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 при 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 горную 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.

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 кислые 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 в остывающем пепле от извержения возникли тысячи фумарол, 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] спустя примерно 70 000 лет после последнего извержения. [15]

Экономические ресурсы и опасности

Традиционная добыча серы в Кавах Иджен .

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 выбросы фумарол убили троих работников лыжного патруля к востоку от стула 3 на горнолыжном курорте Маммот-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 г. – 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 «дьявольского золота»». 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)