Как ученые классифицируют вулканы и их извержения? На этот вопрос нет простого ответа, поскольку ученые классифицируют вулканы по-разному, включая размер, форму, взрывоопасность, тип лавы и тектоническое строение. Более того, эти разные классификации часто коррелируют. Например, вулкан с очень эффузивными извержениями вряд ли образует стратовулкан.
Давайте рассмотрим пять наиболее распространенных способов классификации вулканов.
Активный, спящий или вымерший?
Один из простейших способов классификации вулканов – это их недавняя история извержений и потенциал будущих извержений. Для этого ученые используют термины «активный», «спящий» и «потухший».
Каждый термин может означать разные вещи для разных людей. В общем, действующий вулкан – это тот, который извергался в зарегистрированной истории – помните, это отличается от региона к региону – или проявляет признаки (выбросы газа или необычная сейсмическая активность) извержения в ближайшем будущем. Спящий вулкан не активен, но ожидается, что он снова извергнется, в то время как потухший вулкан не извергался в эпоху голоцена (последние ~ 11000 лет) и не ожидается, что это произойдет в будущем.
Определить, является ли вулкан активным, бездействующим или потухшим, непросто, и вулканологи не всегда понимают это правильно. В конце концов, это человеческий способ классификации природы, который дико непредсказуем. Гора Четыре Пик на Аляске бездействовала более 10 000 лет до извержения в 2006 году.
Геодинамическая обстановка
Около 90 процентов вулканов возникают на сходящихся и расходящиеся (но не трансформирующиеся) границы плит. На сходящихся границах одна плита коры опускается ниже другой в процессе, известном как субдукция. Когда это происходит на границах океанических и континентальных плит, более плотная океаническая плита опускается ниже континентальной плиты, принося с собой поверхностные воды и гидратированные минералы. Погруженная океаническая плита сталкивается со все более высокими температурами и давлением по мере того, как опускается, а вода, которую она несет, снижает температуру плавления окружающей мантии. Это заставляет мантию плавиться и образовывать плавучие магматические очаги, которые медленно поднимаются в кору над ними. На границах океанических плит в результате этого процесса образуются островные вулканические дуги.
Расходящиеся границы возникают, когда тектонические плиты расходятся друг от друга; когда это происходит под водой, это называется растеканием по морскому дну. Когда плиты разделяются и образуют трещины, расплавленный материал мантии плавится и быстро поднимается вверх, заполняя пространство. Достигнув поверхности, магма быстро остывает, образуя новую землю. Таким образом, более старые породы находятся дальше, а более молодые – на границе расходящихся плит или рядом с ней.. Открытие расходящихся границ (и датирование окружающей породы) сыграло огромную роль в развитии теорий дрейфа континентов и тектоники плит.
Горячие вулканы – совсем другое дело – они часто встречаются внутри плит, а не на границах плит. Механизм, с помощью которого это происходит, до конца не изучен. Первоначальная концепция, разработанная известным геологом Джоном Тузо Уилсоном в 1963 году, предполагала, что горячие точки возникают в результате движения плит над более глубокой и горячей частью Земли. Позже было высказано предположение, что эти более горячие участки подкорки представляли собой мантийные плюмы – глубокие узкие потоки расплавленной породы, которые поднимаются из ядра и мантии из-за конвекции. Эта теория, однако, до сих пор вызывает споры в научном сообществе.
Примеры каждого:
- Конвергентные граничные вулканы: Каскадные вулканы (континентально-океанические) и Алеутские островные дуги (океанические-океанические)
- Расходящиеся граничные вулканы: Срединно-Атлантический хребет (распространение по морскому дну)
- Горячие вулканы: Гавайская цепь подводных гор Эмпорер и Йеллоустонская кальдера
Типы вулканов
Студентов обычно учат трем основным типам вулканов: шлаковые конусы, щитовые вулканы и стратовулканы.
- Пепельные вулканы. Конусы – это небольшие крутые конические груды вулканического пепла и горных пород, которые образовались вокруг взрывоопасных вулканических жерл. Они часто встречаются на внешних склонах щитовых вулканов или стратовулканов. Материал, из которого состоят шлаковые конусы, обычно шлак и пепел, настолько легкий и рыхлый, что не позволяет магме накапливаться внутри. Вместо этого лава может сочиться с боков и со дна.
- Щитовые вулканы большие, часто много миль в ширину, и имеют пологий уклон. Они являются результатом потоков текучей базальтовой лавы и часто связаны с горячими вулканами.
- Стратовулканы, также известные как составные вулканы, являются результатом образования множества слоев лавы и пирокластики. Извержения стратовулкана обычно более взрывоопасны, чем извержения щита, и его лава с более высокой вязкостью имеет меньше времени для перемещения до охлаждения, что приводит к более крутым склонам. Стратовулканы могут достигать высоты 20 000 футов.
Тип извержения
Два преобладающих типа извержений вулканов, взрывные и извержения, диктуют какие типы вулканов образуются. При эффузивных извержениях менее вязкая («текучая») магма поднимается на поверхность и позволяет потенциально взрывоопасным газам легко улетучиваться. Текучая лава легко стекает с холма, образуя щитовые вулканы. Взрывоопасные вулканы возникают, когда менее вязкая магма достигает поверхности с сохраненными растворенными газами. Затем давление нарастает до тех пор, пока взрывы не отправят лаву и пирокластику в тропосферу..
Извержения вулканов описываются, среди прочего, с использованием качественных терминов «стромболианский», «вулканский», «везувианский», «плинианский» и «гавайский». Эти термины относятся к конкретным взрывам, высоте шлейфа, выброшенному материалу и связанной с ними величине.
Взрывоопасность вулкана Индекс (VEI)
Индекс вулканической эксплозивности, разработанный в 1982 году, представляет собой шкалу от 0 до 8, используемую для описания размера и силы извержения. В своей простейшей форме VEI основан на общем выбрасываемом объеме, причем каждый последующий интервал представляет собой десятикратное увеличение по сравнению с предыдущим. Например, при извержении вулкана VEI 4 извергается не менее 0,1 кубического километра материала, а при извержении вулкана VEI 5 - минимум 1 кубический километр. Однако индекс учитывает и другие факторы, такие как высота, продолжительность, частота и качественные характеристики шлейфа.