение нескольких дней или недель после извержения. Когда большие количества тефры накапливаются в атмосфере от мощных вулканических извержений (или от множества более мелких извержений, происходящих одновременно), они могут отражать свет и тепло от солнца обратно через атмосферу, в некоторых случаях вызывая падение температуры, что приводит к временной " вулканической зиме ". Эффект кислотных дождей и снега, осадков, вызванных выбросами тефры в атмосферу, можно наблюдать в течение многих лет после прекращения извержений. Извержения тефры могут влиять на экосистемы на площади в миллионы квадратных километров или даже на целые континенты в зависимости от размера извержения. [4]

Классификация

Вулканическая брекчия в Джексон-Хоул

Фрагменты тефры классифицируются по размеру:

Использование слоев тефры, имеющих свой собственный уникальный химический состав и характер, в качестве временных маркерных горизонтов на археологических и геологических объектах известно как тефрохронология . [3]

Этимология

Слова «тефра» и «пирокласт» оба происходят от греческого : слово τέφρα ( téphra ) означает «пепел», [5] в то время как пирокласт происходит от греческого πῦρ ( pyr ), что означает «огонь», [6] и κλαστός ( klastós ), что означает «разбитый на куски». [7] Слово τέφραv (означает «пепел») используется в широком контексте в описании Аристотелем извержения на Вулкане (Иера) в Meteorologica . [8]

Воздействие на окружающую среду

Выброс тефры в тропосферу влияет на окружающую среду физически и химически. С физической точки зрения вулканические блоки наносят ущерб местной флоре и населенным пунктам. Пепел повреждает коммуникационные и электрические системы, покрывает леса и растения, снижая фотосинтез , и загрязняет грунтовые воды . [9] Тефра изменяет подземный и надземный воздух и движение воды. С химической точки зрения выброс тефры может повлиять на водный цикл . Частицы тефры могут вызывать рост кристаллов льда в облаках, что увеличивает количество осадков . Близлежащие водоразделы и океан могут испытывать повышенные уровни минералов , особенно железа , что может вызвать взрывной рост популяции в сообществах планктона . [4] Это, в свою очередь, может привести к эвтрофикации .

Дисциплины и ископаемая летопись

Помимо тефрохронологии, тефра используется в различных научных дисциплинах, включая геологию , палеоэкологию , антропологию и палеонтологию , для датирования окаменелостей, определения дат в летописи окаменелостей и изучения доисторических культур и экосистем. Например, карбонатитовая тефра, найденная в Олдоиньо-Ленгаи (вулкан в Восточно-Африканской рифтовой долине), похоронила и сохранила окаменелые следы людей вблизи места извержения. [10] При определенных условиях вулканические блоки могут сохраняться в течение миллиардов лет [ нужна цитата ] и могут перемещаться на расстояние до 400 км от места извержения. [ нужна цитата ] Вулканические извержения по всему миру предоставили ценную научную информацию о местных экосистемах и древних культурах. [ нужна цитата ]

Вулканы

Африка

Вулкан Вау-ан-Намус окружен слоем темной тефры, которая резко контрастирует по цвету с окружающей пустыней Сахара .

Вулканы Африки оказали влияние на летопись окаменелостей. Географически являясь частью Африки, Эль Йерро является щитовым вулканом и самым молодым и самым маленьким из Канарских островов . Последнее извержение Эль Йерро произошло под водой в 2011 году и вызвало землетрясения и оползни по всей территории Канарских островов. Вместо пепла, плавучих камней, «рестинголитов» высвобождались после каждого извержения. [11] После извержения 2011 года в рестинголитах были обнаружены окаменелости одноклеточных морских организмов, что подтверждает теорию происхождения, согласно которой рост Канарских островов происходит из-за единой плавучей струи магмы из ядра Земли, а не из трещин на дне океана. Это отражено в уменьшении возраста островов с востока на запад от Фуэртевентуры до Эль Йерро. [12]

В Эфиопии, расположенной в Восточной Африке, насчитывается около 60 вулканов. В Южной Эфиопии формация Омо-Кибиш состоит из слоев тефры и осадков. Внутри этих слоев было обнаружено несколько окаменелостей. В 1967 году палеоантрополог Ричард Лики обнаружил в формации Омо-Кибиш 2 окаменелости Homo sapiens . После радиоуглеродного датирования было установлено, что им 195 тысяч лет. [13] Другие млекопитающие, обнаруженные в формации, включают Hylochoerus meinertzhageni (лесную свинью) и Cephalophus (антилопу). [14]

Азия

В Азии несколько вулканических извержений до сих пор оказывают влияние на местные культуры. В Северной Корее гора Пэктусан , стратовулкан, впервые изверглась в 946 году нашей эры и является религиозным местом для местных жителей. Последнее извержение произошло в 1903 году. В 2017 году были обнаружены новые ископаемые свидетельства, которые определили дату первого извержения горы Пэктусан, которая была загадкой. Группа ученых под руководством доктора Клайва Оппенгеймера, британского вулканолога , обнаружила ствол лиственницы, вросший в гору Пэктусан. После радиоуглеродного датирования было установлено, что лиственнице 264 года, что совпадает с извержением 946 года нашей эры. Изучаются ее годичные кольца, и в то время было сделано много новых открытий о Северной Корее . [15]

На северо-востоке Китая крупное извержение вулкана в раннем меловом периоде вызвало окаменение целой экосистемы, известной как биота Джехола, когда мощные пирокластические потоки затопили территорию. Отложения включают множество прекрасно сохранившихся окаменелостей динозавров , птиц , млекопитающих , рептилий , рыб , лягушек , растений и насекомых . [16]

Европа

Вулканы Европы предоставляют уникальную информацию об истории Италии . Одним из примеров является гора Везувий , стратовулкан, расположенный на юге Италии, [17] , который в последний раз извергался в марте 1944 года. Ранее, в 79 году нашей эры, в результате извержения, которое длилось от 12 до 18 часов, Везувий покрыл город Помпеи расплавленной лавой, пеплом, пемзой, вулканическими блоками и токсичными газами. Большая часть города была сохранена, а органические материалы окаменели под воздействием вулканического пепла, и это дало ценную информацию о римской культуре. [18] Кроме того, в Италии вулкан Стромболи , стратовулкан, в последний раз извергался в июле 2019 года.

Северная Америка

Национальный вулканический памятник «Гора Сент-Хеленс» после извержения 1980 года

Несколько вулканических извержений были изучены в Северной Америке . 18 мая 1980 года произошло извержение вулкана Сент-Хеленс , стратовулкана в штате Вашингтон , в результате чего пятьсот миллионов тонн тефрового пепла распространились по Вашингтону, Орегону, Монтане и Айдахо, вызвав землетрясения , оползни и мегацунами , которые серьезно изменили топографию близлежащих районов. [19] В Йеллоустонском национальном парке наводнение, вызванное извержением, привело к падению деревьев и их смыванию в ложа озер, где они окаменели. Близлежащие леса были затоплены, в результате чего исчезли кора, листья и ветви деревьев. [20] В 2006 году произошло извержение вулкана Августин на Аляске, вызвавшее землетрясения, лавины и выброс тефрового пепла примерно на двести девяносто километров. Этому купольному вулкану более сорока тысяч лет, и с 1800 года он извергался 11 раз. [21]

Южная Америка

Спутниковый снимок лавового купола вулкана Чайтен, Чили: круглый купол коричневого цвета и окружен ландшафтом, покрытым пеплом.

В Южной Америке есть несколько исторических действующих вулканов. На юге Чили в 2011 году произошло извержение вулкана Чайтен , увеличив его высоту на 160 метров. Доисторическое оружие и инструменты, сформированные из блоков обсидиановой тефры, были датированы 5610 годами назад и были обнаружены в 400 км. [22] Из-за расположения зоны субдукции плиты Наска в восточной части Тихого океана, на юге Перу находится двадцать один действующий вулкан . [23] В 2006 году группа палеонтологов под руководством Марка Д. Ухена, профессора Университета Джорджа Мейсона, раскопала окаменелости, найденные под слоем вулканического пепла в Перу. Окаменелости были идентифицированы как 3 различных типа археоцетов, доисторических китов, и им более 36,61 миллионов лет, что по состоянию на 2011 год делает их старейшими обнаруженными окаменелостями китов. [24]

Ссылки

  1. ^ Это широкое определение тефры (греч. tephra , «пепел»), предложенное исландским вулканологом Сигурдуром Тораринссоном (Sigurdur Thorarinsson) в 1954 году в связи с извержением Геклы (Thorarinsson, «The eruption of Hekla, 1947-48II, 3, The tephra-fall from Hekla, March 29th, 1947», Visindafélag Íslendinga (1954:1-3). Термин использовался ранее в докторских исследованиях Сигурдура Тораринссона 1944 года, но не на английском языке. См. Thorarinsson, S (1944). «Tefrokronologiska studier pA Island». Geografiska Annaler . 26 (1–2): 1–217. doi :10.1080/20014422.1944.11880727.
  2. ^ Лоу, Дэвид Дж.; Эбботт, Питер М.; Сузуки, Такехико; Дженсен, Бритта Дж. Л. (2022). «Глобальные исследования тефры: роль и значение международной исследовательской группы по тефре «Комиссия по тефрохронологии» за первые 60 лет». История геокосмических наук . 13 (2): 93–132. Bibcode : 2022HGSS...13...93L. doi : 10.5194/hgss-13-93-2022 . hdl : 10289/15024 .
  3. ^ ab Gornitz, Vivien (2008). Энциклопедия палеоклиматологии и древних сред. Springer Science & Business Media. С. 937–938. ISBN 978-1-4020-4551-6.
  4. ^ ab Ayris, Paul Martin; Delmelle, Pierre (1 ноября 2012 г.). «Непосредственные экологические эффекты выбросов тефры». Bulletin of Volcanology . 74 (9): 1905–1936. Bibcode : 2012BVol...74.1905A. doi : 10.1007/s00445-012-0654-5. ISSN  1432-0819. S2CID  129369735.
  5. ^ τέφρα. Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский словарь в проекте «Персей» .
  6. ^ πῦρ у Лидделла и Скотта .
  7. ^ κλαστός у Лидделла и Скотта .
  8. ^ Ἀριστοτέλης (1952). "Греко-английский перевод Аристотеля, Meteorologica LCL 397: 210-211 параграф 367". Harvard University Press. doi :10.4159/DLCL.aristotle-meteorlogica.1952. S2CID  245028937 . Получено 13 декабря 2023 .
  9. ^ "USGS: Программа по вулканической опасности". renal.usgs.gov . Получено 19 марта 2020 г. .
  10. ^ Hay, RL (1989). "Голоценовые карбонатит-нефелинитовые отложения тефры Олдоиньо-Ленгаи, Танзания". Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 37 (1): 77–91. Bibcode : 1989JVGR...37...77H. doi : 10.1016/0377-0273(89)90114-5.
  11. ^ "Глобальная программа по вулканизму | Йерро". Смитсоновский институт | Глобальная программа по вулканизму . Получено 19 марта 2020 г. .
  12. ^ «Окаменелости пережили извержение вулкана, чтобы рассказать нам о происхождении Канарских островов». ScienceDaily . Получено 19 марта 2020 г. .
  13. ^ Браун, Фрэнсис Х.; Фуллер, Чад Р. (сентябрь 2008 г.). «Стратиграфия и тефра формации Кибиш, юго-запад Эфиопии». Журнал эволюции человека . 55 (3): 366–403. Бибкод : 2008JHumE..55..366B. doi :10.1016/j.jhevol.2008.05.009. ПМИД  18692219.
  14. ^ Ассефа, Зелалем; Йирга, Соломон; Рид, Кэй Э. (сентябрь 2008 г.). «Фауна крупных млекопитающих кибишской свиты» (PDF) . Журнал эволюции человека . 55 (3): 501–512. Бибкод : 2008JHumE..55..501A. doi :10.1016/j.jhevol.2008.05.015. PMID  18691734. S2CID  5923387.
  15. ^ «Окаменелые древесные и ледяные керны помогают датировать гигантское извержение вулкана 1000 лет назад с точностью до трех месяцев». ScienceDaily . Получено 19 марта 2020 г. .
  16. ^ «Вулкан в стиле Помпеи дал Китаю клад динозавров». phys.org . Получено 19 марта 2020 г. .
  17. ^ "Все о вулканах в Италии". ZME Science . 24 сентября 2015 г. Получено 19 марта 2020 г.
  18. ^ "Везувий извергается". ИСТОРИЯ . Получено 19 марта 2020 г. .
  19. ^ "Обсерватория вулкана Каскадс". renal.usgs.gov . Получено 19 марта 2020 г. .
  20. ^ Открытия, Удивительные. «Окаменевшие деревья | Ископаемые деревья | Извержение вулкана Сент-Хеленс». amazingdiscoveries.org . Получено 19 марта 2020 г. .
  21. ^ "Augustine | Volcano World | Oregon State University". renal.oregonstate.edu . 4 мая 2010 г. Получено 19 марта 2020 г.
  22. ^ "Вулкан Чайтен, Чили: карта, факты, фотографии извержений | Чайтен". geology.com . Получено 19 марта 2020 г. .
  23. ^ "Вулканы Перу". www.volcanodiscovery.com . Получено 19 марта 2020 г. .
  24. ^ Pyenson, Nicholas D. «Новые археоцеты из Перу — самые древние ископаемые киты из Южной Америки | Smithsonian Ocean». ocean.si.edu . Получено 19 марта 2020 г.

Внешние ссылки