Стратовулкан , также известный как составной вулкан , представляет собой конический вулкан, образованный множеством слоев (страт) затвердевшей лавы и тефры . [ 1] В отличие от щитовых вулканов , стратовулканы характеризуются крутым профилем с вершинным кратером и периодическими интервалами взрывных извержений и эффузивных извержений , хотя некоторые из них имеют обрушившиеся вершинные кратеры, называемые кальдерами . Лава, вытекающая из стратовулканов, обычно охлаждается и затвердевает, прежде чем распространиться далеко, из-за высокой вязкости. Магма, образующая эту лаву, часто является фельзитовой , имеющей высокие или средние уровни кремнезема (как в риолите , даците или андезите ), с меньшим количеством менее вязкой мафической магмы. [2] Обширные фельзитовые потоки лавы встречаются редко, но распространялись на расстояние до 15 км (9 миль). [3]
Стратовулканы иногда называют составными вулканами из-за их сложной слоистой структуры, образованной последовательными извержениями извергаемых материалов. Они являются одними из самых распространенных типов вулканов, в отличие от менее распространенных щитовых вулканов. [4] Два примера стратовулканов, известных катастрофическими извержениями, — это Кракатау в Индонезии , извергавшийся в 1883 году , и Везувий в Италии , извергавшийся в 79 году ; оба извержения унесли тысячи жизней. В наше время гора Сент-Хеленс (27 марта 1980 года) в штате Вашингтон , США, и гора Пинатубо (15 июня 1991 года) на Филиппинах извергались катастрофически, но с меньшим количеством смертей.
Существование стратовулканов на других телах Солнечной системы не было окончательно доказано. [5] Одним из возможных исключений является существование некоторых изолированных массивов на Марсе, например, Зефирия Толус . [6]
Стратовулканы распространены в зонах субдукции , образуя цепи и скопления вдоль границ тектонических плит, где океаническая кора затягивается под континентальную кору (континентальный дуговой вулканизм, например, Каскадный хребет , Анды , Кампания ) или другую океаническую плиту ( островной дуговой вулканизм, например , Япония , Филиппины , Алеутские острова ). Магма, образующая стратовулканы, поднимается, когда вода, заключенная как в гидратированных минералах, так и в пористой базальтовой породе верхней океанической коры, высвобождается в мантийную породу астеносферы над погружающейся океанической плитой. [7] Выделение воды из гидратированных минералов называется «обезвоживанием» и происходит при определенных давлениях и температурах для каждого минерала, по мере того, как плита опускается на большие глубины. [8] Вода, освобожденная из породы, понижает температуру плавления вышележащей мантийной породы, которая затем подвергается частичному плавлению, поднимается (из-за своей более легкой плотности по сравнению с окружающей мантийной породой) и временно скапливается у основания литосферы . Затем магма поднимается через кору , включая богатую кремнием коровую породу, что приводит к окончательному промежуточному составу . Когда магма приближается к верхней поверхности, она скапливается в магматической камере внутри коры под стратовулканом. [7]
Процессы, которые вызывают окончательное извержение, остаются вопросом для дальнейшего исследования. 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 обрушается в результате массивного оползня) может вызвать извержение только очень неглубокого магматического очага. Дифференциация магмы и тепловое расширение также неэффективны в качестве триггеров для извержений из глубоких магматических очагов. [14]
В зарегистрированной истории взрывные извержения в зонах субдукции (конвергентно-граничных) вулканов представляли наибольшую опасность для цивилизаций. [15] Стратовулканы в зонах субдукции, такие как гора Сент-Хеленс , гора Этна и гора Пинатубо , обычно извергаются с взрывной силой, потому что магма слишком вязкая, чтобы позволить вулканическим газам легко выходить. В результате огромные внутренние давления захваченных вулканических газов остаются и смешиваются с пастообразной магмой. После прорыва жерла и открытия кратера магма дегазирует взрывным образом. Магма и газы вырываются с высокой скоростью и полной силой. [15]
С 1600 года н. э . около 300 000 человек погибли в результате вулканических извержений. [15] Большинство смертей было вызвано пирокластическими потоками и лахарами , смертельными опасностями, которые часто сопровождают взрывные извержения стратовулканов зоны субдукции. Пирокластические потоки представляют собой быстрые, лавинообразные, сметающие землю, раскаленные смеси горячих вулканических обломков, мелкого пепла, фрагментированной лавы и перегретых газов, которые могут перемещаться со скоростью более 160 км/ч (100 миль/ч). Около 30 000 человек погибли в пирокластических потоках во время извержения горы Пеле в 1902 году на острове Мартиника в Карибском море. [15] В марте и апреле 1982 года три взрывных извержения вулкана Эль-Чичон в штате Чьяпас на юго-востоке Мексики вызвали самую страшную вулканическую катастрофу в истории этой страны. Деревни в радиусе 8 км (5 миль) от вулкана были уничтожены пирокластическими потоками, в результате чего погибло более 2000 человек. [15]
Два вулкана Десятилетия , извергавшиеся в 1991 году, являются примерами опасностей стратовулканов. 15 июня гора Пинатубо выбросила облако пепла на 40 км (25 миль) в воздух и произвела огромные пирокластические волны и лахаровые потоки, 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 Унзен , расположенный на острове Кюсю примерно в 40 км (25 миль) к востоку от Нагасаки, пробудился от 200-летнего сна, чтобы создать новый лавовый купол на своей вершине. Начиная с июня, повторяющееся разрушение этого извергающегося купола породило потоки пепла, которые неслись вниз по склонам горы со скоростью до 200 км/ч (120 миль/ч). Унзен — один из более чем 75 действующих вулканов в Японии; извержение в 1792 году унесло жизни более 15 000 человек — это самая страшная вулканическая катастрофа в истории страны. [15]
Извержение Везувия в 79 году полностью затопило близлежащие древние города Помпеи и Геркуланум толстыми отложениями пирокластических волн и лавовых потоков . Хотя число погибших оценивается в 13 000–26 000 человек, точное число до сих пор неясно. Везувий признан одним из самых опасных вулканов в мире из-за его способности к мощным взрывным извержениям в сочетании с высокой плотностью населения в районе Неаполя (всего около 3,6 млн жителей). [ необходима цитата ]
Помимо потенциального влияния на климат, вулканические облака от взрывных извержений представляют серьезную опасность для авиации. [15] Например, во время извержения Галунгунга на Яве в 1982 году рейс 9 British Airways влетел в облако пепла, что привело к временному отказу двигателя и повреждению конструкции. За последние два десятилетия более 60 самолетов, в основном коммерческих авиалайнеров, были повреждены в результате столкновения с вулканическим пеплом в полете. Некоторые из этих столкновений привели к потере мощности всех двигателей, что потребовало аварийных посадок. По состоянию на 1999 год [обновлять]не произошло ни одной катастрофы из-за попадания реактивных самолетов в вулканический пепел. [15] Выпадения пепла представляют угрозу для здоровья при вдыхании, а пепел также представляет угрозу для имущества при достаточном накоплении. Плотные облака горячего вулканического пепла могут быть выброшены из-за обрушения эруптивной 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. [ необходима цитата ]
Потоки лавы из стратовулканов, как правило, не представляют значительной угрозы для людей или животных, поскольку высоковязкая лава движется достаточно медленно, чтобы все могли убежать с пути потока. Потоки лавы представляют большую угрозу для имущества. Однако не все стратовулканы извергают вязкую и липкую лаву. Ньирагонго , недалеко от озера Киву в Центральной Африке, очень опасен, поскольку его магма имеет необычно низкое содержание кремния, что делает ее довольно жидкой. Жидкая лава обычно связана с образованием широких щитовых вулканов, таких как гавайские, но у Ньирагонго 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, которые накопились в кратере вулкана и на верхних склонах, образуя массивные потоки лахаров . В редких случаях обычно жидкая лава может также образовывать огромные лавовые фонтаны, в то время как лава с большей вязкостью может затвердевать внутри жерла, создавая вулканическую пробку , которая может привести к мощным взрывным извержениям. [ необходима ссылка ]
Вулканические бомбы — это извергающиеся магматические породы размером от книги до небольшого автомобиля, которые взрывным образом выбрасываются из стратовулканов во время их кульминационных фаз извержения. Эти «бомбы» могут пролетать более 20 км (12 миль) от вулкана и представляют опасность для зданий и живых существ, поскольку они летят по воздуху с очень высокой скоростью (сотни километров/миль в час). Большинство бомб сами по себе не взрываются при ударе, но несут в себе достаточно силы, чтобы иметь разрушительные последствия, как если бы они взорвались. [ необходима цитата ]
Лахары (от яванского термина для вулканических грязевых потоков) представляют собой смесь вулканического мусора и воды. Лахары обычно происходят из двух источников: осадков или таяния снега и льда горячими вулканическими элементами, такими как лава. В зависимости от пропорции и температуры воды в вулканическом материале лахары могут варьироваться от густых, липких потоков, имеющих консистенцию мокрого бетона, до быстро текущих, жидких потоков. [15] Когда лахары стекают по крутым склонам стратовулканов, они обладают силой и скоростью, чтобы сравнять с землей 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 андийского вулкана высотой 5321 м (17 457 футов). Последующий лахар затопил город Армеро и близлежащие поселения, убив 25 000 человек. [15]
Как следует из приведенных выше примеров, в то время как извержения Ундзена привели к гибели людей и значительному локальному ущербу в историческом прошлом, последствия извержения горы Пинатубо в июне 1991 года были глобальными. Во всем мире были зарегистрированы немного более низкие, чем обычно, температуры, с яркими закатами и интенсивными восходами солнца, приписываемыми твердым частицам ; это извержение подняло частицы высоко в стратосферу . Аэрозоли , которые образовались из диоксида серы (SO2 ) , диоксида углерода (CO2 ) и других газов, рассеялись по всему миру. Масса SO2 в этом облаке — около 22 миллионов тонн — в сочетании с водой (как вулканического, так и атмосферного происхождения) образовала капли серной кислоты , блокируя часть солнечного света от достижения тропосферы и земли. Считается, что похолодание в некоторых регионах составило целых 0,5 °C (0,9 °F). [15] Извержение размером с вулкан Пинатубо, как правило, влияет на погоду в течение нескольких лет; материал, выброшенный в стратосферу, постепенно попадает в тропосферу , где он смывается дождем и осадками из облаков. [ необходима цитата ]
Похожее, но необычайно более мощное явление произошло во время катастрофического извержения вулкана Тамбора на острове Сумбава в Индонезии в апреле 1815 года . Извержение вулкана Тамбора признано самым мощным извержением в истории. Его извержение привело к снижению глобальной температуры на целых 3,5 °C (6,3 °F). [15] В течение года после извержения большая часть Северного полушария испытала резкое похолодание летом. В некоторых частях Европы, Азии, Африки и Северной Америки 1816 год был известен как « Год без лета », что вызвало значительный сельскохозяйственный кризис и кратковременный, но жестокий голод, который вызвал ряд бедствий на большей части пострадавших континентов. [ необходима ссылка ]
В этой статье использованы материалы из общедоступного источника «Основные типы вулканов». Геологическая служба США . Получено 19 января 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, из работ Кайус, В. Жаклин; Тиллинг, Роберт И. Тектоника плит и люди. Геологическая служба США .