Как ученые классифицируют вулканы и их извержения? Нет простого ответа на этот вопрос, поскольку ученые классифицируют вулканы несколькими различными способами, включая размер, форму, взрывоопасность, тип лавы и тектоническое возникновение . Кроме того, эти разные классификации часто коррелируют. Например, вулкан с очень изверженными извержениями вряд ли образует стратовулкан.
Давайте рассмотрим пять наиболее распространенных способов классификации вулканов.
Классификации вулканов
Одним из самых простых способов классификации вулканов является их недавняя изверженная история и потенциал для будущих извержений; для этого ученые используют термины «активный», «бездействующий» и «вымерший».
Каждый термин может означать разные вещи для разных людей. В общем, активный вулкан - это тот, который извергался в истории человечества - помните, он отличается от региона к региону - или показывает признаки (выбросы газа или необычная сейсмическая активность) извержения в ближайшем будущем. Спящий вулкан не активен, но, как ожидается, извергнется снова, в то время как потухший вулкан не вспыхнул в эпоху голоцена (прошедшие ~ 11 000 лет) и не ожидается, что это произойдет в будущем.
Определить, является ли вулкан активным, бездействующим или потухшим, нелегко, и вулканологи не всегда понимают это правильно. В конце концов, это человеческий способ классификации природы, который крайне непредсказуем. Гора Четырехугольника на Аляске находилась в состоянии покоя более 10 000 лет, прежде чем извергаться в 2006 году.
Геодинамическая обстановка
Около 90 процентов вулканов находятся на сходящихся и расходящихся (но не трансформируемых) границах плит. На сходящихся границах кусок коры опускается ниже другого в процессе, известном как субдукция . Когда это происходит на границах океано-континентальной плиты, более плотная океаническая плита тонет ниже континентальной плиты, принося с собой поверхностные воды и гидратированные минералы. По мере спуска субдуцированная океаническая плита сталкивается с постепенно повышающимися температурами и давлениями, а вода, которую она несет, понижает температуру плавления окружающей мантии. Это заставляет мантию таять и формировать плавучие магматические камеры, которые медленно поднимаются в кору над ними. На границах океанико-океанических плит этот процесс приводит к образованию вулканических островных дуг.
Дивергентные границы возникают, когда тектонические плиты тянутся друг от друга; когда это происходит под водой, это известно как распространение морского дна. Когда пластины разделяются и образуют трещины, расплавленный материал из мантии плавится и быстро поднимается вверх, чтобы заполнить пространство. Достигнув поверхности, магма быстро остывает, образуя новую землю. Таким образом, более старые породы находятся дальше, а более молодые - на границе расходящейся плиты или вблизи нее. Обнаружение расходящихся границ (и датировка окружающих пород) сыграло огромную роль в развитии теорий континентального дрейфа и тектоники плит.
Горячие вулканы - совершенно другое животное - они часто встречаются внутри пластин, а не на границах пластин. Механизм, посредством которого это происходит, полностью не понят. Первоначальная концепция, разработанная известным геологом Джоном Тузо Уилсоном в 1963 году, постулировала, что горячие точки возникают из-за движения плит над более глубокой и горячей частью Земли. Позднее было высказано предположение, что эти более горячие участки под земной коры были мантийными шлейфами - глубокими узкими потоками расплавленной породы, которые поднимаются из ядра и мантии вследствие конвекции. Эта теория, однако, по-прежнему является источником спорных дискуссий в сообществе наук о Земле.
Примеры каждого:
- Конвергентные пограничные вулканы: Каскадные вулканы (континентально-океанические) и Алеутская островная дуга (океанико-океанические)
- Дивергентные пограничные вулканы: Срединно-Атлантический хребет (распространение морского дна)
- Горячие вулканы: цепь подводных гор Гавайских гор и Эмпорера и кальдера Йеллоустоун
Типы вулканов
Студентам обычно преподают три основных типа вулканов: шлаковые конусы, щитовые вулканы и стратовулканы.
- Шлаковые конусы - это маленькие, крутые, конические кучи вулканического пепла и камней, которые образовались вокруг взрывных вулканических отверстий. Они часто встречаются на внешних сторонах щитовых вулканов или стратовулканов. Материал, состоящий из шлаковых конусов, обычно из скорпиона и пепла, настолько легкий и рыхлый, что не позволяет магме накапливаться внутри. Вместо этого лава может сочиться из сторон и основания.
- Щитовые вулканы большие, часто шириной много миль и имеют пологий склон. Они являются результатом жидких базальтовых потоков лавы и часто связаны с вулканами горячих точек.
- Стратовулканы, также известные как сложные вулканы, являются результатом многих слоев лавы и пирокластики. Извержения стратовулкана, как правило, более взрывоопасны, чем извержения щитов, и его лава с более высокой вязкостью имеет меньше времени на прохождение до охлаждения, что приводит к более крутым склонам. Стратовулканы могут достигать 20000 футов.
Тип извержения
Два преобладающих типа извержений вулканов, взрывные и эффузивные, определяют, какие типы вулканов образуются. При изверженных извержениях менее вязкая («жидкая») магма поднимается на поверхность и позволяет легко вырываться потенциально взрывоопасным газам . Жидкая лава легко течет вниз, образуя щитовые вулканы. Взрывные вулканы происходят, когда менее вязкая магма достигает поверхности с ее растворенными газами, все еще неповрежденными. Затем давление нарастает, пока взрывы не отправят лаву и пирокластику в тропосферу .
Извержения вулканов описываются с использованием качественных терминов "Стромболиан", "Вулкан", "Везувий", "Плиниан" и "Гавайский", среди других. Эти термины относятся к конкретным взрывам, а также к высоте шлейфа, выброшенному материалу и величине, связанной с ними.
Индекс вулканической эксплозивности (VEI)
Индекс вулканической эксплозивности, разработанный в 1982 году, представляет собой шкалу от 0 до 8, которая используется для описания размера и величины извержения . В своей простейшей форме VEI основан на общем извлеченном объеме, причем каждый последующий интервал представляет десятикратное увеличение по сравнению с предыдущим. Например, извержение вулкана VEI 4 выбрасывает не менее 0,1 кубического километра материала, а VEI 5 выбрасывает минимум 1 кубический километр. Индекс, однако, принимает во внимание другие факторы, такие как высота, продолжительность, частота и качественные характеристики.
