Вулканизм. Морфогенетические типы вулканов

Вулканизм - объект исследования вулканологии, но ряд аспектов проявления вулканизма имеет непосредственное значение и для геоморфологии.

В зависимости от характера выводных отверстий различают извержения площадные, линейные и центральные.

Площадные извержения привели к образованию обширных по площади лавовых плато. Наиболее известные из них - лавовые плато Британской Колумбии и Декана (Индия). Сплошным покровом обширные пространства земной поверхности, излившиеся массы могут покрывать и при трещинном вулканизме.

В современную геологическую эпоху наиболее распространенным видом вулканической деятельности является центральный тип извержений, при котором магма поступает из недр к поверхности к определенным «точкам», обычно располагающимся на пересечении двух или нескольких разломов. Поступление магмы происходит по узкому питающему каналу. Продукты извержения отлагаются периклинально (т.е. с падением во все стороны) относительно выхода питающего канала на поверхность. Поэтому обычно над центром извержения возвышается более или менее значительная аккумулятивная форма - собственно вулкан.

В вулканическом процессе почти всегда можно различить две стадии - взрывную или стадию выброса и накопления вулканических продуктов. Выход лавы на поверхность сопровождается взрывом. В результате верхняя часть канала воронкообразно расширяется, образуя отрицательную форму рельефа - кратер. Последующее излияние лавы и накопление пирокластического материала происходит по периферии этой отрицательной формы.

В зависимости от стадии деятельности вулкана, а также характера накопления продуктов извержения выделяют несколько морфогенетических типов вулканов: маары, экструзивные купола, щитовые вулканы, стратовулканы.

Маар - отрицательная форма рельефа, обычно воронкообразная или цилиндрическая, образующаяся в результате вулканического взрыва. По краям такого углубления пойти нет никаких вулканических накоплений. Все известные в настоящее время маары - не действующие, реликтовые образования. Большое число мааров находится в Германии, во Франции.

Большинство мааров в условиях влажного климата заполняется водой и превращается в озера. Размеры мааров - от 200 м до 3,5 км в поперечнике и глубине от 60…400 м. Кратеры взрыва, у которых в результате длительной денудации уничтожена поверхностная часть вулканического аппарата, называют трубками взрыва. Древние трубки взрыва в ряде случаев оказываются заполненными ультраосновной магматической породой - кимберлитом, состоящим в основном из силикатов железа (оливина и флогопита), а алмазы в них являются чужими (ксеногенными) минералами. Кристаллы алмазов растут в мантии, в среде, насыщенной летучими компонентами, в течение нескольких миллионов лет, а потом выносятся на поверхность кимберлитами.

Подавляющее большинство месторождений алмазов (в Южной Африке, Бразилии, Якутии) связано с кимберлитовыми трубками. Впервые кимберлиты привлекли внимание ученых в 1887 году, когда геолог К. Льюис, приехавший на недавно открытые алмазоносные прииски Южной Африки, назвал так породы, содержащие алмазы и находящиеся в округлой депрессии, имеющей форму воронки.

Последующие исследования показали, что эти породы интересны не только из-за промышленной ценности. Основания кимберлитовых тел уходят далеко в глубь Земли и благодаря особому геологическому положению кимберлиты выносят на поверхность обломки глубинных пород, слагающих земные недра, недоступные для прямых наблюдений, т.к. несмотря на все достижения научно-технического прогресса, исследование внутреннего строения Земли до сих пор остается проблематичным. Природой предоставлена уникальная возможность изучать глубинные горные породы (мантийные ксенолиты), их вещественный состав.

Экструзивные купола - вулканы, образующиеся при поступлении на поверхность кислой лавы. Такая лава из-за быстрого остывания и высокой вязкости неспособна растекаться и давать лавовые потоки. Она нагромождается непосредственно над жерлом вулкана и, быстро покрываясь шлаковой коркой, принимает форму купола с характерной концентрической структурой. Размеры таких куполов - до нескольких километров в поперечнике и не более 500 м в высоту.

Щитовые вулканы образуются при извержении центрального типа в тех случаях, когда извергается жидкая и подвижная базальтовая лава, способная растекаться на большие расстояния от центра извержения. Накладываясь друг на друга, потоки лавы формируют вулкан с относительно пологими склонами - порядка 6…8^о. Щитовые вулканы очень характерны для вулканического ландшафта Исландии. Они здесь небольших размеров, потухшие. Для геологического разреза вулкана характерна слоистость, обусловленная многократность излияний лавы (рис. 7).

Рис. 7. Щитовой вулкан

Также, областью, для которой щитовые вулканы особенно характерны, являются Гавайи. Гавайские вулканы гораздо крупнее исландских. Самый крупный из Гавайских островов - о. Гавайи - состоит из трех вулканов.

Наряду с вулканами, выбрасывающими только жидкую лаву, есть такие, которые извергают только твердый обломочный материал (лапилли) - пепел, песок, вулканические бомбы. Это так называемые шлаковые вулканы. Они образуются при условии, если лава перенасыщена газами и ее выделение сопровождается взрывами, во время которых лава распыляется, ее брызги быстро отвердевают. В отличие от лавовых конусов крутизна склонов шлаковых вулканов до 45°, т.е. близка к крутизне естественного откоса. Шлаковые конусы многочисленны в Армении.

Самые крупные вулканические постройки называют стратовулканами. В строении стратовулканов участвуют как слои лав, так и слои пирокластического материала (рис. 8).

Рис. 8. Схема строения стратовулкана:

1 - кальдера на вершине; 2 - вершинный конус; 3 - побочные лавовые вулканы;

4 - экструзивный конус на склоне;

5 - основной конус вулкана с чередованием лавовых потоков и туфовых покровов;

6 - более ранние кислые туфы в вулканотектонической впадине;

7 - периферический магматический очаг

Многие стратовулканы имеют почти правильную коническую форму, например, Фудзияма в Японии, Ключевская сопка на Камчатке. Среди этих образований нередки горы высотой 3…4 км. Некоторые вулканы достигают 6 км. Многие стратовулканы несут на своих вершинах вечные снега и ледники.

У многих потухших или временно недействующих вулканов кратеры заняты озерами. У многих вулканов имеются так называемые кальдеры. Это очень крупные, в настоящее время недействующие кратеры. Известны кальдеры до 30 км в поперечнике. На дне кальдер рельеф относительно ровный, борта кальдер, обращенные к центру извержения, всегда очень крутые. Образование кальдер связано с разрушением жерла вулкана сильными взрывами. Своеобразный рельеф образуют жидкие продукты извержения вулканов.

Лава, излившаяся из центрального или боковых кратеров, стекает по склонам в виде потоков. Текучесть лавы определяется ее составом. Очень густая и вязкая лава успевает застыть и потерять подвижность еще в верхней части склона, затвердевает в жерле, образуя гигантский «лавовый столб» или «лавовый палец». Базальтовые лавы могут давать длинные потоки, которые распространяются на многие километры и даже десятки километров и прекращают свое движение на прилегающей к вулкану равнине или плато. Поверхность застывшего потока приобретает своеобразный микрорельеф.

Выделение газов из лавового потока может носить характер взрыва. В этих случаях на поверхности потока происходит нагромождение шлака в виде конуса. Такие формы получили название горнито. Иногда они имеют вид столбов высотой до нескольких метров. При более спокойном и длительном выделении газов из трещин в шлаке образуются так называемые фумаролы. Ряд продуктов выделения фумаролов в атмосферных условиях конденсируется, и вокруг места выхода газов образуются кратерообразные возвышения, сложенные продуктами конденсации.

При трещинных излияниях лав обширные пространства оказываются заполненными лавой (рис. 9).

Рис. 9. Вулкан трещинного типа

Классической страной трещинных извержений является Исландия. В Исландии геотермальное тепло, выделяемое подземной магмой, используется для выработки электричества и для обогрева теплиц, где выращивают овощи и фрукты. Почвы, образующиеся при выветривании лавы, очень богаты минеральными веществами и являются очень плодородными.

При подводных вулканических извержениях поверхность излившихся магматических потоков быстро остывает. Значительное гидростатическое давление водной толщи препятствует взрывным процессам. В результате формируется своеобразный микрорельеф - шарообразные, или подушечные лавы.

Излияния лавы не только образуют специфические формы рельефа, но могут существенным образом влиять на уже существующий рельеф. Так, лавовые потоки могут повлиять на речную сеть, вызвать ее перестройку. Перегораживая речные долины, они способствуют катастрофическим наводнениям или иссушению местности. Проникая к берегу моря, лавовые потоки изменяют очертания береговой линии, образуют особый морфологический тип морских побережий.