Гавайеведение/Гавайская геология/Гавайские вулканы
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f7/Book-Hawaii-Vtorov-Kauai-1200-052.jpg/377px-Book-Hawaii-Vtorov-Kauai-1200-052.jpg)
Гавайские вулканы
[править]История изучения
[править]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f6/Book-Hawaii-Vtorov-226-4.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-226-4.jpg)
Томас Джаггар, профессор геологии Массачусетского технологического института, в 1912 году основал Гавайскую вулканическую обсерваторию и был её директором до 1940 года. Основной задачей стало изучение работы вулканов и предсказание извержений. Ему принадлежит заслуга в убеждении американского Конгресса основать 1 августа 1916 года Гавайский вулканический национальный парк (Hawai’i Volcanoes National Park). Сейчас обсерватория обладает сетью датчиков, камер и сейсмометров по всему острову, дистанционно наблюдает за нагревом и составом вулканических газов, а также проводит спутниковые измерения поверхности вулканов. На острове ежегодно фиксируется более 100 тыс. мелких землетрясений. Заметные колебания земли встречаются не чаще раза в десятилетие.
Измерения
[править]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a7/Book-hawaii-vtorov-145.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-145.jpg)
Важными вулканологическими измерениями является наблюдение за деформацией формы поверхности вулкана. Сегодня они осуществляются с помощью 60 GPS-датчиков, расставленных по всему острову и лазерных дальномеров. Это позволяет оценить процессы наклона поверхности от «сдувания и надувания» вулканов (анг. DI — Deflation/Inflation), под действием движения магмы по внутренним резервуарам в результате конвекции. Кроме этого измеряют деформации сбрасывания и разрывов от скольжения пластов по склону (бесшумные землетрясения), раскачивания поверхности и изменения гравитации.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/Book-hawaii-vtorov-010.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-010.jpg)
Во время извержений вулканологи измеряют объемы, тип и скорость излияния лавы и оценивают степень опасности. Спокойные не взрывные выбросы и не высокие фонтаны жидкой горячей базальтовой лавы, которые тонкими слоями разливаются по поверхности, образуя щитовидные вулканы (англ. Shield volcano), геологи так и назвали гавайский тип извержений. Такие извержения хорошо изучены и вполне предсказуемы. Они начинаются по одинаковому сценарию: высокочастотные землетрясения (англ. Harminic tremor) от нарастания давления магмы продолжаются несколько месяцев. Непосредственно перед началом извержения они заменяются низкочастотными колебаниями от подъёма магмы. При этом деформируется (надувается) поверхность вулкана и изменяется состав вулканических газов. Затем в образовавшемся отверстии под давлением выходят вулканические газы, нередко они поднимают кратковременный фонтан лавы. Рекордный фонтан высотой 580 метров был зафиксирован в 1959 году во время извержения Килауэа Ики (Kīlauea Iki) или маленького Килауэа.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b4/Book-hawaii-vtorov-108.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-108.jpg)
После падения давления газов начинается вытекание жидкой лавы. Гавайская лава одна из самых горячих на Земле. Вытекая на поверхность, магма превращается в лаву. Она похожа на жидкий мёд, обычно в ней уже мало газов, но они бурлят и лопаются на поверхности. Жидкая лава имеет температуру 1150°С поэтому вечером она светится желтым цветом, а остывая становится оранжевой и красной. К такому кипящему «мартену» невозможно подойти даже на несколько метров из-за сильного жара, поэтому геологи используют специальные теплоотражающие костюмы, чтобы зачерпнуть пробы лавы. Застывшая гавайская лава похожа на пористый хлеб, В ней большая концентрация железа, магния, кальция и даже титана.
Вулканические формы
[править]Поток лавы текущий долгое время формирует русло направленное вниз по склону, как правило, в сторону океана. Такой канал постепенно застывает по краям и сверху, так образуется лавовая труба (англ. Lava tube). Застывшая лава благодаря газам обладает пористой структурой и хорошей теплозащитой. Внутри трубы поток остывает гораздо медленнее (всего 1°С на 1 км пути) и часто преодолевает более 10 километров пока не достигнет берега океана. В одной из таких труб на склоне была зафиксирована рекордная скорость потока лавы в 56 км/ч. На пути движения лавы могут образовываться лавопады (англ. Lava falls) и лавовые озёра (англ. Lava lake). В глубинах застывшего озера лава остаётся горячей ещё несколько десятилетий. За последние 30 лет наблюдений непрерывного извержения Килауэа отмечено, что 75 % потоков лавы доходили до океана, а самая долгая «огненная река» текла 22 месяца.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Book-hawaii-vtorov-142.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-142.jpg)
Хорошо видны застывшие свежие потоки лавы в Вулканическом национальном парке. Одинаковая по составу лава может протекать и застывать в двух формах, которые зависят от совокупности факторов: стадии извержения, степени наклона склона, температуры и газового состава.
Первая форма это в основном гладкая и ровная лава, она похожа на новый асфальт, но её стекловидная поверхность блестит на солнце. Такая лава была очень горячей и жидкой, это позволило ей легко растекаться. Этот тип лавы получил название «пахоэхоэ» (гав. Pāhoehoe), что переводится, как лава, по которой «удобно ходить босиком». Звуки протекающей лавы похожи на жарящуюся яичницу с колбасой. Края пахоэхоэ часто застывают в форме пальца, или вздуваются в виде купола. Когда она выливается на равнину и приостанавливает своё течение, то её застывшая верхняя корка начинает сдвигаться притоком новых порций лавы и сморщивается в красивую складчатую структуру похожую на сложенные «канаты». Поэтому такую форму называют канатные лавы или «рисунки Пеле».
Другой тип лавовых потоков похож издали на свежевспаханные поля. Это более холодная и вязкая, медленно текущая лава с шумно перекатывающимися черепками и слипшимися комками. Её называют «аа» лава (гав. ‘A’ā). По полям аа лавы практически невозможно ходить, она состоит из нагромождения острых осколков и неустойчивых хрупких камней. Неслучайно островитяне дали ей такое название, шагая по ней босиком, они то и дело кричали «а-а …». Эти гавайские названия давно стали общепризнанными геологическими терминами, вошедшими во все учебники. Потоки пахоэхоэ лавы могут течь десятки километров и часто формируют лавовые трубы. Из-за того, что верхний слой лавы движется быстрее, возникает ощущение движения гусеницы трактора, которая постепенно нарастает в высоту по мере продвижения фронта потока.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c1/Book-Hawaii-Vtorov-243-3.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-243-3.jpg)
На подводных съемках можно увидеть, как лава вытекает из глубоководного вулкана Лоихи или стекает в океан из лавовой трубы. Такой поток лавы заметно отличается от наземного. Вода мгновенно охлаждает поток и он застывает в виде плотных вздутий, которые продолжают трескаться под внутренним давлением потока, образуя всё новые «подушки». Поэтому такой тип лавы назван подушечная (англ. Pillow). Подводный вулкан имеет коническую форму и растёт быстрее, так как его лава нагромождается, а не растекается по склонам.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Book-Hawaii-Vtorov-287.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-287.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Book-Hawaii-Vtorov-299-3.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-299-3.jpg)
Во время прогулок по лаве то и дело обнаруживаешь интересные камни, капли, нити и черепки разной формы. Все они имеют научные названия и широко представлены в геологическом музее Джаггера (Jaggar Museum) в Вулканическом национальном парке. Некоторые кратковременные редкие извержения (несколько раз в столетие) сопровождаются газовыми выбросами лавы. При этом она застывает в полёте в разных причудливых фрагментах или тефрах (англ. Tephra): совсем мелкие продукты извержений (до 2 мм) это пепел (англ. Ash), более крупные (2 — 50 мм) — лапили (англ. Lapilli) или шлак (англ. Cinder), самые крупные — округлые вулканические бомбы (англ. Volcanic bombs) разной «аэродинамической» формы (веретено, лента, корка, лепёшка, орех и пр.). Мелкие фонтаны лавы могут застывать в виде стекловолокна (англ. Pele’s hair — волосы Пеле). Более крупные в виде капель (англ. Pele’s tears — слёзы Пеле). Если лава вытекает на берег, то вода оставшаяся под ней закипает, от этого лопаются пузыри лавы, так получаются тонкие полупрозрачные пластины (гав. Limu o Pele — водоросль Пеле). Сильно вспененная лава образует застывшую пену или пемзу (англ. Pumice). Если пепел от извержения в воздухе смешивается с дождём, то земля покрывается мелкими шариками. Интересно отметить, что вулканического стекла (обсидиана) на Гавайях нет, он характерен для другого типа вулканов, расположенных в местах взаимодействия плит земной коры.
Вокруг кратеров боковых конусов Мауна-Кеа разбросаны вулканические бомбы, похожие на каменные «мячи». Поищите шары, которые разбиты молотками, в их сердцевине иногда попадаются блестящие прозрачные кристаллы зеленовато-желтого минерала — оливина (olivine — магниево-железный силикат). Оливин красивый, но очень хрупкий минерал, его концентрация больше в старых вулканах. Если волны размывают кратер такого вулкана, то оливин превращается в зелёный песок, о котором будет написано в следующем разделе. Перидот (Peridot) — более ценная разновидность оливина, его крупные кристаллы используют ювелиры. Он встречается гораздо реже, так как его кристаллизация происходит при очень высокой температуре 1890°С. Таким образом, геологи по застывшему лавовому потоку легко определяют характер извержения его мощность, возраст и различные характеристики лавы.
Вог — вулканический смог
[править]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Book-Hawaii-Vtorov-275.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-275.jpg)
Вулканические газы состоят в основном из водяного пара (H₂O), углекислого газа (CO₂), азота (N₂), оксида серы (SO₂), сероводорода (H₂S), водорода (H₂), хлорной кислоты (HCl) и других газов. Туристов предупреждают о опасности вулканических газов, их запах похож на зажигающиеся спички с примесью тухлых яиц. Даже если стараться не дышать он вызывает кашель, першение в горле и раздражает глаза. Дым вулкана, смешиваясь с парами воды, образует смог, который называется вог (Vog). По своей сути такой дым это мельчайшие капли кислот, они вызывают кислые дожди, которые угнетают растения и растворяют зубы. Текущее извержение Пуу Оо и Купайанаха выделяет более 1800 тонн оксида серы (SO₂) ежедневно, что сопоставимо с несколькими грязными угольными электростанциями. От кислых дождей особенно страдают соседние пустыня Кау и городок Пахала. Иногда вог доходит до Коны, и его след виден даже из космоса (http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=38709).
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Book-Hawaii-Vtorov-299.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-299.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Book-Hawaii-Vtorov-296.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-296.jpg)
Даже тогда, когда вулканы не извергаются, они демонстрируют свою поствулканическую активность испарениями дождевой и грунтовой воды и выделением газов из трещин и лавовых труб. Такие выходы вулканических газов называются фумаролы. Края фумаролов разукрашены красноватыми и желтоватыми налётами серы (S). Самые красивые отложения самородков серы (Sulphur Banks, Ha’akulamanu) находятся у дамящихся трещин на краю Килауэа рядом с въездом в Гавайский вулканический национальный парк.
Другие вулканические явления
[править]Интересно, что в отличии от многих других вулканических мест на Гавайях совсем нет гейзеров, или фонтанов горячей воды. Зато на юго-западе острова, в рифтовой зоне, местные жители и туристы могут насладиться купанием в своеобразных термах — заливах с тёплой морской водой подогреваемой близостью вулкана. Подробнее об этих местах написано в разделе Путеводитель.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5c/Book-Hawaii-Vtorov-216.jpg/220px-Book-Hawaii-Vtorov-216.jpg)
На молодых вулканах извергается чёрная базальтовая лава (англ. Tholeiitic basalt), такая лава вытекает из Мауна-Лоа и Килауэа. На старых вулканах состав лавы меняется. Вершина Мауна-Кеа покрыта более светлой щелочной и силикатной лавой — андезитом (англ. Andesite, или Hawaiite, Mugearite). Она извергалась 65 тыс. лет назад из множества шлаковых конусов на вершине. При древних извержениях внутри ледника образовывались не пористые и очень прочные базальтовые камни (англ. Аdze Basalt). Эти камни древние гавайцы добывали на высоте 3780 метров, использовали в качестве наиболее твёрдых топоров и торговали ими с другими островами.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Book-hawaii-vtorov-011a.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-011a.jpg)
На щитовых вулканах, в результате оседания вершины в освободившуюся от магмы полость и обрушения стенок кратеров, формируются очень широкие (более 1,6 км) котловины, которые называются кальдеры (Caldera). Они часто заполнены разлившимися озёрами застывшей лавы, в которых появляются уже вторичные более мелкие кратеры. Такие обрушения кальдеры происходят регулярно каждые несколько сот или тысяч лет. У Килауэа кальдера округлая размером 3 на 4,4 км (Kīlauea Caldera). Этот провал произошел около 500 лет назад всего за несколько дней или недель. На Мауна-Лоа кальдера (гав. Moku’āweoweo — горящий остров) более вытянутая — 2,5 на 6 км. Мауна-Кеа принадлежит к старым постщитовым вулканам, его кальдера на высоте 3871 м, засыпана более поздними слоями андезитной лавы и частично стёрта сходящим ледником. Такой тип кальдеры, которая находится ниже вершины вулкана, называется возрождённой. От кальдер по трещинам и цепям боковых кратеров расходятся зоны разломов. Землетрясения способствуют разломам, например на Килауэа трещины расширяются со скоростью до 10 см в год.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c8/Book-hawaii-vtorov-112.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-112.jpg)
Потоки лавы, которые достигают берега океана, постепенно увеличивают площадь острова, образуя лавовые дельты. Стоит отметить что, такие новые каменные берега очень не надёжны, от землетрясений они трескаются и сползают в океан. Крупный обвал берега в море наблюдался 28 ноября 2005 года, тогда за 5 часов в океане оказалось почти 14 гектаров «новой» лавовой земли, которые прихватили с собой и 4 гектара старого берега (посмотрите ускоренное видео на http://gallery.usgs.gov/videos/136). Однако лава продолжила заливать этот берег, и через 2 года он опять увеличился на 26 гектаров, это не помешало ему продолжать обваливаться и ещё через 3 года от новой суши опять почти ничего не осталось. При подводных исследованиях вокруг острова было отмечено более 50 таких провалов и оползней.
Если русло или подземный канал для вытекания лавы ещё не сформировались, то в кратере образуется озеро жидкой лавы. Если лава находит боковой выход, то его уровень резко падает, а края осыпаются. В этом озере, питаемом магмой, бурлят вулканические газы, которые прорываются наружу через тонкую корку остывшего верхнего слоя лавы. Ночью хорошо заметны яркие границы и медленное направленное движение тёмных островков на поверхности лавы. Такое движение лавы, которое происходит за счёт перемешивания остывших и горячих слоёв озера, в уменьшенном масштабе и ускоренном режиме является моделью тектонического движения гигантских плит земной коры под воздействием подстилающих её потоков магмы. В озере лавы видны главные типы взаимодействия плит: Чёткие конвергентные границы, образованные схождением плит путём опускания одной под другую. Рваные растянутые дивергентные границы от расхождения плит, и трансформные границы в результате бокового сдвига тектонических плит.
Борьба с вулканом
[править]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/Book-hawaii-vtorov-121.jpg/220px-Book-hawaii-vtorov-121.jpg)
Люди давно экспериментируют с тем, как остановить поток лавы. Древние гавайцы верили, что успокоить богиню Пеле можно с помощью даров — любимых ею красных ягод, цветов и перьев птиц. Сам Камехамеха ещё в 1801 году «навсегда» усмирил целый вулкан Хуалалай, бросив в его лаву частичку самого себя — прядь волос завёрнутых в лист. В 1881 году принцесса Киликолани (англ. Ruth Keelikolani), использовала более современные технологии, она сбрасывала в лаву красные шелковые ткани и даже бутылку бренди. В конце концов, поток лавы остановился прямо в пригородах Хило. В 1936 году директор вулканической обсерватории Томас Джаггар уговорил военных бомбардировать устье лавовой трубы, куда уходил поток лавы с Мауна-Лоа грозивший городу Хило. Несколько 500-фунтовых бомб (227 кг) было сброшено с самолёта, одна попала в трубу. Взрыв произвёл «выброс части лавы», но не изменил направление потока. Через 2 дня извержение, длившееся больше года, прекратилось. Джаггар был уверен, что именно бомбы остановили его. Гавайские знатоки утверждают, что богине это не понравилось, и она покарала за это почти всех лётчиков в войне, которая началась через несколько лет. Сейчас гавайцы более философски относятся к лаве, которая протекает через их селения. Они повторяют, что мы не в силах контролировать не только звёзды с луной, но и вулканы.
С момента открытия островов на Килауэа дважды в 1790 и 1924 годах были отмечены взрывные извержения. Они произошли из-за попадания в кратер грунтовых вод, в результате поднялись высоко в воздух густые облака пара, газов, пыли и пепла. За всю известную историю на Гавайских островах погибло от извержений около 5 тысяч человек, и только 5 из них в прошлом веке. За последние 50 лет потоки лавы уничтожили 211 зданий, только несколько домов удалось вовремя перевезти в безопасное место.
История извержений
[править]Вулкан Килауэа
[править]Килауэа — самый активный и самый молодой из наземных гавайских вулканов.
Даты крупных извержений[1]:
- 1750 (по рассказам)
- 1790
- 1823
- 1832
- 1840
- 1868
- 1877
- 1884—1885
- 1894
- 1918—1919
- 1921—1924
- 1927—1931
- 1934
- 1952
- 1954—1955
- 1957
- 1959—1965
- 1967—1975
- 1983—н. в.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/98/Animation_of_K%C4%ABlauea_Lower_East_Rift_Zone_Fissures_and_Flows.gif/350px-Animation_of_K%C4%ABlauea_Lower_East_Rift_Zone_Fissures_and_Flows.gif)
май—август 2018
Подсчитано, что за 200 лет (1750—1955) вулканом было извергнуто около 3.29 км³ лавы и пепла.
В 1955 году (28 февраля — 26 мая) лава извергалась в 32—45 км от кальдеры. По сообщению Гордона Макдональда, извержение состояло из трех фаз, каждой из которых предшествовали многократные землетрясения и подземный грохот. Количество выброшенной лавы составляло около 0,11 км³[2].
Последнее извержение началось 3 января 1983 года и продолжается по настоящее время. В фазу новой интенсивной активности вулкан вступил 6 марта 2011 года[3].
C 5 мая по 22 сентября 2018 года — Гавайский вулканический национальный парк был полностью закрыт для посещения туристами, после сильного извержения вулкана, сопровождавшегося землетрясениями и большими выбросами вулканических газов и пепла[4].
Минералы и горные породы
[править]Базальты на разных стадиях вулканизма[5]:
- Толеитовые базальты изливались в начальную стадию вулканической деятельности и образовали нижнюю часть гавайских вулканов.
- Щелочные оливиновые базальты приурочены к следующей менее мощной фазе вулканизма, сопровождавшейся образованием кальдер и шлаковых конусов.
- Пикритовые и оливиновые базальты, нефелиновые базальты и нефелин-мелилитовые базальты характерны для конечной слабой стадии вулканизма.
Толеитовые базальты состоят в основном из оксидов кремния (49 %), алюминия (15 %), кальция (10 %) и железа (11 %)[6].
Геологические организации и общества
[править]- Hawaiian Volcano Research Association (1925)
- Hawaiian Volcano Observatory
- U.S. Geological Survey (USGS)
Продолжение
[править]Примечания
[править]- ↑ Гщенко И. И. Килауэа // Извержения вулканов Мира. М.: Наука, 1979. С. 87.
- ↑ Яковлева С. В. Вопросы четвертичной геологии на XX сессии Международного Геологического конгресса в Мексике 3-11 сентября 1956 г. // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. 1959. № 23. С. 119.
- ↑ Килауэа не шутит // Голос Америки, 18 марта 2011
- ↑ Andrews R. G. Hawaii’s National Park Is Re-Opening After the Eruption of a Lifetime // Gizmodo Media Group. 2018. 22 сентября.
- ↑ Кутолин В. А. Толеитовые базальты Гавай // Статистическое изучение химизма базальтов разных формаций. Москва: Наука, 1969. С. 44-45.
- ↑ MacDonald G.A., Katsura T. Chemical composition of Hawaiian lavas // Journal of Petrology. 1964. Vol. 5. N 1.
Ссылки и литература
[править]- Макеев А. Б., Лютоев В. П., Второв И. П., Брянчанинова Н. И., Макавецкас А. Р. Состав и спектроскопия ксенокристов оливина из гавайских толеитовых базальтов // Учёные записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2020. Т. 162. Кн. 2. С. 253—273. — doi: 10.26907/2542-064X.2020.2.253-273.
- Второв И. П. Гавайские вулканы. Курилка Гуттенберга. Октябрь 2017.
- Второв И. П. Гавайские вулканы. Центральный дом учёных РАН. Москва, доклад — 7 декабря 2016.
Другая литература на Гавайеведение/Гавайская геология.
Гавайеведение |
География | Геология | Биология и экология | Астрономия | История | Культура | Путеводитель | Справочник |