Преобладающий пар, выделяемый фумаролами, — это пар , образующийся при циркуляции грунтовых вод через нагретую породу. Обычно это сопровождается вулканическими газами, выделяемыми магмой, охлаждающейся глубоко под поверхностью. Эти вулканические газы включают соединения серы , такие как различные оксиды серы и сероводород , а иногда хлористый водород , фтористый водород и другие газы. Фумарола, выделяющая значительные количества соединений серы, иногда называется сольфатарой .
Фумарольная активность может разрушать породу вокруг жерла, одновременно откладывая серу и другие минералы. Ценные гидротермальные минеральные отложения могут образовываться под фумаролами. Однако активные фумаролы могут быть опасны из-за их выбросов горячих, ядовитых газов.
Фумарола (или fumerole ; от французского fumerolle , куполообразное сооружение с боковыми отверстиями, построенное над кухней для выхода дыма [2] ) — это отверстие в коре планеты , из которого выходит пар и газы , но не жидкие или твердые вещества. [3] Температура газов, выходящих из жерла, колеблется от 100 до 1000 °C (от 210 до 1800 °F). [4] Пар образуется, когда грунтовые воды перегреваются горячей породой, а затем вспыхивают (закипают из-за разгерметизации) по мере приближения к поверхности. [5]
Помимо пара, фумаролы выделяют такие газы, как углекислый газ , оксиды серы , сероводород , хлористый водород и фтористый водород . Они образуются при охлаждении магмы под землей. Не все эти газы присутствуют во всех фумаролах; например, фумаролы Килауэа на Гавайях, США, почти не содержат хлористого водорода или фтористого водорода. [3] Газы также могут содержать следы карбонилсульфида , сероуглерода , водорода , метана или оксида углерода . [6] Фумарола, выделяющая сернистые газы, может называться сольфатарой ( от старого итальянского solfo , «сера» [7] [8] ). Кислотно-сульфатные горячие источники могут образовываться фумаролами, когда часть пара конденсируется на поверхности. Поднимающиеся снизу кислотные пары, такие как CO2 и H2S , затем растворяются, создавая паровые горячие источники с низким pH. [9]
Фумаролы обычно связаны с поздними стадиями вулканической активности, [10] хотя они также могут предшествовать вулканической активности [4] и использовались для прогнозирования вулканических извержений. [5] В частности, изменения в составе и температуре газов фумарол могут указывать на неизбежное извержение. [3] Увеличение выбросов оксида серы является особенно надежным признаком того, что новая магма поднимается из глубин, и может быть обнаружено за месяцы или годы до извержения. Продолжающиеся выбросы оксида серы после извержения являются признаком того, что магма продолжает подниматься к поверхности. [6]
Фумаролы могут возникать вдоль мелких трещин, вдоль длинных расщелин или в хаотических скоплениях или полях. Они также встречаются на поверхности лавовых потоков и пирокластических потоков. [11] Фумарольное поле — это область термальных источников и газовых выходов, где неглубокая магма или горячие магматические породы выделяют газы или взаимодействуют с грунтовыми водами . [12] Когда фумаролы возникают в условиях замерзания, они могут вызывать образование фумарольных ледяных башен .
Фумаролы могут сохраняться в течение десятилетий или столетий, если они расположены над постоянным источником тепла; или они могут исчезнуть в течение недель или месяцев, если они возникают на поверхности свежего вулканического отложения, которое быстро остывает. [11] Долина Десяти Тысяч Дымов , например, образовалась во время извержения Новарупты на Аляске в 1912 году . Первоначально тысячи фумарол возникли в остывающем пепле от извержения, но со временем большинство из них потухло. [13] Постоянные фумаролы обнаружены в Sulfur Bank на северном краю кальдеры Килауэа , но большинство фумарол на Гавайях существуют не более нескольких месяцев. [3] В Йеллоустонском национальном парке , США, все еще есть многочисленные активные фумаролы , [14] примерно через 70 000 лет после последнего извержения. [15]
Кислотные пары из фумарол могут разрушать породу вокруг жерл, создавая ярко окрашенные ореолы изменений . [5] В Sulfur Bank около Килауэа умеренное изменение уменьшает породу до серого или белого опала и каолинита , при этом первоначальная текстура породы все еще различима. Изменение начинается вдоль швов в породе и идет внутрь, пока весь блок швов не будет изменен. Более экстремальное изменение (при более низком pH ) уменьшает материал до глинистых минералов и оксидов железа, образуя красную или красновато-коричневую глину . [16] Тот же процесс может создавать ценные гидротермальные рудные месторождения на глубине. [5]
Фумаролы, испускающие сернистые пары, образуют поверхностные отложения богатых серой минералов и фумарольных минералов . Кристаллы серы в Sulfur Banks около Килауэа могут вырастать до 2 сантиметров (0,8 дюйма) в длину, и значительное количество серы было отложено в Sulfur Cone в кальдере Мауна-Лоа . [3] Места, в которых эти отложения были добыты, включают:
Сицилия , которая имела почти монополию на серу до разработки процесса Фраша для добычи серы из соляных куполов. [24]
Добыча серы в Индонезии иногда осуществляется за низкую плату, вручную, без респираторов или других средств защиты. [17]
В апреле 2006 года выбросы фумарол убили трех работников лыжного патруля к востоку от Chair 3 в горнолыжном районе Маммот Маунтин в Калифорнии. Рабочие были обездвижены скоплением токсичных паров ( мазуку ) в расщелине, в которую они провалились. [25] [26]
Происшествия
Фумаролы встречаются по всему миру в районах вулканической активности. Вот несколько примечательных примеров:
Кампи Флегрей , Италия, известны с древних времен и считаются входом в Ад , [27] который в настоящее время находится под пристальным наблюдением из-за опасности, которую он представляет для близлежащей урбанизации. [28]
Фурнаш , остров Сан-Мигель, Азорские острова (Португалия)
В Йеллоустонском национальном парке есть тысячи фумарол, включая Блэк Гроулер в бассейне гейзера Норрис и многочисленные фумаролы, усеивающие гору Роринг . [34]
На Марсе
Предполагается, что образование, известное как Домашняя плита в кратере Гусева на Марсе , которое было обследовано марсоходом Spirit , представляет собой размытые остатки древней и потухшей фумаролы. [35]
^ abcde Macdonald, Gordon A.; Abbott, Agatin T.; Peterson, Frank L. (1983). Вулканы в море: геология Гавайев (2-е изд.). Гонолулу: University of Hawaii Press. С. 53–55. ISBN0824808320.
^ ab Allaby, Michael (2013). Словарь геологии и наук о Земле (Четвертое издание). Оксфорд: Oxford University Press. ISBN9780199653065.
^ abcd Филпоттс, Энтони Р.; Агу, Джей Дж. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. стр. 70. ISBN9780521880060.
^ Аб Шминке, Ганс-Ульрих (2004). Вулканизм. Springer Science & Business Media. п. 47. ИСБН9783540436508.
^ Уайт, Д. Э.; Маффлер, Л. Дж. П.; Трусделл, А. Х. (1971). «Гидротермальные системы с преобладанием пара в сравнении с системами с горячей водой». Economic Geology . 66 (1): 75–97. Bibcode : 1971EcGeo..66...75W. doi : 10.2113/gsecongeo.66.1.75.
^ Джексон, Джулия А., ред. (1997). "фумарола". Словарь геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN0922152349.
^ ab В этой статье использованы материалы из общедоступного источника "Fumarole". USGS Photo Glossary . United States Geological Survey . Получено 6 февраля 2019 г. .
^ Нойендорф, Клаус К.Е. (2005). Джексон, Джулия А.; Мель, Джеймс П.; Нойендорф, Клаус К.Е. (ред.). Глоссарий геологии. Springer Science & Business Media. п. 257. ИСБН9780922152766. Получено 6 июня 2015 г. . фумарольное поле[:] Группа прохладных фумарол.
^ Хилдрет, В.; Фирстайн , Дж. (2012). Извержение Новарупта-Катмай 1912 года – крупнейшее извержение двадцатого века; столетние перспективы . Рестон: USGS Professional Paper 1791. стр. 135.
^ "Фумаролы". Вулканические особенности и формы рельефа . Служба национальных парков . Получено 1 марта 2022 г.
^ "Summary of Eruption History". Геология и история Йеллоустоуна . Геологическая служба США . Получено 1 марта 2022 г.
^ Макдональд, Эбботт и Петерсон 1983, стр. 134.
^ ab «Кавах Иджен: между потенциалом и угрозой». Джакарта Пост . 19 декабря 2011 г.
^ Дюкхарт, Коберн (17 ноября 2015 г.). «Борьба и напряжение в добыче «дьявольского золота»». National Geographic. Архивировано из оригинала 9 апреля 2021 г. . Получено 1 марта 2022 г. .
^ Пфайффер, Том (2006). "Фотографии вулкана Велиранг". Volcano Discovery . Получено 1 марта 2022 г.
^ Глобальная программа вулканизма, Национальный музей естественной истории, Смитсоновский институт
^ Симпсон, Марк П.; Бигналл, Грег (январь 2016 г.). «Неразработанные высокоэнтальпийные геотермальные поля вулканической зоны Таупо, Новая Зеландия». Geothermics . 59 : 325–346. Bibcode : 2016Geoth..59..325S. doi : 10.1016/j.geothermics.2015.08.006.
^ "Извержение на острове Вакаари-Уайт убивает 10 человек". nzhistory.govt.nz . Получено 26 октября 2021 г. .
^ "Катастрофа на острове Уайт". New Zealand Geographic . Получено 26 октября 2021 г.
^ Феррара, Винченцо (2016). «Промышленность добычи серы в Сицилии». Очерки истории машиностроения . История механизма и машиноведения. Том 31. С. 111–130. doi :10.1007/978-3-319-22680-4_8. ISBN978-3-319-22679-8.
↑ Хаймон, Стив; Коваррубиас, Аманда (9 апреля 2006 г.). «Как рутина превратилась в трагедию в Mammoth». Los Angeles Times . Получено 9 мая 2011 г.
^ Кантрелл, Ли; Янг, Майкл (март 2009 г.). «Смертельное падение в вулканическую фумаролу». Дикая природа и экологическая медицина . 20 (1): 77–79. doi : 10.1580/08-WEME-CR-199.1 . PMID 19364170. S2CID 207182190.
^ Карраба, Паола (2010). «Врата Аида: Флегрейские поля». Природное наследие с Востока на Запад . С. 193–200. doi :10.1007/978-3-642-01577-9_24. ISBN978-3-642-01576-2.
^ Трояно, А.; Исайя, Р.; Трампаруло, FDA; Ди Джузеппе, MG (декабрь 2021 г.). «Основные механизмы фумарол Писциарелли, реконструированные с помощью электросопротивления и визуализации вызванной поляризации». Scientific Reports . 11 (1): 18639. Bibcode :2021NatSR..1118639T. doi :10.1038/s41598-021-97413-1. PMC 8452721 . PMID 34545113.
^ Tamburello, G.; Hansteen, TH; Bredemeyer, S.; Aiuppa, A.; Tassi, F. (28 июля 2014 г.). «Выбросы газа из пяти вулканов на севере Чили и их влияние на бюджет летучих веществ Центральной вулканической зоны: бюджет летучих веществ CVZ, Чили». Geophysical Research Letters . 41 (14): 4961–4969. doi : 10.1002/2014GL060653. hdl : 10447/99158 . S2CID 55877335.
^ Paola, GM (июнь 1971 г.). «Геология области кальдеры Корбетти (Главная Эфиопская рифтовая долина)». Bulletin Volcanologique . 35 (2): 497–506. Bibcode : 1971BVol...35..497D. doi : 10.1007/BF02596970. S2CID 130428510.
^ "Фумаролы". Manaaki Whenua Landcare Research . Получено 1 марта 2022 г.
^ Symonds, RB; Mizutani, Y.; Briggs, Paul H. (1996). «Долгосрочное геохимическое наблюдение за фумаролами на куполе Сёва-Синзан, вулкан Усу, Япония». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 73 (3–4): 177–211. Bibcode : 1996JVGR...73..177S. doi : 10.1016/0377-0273(96)00029-7.
^ "Национальный парк Морн-Труа-Питон". ЮНЕСКО . 1997. Получено 28 июля 2020 г.
^ "Гидротермальные особенности". Йеллоустонский национальный парк . Служба национальных парков США . Получено 1 марта 2022 г.
^ RVMorris, SWSquyres и др. "Гидротермальная система на домашней плите в кратере Гусева, Марс". Lunar & Planetary Science XXXIX (2008)
Внешние ссылки
Найдите значение слова «фумарола» в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме: Фумаролы (категория)
Добыча серы на вулкане Гунунг Велиранг
Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Фумарола» . Британская энциклопедия . Том. 11 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 300–301.
В этой статье использованы материалы из общедоступного источника "Fumarole". USGS Photo Glossary . United States Geological Survey . Получено 6 февраля 2019 г. .
