Введение в курс 0:04 Представление Олега Эдуардовича Мельника, члена-корреспондента РАН. Курс динамической вулканологии будет разделен на геологическую и математическую части. Важность понимания различных типов извержений для оценки их опасности.
Классификация извержений 1:08 В мире происходит несколько десятков извержений одновременно. Классификация извержений помогает оценить их опасность и интерес. Пример: пленянское извержение требует немедленного вмешательства, а гавайское - наблюдения.
Основные термины 2:23 Извержение - процесс появления магмы или вулканических продуктов на поверхности земли. Вулкан - место, где магма достигает поверхности земли, не обязательно гора. Индекс деструктивности - мера площади, пострадавшей от извержения.
Тефра и туфы 4:51 Тефра - рыхлое отложение извержений, включая вулканический пепел и бомбы. Игнебриты - тефра, спекающаяся в процессе отложения. Туфы - бывшая тефра, уплотнившаяся за счет гидрохимических процессов.
Горячие точки 7:02 Горячие точки - районы с аномально высокими скоростями вулканизма. Горячие точки не вписываются в простую модель геодинамики плит. Основные параметры магмы: температура и вязкость.
Температура и вязкость магмы 7:50 Температура магмы варьируется от 800 до 1250 градусов Цельсия. Вязкость магмы влияет на ее способность к течению. Вода в магме обеспечивает вспенивание и фрагментацию.
Скорость извержения 11:22 Скорость извержения измеряется в килограммах или тоннах в секунду. Высокая скорость извержения делает его более яростным. Спокойные извержения происходят при низкой скорости.
Влияние воды на извержения 12:02 Вода из поверхностных слоев может влиять на характер извержений. Вода может поступать в магму перед извержением, изменяя её свойства. Лавовые потоки могут перекрывать озера и болота, создавая интересные формы.
Кристалличность магмы 13:01 Кристалличность магмы определяет её вязкость. Обсидианы — это магма с очень малым количеством кристаллов, застывающая в стекло. Кристалличность выше 50% делает магму слишком вязкой для перемещения.
Геодинамические обстановки 14:24 Тектоника плит описывает различные геологические структуры. Океанические плиты могут двигаться друг на друга, создавая субдукцию. В океанах есть срединно-океанические хребты, океанические острова и плато.
Вулканизм на континентах 15:47 На континентах есть рифтовые зоны и горячие точки. Островные дуги и океанические острова — разные геологические структуры. Островные дуги окаймляют границы океанов и континентов.
Срединно-океанические хребты 17:31 Срединно-океанические хребты генерируют магму и формируют океанические плиты. Эти хребты непрерывны и соединяют океаны. Плиты могут погружаться под континенты, создавая вулканы и активные окраины.
Островные дуги и континентальные рифты 20:20 Островные дуги образуются, когда плиты не достигают континентов. Континентальные рифты могут образовывать новые океаны или вулканические зоны. Примеры континентальных рифтов: Красное море, долина реки Иордан, Мертвое море, Голландские высоты, Байкал.
Продуктивность вулканов 22:42 Журналисты часто утверждают, что больше всего вулканов в США или Исландии. На самом деле, самая продуктивная геодинамическая обстановка - срединно-океанические хребты. Ежегодно образуется от трех до девяти кубических километров лавы, а общий объем магматизма составляет около двадцати кубических километров.
Зоны субдукции и океанические острова 23:27 Извержения на срединно-океанических хребтах происходят на глубине 2,5-4 км и часто остаются незамеченными. Зоны субдукции, такие как активные континентальные окраины и островные дуги, также являются важными источниками магмы. Океанические острова, такие как Гавайи, имеют постоянные потоки лавы, но уступают по объему магмы срединно-океаническим хребтам и зонам субдукции.
Континентальные рифты 25:06 Континентальные рифты связаны с наиболее разрушительными извержениями, но имеют наименьший объем магмы. Эти извержения происходят в рифтовых долинах, таких как Восточно-Тихоокеанское поднятие.
Тихоокеанское огненное кольцо 25:22 Восточно-Тихоокеанское поднятие включает остров Пасхи и другие вулканические острова. Плиты от поднятия идут в сторону Чили и Перу, создавая активную континентальную окраину. Островные дуги, такие как Тонга и Новая Зеландия, образуются из-за недостатка напора плиты.
Марианский желоб и Филиппинское море 28:26 Марианский желоб и Марианские острова образуют вулканические острова. Филиппинское море включает серию дуг и спрединг, что создает дополнительные вулканические активности.
Курильские острова и Камчатка 29:33 Курильские острова и Камчатка являются островными дугами, но Камчатка больше похожа на полуостров. Беринговые острова и Алеуты имеют меньше вулканической активности.
Горячие точки и их география 31:12 Горячие точки, такие как Гавайи и Гаити, являются океаническими островами. Галапагосы и Макуори также являются горячими точками, но имеют свои особенности.
Конвекция и мантийные диапиры 32:27 Конвекция в мантии создает большие конвективные ячейки, которые двигают плиты. Подъем вещества в мантии вызывает магматизм и образование
Перемещение мантии 34:40 Мантия не является жидкостью, а твердой породой. Магмы выносят ксенолиты, которые показывают состав мантии. Пример ксенолита - лерцалит, который соответствует первичной мантии.
Состав лерцалита 35:23 Лерцалит состоит в основном из оливина. Оливин преобладает в лерцалите, достигая 50-100%. Также присутствуют ортопераксен и клинопераксен, а также минералы алюминия.
Правило фаз Гиббса 37:13 Количество степеней свободы равно количеству компонентов минус количество фаз плюс два. В равновесии количество минералов равно количеству компонентов. Каждый минерал отвечает за определенный компонент.
Примеры минералов 39:15 Оливин фиксирует магний, ортопераксен - кремний. Клинопераксен фиксирует кальций, а алюминий может фиксироваться в плагиоклазе, шпинели или гранате. В зависимости от условий, алюминий фиксируется в разных минералах.
Твердость мантии 41:07 Мантия остается твердой при любых условиях. Для образования магмы мантию нужно расплавить. Нагрев мантии сложен, поэтому используются другие механизмы.
Механизмы плавления 42:26 Уменьшение давления - адиабатическая декомпрессия. Пример с газовым баллончиком: жидкость переходит в газ при уменьшении давления. Добавление веществ может изменить температуру плавления.
Механизмы плавления мантии 44:52 Добавление подсоленной воды к мантии понижает температуру плавления. Три основных механизма: нагрев, сброс давления и добавка вещества. Эти механизмы реализуются в разных геодинамических обстановках.
Срединно-океанические хребты 45:33 Поднимающиеся объемы мантии не остывают, давление падает. Это пример адиабатической декомпрессии.
Океанические острова 46:12 Мантийный плюм нагревает породы, вызывая вулканизм. Океаническая плита насыщается морской водой, что снижает температуру плавления.
Давление и температура в мантии 48:22 Давление в мантии увеличивается с глубиной. Линия солидас показывает начало плавления мантии. Мантия остается твердой при нормальных условиях.
Плавление мантии 50:36 Для плавления мантии нужно поднять температуру, сбросить давление или добавить вещество. Под срединно-океаническими хребтами мантия плавится на 20-30%.
Океанические острова и вулканизм 51:45 Поднимающееся вещество нагревает верхнюю часть мантии, вызывая плавление. Вулканизм происходит в точках, где горячее вещество поступает к поверхности.
Зоны субдукции 53:58 Океаническая плита, насыщенная морской водой, плавит мантию. Добавление воды снижает температуру плавления на 200 градусов.
Типы извержений 55:11 Три основных механизма плавления мантии. Производные и смешанные механизмы от этих трех. Переход к обсуждению типов извержений.
Происхождение магмы 55:22 Магма берется из твердой мантии или других пород за счет плавления. Типы извержений зависят от поведения магмы на поверхности.
Состав магмы 55:39 Магма состоит из магматического расплава, кристаллов и газовых пузырьков. Кристаллы могут составлять до 50% магмы, но при 70% она перестает двигаться. Лава — это дегазированная магма, которая появляется на поверхности.
Типы извержений 58:01 Ифузивное извержение: лава вытекает из трещины. Эксклюзивное извержение: магма выдавливается с трудом. Эксплузивное извержение: магма взрывается, чтобы выйти на поверхность. Фриотические извержения: лава остается на глубине, прогревая грунтовые воды.
Классификация извержений 1:01:18 Существует более 30 типов извержений, классифицируемых по поведению магмы. Основные типы: ифузивное, эксклюзивное, эксплузивное и фриотическое. Примеры: исландский тип — лава течет по трещинам, гавайский тип — лава локализуется в центральной точке.
Подводные извержения 1:03:57 Подводные извержения характеризуются сложным поведением лавы. Лава образует шланги с закаленной коркой, которая пытается помешать течению. Подводные трещины часто связаны с ифузивными извержениями.
Выдавливание лавы 1:05:25 Лава медленно выдавливается, вязкость может достигать десятков тысяч паскаль-секунд. Вещество ведет себя как твердое тело, но способно к течению при большой нагрузке. Пример: купол Маунсен-Хеленс, который растет и разрушается.
Экструзивные купола 1:07:09 Экструзивные купола промежуточны между жидкостью и твердым телом. Они способны обрушаться и раскалываться, но также медленно течь.
Эксплозивные извержения 1:07:37 Эксплозивные извержения связаны с вязкими магмами, которые не могут излиться. Классификация: стромболианский, вулканианский, суппленянский, пленианский и ультралининский типы.
Стромболианский тип 1:09:42 Пример: вулкан Стромболи, где магма поднимается по каналу, вызывая взрывы и выбросы. Извержения стромболианского типа происходят регулярно, но с небольшими выбросами.
Вулканианский тип 1:11:31 Пример: вулкан Швелоч на Камчатке, который регулярно извергается. Извержения вулканианского типа могут быть мощными, но не катастрофическими.
Суппленянский тип 1:13:17 Пример: извержение вулкана в Чили в 2011 году, которое вызвало серьезные последствия. Суппленянский тип извержений относительно чист, но может быть мощным.
Пленианский тип 1:14:46 Пример: извержение вулкана Везувий в 1979 году, которое дало название типу. Пленианский тип извержений связан с большими разрушениями и жертвами.
Смешанные типы извержений 1:16:08 Пример: пилейский тип извержений, названный по вулкану Мон-Пеле. Пилейский тип направлен вдоль склона вулкана, что делает его разрушительным.
Примеры смешанных типов 1:17:34 Пример: вулкан Мерапи в Индонезии, который извергается два-три раза в год. Мерапи растет и обрушается, вызывая перкластические потоки.
Определение типа извержения 1:18:40 Пример: обрушение эксклюзивного купола, который иногда взрывается. Споры о том, что
Типы извержений 1:19:49 Исландиский тип извержений: подводные и наземные. Гавайский тип: мало вязкая магма, лавовые озера и потоки. Стромболианский тип: фейерверк, бомбы из кратера. Вулканианский тип: пирокластический поток, взрыв экструдированных куполов.
Индекс эксплозивности 1:20:56 Индекс эксплозивности VEI связан с разрушениями и последствиями извержений. Шкала логарифмическая, от 0 до 8. Маленькие извержения происходят часто, стромболианский тип имеет VEI около 0.
Примеры извержений 1:21:39 Извержения в Калифорнии: Лонг-Вэлли, Моно-Вулканник Филд. Катастрофические извержения: Маунсен-Хеленс, Толбачик, Нарапта. Извержения с объемом более 1000 кубических километров.
Ультраплинианские извержения 1:25:59 Объем более 100 кубических километров, пепловая колонна достигает 40 км. Влияние на климат, могут быть экспозивными. Пример: извержение, погубившее минойскую цивилизацию.
Действующие вулканы 1:26:55 Действующий вулкан: извергается в данный момент или извергался в историческое время. Историческое время: 2500 лет, затем 10 тысяч лет. Меценяновский каталог отмечает вулканы, извергавшиеся за последние 10 тысяч лет.
Вероятность извержения 1:29:24 Вулкан считается действующим, если с последнего извержения прошло меньше времени, чем между предыдущими извержениями. Пример: вулкан, извергавшийся каждые 600-700 тысяч лет. Периодичность вулканических извержений связана с тепловой машиной Земли.
Вулкан Йеллоустоун 1:32:08 Вулкан Йеллоустоун действующий, несмотря на последнее извержение 640 тысяч лет назад. Извержения происходили и 100 тысяч лет назад, и 4-6 миллионов лет назад. Вулкан, извергавшийся 15 миллионов лет назад, уже потухший.
Миграция горячей точки 1:33:05 Споры о том, будет ли следующее извержение в Йеллоустоуне или в другом штате. Горячая точка мигрирует, что влияет на перерыв между извержениями. Лекция подходит к концу, обсуждение типов извержений и их связи с геодинамическими обстановками.
Срединно-океанические хребты 1:34:07 Срединно-атлантический хребет и хребет Ян-Майен. Большинство извержений на планете происходят на этих хребтах. Извержения подводные и инфузивные, что затрудняет их наблюдение.
Гавайский тип вулканизма 1:34:59 Гавайский тип связан с горячими точками, такими как Гавайи. Лавовые реки и фонтаны характерны для этого типа вулканизма. Гавайский тип также встречается на острове Ливиньон и других океанических островах.
Исландский тип вулканизма 1:35:40 Исландия сочетает срединно-океанический хребет и плюм. Исландский тип включает трещины и надводные извержения. Этот тип характерен для Исландии и нескольких других мест.
Островодужный вулканизм 1:36:40 Островодужный вулканизм распространен на Курильских островах, Камчатке и Японии. Внутриплитный вулканизм включает Йеллоустоун и другие вулканы. Катастрофические извержения возможны на островных дугах и внутри плит.
Вулкан Толбачик 1:37:41 Вулкан Толбачик на Камчатке, недавнее извержение 2022-2023 годов. Фонтанирование лавы и отсутствие лавовых рек. На следующей лекции будет рассмотрена морфология лавовых потоков.
Реология лавы 1:39:50 Лава течет и фонтанирует, но молоток по ней отскакивает как по твердой поверхности. Это будет рассмотрено на следующей лекции. Типы извержений: эксплузивные, инфузивные и подводные.
