Почему вулканы извергаются?

Согласно преданиям австралийского народа Гундитжмара, вулкан Будж-Бим на континенте сформировался, когда гигант склонился над землей так надолго, что его тело превратилось в вулканическую гору, а его зубы превратились в лаву, извергнутую вулканом. Но, как объясняет геология, от 60 до 80 извержений вулканов, которые происходят каждый год, на самом деле вызваны путешествием магмы из недр Земли к ее поверхности. По данным Геологической службы США (USGS), то, насколько спокойным или пагубным будет извержение, зависит от свойств и поведения вызывающей его магмы. (1, 2, 3)

Что происходит во время извержения вулкана?

Поскольку магма легче, чем твердая порода вокруг нее, ее карманы иногда поднимаются через слой мантии. По мере того, как она проталкивается через литосферу Земли, газы в магме (включая водяной пар, углекислый газ, диоксид серы и другие), которые остаются смешанными на более глубоких уровнях, все больше хотят высвободиться, поскольку давление, оказываемое на них, уменьшается. То, как эти газы высвобождаются, определяет, насколько сильным будет извержение, когда магма, наконец, протолкнется через чрево вулкана и прорвется через слабые участки земной коры, такие как жерла, трещины и вершина. (4)

Что такое магма?

Магма – это расплавленная порода, происходящая из мантии Земли, между перегретым ядром и внешним слоем земной коры. Подземная температура магмы составляет около 1480°C. После того, как она извергается из жерла вулкана на поверхность Земли, она известна как «лава». (5)

Читайте также: 12 Крупнейших извержений вулканов в истории человечества.

Типы извержений вулканов

Хотя не все извержения вулканов одинаковы, они обычно делятся на две категории: эффузивные или взрывные.

Эффузивные извержения

Эффузивные извержения – это извержения, при которых лава выходит из вулкана относительно мягко. Как поясняет Геологическая служба США, эти извержения менее сильны, поскольку порождающая их магма имеет тенденцию быть жидкой и текучей. Это позволяет газам внутри магмы легче выходить с ее поверхности, тем самым сводя к минимуму взрывную активность. (6)

Геологи заметили, что эффузивные извержения обычно ведут себя одним из нескольких способов. Если расплавленная лава вытекает из длинных трещин (глубоких линейных трещин в земной коре), стиль извержения называется «исландским» в честь вулканической активности в Исландии, где такое поведение обычно происходит.

Если вулкан демонстрирует «фонтан» лавы и потоки лавы, текущие из его жерла и окружающих трещин, он описывается как «гавайский».

Взрывные извержения

Когда магма имеет более густую и вязкую консистенцию (подумайте о зубной пасте), газы, попавшие в нее, не так легко высвобождаются. (По данным Американского музея естественной истории, магмы с более высоким содержанием кремнезема имеют более густую консистенцию.) Вместо этого газы образуют пузыри, которые быстро расширяются, вызывая взрывы лавы. Чем больше пузырей образует магма, тем более взрывным будет извержение. (7)

• Стромболианский тип извержения, который характеризуется небольшими непрерывными извергающимися сгустками лавы низко в воздух, и является самыми легким типом взрывных извержений.
• Вулканианский тип извержения характеризуется умеренными взрывами лавы и вулканического пепла.
• Пелейский тип извержения представляет собой взрывные выбросы, которые создают пирокластические потоки – смеси вулканических фрагментов и газов, которые стекают по склонам вулкана с высокой скоростью.
• Плинианский тип извержения, такой как извержение вулкана Сент-Хеленс в штате Вашингтон в 1980 году, является наиболее мощным типом извержений. Их газы и вулканические фрагменты могут взлетать в небо на расстояние более 11 километров. В конце концов, эти колонны извержения могут обрушиться на пирокластические потоки. (8)

Читайте также: 11 Изображений вулканов из космоса.

Гидровулканические извержения

Когда магма поднимается через земную кору, она иногда встречается с грунтовыми водами из водоносных слоев и тающими ледяными шапками. Поскольку магма в несколько раз горячее, чем точка кипения воды (100°C), вода перегревается или почти мгновенно превращается в пар. Это мгновенное преобразование из жидкой воды в водяной пар приводит к избыточному давлению внутри вулкана (напомним, что газы оказывают большую силу на свои контейнеры, чем жидкости), но поскольку этому нарастающему давлению некуда деться, оно выталкивается наружу, разрушая окружающую породу, и устремляется вверх по каналу вулкана, пока не достигнет поверхности, вытесняя смесь лавы с паром, водой, пеплом и тефрой (фрагментами породы) в так называемом «фреатомагматическом» извержении.

Если нагретые магмой горячие породы, а не сама магма, взаимодействуют с подземными грунтовыми водами или снегом и льдом, извергаются только пар, вода, пепел и тефра без лавы. Эти паровые извержения без лавы известны как «фреатические» извержения.

Как долго длятся извержения?

Как только происходит извержение, оно длится до тех пор, пока местный магматический очаг не опустеет, или пока не выйдет достаточно материала, чтобы давление внутри вулкана выровнялось. Тем не менее одно извержение может длиться от одного дня до десятилетий, но, согласно Глобальной программе вулканизма Смитсоновского института, извержение происходит в среднем семь недель. (9)

Читайте также: Как вулканы влияют на климат?

Почему некоторые вулканы бездействуют?

Если вулкан не извергался какое-то время, его называют «спящим» или неактивным. Состояние покоя может возникнуть всякий раз, когда вулкан оказывается отрезанным от источника магмы, например, когда тектоническая плита перемещается над горячей точкой. Например, Тихоокеанская плита, на которой расположены Гавайские острова, перемещается на северо-запад со скоростью от 7,5 до 10 сантиметров в год. По мере того как это происходит, Гавайи медленно уносятся прочь от своей океанической горячей точки, которая остается неподвижной. Это означает, что действующие в настоящее время гавайские вулканы могут перестать действовать в далеком будущем. (10)

Поскольку часто трудно сказать, останется ли вулкан неактивным или просто бездействующим в данный момент, геологи обычно не считают вулкан потухшим до тех пор, пока он не будет бездействовать более 10 000 лет. (11)

Treehugger