ВУЛКА́НЫ

ВУЛКА́НЫ (от лат. vulcanus – огонь, пла­мя; Vulcanus – бог ог­ня в др.-рим. ми­фо­ло­гии), со­би­ра­тель­ное на­зва­ние гео­ло­гич. об­ра­зо­ва­ний раз­лич­но­го ти­па на по­верх­но­сти Зем­ли или под во­дой, ко­то­рые воз­ник­ли в ре­зуль­та­те про­ры­ва из недр маг­ма­тич. рас­пла­ва и за­хва­чен­ных им по пу­ти об­лом­ков гор­ных по­род. В. пред­став­ля­ют со­бой лишь верх­нюю (над­ли­то­сфер­ную) часть слож­но по­стро­ен­ных гео­ло­гич. со­ору­же­ний, ниж­ние час­ти ко­то­рых ухо­дят в глу­бин­ные го­ри­зон­ты зем­ной ко­ры и верх­нюю мантию Зем­ли. Вул­ка­нич. из­вер­же­ния, осо­бен­но ка­та­ст­ро­фи­че­ские, из­ме­ня­ют рель­еф, влия­ют на кли­мат, унич­то­жа­ют рас­ти­тель­ность, жи­вот­ный мир, раз­ру­ша­ют го­ро­да и вы­зы­ва­ют ги­бель лю­дей. Ка­та­ст­ро­фич. из­вер­же­ния из­вест­ны с древ­них вре­мён: вул­ка­нич. пе­п­ло­пад в 3450–3400-х гг. до н. э., вы­звав­ший «тьму еги­пет­скую», из­вер­же­ние В. Сан­то­рин в Эгей­ском м. в 14 в. до н. э., ко­то­рое пред­по­ло­жи­тель­но при­ве­ло к ги­бе­ли Ат­лан­ти­ды, из­вер­же­ние Ве­зу­вия в 79 н. э., в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го бы­ли раз­ру­ше­ны го­ро­да Пом­пеи и Гер­ку­ла­нум. В 19–20 вв. к ка­та­ст­ро­фич. по­след­ст­ви­ям при­ве­ли из­вер­же­ния В. Там­бо­ра в 1815 (ок. 60000 по­гиб­ших) и Кра­ка­тау в 1883 (ок. 36000 по­гиб­ших) в Ин­до­не­зии, а так­же Кат­май в 1912 в США (на п-ове Аля­ска), Ру­ис в 1985 в Ко­лум­бии, Пи­на­ту­бо в 1991 в Фи­лип­пи­нах и др. Самый вы­со­кий в ми­ре ак­тив­ный В. Охос-дель-Са­ла­до (6887 м) рас­по­ло­жен в Юж. Аме­ри­ке на гра­ни­це Чи­ли и Ар­ген­ти­ны. В Рос­сии са­мый вы­со­кий из наи­бо­лее ак­тив­ных В. – Клю­чев­ская Соп­ка (4688 м) на п-ове Кам­чат­ка. Ка­ж­дый год из­вер­га­ют­ся 50–70 В., ка­ж­дые 10 лет – ок. 160. Все­го в ми­ре вы­яв­ле­но ок. 1300 (воз­мож­но, 1500) В., из­вер­гав­ших­ся за по­след­ние 10 тыс. лет. В Рос­сии – 83 В. (2005), из­вер­гав­ших­ся за по­след­ние 3,5 тыс. лет; в т. ч. 40 – на Кам­чат­ке (вклю­че­ны в спи­сок Все­мир­но­го на­сле­дия), 42 – на Ку­риль­ских о-вах, Эль­брус  – на Кав­ка­зе. В ми­ре на­счи­ты­ва­ет­ся ок. 550 ис­то­ри­че­ски за­до­ку­мен­ти­ро­ван­ных из­вер­же­ний В. (не счи­тая под­вод­ных). Изу­че­ни­ем В. за­ни­ма­ет­ся вул­ка­но­ло­гия.

Размещение вулканов на поверхности Земли

Фото Н. П. Смелова Стратовулкан (Камчатка).

Раз­ме­ще­ние вул­ка­нов на по­верх­но­сти Зем­ли от­ли­ча­ет­ся край­ней не­рав­номер­но­стью. По­дав­ляю­щее ко­ли­че­ст­во В. при­уро­че­но к ост­ров­ным ду­гам (Але­ут­ской, Ку­ри­ло-Кам­чат­ской, Япон­ской, Ид­зу-Бо­нин­ской, Ма­ри­ан­ской, Зонд­ской и др.) и гор­ным со­ору­же­ни­ям Сев. и Юж. Аме­ри­ки, Юж. Ев­ро­пы (Сре­ди­зем­но­мо­рье), Юго-Зап. Азии, где они об­ра­зу­ют вул­ка­ни­че­ские поя­са. На­блю­да­ет­ся связь ме­ж­ду ко­ли­че­ст­вом дей­ст­вую­щих В. и тек­то­нич. ак­тив­но­стью рай­она. В океа­нах дей­ст­вую­щие В. гл. обр. со­сре­до­то­че­ны в риф­то­вых зо­нах сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов (Гек­ла, Ла­ки и др. на о. Ис­лан­дия в над­вод­ной час­ти Сре­дин­но-Ат­лан­ти­че­ско­го хреб­та), а так­же в пре­де­лах от­но­си­тель­но сла­бо­сейс­мич­ных под­вод­ных и над­вод­ных хреб­тов (Ки­лау­эа, Мау­на-Кеа, Мау­на-Лоа на о. Га­вайи в юго-вост. час­ти Га­вай­ско­го хреб­та) и на отд. ост­ро­вах (Ла-Кум­бре, Вулф, Дар­вин, Аль­се­до на Га­ла­па­гос остро­вах). Во внутренних час­тях кон­ти­нен­тов дей­ст­вую­щие В. ло­ка­ли­зу­ют­ся пре­имущественно в риф­то­вых сис­те­мах (Ки­ли­манд­жа­ро, Ме­ру, Ньи­ра­гон­го в пре­де­лах Вос­точ­но-Аф­ри­кан­ской риф­то­вой сис­те­мы). В., из­вер­гав­шие­ся за по­след­ние 10 тыс. лет, со­сре­до­то­че­ны в 19 вул­ка­ни­че­ских об­лас­тях (1994).

Классификация вулканов

Щитовой вулкан (о. Гавайи).

Клас­си­фи­ка­ция вул­ка­нов про­во­дит­ся по раз­ным кри­те­ри­ям. По ак­тив­но­сти В. де­лят­ся на дей­ст­вую­щие (ак­тив­ные) – из­вер­гав­шие­ся или про­яв­ляв­шие фу­ма­роль­ную ак­тив­ность (вы­де­ле­ние го­ря­че­го вул­ка­нич. га­за и во­дя­но­го па­ра) за по­след­ние 3,5 тыс. лет ис­то­рич. пе­рио­да, по­тен­ци­аль­но дей­ст­вую­щие – про­яв­ляв­шие ак­тив­ность по гео­ло­гич. дан­ным в те­че­ние по­след­них 3,5–13,5 тыс. лет (по дан­ным др. ис­сле­до­ва­те­лей, к ним от­но­сят­ся толь­ко го­ло­це­но­вые В. – не древ­нее 10 тыс. лет), и по­тух­шие – не про­яв­ляв­шие ак­тив­но­сти бо­лее 13,5 тыс. лет (по мне­нию др. ав­то­ров – 10 тыс. лет). По со­ста­ву из­вер­жен­ных про­дук­тов раз­ли­ча­ют В. ба­заль­то­вые, ан­де­зи­то­вые, да­ци­то­вые, рио­ли­то­вые и т. д.; по фор­ме под­во­дя­ще­го ка­на­ла – тре­щин­ные и цен­траль­ные; по строе­нию и об­ли­ку – стра­то­вул­ка­ны, щи­то­вые, щи­то­об­раз­ные, шла­ко­вые ко­ну­сы, эк­стру­зив­ные ку­по­ла и др.; по ста­дий­но­сти об­ра­зо­ва­ния – од­но­акт­ные и мно­го­акт­ные; по мес­ту об­ра­зо­ва­ния – на­зем­ные, под­вод­ные, суб­аэраль­ные (под­вод­но-над­вод­ные) и др.

Продукты извержения вулканов

Схема строения стратовулкана (в разрезе): 1 – вершинный кратер, 2 – подводящий канал, 3 – побочные шлаковые конусы, 4 – боковой подводящий канал, 5 – дайка, 6 – радиальная трещина, 7 – концентрическая... Рис. И. В. Баломцевой

Про­дук­ты из­вер­же­ния вул­ка­нов в мо­мент по­ступ­ле­ния на по­верх­ность пред­став­ле­ны ла­вой раз­ной сте­пе­ни вяз­кос­ти, пи­рок­ла­сти­че­ским ма­те­риа­лом (теф­рой) и раз­но­об­раз­ны­ми по со­ста­ву и тем­пе­ра­ту­ре вул­ка­ни­че­ски­ми га­за­ми, аэ­ро­зо­ля­ми, вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ны­ми (600–800 °С) га­зо­взве­ся­ми. На ра­нее сфор­ми­ро­ван­ных В. про­дук­ты из­вер­же­ния вы­бра­сы­ва­ют­ся из вер­шин­но­го и из бо­ко­вых кра­те­ров; при об­ра­зо­ва­нии но­вых В. – из си­сте­мы тре­щин и во­ро­нок. Ос­нов­ная их мас­са на­ка­п­ли­ва­ет­ся, в за­ви­си­мо­сти от ти­па из­вер­же­ния, в ра­диу­се от де­сят­ков мет­ров до 15–20 км от эруп­тив­ных цен­тров (цен­тров из­вер­же­ния), сла­гая раз­лич­ные по раз­ме­ру и мор­фо­ло­гии вул­ка­ни­че­ские по­строй­ки: кру­тос­клон­ные стра­то­вул­ка­ны сло­же­ны пе­ре­слаи­ва­ни­ем ла­вы и теф­ры; шла­ковые и пе­п­ло­вые ко­ну­сы об­ра­зу­ют­ся пре­им. пи­рок­ла­стич. ма­те­риа­лом при под­чи­нён­ном ко­ли­че­ст­ве лав; по­ло­гие щи­то­вые и щи­то­об­раз­ные В. – пре­им. ла­ва­ми; экс­тру­зив­ные и ла­во­вые ку­по­ла – толь­ко ла­ва­ми; ту­фо­вые коль­ца, ва­лы маа­ров и экс­пло­зив­ных (взрыв­ных) рвов – пи­рок­ла­стич. ма­те­риа­лом. Жид­кая ла­ва пе­ре­ме­ща­ет­ся со ско­ро­стью 40–50 км/ч, фор­ми­руя ла­во­вые по­то­ки. Наи­бо­лее мел­кий пирок­ла­стич. ма­те­ри­ал (вул­ка­ни­че­ский пе­пел) при силь­ных и ка­та­ст­ро­фич. из­вер­же­ни­ях мо­жет раз­но­сить­ся на рас­стоя­ние св. 1000 км, по­кры­вая ог­ром­ные пло­ща­ди (сот­ни тыс. – млн. км²). Суб­мик­рон­ные вул­ка­нич. час­ти­цы вме­сте с ка­пель­ка­ми сер­ной, со­ля­ной и др. ки­слот об­ра­зу­ют вул­ка­нич. аэ­ро­зо­ли, ко­то­рые, по­па­дая в стра­то­сфе­ру, раз­но­сят­ся по все­му зем­но­му ша­ру. Вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ная га­зо­взвесь об­ра­зу­ет­ся при мас­со­вом вы­бро­се с глу­би­ны 5–10 км и бо­лее га­зо­на­сы­щен­ной маг­мы, спо­соб­ной к взры­ва­нию в ат­мо­сфер­ных ус­ло­ви­ях; она дви­жет­ся по зем­ной по­вер­х­но­сти на га­зо­вой по­душ­ке со ско­ро­стью 100–150 км/ч и обра­зу­ет пи­ро­кла­сти­че­ские по­то­ки дли­ной до 100 км. Объ­ём про­дук­тов из­верже­ния, сла­гаю­щих мел­кие вул­ка­нич. по­строй­ки (шла­ко­вые и пе­п­ло­вые ко­ну­сы, ла­во­вые и экс­тру­зив­ные ку­по­ла, ту­фо­вые коль­ца, ва­лы маа­ров и взрыв­ных рвов), – от ме­нее чем 0,00001 до 0,3 км³; фор­ми­рую­щих щи­то­вые В. – от 0,1 до 1500 км³, стра­то­вул­ка­ны – от 0,3 до 300 км³, круп­ней­шие под­вод­но-над­вод­ные вул­ка­нич. со­ору­же­ния – до 100–150 тыс. км³ и бо­лее (о. Га­вайи). При за­сты­ва­нии ла­вы и це­мен­та­ции пи­ро­кла­стич. ма­те­риа­ла фор­ми­ру­ют­ся вул­ка­ни­че­ские гор­ные по­ро­ды.

О вул­ка­нич. яв­ле­ни­ях, пред­ва­ряю­щих, со­про­во­ж­даю­щих и за­вер­шаю­щих из­вер­же­ния В., см. в ст. Вул­ка­низм.

Типы вулканических извержений

Лавовый поток при извержении вулкана Мауна-Лоа на о. Гавайи (гавайский тип извержения).

Фото Н. П. Смелова Выброс вулканического пепла при извержении вулкана Карымская Сопка на Камчатке (стромболианский тип извержения).

Ти­пы вул­ка­ни­че­ских из­вер­же­ний весь­ма мно­го­чис­лен­ны, об­ще­при­ня­той их клас­си­фи­ка­ции нет. Наи­бо­лее об­щим яв­ля­ет­ся раз­де­ле­ние из­вер­же­ний на эф­фу­зив­ные (из­лия­ние ла­вы), экс­пло­зив­ные (взрыв­ные), эф­фу­зив­но-экс­пло­зив­ные (сме­шан­ные) и экс­тру­зив­ные (вы­жи­мание ла­вы). Бо­лее де­таль­ной и упот­ре­би­мой яв­ля­ет­ся клас­си­фи­ка­ция амер. учё­но­го Г. Мак­до­нал­да (1975), учи­ты­ваю­щая фи­зич. со­стоя­ние маг­мы, ха­рак­тер взры­вов, из­лия­ний ла­вы, пре­об­ла­да­ю­щих вы­бро­сов, мор­фо­ло­гию вул­ка­нич. по­стро­ек. Клас­си­фи­ка­ция вклю­ча­ет 10 ти­пов из­вер­же­ний. Га­вай­ский тип, соз­даю­щий ча­ще все­го щи­то­вые В., от­ли­ча­ет­ся из­лия­ни­ем жид­кой (ба­заль­то­вой) ла­вы, фор­ми­рую­щей про­тя­жён­ные ла­во­вые по­то­ки и ог­нен­но-жид­кие озё­ра в кра­те­рах. Га­зы, со­дер­жа­щие­ся в не­боль­шом ко­ли­че­ст­ве, вы­ры­ва­ясь, об­ра­зу­ют фон­та­ны из ком­ков и ка­пель жидкой ла­вы (т. н. слё­зы Пе­ле, бо­ги­ни га­вай­ских В.), ко­то­рые, вы­тя­ги­ва­ясь в по­лё­те, за­сты­ва­ют в ви­де тон­ких стек­лян­ных ни­тей – т. н. во­лос Пе­ле (Ки­лау­эа, Мау­на-Лоа, Мау­на-Кеа на о. Га­вайи; Вулф, Аль­се­до и др. на о-вах Га­ла­па­гос; Ньи­ра­гон­го, Ньям­ла­ги­ра и др. в Вост. Аф­ри­ке). Из­вер­же­ния по­кров­ных ба­заль­тов ха­рак­те­ри­зу­ют­ся из­лия­ни­ем очень боль­ших объ­ё­мов жид­кой ла­вы (на на­чаль­ной ста­дии – из тре­щин), со­про­во­ж­даю­щим­ся сла­бым её фон­та­ни­ро­ва­ни­ем (Ла­ки на о. Ис­лан­дия). В стром­бо­ли­ан­ском ти­пе, фор­ми­рую­щем обыч­но стра­то­вул­ка­ны и шла­ко­вые ко­ну­сы, на­ря­ду с из­лия­ния­ми ба­заль­то­вых и ан­де­зи­то­ба­заль­то­вых лав пре­об­ла­да­ют не­боль­шие взры­вы, ко­то­рые вы­бра­сы­ва­ют кус­ки шла­ка, раз­но­об­раз­ные ви­тые и ве­ре­те­но­об­раз­ные бом­бы и ла­пил­ли (Стром­бо­ли в Тир­рен­ском м., Ава­чин­ская Соп­ка, Ка­рым­ская Соп­ка, не­ко­то­рые из­вер­же­ния Клю­чев­ской Соп­ки). В вуль­кан­ском ти­пе, соз­даю­щем глы­бо­вые, пеп­ло­глы­бо­вые и пе­п­ло­вые ко­ну­сы, боль­шую роль иг­ра­ют га­зо­вые взры­вы и вы­бро­сы ог­ром­ных туч, пе­ре­пол­нен­ных об­лом­ка­ми по­род, лав и вул­ка­нич. пе­п­лом (Вуль­ка­но на Ли­пар­ских о-вах); ла­вы вяз­кие (ан­де­зи­то­вые, да­ци­то­вые или рио­ли­то­вые), из­ред­ка об­ра­зу­ю­щие не­боль­шие по­то­ки. Пе­лей­ский тип ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вы­жи­ма­ни­ем из ка­на­ла В. вяз­кой (ан­де­зи­то­вой, да­ци­то­вой или рио­ли­то­вой) ла­вы с фор­ми­ро­ва­ни­ем экс­тру­зив­ных ку­по­лов и обе­ли­сков и на­прав­лен­ны­ми взры­ва­ми с па­ля­щи­ми ту­ча­ми, пе­ре­пол­нен­ны­ми са­мо­взры­ваю­щи­ми­ся в по­лё­те и при ска­ты­ва­нии по скло­ну В. об­лом­ка­ми лав (Мон­тань-Пе­ле на о. Мар­тини­ка). От­ли­чит. осо­бен­но­стью пли­ни­ан­ско­го ти­па яв­ля­ют­ся силь­ные вне­зап­ные взры­вы, при­во­дя­щие к об­ру­ше­нию верх­ней час­ти вул­ка­нич. ко­ну­са и об­ра­зо­ва­нию каль­де­ры, и сле­дую­щие за ни­ми пе­п­ло- и пем­зо­па­ды (Ве­зу­вий, из­вер­же­ние в 79 н. э.; Сан­то­рин, Там­бо­ра, Кра­ка­тау). При га­зо­вых из­вер­же­ни­ях взры­вы фор­ми­ру­ют взрыв­ные во­рон­ки (Пуль­вер­мар, Штрон и др. в Гер­ма­нии), при­чём в со­ста­ве вы­бро­сов гл. обр. по­ро­ды ос­но­ва­ния В. Так­же вы­де­ля­ют ти­пы из­вер­же­ния: по­кров­ных рио­ли­тов, ульт­ра­вуль­кан­ский, фу­ма­роль­ный.

Причины деятельности вулканов

В про­цес­се вул­ка­низ­ма, тес­но свя­зан­но­го с маг­ма­тиз­мом, Зем­ля «сбра­сы­ва­ет» свои «кри­ти­че­ские» за­па­сы энер­гии, а В. слу­жат свое­об­раз­ны­ми ес­теств. «пре­до­хра­ни­тель­ны­ми кла­па­на­ми» пла­не­ты. При­чи­ны дея­тель­но­сти В. за­ви­сят от гео­ди­на­ми­че­ских об­ста­но­вок. В зо­нах пе­ре­хо­да оке­ан – кон­ти­нент, где про­ис­хо­дит под­двиг океа­нич. ли­то­сфер­ных плит под кон­ти­нен­таль­ные, вул­ка­нич. из­вер­же­ния про­ис­хо­дят в ре­зуль­та­те подъ­ё­ма све­же­го ман­тий­но­го ве­ще­ст­ва, про­дук­тов из­би­ра­тель­но­го плав­ле­ния по­род по­гру­жаю­щих­ся плит и вто­рич­но ак­ти­ви­зи­ро­ван­ных маг­ма­ти­че­ских оча­гов, ко­то­рые ра­нее пи­та­ли дей­ст­во­вав­шие В. В ак­тив­ных риф­то­вых зо­нах сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов вул­ка­нич. дея­тель­ность свя­за­на с мно­го­крат­ным подъ­ё­мом пор­ций рас­пла­вов ба­заль­тов из верх­ней ман­тии Зем­ли, по­сле за­сты­ва­ния ко­то­рых воз­ни­ка­ют по­ло­сы но­во­об­ра­зо­ван­но­го океа­нич. дна. Вул­ка­низм внут­ри океа­нич. плит (вул­ка­низм го­ря­чих то­чек), при­во­дя­щий к фор­ми­ро­ва­нию под­вод­ных В. и В.-ост­ро­вов, воз­ни­ка­ет при на­ли­чии вос­хо­дя­щих по­то­ков ман­тий­но­го ве­ще­ст­ва (ман­тий­ных струй, или плю­мов) и вих­ре­вых струк­тур, спо­соб­ст­вую­щих подъ­ё­му маг­ма­тич. рас­пла­ва. В кон­ти­нен­таль­ных риф­тах дея­тель­ность В. обу­слов­ле­на плав­ле­ни­ем ве­ще­ст­ва ман­тии Зем­ли (в ус­ло­ви­ях де­ком­прес­сии в свя­зи с рас­ко­лом зем­ной ко­ры) или подъ­ё­мом ман­тий­но­го диа­пи­ра (фор­ми­ро­вани­ем вы­сту­па ас­те­но­сфе­ры). Подъ­ём маг­мы на боль­ших глу­би­нах, ве­ро­ят­нее все­го, про­ис­хо­дит под дей­ст­ви­ем гид­ро­ста­тич. сил; в верх­них го­ри­зон­тах зем­ной ко­ры – в ре­зуль­та­те ин­тен­сив­ной де­га­за­ции маг­мы, в не­ко­то­рых слу­ча­ях – взаи­мо­дей­ст­вия её с под­зем­ны­ми во­да­ми, при­во­дя­ще­го к га­зо­во-взрыв­ным из­вер­же­ни­ям.

В. слу­жат ис­точ­ни­ком те­п­ла (см. в ст. Гео­тер­маль­ные ре­сур­сы), од­на­ко пред­став­ля­ют по­тен­ци­аль­ную опас­ность, по­это­му про­во­дят­ся сис­те­ма­тич. на­блю­дения, по­зво­ляю­щие пред­ска­зать бу­ду­щие из­вер­же­ния. Ком­плекс про­гноз­ных ра­бот вклю­ча­ет ре­ги­ст­ра­цию и ана­лиз дви­же­ний зем­ной ко­ры, зем­ле­тря­се­ний, элек­тро­маг­нит­ных ано­ма­лий, аку­сти­че­ских яв­ле­ний, из­ме­не­ний со­ста­ва и ин­тен­сив­но­сти вы­де­ле­ния фу­ма­роль­ных га­зов.