Embed Size (px)
Citation preview
Лекция 3. Современная классификациявулканов и вулканических
извержений
По курсу «динамической вулканологии», механико-математический и геологический факультеты МГУ
http://wiki.web.ru/wiki/Геологический_факультет_МГУ:Вулканология
проф. П.Ю.Плечов
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Темы лекции 3• Типы извержений (плинианский, пелейский, вулканианский, стромболианский, гавайский, фреатические извержения).
• Эффузивная и эксплозивная деятельность, лавы и тефры, коэффициент эксплозивности.
• Сила извержений (объем, энергия, продолжительность, последствия, жертвы).
• Лавовые купола, лавовые потоки, пирокластические потоки, отложения тефр, лахары.
• Деление тефры по размерности (пеплы, лапилли, вулканические бомбы), агглютинаты и вулканические брекчии.
• Типы лав (аа-лавы, канатные лавы, пахое-хое, подушечные, глыбовые лавы).
• Типы вулканов и морфология вулканических образований(кальдеры, маары, стратовулканы, моногенные и полигенныеконуса, трещинные и щитовые вулканы)
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Горелый
Вилючинский
АвачинскийКорякскийЖупановский
Петропавловск
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулкан Малый Семячик
Июль 2006
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
ВулканКарымскийиюль 2006 года
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулканы делятся на:• Активные – извергающиеся в данный моментили имеющие признаки активности(фумарольная активность, сейсмичность ит.д.). Многие относят к активным вулканамизвергавшиеся в историческое время. Смитсониановский каталог включает вактивные извергавшиеся в голоцене(последние 10,000 лет).
• Потухшие – вероятность извержения вбудущем близка к нулю.
• Спящие - период покоя не превышаетсредние промежутки между извержениями
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Сколько активных вулканов наЗемле?
~ 1100Голоцен, зоны субдукции
10-15Постоянно извергается
~ 50—60Ежегодно извергается
~ 560С документированымиизвержениями
~ 1300—1500Голоцен, < 10 тыс. л.н.
Статистика Смитсониановского института
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Количество извержений во времени, поданным Смитсониановского института
2008 – 72 вулкана2007 – 70 вулканов
2009 – 67 вулканов2010 – ?
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Типы вулканических извержений
Гавайский тип
Пелейский тип
Стромболианский тип
Плинианский тип
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Лавовые потокипахое-хое
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Aa-лавы: Блоковый вязкий поток. Из-за большойвязкости поток движется почти твердымиблоками.
www.volcanovideo.com/Movies/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Лавовые трубыМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Тефра,пирокластика
Самые мелкие частицы:вулканический пепел(диаметр ≤ 2 мм)
Фрагментированный во времяизвержения материал, перемещенный по воздуху
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Лапилли (итал. - камушек): от 2 мм до 64 мм в диаметре
Вулканические блоки: твердыефрагменты более 64 мм вдиаметре
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулканические бомбы: мягкие, частично жидкиефрагменты более 64 мм в диаметре.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Туфы: любые литофицированные отложения тефры
Спекшиеся туфы: пирокластические отложения, которые были образованы еще горячимичастицами, спекающимися вместеАгглютинаты: грубосортированные спекшиесятуфы, содержащие вулканические блоки и бомбы.
Пеплопад: Выпадениеочень тонкогопепла из воздухаПеплопад во времяизвержения влк. Пинатубо(Филиппины)
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Пирокластический поток – раскаленная лавина, идущая по склону вулканаЛахары: Потоки грязи, насыщенные пеплом идругими вулканическими продуктами.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Коэффициент эксплозивности
Количество пирокластического материалапо отношению к объему извержения, ввес. %. (А.Ритманн, 1936)
Океанические 2-10%, континентальные –40-60%, островодужные – 95-100%.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Главные типы изверженийМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Исландский тип изверженийИсландский тип извержений характеризуется излиянием жидкойбазальтовой лавы из длинных параллельных трещин. Врезультате таких излияний формируются лавовые плато.
Трещины Eldgja, 934 и Laki, 1783,18 км3 и14 км3 лавы
Плато Columbia River,14-16 млн. л.н. 170 тыс. км3
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Извержение Крафлы 1975-1984 гг
1975
1977
Июль 1980
Michael Ryan, 1984 (USGS), 6 сент. 1984
Янв.1981
нояб.1981
сен.1984
Извержение Крафлы, 1975-1984 ггМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Гавайский типхарактеризуется лавовымифонтанами и маловязкимипотоками. Потоки текут посклонам, образуют лавопады идостигают берега океана. Практически нет пепловыхколонн и очень мало взрывов(эксплозий)
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Пример лавопада во времяизвержения Килауэа, Гавайи
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вызывается выходом вулканических газов. Обычноповоряется каждые несколько минут.
Извержения Стромболианского типа
Выбрасываетсятефра различнойразмерности, отпепла до бомб.
Периодические взрывы или фонтанирование лавы изкратера.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулканианский тип извержений
Периодические взрывные извержения (периодичность– раз в несколько десятков лет)
Выброшенные частицы преимущественно твердые
Характерно для андезитовых, богатых летучими магм
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Сходно с вулканианскимтипом, но характеризуетсяраскаленными лавинами ипалящими тучами (NueesArdentes)
Пелейский тип изверженийМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Nuee Ardente (Палящая туча)
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Плинианские извержения
Формируют эруптивнуюколонну, которая достигаетстратосферы (>11 кмвысоты).Пепел остается встратосфере в течениенескольких лет и можетвлиять на климат Земли.
Крупные икатастрофическиевзрывные извержения. Какправило происходят последлительного перерываВязкая магма
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Эксплозивные извержения плинианского типасопровождаются интенсивными пеплопадами
Пеплопад во время изверженияMount St.Helens в мае 1980 г.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Ультраплинианские извержения
Катастрофические эксплозивные извержения прикоторых выбрасывается более 100 км3 тефры ипепловая колонна превышает высоту 25 км.
Влк. Санторини
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Санторини, ГрецияМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Пепловый слой, СанториниМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Санторини – потухший вулкан или спящий?
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Фреатические изверженияИзвержения твердой тефры и большого количествапара, происходящие за счет контакта воды с магмой.
Photograph by D.A. Swansonon 4 April 1980, St.Helens
Odai and Nakahori
Вулкан Йоджима,Изу-Бонинская ОД
Несопровождаетсявыбросами илиизлияниями лавы
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Типы извержений, - Rick CheelТип Лава Вулкан Примечания
Исландский Базальт Нет или щитовой Трещинные излияния
Гавайский Базальт щитовой
Стромболианский Базальт-андезит
Небольшойстратовулкан
Спокойное, продолжительноеизвержение
Вулканский андезит стратовулкан Большие эруптивныеоблака
Плинианский Андезит-риолит
стратовулкан Пирокластическиепотоки
Кальдеро-образующий
Риолит Стратовулкан илимаар
Фреатический любой любой Выбросы бомб иобломков
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулкан Ключевской, 1994Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Some Icelandic volcanoes are buried beneath glaciers.Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Wunderman et al., 2004
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Что в извержениях заметнее всего?
Вулкан Ключевской, Камчатка
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Cleveland Volcano, AlaskaМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Mount Etna From Space
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Летучие – движущая силаизвержений
• При больших давлениях различные газырастворены в магме (H2O, CO2 , HCl и др.)
• Магма может содержать до 10 весовыхпроцентов растворенных газов.
• При подъеме и падении давления происходитнуклеация пузырьков и их последующий рост.
• При взрывных извержениях происходитдробление магмы и вынос ее на поверхностьгазом.
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Режимы течения газожидкостных сред
ИзменениеИзменение структурыструктуры потокапотока попо меремере ростароста долидоли газагаза
ПузырьПузырь--ковыйковый
СнаряСнаря--дныйдный
ПереПере--межмеж..
ДисперсДисперс--ныйный
КольцеКольце--войвой
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Видео отдельных режимов
1 2 3
1. Пузырьковый2. Кластерный3. Снарядный
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
От чего зависит режим течения?
На это осях отложены приведенные объемные потоки фаз.
•Объемной долигаза•Вязкостижидкости•Скорости потока•Геометрииканала•Способадиспергирования•…
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Вулканические извержения какмногофазные течения
Тип извержения Режим течения
ГавайскийПелейский
ПузырьковыйКластерный
Стромболианский Снарядный
ВулканскийПлинианский
Дисперсный
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Эруптивная пепловая колонна
• Хорошо заметна и с Земли, и из космоса• Легко измеряется высота колонны• Мешает полетам реактивных самолетов• Попадает в стратосферу и оказывает влияниена климат
• Дает стратифицированные пирокластическиеотложения, которые можно точно датировать.
• Можно легко посчитать объем выброшеннойпирокластики
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Длительность изверженийМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
VEI – volcanic explosive index
DRE- Dense RockEquivalent – объемизвержения впересчете на плотнуюпороду
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
VEI (Volcanic Explosivity Index) - Rick CheelVEI
Classification DescriptionВысотаколонны
Объем Frequency Example
0 Гавайский Не экплозивное < 100 м < 104м³ ежедневно Mauna Loa
1 Гавайско-стромболианский незначительное 100-1000 м > 104 м³ ежедневно Stromboli
2Стромболиано-вулканианский эксплозивное 1-5 км > 106 м³ еженедельно Galeras 1993
3 Вулканианский/Пелейский серьезное 3-15 км > 107 м³ ежегодно Lassen 1915
4 Пелейский/Плинианский разрушительное 10-25 км > 0.1 км³ ≥ 10 лет
Soufrière Hills 1995
5 Плинианский катастрофическое > 25 км > 1 км³ ≥ 50 лет St. Helens 1980
6Плинианский/Ультраплинианский грандиозное > 25 км > 10 км³ ≥ 100 лет Pinatubo 1991
7 Плинианский/Ультраплинианский колоссальное > 25 км > 100 км³ ≥ 1000 лет Tambora 1815
8 Ультраплинианский мегаколоссальное > 25 км > 1,000 км³ ≥ 10,000 лет Toba (74,000 BP)
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Сколько было крупныхизвержений?
~280~460По исследованиям тефры
VEI ≥ 4VEI ≥ 3
~210~970В исторических записях
~490~1440Весь голоцен
VEI 7 – 7 документированныхизвержений за 10 тыс.лет
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Типы вулканических построекМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Типы вулканов -Щитовые вулканыПостройка с пологимисклонами
• Извержения гавайскоготипа
• Преобладают маловязкиебазальтовые магмы
Крашенинников С.П., 1-й курс
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Стратовулканы• Сложены чередованиемслоев пирокластическогоматериала и лавовыхпотоков
• Преобладают извержениявулканианского иплинианского типов
• Примеры: Везувий, Ключевской, Сент-Хеленс
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Морфология стратовулканов
• Стратовулканы характеризуются коническойформой постройки
• Более молодые вулканы имеют болееправильную коническую форму
• Активные стратовулканы способны сохранятьконический профиль
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Типы вулканов
• Кальдеры• Образуются за счеткатастрофическоговзрыва или коллапсапустого очага магмы, оставившего после себякруглую впадинукальдеры
• Характеризуется оченьинтенсивнымиизвержениями
• Пример: Йеллоустоун
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Парикутин (Мексика) начализвергаться посреди кукурузногополя в 1943 году. Извергалсянепрерывно до 1952 г.
В первый год вулкан вырос на336 метров
Скорость роста постепеннозамедлялась – к 1952 г он достиг424 м высоты.
Шлаковые конусаМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Подводные извержения
Chadwick, W., K. V. Cashman, R. Embley, H. Matsumoto, R. P. Dziak, C. E. J. de Ronde, T. A. Lau, N. D. Deardorff, and S. M. Merle , J. G, 2008. Direct video and hydrophone observations of submarine explosive eruptions at NW Rota-1 volcano, Mariana Arc. J Geophys Res, doi:10.1029/2007JB005215
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Подводное извержение СЗ-Рота-1
Глубина 560 м. Глубоководныйаппарат Jason II, 29 апреля 2006. NOAA Vents Program.
Билл Чэдвик
видеосъемка извержения NW Rota-1Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Островна
я дуга Хан
тер
Рифтовая зонаСев. Фиджи
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Southern SurveyorМатериалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Детальные схемы подводныхвулканов
Трещинное излияние
Щитовой вулкан
Кальдера Лавовый купол?
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Пиллоу-лавы: Формируются за счет фрагментацииво время очень быстрого остывания в подводныхусловиях
Richard Pyle
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
Краткие итоги лекции №3• Вулканы могут извергать как жидкий, так итвердый материал. Жидкий материал можетизливаться или выбрасываться в воздух.
• Современные классификации изверженийсводятся к линейной или логарифмическойшкале высоты эруптивной колонны и объемапирокластического материала.
• Вулканические постройки классифицируютсяпо морфологическим признакам, в первую поуглу склонов и объемам постройки.
• Существует еще много неклассифицированныхтипов извержений и вулканических построек
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru/
Материалы из GeoWiki - http://wiki.web.ru
