Продукты извержения вулканов.
Газообразные продукты или
летучие, как было показано выше, играют решающую¬роль при вулканических
извержениях и состав их весьма сложен и изучен далеко не¬полностью из-за
трудностей с определением состава газовой фазы в магме, находящейся¬глубоко под
поверхностью Земли. По данным прямых измерений, в различных¬действующих
вулканах среди летучих содержится водяной пар, диоксид углерода (СО2),¬оксид
углерода (СО), азот (N2 ), диоксид серы (SО2 ),триоксид серы (SО3),
газообразная¬сера (S), водород (Н2 ), аммиак (NН3 ), хлористый водород (HCL),
фтористый водород¬(HF), сероводород (Н2 S), метан ( СН4), борная кислота
(Н3ВО3), хлор (Сl), аргон и другие,¬но преобладают Н2О и СО2. Присутствуют
хлориды щелочных металлов, а также железа и¬меди. Состав газов и их
концентрация очень сильно меняются в пределах одного вулкана¬от места к месту и
во времени. Зависят они и от температуры и в самом общем виде от¬степени
дегазации мантии и от типа земной коры. По данным японских ученых,¬зависимость
состава вулканических газов от температуры выглядит следующим образом.
Данные таблицы показывают, что наиболее высокотемпературные
газы являются¬скорее всего ювенильными, т.е. первичными магматическими
эманациями, тогда как при¬более низких температурах они явно смешиваются с
атмосферным воздухом и водой,¬которая проникает в вулканические каналы по
многочисленным трещинам. Такая¬атмосферная вода называется вадозной (вадозус -
неглубокий, лат.). Ниже +100°С пары¬воды превращаются в жидкость, которая
реагирует с малорастворимыми соединениями¬типа HСl, образуя агрессивные
кислоты. В газах Ключевского вулкана на Камчатке при¬800-300°С преобладали H2,
HF, CO, CO2, SO2 ; при 200-150°С - H2,HCl, CO, CO2, SO2;¬при 100-50° С - CO2,
SO2; при 81-50° С - CO2. Газы континентальных вулканов¬отличаются от газов
вулканов, расположенных на островах в океанах.
Состав газов очень изменчив,
не только в разных типах вулканов, но даже и в¬пределах одного вулкана, что
хорошо показал известный французский вулканолог¬Г.Тазиев, на примере газовых
эманаций вулкана Стромболи в Липарских островах у¬северного побережья Сицилии.
Содержание и состав газов непрерывно изменялись при¬опробовании через каждые
две минуты. Как уже говорилось, вулканические газы - это¬главный движитель
извержений. Характер выделения газов зависит от состава и вязкости¬магмы, а
скорость отделения газов от расплава определяет тип извержений.
Жидкие вулканические
продукты.
Магма, поднимаясь вверх по каналу и, достигнув поверхности
Земли, изливается в¬виде лавы (лаваре - мыть, стирать, лат.), отличающейся от
магмы тем, что она уже¬потеряла значительное количество газов. Термин лава
вошел в геологическую литературу¬после того, как он стал использоваться для
излившейся магмы Везувия.
Главные свойства лавы - химический состав, температура,
содержание летучих,¬вязкость - определяют характер эффузивных извержений,
форму, структуру поверхности¬и протяженность лавовых потоков. Если вязкость у
лав низкая, то они могут растекаться,¬покрывая большие пространства и далеко
уходя от центра излияния. Высокая вязкость,¬наоборот, вынуждает лавы
нагромождаться недалеко от места извержения, а кроме того,¬они текут гораздо
медленнее, чем маловязкие лавы.
Химический состав лав изменяется от кислых, содержащих
больше 63% SiO2 и до¬ультраосновной, SiO2 меньше 45%. Все остальные лавы имеют
промежуточное¬содержание оксида кремния.
Кислые лавы (SiO2 > 65%) представлены риолитом, состоящим
из кварца, кислых¬плагиоклазов, биотита, амфибола и ромбического пироксена.
Основная масса¬представлена вулканическим стеклом. Характерна флюидальная
текстура. К кислым¬лавам относятся и дациты с несколько меньшим содержанием
SiO2.
К средним лавам ( SiO2 -65-53%) относятся широко
распространенные андезиты¬(от гор в Южной Америке Анд), содержащие кварц,
плагиоклазы, биотит, реже роговую¬обманку.
Наибольшим распространением пользуются основные лавы -
базальты ( SiO2 53-¬45%), породы темного цвета, часто черные, с вкрапленниками
основного плагиоклаза,¬оливина и пироксена (ромбического и моноклинного).
Быстрое остывание лавы приводит¬к появлению зональных минералов вкрапленников.
Ультраосновные лавы (SiO2 <45%) - коматииты (от р.Комати
в Ю.Африке) сейчас¬не встречаются , но были широко распространены в докембрии.
Вкрапленники¬представлены оливином и редко клинопироксеном.
Температура лав может быть измерена непосредственно при
извержении¬специальными приборами, пирометрами, а также путем экспериментов в
лабораторных¬условиях. Температура извергающихся лав, в целом, более высокая у
базальтов¬постепенно снижается к риолитам:
Конечно, эти значения могут изменяться в некоторых пределах.
Непосредственные¬измерения показывают, что базальты вулкана Килауэа, Гавайские
острова во время¬извержений 1952-63 гг. имели температуру от 1050 до 1190°С (по
Мак Дональду,1972);¬базальтовые лавы вулкана Этна (1970-75 гг.) - от 1050 до
1125°С; андезиты вулкана¬Парикутин (1944) в Мексике - 943-1957°С; дациты вулкана
Св.Елены в Каскадных горах¬США (1980) - 850°С (по Дж.Фридману,1981).
Базальтовые лавы, остывая, сохраняют¬способность к течению при температурах 700
и даже 600°С, т.к. их вязкость снижается¬постепенно. В тоже время кислые лавы,
температура которых при появлении из¬подводящего канала около 700-900°С, с
уменьшением температуры очень сильно, во¬много раз, увеличивают вязкость и
теряют способность к движению.