Влияние вулканов на ландшафт

Содержание
  1. Смелкова А. Ю. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки — Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли
  2. Содержание материала
  3. А. Ю. Смелкова. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки
  4. Квалификационная (дипломная) работа студентки географо-экологического факультета естественно-экологического института Московского государственного областного университета (Москва, 2007)
  5. Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли
  6. Вулканология (изучение вулканов)
  7. Типы вулканов и природа вулканизма
  8. Классификация вулканов
  9. Факторы вулканизма — тектонический, магматический, неизвестный
  10. Типы суперизвержений
  11. Последствия вулканизма (воздействия на климат и экологию)
  12. Изучение палеовулканизма для уточнения реконструкций
  13. Влияние вулканизма на атмосферу, радиацию и экологию
  14. Климатические эффекты вулканической деятельности
  15. Роль вулканической деятельности в образовании атмосферных осадков [увлажнённости]
  16. Вулканические индексы
  17. Центры вулкановедения
  18. Сетевые ресурсы о вулканологии
  19. Каталоги по извержениям вулканов

Смелкова А. Ю. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки — Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли

Содержание материала

А. Ю. Смелкова. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки

Квалификационная (дипломная) работа студентки
географо-экологического факультета естественно-экологического института
Московского государственного областного университета (Москва, 2007)

Научный руководитель — профессор кандидат геолого-минералогических наук В. И. Зубов

Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли

Экосфера — пространство, на которое распространилось влияние жизнедеятельности земных организмов: верхние слои земной коры, вся атмосфера и гидросфера.

Вулканизм оказывает большое воздействие на природные процессы и сейчас, хотя, как полагают многие авторы, вулканическая деятельность снизила свою интенсивность в новейшее время. Под влиянием современной вулканической деятельности на земном шаре находится обширная территория. Действующие вулканы имеются во всех природных зонах (Гущенко, 1979; Раст, 1982; Влодавец, 1984 и др.). Ареной современного вулканизма является бассейн Тихого океана, где находится около 80 % действующих вулканов в мире.

Согласно теории глобальной тектоники, вулканизм связан с перемещением литосферных плит (Tazieff, 1972; Раст, 1982; Мехтиев, Халилов, 1987). Очаги вулканизма чаще всего располагаются на границах литосферных плит. Эти границы могут находиться в зонах субдукции, где океаническая литосфера погружается под края материков или островных дуг (как это происходит в обрамлении Тихого океана), или в зоне спрединга (рифтовых зонах); помимо этого, существует океанический внутриплатформенный вулканизм, а также материковый рифтовый вулканизм. Вулканы, расположенные в различных зонах, отличаются типом извержения. Так, вулканизму океанических рифтовых зон, а также океаническому внутриплатформенному вулканизму свойственны преимущественно эффузивные извержения; вулканизм зон субдукции и связанных с ними краев микроплит, а также материковый вулканизм проявляют себя в смешанных эксплозивно-эффузивных извержениях. Е. К. Мархинин (1980) обращает внимание на то, что большинство известных действующих вулканов расположено в зоне перехода от континентов к океанам; в этой зоне происходят наиболее сильные извержения эксплозивного типа.

Влияние вулканизма на все природные процессы зависит, прежде всего, от типа эруптивной деятельности вулканов и их активности.

При эффузивных извержениях вулканов происходит излияние жидкой лавы на поверхность из вершинного и бокового кратеров, а в других случаях — из трещин. Небольшое количество лавы застывает обычно в виде лавовых покровов площадью до нескольких сотен квадратных километров.

Эксплозивные извержения характеризуются выбросами газов и рыхлого материала (пепла, лапиллей, бомб, шлаков), представляющего собой разбрызганное магматическое вещество и раздробленные горные породы вулканических построек. В редких случаях они сопровождаются отложениями игнимбритовых покровов, образующихся путем спекания горячего пирокластического материала — продукта осаждения палящих туч (Раст, 1982).

При смешанном типе извержения наряду с излиянием лав происходит выброс пирокластики и газов.

Экструзивный вулканизм проявляется в выжимании и выдавливании очень вязких, почти твердых лав, что сопровождается возникновением экструзивных куполов. Этот процесс иногда завершается взрывами, которые могут носить направленный характер и сопровождаться возникновением пирокластических потоков и палящих туч.

Типы эруптивной деятельности вулканов зависят, прежде всего, от вязкости магмы, определяемой содержанием кремнезема, и от количества в ней летучих компонентов. Так, эффузивный вулканизм проявляется чаще всего в излиянии маловязких базальтовых лав; более вязкие лавы, обогащенные летучими компонентами, характерны для эксплозивного вулканизма, а максимально вязкие, обедненные летучими фракциями, — для экструзивного.

Вулканизм обусловливает своеобразные черты природы тех регионов, где он действует. Он определяет особенности литосферы, что проявляется в формировании самостоятельного вулканогенно-осадочного типа литогенеза (Страхов, 1963), и динамику рельефообразующих процессов, их направленность, скорость и другие параметры (Мелекесцев, 1980), оказывает большое влияние на геохимические процессы (Пийп, Мархинин, 1965; Соколов, 1973), на состав и прозрачность атмосферы (Федоров, 1921; Башарина, 1974; Будыко, Пивоварова, 1967; Мархинин, 1980; Chuan et al., 1981; Gribbin, 1982 и др.) и выступает в качестве одного из основных факторов почвообразования (Зонн и др., 1963; Соколов, 1973).

Вулканогенно-осадочный литогенез Н. М. Страхов (1963) понимает как процесс возникновения пород на участках наземного и подводного вулканизма и на прилегающих к ним территориях, где породообразование находится под влиянием вулканических извержений. В вулканогенно-осадочном литогенезе взаимодействуют процессы эндогенные, происходящие в глубинных магматических очагах, с процессами поверхностного литогенеза, складывающегося из ряда стадий (мобилизация веществ выветриванием материнских пород или иным путем; перенос осадочного материала и его частичное отложение в процессе перемещения; поступление его в конечные водоемы стока; преобразование осадков в породы). В районах активного вулканизма эти процессы идут одновременно и зависят, прежде всего, от типа эруптивной деятельности вулканов, их активности, а также от климатических условий, определяющих скорость выветривания вулканогенных пород различного происхождения и темпы их перемещения к местам седиментации. Естественно, эти процессы по-разному происходят в гумидном и аридном климате, при разном уровне теплообеспеченности.

По теме:  Что рассказать про андроид

Таким образом, вулканогенно-осадочный литогенез имеет глубокую специфику в различных типах климата и своеобразное сочетание с гумидным и аридным типами литогенеза. В частности, по Н. М. Страхову (1963), в гумидных областях формируются вадозные гидротермы и седиментация в озерах носит гумидный облик (осаждение лишь весьма трудно- и труднорастворимых веществ), тогда как в аридных гидротермы представляют собой образования, по существу ювенильные, а седиментация имеет отчетливо аридный облик (выпадение в осадок не только трудно-, но и легкорастворимых солевых компонентов).

Вулканизм также выступает в качестве ведущего фактора рельефообразования.

Ярким примером созидательной деятельности вулканов является возникновение многочисленных групп островов (например, Гавайских, Галапагосских, Самоа — в Тихом океане, Канарских и Зеленого Мыса — в Атлантическом, Реюньон и Кергелен — в Индийском). С вулканическими островами и их динамикой связано существование коралловых рифов и атоллов (Дарвин, 1935; Мархинин, 1980; Раст, 1982 и др.) со своеобразной растительностью.

Вулканическая деятельность — источник огромного количества водорастворимых веществ и летучих элементов. Существуют региональные оценки количества газообразных вулканических выбросов. Например, вулканами Центральных Курильских островов ежегодно выносится в атмосферу 3 х 10 3 т Н2S, 5 х 10 т НCl, 10 4 т SO2 (Мархинин, Стратула, 1966), вулканами Центральной Америки ежегодно поставляется до 60 т F, 3 х 10 т Cl, свыше 10 5 т SO2 (Stoiber, Rose, 1973). По данным Р. Стоибера и А. Джепсена (Stoiber, Jepsen), общее количество SO2, поставляемое вулканами мира, составляет 10 7 т в год; эмиссия SO2 антропогенного происхождения оценивается ими в 10 8 т в год. По другим данным, даже суточное количество газообразных соединений и углекислого газа в выбросах вулкана Этна в 1983 году превышало годовой уровень этих газов в промышленных выбросах всего мира (A volcano… , 1986).

Особенно большое влияние современная вулканическая деятельность оказывает на почвообразование. Вулканические почвы (андосоли) относятся к особому классу почв, своеобразие которых проявляется в минералогических, химических, гранулометрических и других свойствах. С. В. Зонн (1986) вулканические почвы разделяет на две подгруппы: а) формирующиеся на рыхлых вулканических породах, б) формирующиеся на плотнопористых лавах различного химизма. И. А. Соколов (1973) к вулканическим почвам относит только собственно андосоли, которые формируются в условиях существенного современного аэрального поступления вулканокластического материала.

В результате постоянного отложения аэральных пеплов образуются слоистые почвы, профиль которых представляет собой чередование пепловых прослоек и погребенных гумусовых горизонтов. Такие почвы отличаются рыхлым сложением, большой водопроницаемостью, хорошей аэрацией, высоким потенциальным плодородием. Скорость нарастания почвенного профиля сверху благодаря отложениям аэральной пирокластики зависит от расстояния до очагов вулканизма. Постоянные пеплопады существенно влияют на биологический круговорот, подавляя его в зоне интенсивного отложения пеплов и стимулируя его в других зонах (Соколов, 1967). По мнению С. В. Зонна (1964), вулканическим областям свойствен биогенно-вулканогенный тип круговорота вещества и энергии.

Огромные площади заливаются огненно-жидкими лавами и засыпаются пеплами, на которых со временем образуются необычайно плодородные почвы. После окончания извержения вулкана его поствулканическая деятельность продолжается еще столетиями и даже тысячелетиями. На его склонах, в кратерах, в кальдерах, на потоках излившейся лавы происходит выделение пара, газа и термальных вод. Образуются особые микроклиматические условия. Микроклимат создается за счет повышения влажности, высокой температуры приземного слоя воздуха, грунта и воды, парогазовых выделений, пепловых осадков.

В довольно короткие промежутки времени эти термоплощадки заселяются животными и растительными организмами, формируются локальные микропопуляции живых организмов. Попадая в особые экстремальные условия, организмы настолько адаптируются в окружающей среде, что в какой-то исторический отрезок времени становятся эндемичными видами, пережившими похолодания и другие климатические изменения. Обильный животный и растительный мир в условиях обедненного горного ландшафта придает термоплощадкам интразональность.

На термальные биогеоценозы оказывают влияние гейзеры, пульсирующие источники, горячие озера, фумаролы, сольфатары, участки прогретого грунта. Все перечисленные формы термопроявлений могут оказывать положительное и отрицательное воздействие на такие локальные биоценозы.

К факторам влияния поствулканических процессов на биоценозы в первую очередь относятся такие, как: 1) наличие термальных вод с различной температурой и разной степенью минерализации; 2) мощные парогазовые дериваты термальных вод; 3) рудообразование и минерализация; 4) аномальный прогрев грунта; 5) сезонный ритм тепловой радиации; 6) высокая степень ионизации термальных вод; 7) зональные осадки (пепел) и отложения; 8) повышенная радиоактивность; 9) локальные концентрации канцерогенных агентов типа бензапирена (по А. М. Стенченко).

По теме:  Окклюзия зрения что такое

А. Ю. Смелкова.
Дипломная работа публикуется по копии,
представленной автором.

Источник

Вулканология (изучение вулканов)

Вулканизм относится к природным явлениям планетарного масштаба, но вулканы на земной поверхности распределены неравномерно, поэтому роль извержений разных вулканов в модуляции тех или иных климатических флуктуаций может различаться.

Как это ни парадоксально, но до сих пор неизвестно точное число активных вулканов на Земле. Связано это с тем, что периоды покоя отдельных вулканов, например, Академии Наук на Камчатке, могут достигать нескольких тысячелетий. Кроме того, большое количество вулканических сооружений существует на дне морей и океанов планеты.

По оценкам разных исследователей, на земном шаре насчитывается от 650 до 1200 действующих вулканов, которые находятся в той или иной степени активности или дремлющем состоянии.

Разделы этой страницы:

  • Типы вулканов и природа вулканизма
  • Последствия вулканизма
  • Центры вулкановедения
  • Сетевые ресурсы о вулканологии

О крупных вулканических извержениях, породивших гигантские цунами, смотрите страницу по сейсмологии.

Типы вулканов и природа вулканизма

Классификация вулканов

Геологи В.Е. Хаин и Э.Н. Халилов (2008), проанализировава все приведенные в самом полном каталоге Н. И. Гущенко (1979) вулканы мира, разделил их, в соответствии с классификацией Х. Раста (1982) на четыре геодинамических типа:

  1. вулканы поясов сжатия Земли («С»),
  2. вулканы океанских рифтовых зон («ОР»),
  3. вулканы контенентальных рифтовых зон («КР»),
  4. вулканы океанские внутриплитные («ОВ»).

Факторы вулканизма — тектонический, магматический, неизвестный

Более 90 % проявлений вулканизма на планете связано с движением литосферных плит и приурочено к их границам: зонам субдукции, где литосферные плиты погружаются одна под другую, или же к зонам спрединга – местам расхождения плит. [Соответственно, активность этих вулканов совпадает с сейсмической активностью в этих зонах.]

Также существует вулканизм в середине плит, или, как его называют геологи, – внутриплитный, который часто связывают с действием потоков вещества и энергии, поднимающихся непосредственно из глубин мантии, так называемых мантийных суперплюмов, образующихся на границе ядра и мантии Земли (около 2700 км). С Тихоокеанским суперплюмом, например, связывают возникновение Гавайской горячей точки, сформировавшей протяженную цепочку океанических поднятий и островов и огромное подводное плато Онтонг-Джава в юго-западной части Тихого океана к северу от Соломоновых островов, которое занимает площадь около 2 миллионов км², что сопоставимо с размерами Аляски.

Вместе с тем, внутри континентов встречаются области вулканизма, существование которых невозможно объяснить плюмами, поднимающимися с больших глубин, так как период накопления необходимого количества вещества и энергии для их образования значительно превышает время, в течение которого действует такой вулканизм, к тому же он часто проявлен неравномерно, как во времени, так и в пространстве [а чем же это объясняют?].

Типы суперизвержений

Любой вулкан может сильно влиять на окружающий его природный ландшафт в результате излияния лавовых и пирокластических потоков, схода лахаров [?], выбросов тефры [?]. Однако существуют только три типа извержений, способных вызвать значительный глобальный эффект.

  1. Извержения вулканского типа в вулканических островных дугах. В результате крупных извержений этого типа образуются огромные эруптивные столбы, которые привносят пирокластические частицыи газы в стратосферу, где могут перемещаться горизонтально в любом направлении. Такие вулканы обычно изливают лавы андезитового и дацитового состава, а также могут выбрасывать большие объемы тефры. К историческим и доисторическим примерам относятся 1) Тамбора (1815 г.), Кракатау (1883 г.), Агунг (1963 г.) на островах Вест-Индии; 2) Катмай (1912 г.), Сент-Хеленс (1480, 1980 гг.), Мазама (5000 л.н.) и Ледяной Пик (11250 л.н.) в Северной Америке; 3) Безымянный (1956 г.) и Шивелуч (1964 г.) на Камчатке и др., где тефра распространялась в виде шлейфов на тысячи километров по направлению ветров.
  2. Извержения с образованием кальдер в континентальных «горячих точках». Крупные кальдерообразующие извержения, часто сопряженные с континентальными «горячими точками», связанными с мантией, оставляли теилииные следы в геологической летописи четвертичного периода. Например, крупными событиями были извержение тефры Guaje в кальдере Толедо (1370 тыс. л.н.) и тефры Tsankawi в кальдере Вэллс около 1090 тыс. л.н. (оба произошли на территории современного штата Нью-Мексико в США), а также Бишопа в кальдере Лэнг Вэлли в Калифорнии около 700 тыс. л.н.. Слои тефры, образованные в результате извержений, характеризуются субконтинентальным распространением, согласно подсчетам, они покрыли территорию площадью до 2,76 млн км 2 .
  3. Крупнейшие трещинные извержения. Трещинные извержения, как правило, невзрывные, так как в них вовлечены базальтовые магмы, которые обладают относительно низкой вязкостью. В результате образуются обширные базальтовые покровы, подобные тем, что были обнаружены на плато Декан (Индия) и плато Колумбия (северо-западная часть Тихоокеанского побережья США), а также в Исландии [в историческое время] или в Сибири. Такие извержения могут выбрасывать в атмосферу гигантские объемы летучих веществ, изменяя природный ландшафт. Коламбия-Ривер, сформировавшаяся около 15 миллионов лет назад — одна из крупнейших трапповых провинций Земли [была ли тогда биокатастрофа?]. Деканские траппы сформировались между 68 и 60 миллионами лет назад, в конце мелового периода. Основная часть вулканических извержений произошла в районе Западных Гхат (недалеко от Мумбаи) около 65 млн. лет назад [тогда же вымерли динозавры; возможно, это не от суперплюма из-под Земли, а от астероида с неба]. Эта серия извержений, возможно, длилась в общей сложности менее 30 тыс. лет. [И вообще, те времена характеризуются небывалой вулканической активностью.] Извержение магматической провинции в Сибири произошло около 252 миллионов лет назад на огромных территориях площадью свыше 2 млн. кв. км. Лава залила всю Западную Сибирь, сопоставимую по размеру с Западной Европой, и, вероятно, стала причиной массового вымирания, во время которого погибло 96 % морских животных и около 70 % наземных (Великое пермское вымирание).
По теме:  Температурные датчики для климата

Последствия вулканизма (воздействия на климат и экологию)

Изучение палеовулканизма для уточнения реконструкций

Слои пепла крупнейших доисторических извержений представляют хронологические стратиграфические горизонты для целых регионов и могут использоваться в моделях реконструкции направлений палеоветров во время эруптивной активности. Слои тефры (рыхлый обломочный материал, перемещенный из кратера к месту отложения по воздуху) являются основой для прямой корреляции пеплов суши и океана, они весьма эффективны в датировании ледниковых кернов и других отложений, в которых присутствуют эти прослои.

Влияние вулканизма на атмосферу, радиацию и экологию

Трудно найти в природе нашей планеты более грандиозное и опасное явление, чем современный вулканизм. Кроме прямой угрозы человеку, вулканическая деятельность может оказывать менее явное, но при этом масштабное влияние на окружающую среду. Продукты мощных вулканических извержений, поступая в стратосферу, сохраняются в ней напротяжении года и более, изменяя химический состав воздуха и воздействуя на радиационный фон Земли. Подобные извержения оказывают большое влияние не только на регионы, прилегающие к ним: они могут вызывать и глобальный эффект, длящийся гораздо дольше самого события, если атмосфера насыщается большим количеством частиц пепла и летучих соединений.

При помощи вулканических извержений (из-за их влияния на атмосферу) можно объяснить некоторые уникальные непродолжительные климатические явления, которые также следует рассматривать в контексте ожидаемого глобального потепления как естественный механизм, который может изменять продолжительные климатические тенденции на период в несколько лет и более).

Климатические эффекты вулканической деятельности

Заметнее всего климатические эффекты извержений сказываются на изменениях при земной температуры воздуха и формировании метеорных осадков, что наиболее полно характеризуют климатообразующие процессы.

Температурный эффект. Вулканический пепел, выброшенный в атмосферу во время эксплозивных извержений, отражает солнечную радиацию, снижая температуру воздуха на поверхности Земли. В то время как пребывание мелкой пыли в атмосфере от извержения вулканского типа обычно измеряется неделями и месяцами, летучие вещества, такие как SO2, могут оставаться в верхних слоях атмосферы в течениене скольких лет. Мелкие частицы силикатной пыли и серного аэрозоля, концентрируясь в стратосфере, увеличивают оптическую толщину аэрозольного слоя, что ведет к уменьшению температуры на поверхности Земли.

Эксплозивные извержения могут оказывать свое влияние на климат, по меньшей мере, в течение нескольких лет, а некоторые из них– вызвать гораздо более продолжительные его изменения. С этой точки зрения крупнейшие трещинные извержения также могут иметь существенный эффект, поскольку в результате этих событий огромный объем летучих веществ выбрасывается в атмосферу в течение десятилетий и более.

Другая причина возможного похолодания обусловливается экранирующим воздействием аэрозолей Н2 SO 4 в стратосфере.

Роль вулканической деятельности в образовании атмосферных осадков [увлажнённости]

Распространенное мнение: при образовании атмосферных осадков первичным процессом в естественных условиях при любых температурах служит конденсация водяного пара, и только затем возникают ледяные частицы. Позднее было показано, что даже при многократном пресыщении ледяные кристаллы в совершенно чистом влажном воздухе всегда возникают вследствие гомогенного появления капель с последующим замерзанием, а не прямо из пара.

Вулканические индексы

В настоящее время разработан ряд индексов для оценки вклада вулканизма в изменения климата: вулканический индекс пылевой завесы (DVI – Dust Volcanic Index), индекс вулканической эксплозивности (VEI – Volcanic Explosive Index), а также MITCH, SATO и KHM, названные по фамилиям авторов, рассчитавших их.

Центры вулкановедения

  • Институт вулканологии и сейсмологии Камчатского научного центра (ИВС КНЦ) Крымский вулканический центр

Сетевые ресурсы о вулканологии

  • Супервулкан. (Википедия)
  • Список крупнейших вулканических извержений. (Википедия)
  • Портал Вулкания со списком вулканов и др.
  • Опубликована карта мощнейших супервулканов Земли. Источник: Nature 543, 295–296 (16 March 2017) — http://www.nature.com/news/earth-s-lost-history-of-planet-altering-eruptions-revealed-1.21630
  • PNSN.org Где-то на этом вулканологическом портале был и каталог вулканов.
  • Volcano Live by John Seach

Каталоги по извержениям вулканов

Взято из работы В.Е. Хаин и Э.Н. Халилов (2008). Также смотрите каталоги по землетрясениям.

Источник

ТОПоГИС
Adblock
detector