Тема 14. Магматизм и землетрясения

Магматизм – это явления, связанные с образованием, изменением состава и движением магмы из недр земли к ее поверхности. В зависимости от характера движения магмы магматизм делится на вулканизм и плутонизм.

Вулканизм – это внешняя форма магматизма, называемая еффузивной. Очаги расплавленного вещества - магмы образуются на глубине от 50 до 350 км. Она поднимается по разломам земной коры и изливается на поверхность в виде лавы. Лава отличается от магмы отсутствием летучих компонентов. Они при выходе на поверхность и падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.

Вулкан представляет собой конусообразную возвышенность, сложенную из продуктов вулканических извержений. Он соединен с более глубокими частями Земли посредством канала – жерла. Жерло закрыто застывшей лавой или рыхлыми продуктами извержений. Оно открывается во время извержения и через него вырываются газы, лава и пепел. Устье жерла воронкообразной формы называют кратером и такую форму оно имеет у большинства вулканов. После извержения на месте кратера образуется впадина с вертикальными стенками – кальдера. Побочные кратеры на склонах вулканы называют паразитическими. Через них тоже может извергаться некоторое количество лавы.

Вулканы делятся на действующие, потенциально действующие, условно потухшие и потухшие. Действующие – это извергавшиеся за последние 3 500 лет; их 947; потенциально действующие извергались3 500 – 13 500 лет назад; их примерно 1343; условно потухшие имеют возраст менее 100 000 лет, не проявляют активности, но сохраняют свои внешние формы; потухшие к настоящему времени полуразрушены и не проявляют активности последние 100 000 лет.

На ранних стадиях развития Земли существовали площадочные вулканы, когда обширные участки относительно тонкой земной коры находились в расплавленном состоянии. На более поздних стадиях распространение получили трещинные вулканы, где излияние лавы осуществлялось по протяженным трещинам. В настоящее время их очень мало; они встречаются в Исландии и на Камчатке.

Современные вулканы центрального типа делятся на три вида.

1.Вулканы типа Маар - это тип недоразвившегося вулкана. На начальной стадии вулканический конус отсутствует, устье жерла находится на уровне местности. Извержение состоит обычно из одного взрыва от проникновения из Земли газов без лавы и пепла. Название эти вулканы получили от названия области в Японии, где подобные явления встречаются наиболее часто. Примером может служить извержение здесь вулкана Сиране в 1882г. На поверхности земли остается углубление – воронка взрыва, а вглубь земли идет трубка взрыва. Дно углубления значительно ниже уровня земли и, если это углубление заполняется водой, то образуется озеро. Цилиндрические трубки, пересекающие пласты с воронкообразными расширениями на поверхности называют диатремы. Диатремы заполнены брекчией, т.е. обломками сланцев, песчаников. Эти брекчии являются алмазоносными и из них добывают алмазы промышленным способом.

2.Вулканы Гавайских островов имеют форму пологих куполов, угол наклона которых не более 3 – 10⁰. Они построены только из лавы без рыхлых продуктов извержений. На вершине расположено обширное плато. Значительную часть его занимает кратер в форме плоского углубления. Извержение состоит лишь из излияния лавы без взрывов, выделения газов и пепла. Лава этих вулканов основного состава, очень подвижна и растекается со скоростью около 30 км/час.

3.Вулканы типа Везувия являются наиболее распространенными. В начале извержения на вершине постепенно усиливается выделение газов. Газовые продукты извержения, называемые фумаролами, имеют высокую температуру (до 500⁰С) и содержат водяные пары, СО₂, СО, азот, сернистый газ, хлор, сероводород и т.д.

Выделение газов сопровождается взрывом и в кратере открывается отверстие, сообщенное с жерлом. Вместе с газами увлекаются массы твердых продуктов; высота выброса может достигать нескольких километров. Например, при извержении Везувия она составляла около 5км; при извержении Кракатау в 1883г. – 27км и образовавшееся облако несколько раз обогнуло Земной шар, а частицы от этого извержения очень долгое время находились в атмосфере. При его извержении погибло 36 тысяч человек. Благодаря высокой скорости газов они уносят с собой пепел, обломки от стенок вулкана, частицы лавы, шлаков – лапилли (это обломки размером до 3 см; от латинского слова «лапиллис» - камешек). Из образовавшегося облака на землю падает пепел, песок, глыбы массой до 1тонны – вулканические бомбы. При взрыве вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году на удалении до 40км были разбросаны бомбы диаметром до 13 м, а в 150 км толщина слоя пепла была 0,5 м. Огромный выброс пыли в атмосферу провел к похолоданию; даже в Лондоне среднегодовая температура упала почти на 3⁰С; в Северной Америке не созрел урожай.

Рыхлые продукты извержения послойно настилаются вокруг кратера и за счет их уплотнения формируется порода, называемая вулканическим туфом. С образованием новых слоев совершается рост вулкана и поднимается кратер. В период затишья края воронки обваливаются, образуется плоское дно кратера. В его середине возникает конус извержения, т.е. центральный пункт извержения.

После достижения максимума выбросов происходит взрыв и из кратера или трещин начинает вытекать лава. Температура лавы 600 – 1200⁰С; в зависимости от содержания SiО₂ они делятся на кислые, средние, основные и ультраосновные. Кислые лавы содержат более 65% SiО₂; они легкие и малоподвижные; температура 800-900⁰С. У средних лав 52-65% SiО₂, они тоже вязкие, но температура более высокая – 1000-1200⁰С. Основные и ультраосновные лавы с содержанием SiО₂ соответственно 52-45% и менее 45% более подвижны. После излияния лавы сила извержения ослабевает, уменьшаются выбросы газа и пепла, подземные удары прекращаются.

В результате подводных извержений образуются новые острова из вулканического пепла и лавы. Примером могут служить Гавайские острова, высота которых относительно дна Тихого океана 9-9,5 км, т. е. выше Эвереста.

Плутонизм – это подземные извержения,называемые интрузией. Поднявшаяся магма не достигает поверхности; она либо заполняет пустоты земной коры, либо внедряется между пластами, поднимая и раздвигая их. Формами интрузий являются батолиты и лакколиты.

Батолиты – это обширные (площадью в несколько сотен км²) изверженные массы неправильной формы. Они лежат несогласно с перекрывающими их земными пластами и уходят своими основаниями на большие глубины Земли.

Лакколиты – это результат интрузии, при котором между пластами осадочных пород кристаллизуется магма в виде линзообразного тела. Размеры таких включений обычно не превышают нескольких км; они не нарушают естественного расположения пластов, лежат с ними согласно.

Если на суше сейчас менее 1000 действующих вулканов, то число подводных вулканов гораздо больше; только в Тихом океане их более 10 000.

Землетрясения - это сотрясение земной коры от действия подземных сил. По глубине расположения очага землетрясения делятся на:

1. Поверхностные – глубина до 10 км;

2. Нормальные – глубина 10-60 км;

3. Промежуточные – глубина 60-300 км;

4. Глубокофокусные – глубина более 300 км.

По происхождению они делятся на 3 группы:

1. Денудационные вызваны обвалами в горах, провалами карстовых пещер, других естественных пустот в земной коре, крупными оползнями и т.д. Это поверхностные землетрясения, сила их незначительна и количество их небольшое.

2. Вулканические вызваны глубинными взрывами газов, выделяющихся из магмы, гидравлическими ударами магмы при ее движении по каналам сложной формы в земной коре. Глубина очага таких землетрясений обычно не превышает 30-50 км; они обычно предшествуют извержениям вулканов

3. Тектонические наиболее распространены (до 95%) и разрушительны. Согласно современным теориям, они связаны с кратковременными разгрузками механических напряжений в литосфере. Эти напряжения возникают и постепенно усиливаются при сдвижении отдельных блоков. По достижении критического значения на наиболее напряженном участке происходят глубинные разломы и смещения блоков. Такая разгрузка напряжений сопровождается образованием сейсмических волн.

Место, где происходит явление, вызывающее землетрясение, называется гипоцентром или фокусом землетрясения. Очаги землетрясения находятся обычно на глубине до 100 – 200км. Энергия из фокуса передается в окружающие пласты волнами упругости.

Точка выхода вертикали от фокуса к земной поверхности называется эпицентром землетрясения. Это место на земной поверхности расположено на кратчайшем расстоянии от очага землетрясения и подвергнуто наибольшей силе удара волн упругости. От эпицентра по поверхности Земли распространяются длинные или поверхностные волны.Наиболее удаленная от очага землетрясения точка земной поверхности называется антиэпицентром.

Подземные толчки обладают свойством повторяемости. После главного толчка в течение длительного времени (иногда до 3-4 лет) следуют повторные, называемые афтершоками. Очаги афтершоков находятся либо в фокусе главного толчка, либо рядом с ним.

Моретрясения часто сопровождаются цунами. Это волны, возникающие при быстрых провалах дна. В эпицентре образуется восходящая волна, которая преобразуется в волну цунами, которая распространяется от эпицентра со скоростью до 800 км/час. В океане высота этой волны не более 2 м и при ее длине 100-300 км она практически незаметна. Однако на мелководье она тормозится, вырастает до 30-40 м и обладает большой разрушительной силой.

Землетрясения приводят к изменениям в земной коре. Образуются трещины, происходит перемещение по ним земных пластов. При смещении пластов в горизонтальном направлении происходит сдвиг, а при вертикальном смещении – сброс. В горах землетрясения сопровождаются обвалами и оползнями. Наиболее сейсмична периферия Тихого океана, образующая Тихоокеанский сейсмический пояс, и полоса от Гибралтара до Индонезии – Средиземноморско-Индонезийский сейсмический пояс. Для регистрации землетрясений используются сейсмографы и 12 - бальная шкала смещения маятника сейсмографа. Смещение маятника сейсмографа на 2 мм соответствует землетрясению силой F=6 балов; на 4 мм – F=7 баллов и т.д. Землетрясение силой F=2-3 балла регистрируется только приборами; при 11-12 баллах полностью разрушаются здания, происходят вертикальные и горизонтальные смещения рельефа.

Оценку интенсивности землетрясений производят также по амплитуде смещения почвы. Для этого используют магнитуду М. Это десятичный логарифм отношения максимальной амплитуды смещения почвы на удалении 100 км от эпицентра к эталонной амплитуде слабого землетрясения: М=lg. Связь между магнитудой М и силой землетрясения F в балах: М=1,3+0,6F. Т.е., магнитуда самых сильных землетрясений достигает 8-8,5.

Дата добавления: 2013-12-12