Что относится к вулканическим газам. Извержение вулкана

При извержении вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые могут быть жидкими, газообразными и твердыми.
Газообразные - фумаролы и софиони, играют важную роль в вулканической деятельности. Во время кристаллизации магмы на глубине выделяющиеся газы поднимают давление до критических значений и вызывают взрывы, выбрасывая на поверхность сгустки раскаленной жидкой лавы. Также при извержении вулканов происходит мощное выделение газовых струй, создающих в атмосфере огромные грибовидные облака. Такое газовое облако состоящее из капелек расплавленной (свыше 7000с) пепла и газов, образовавшееся из трещин вулкана Мон-Пеле, в 1902г., уничтожило город Сен-Пьер и 28000 его жителей.
Состав газовых выделений во многом зависит от температуры. Различают следующие типы фумарол:

a) Сухие - температура около 5000с, почти не содержит водяных паров; насыщен хлористыми соединениями.
b) Кислые, или хлористо-водородно-сернистые - температура приблизительно равна 300-4000с.
c) Щелочные, или аммиачные - температура не больше 1800с.
d) Сернистые, или сольфатары - температура около 1000с, главным образом состоит из водяных паров и сероводорода.
e) Углекислые, или моферы - температура меньше 1000с,преимущественно углекислый газ.

Жидкие - характеризуются температурами в пределах 600-12000с. Представлена именно лавой.

Вязкость лавы обусловлена ее составом и зависит главным образом от содержания кремнезема или диоксида кремния. При высоком ее значении (более 65%) лавы называют кислыми, они сравнительно легкие, вязкие, малоподвижные, содержат большое количество газов, остывают медленно. Меньшее содержание кремнезема (60-52%) характерно для средних лав; они как и кислые более вязкие, но нагреты обычно сильнее (до 1000-12000с) по сравнению с кислыми (800-9000с). Основные лавы содержат менее 52% кремнезема и поэтому более жидкие, подвижные, свободно текут. При их застывании на поверхности образуется корочка, под которой происходит дальнейшее движение жидкости.

Твердые продукты включают в себя вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и пепел. В момент извержения они вылетают из кратера со скоростью 500-600м/c.

Вулканические бомбы - крупные куски затвердевшей лавы размером в поперечнике от нескольких сантиметров до 1м и более, а в массе достигают нескольких тонн (во время извержения Везувия в 79г., вулканические бомбы "слезы Везувия" достигали десятков тонн). Они образуются при взрывном извержении, которое происходит при быстром выделении из магмы содержащихся в ней газов. Вулканические бомбы бывают 2-х категорий: 1-ая, возникшие из более вязкой и менее насыщенной газами лавы; они сохраняют правильную форму даже при ударе о землю из-за корочки закаливания, образовавшейся при их остывании. 2-ая, формируются из более жидкой лавы, во время полета они приобретают самые причудливые формы, дополнительно усложняющиеся при ударе. Лапилли - сравнительно мелкие обломки шлака величиной 1,5-3см, имеющие разнообразные формы. Вулканический песок - состоит из сравнительно мелких частиц лавы (і 0,5см). Еще более мелкие обломки, размером от 1мм и менее образуют вулканический пепел, который оседая на склонах вулкана или на некотором расстоянии от него образует вулканический туф.

Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.

Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.

Двуокись серы

Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.

Фтороводород и сероводород

Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.

Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность

Углекислый газ

Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5% углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5%, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.

Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.

Состав лавы вулкана Эйяфьятлайокудль

Диоксид кремния (SiO2) - 46,99

Оксид алюминия (Al2O3) - 15, 91

Оксид железа (FeO)- 12,12

Оксид марганца (MnO) - 0,19

Оксид магния (MgO) - 6,55

Оксид кальция (CaO) - 10,28

Оксид натрия (Na2O) - 3,11

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Оксид калия (K2O) - 0,71

Диоксид титана (TiO2) - 3,32

Оксид фосфора (P2O5) - 0,64

Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.

При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см и более. Скопления вулканических бомб - агломераты.

Лапикки ("шарик") - размеры 1-5 см - более мелкие продукты выброса - вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.

Вулканические извержения

Вулканы - (по имени бога огня Вулкана), геологическое образование возникающее над каналами и трещинами в земной коре по которым извергаются на земную поверхность из глубины магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Обычно вулканы представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержений.

Вулканы разделяются на действующие, уснувшие и потухшие. К первым относят вулканы, извергающиеся в настоящее время постоянно или периодически. К уснувшим относят вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения. Потухшими называются сильно разрушенные и размытые вулканы без каких-либо проявлений вулканической активности.

В зависимости от формы подводящих каналов вулканы разделяют на центральные и трещинные.

Глубинные магматические очаги могут находиться в верхней мантии на глубине порядка 50-70 км (вулкан Ключевская Сопка на Камчатке) или земной коре на глубине 5-6 км (вулкан Везувий, Италия) и глубже.

Вулканические явления

Извержения бывают длительными (в течении нескольких лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемые часами). К предвестникам извержений относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава фумарольных газов и другие явления.

Начало извержения

Извержения обычно начинаются усилением выбросов газов сначала вместе с темными, холодными обломками лов, а затем с раскаленными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излиянием лавы. Высота подъема газов, паров воды насыщенных теплом и обломками лов, в зависимости от силы взрывов, колеблется от 1 до 5 км (во время извержения вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 г. она достигала 45 км.). Выброшенный материал переносится на расстояния от нескольких до десятков тыс. км. Объем выброшенного обломочного материала порой достигает нескольких км.3. При некоторых извержения концентрация вулканического пепла в атмосфере бывает насколько большой, что возникает темнота, подобная темноте в закрытом помещении. Это имело место в 1956 г. в поселке Ключи, расположенном в 40 км от вулкана Безымянного.

Извержение представляет собой чередование слабых и сильных взрывов и излияния лав. Взрывы максимальной силы называют кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объем излившейся лавы - до десятков км3.

Типы извержений

Извержения вулкана не всегда одинаковы. В зависимости от количества продуктов (газообразных, жидких и твердых) и вязкости лав выделены 4 главных типа извержений: эффузивный, смешанный, экструзивный и эксплозивный, или, как их чаще называют соответственно - гавайский, стромболианский, купольный и вулканский.

Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой (базальтовой) лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озера и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом, количестве образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полете в тонкие стеклянные нити.

В стромболианском типе извержений, создающем обычно страто-вулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких лав базальтового и андезитобазальтового состава (образуют иногда очень длинные потоки) преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасываю куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы.

Для купольного типа большую роль играет газообразные вещества, производящие взрывы и выбросы огромных черных туч, переполненных большим количеством обломков лав. Лавы вязкие андезитового состава образуют небольшие потоки.

Продукты извержений

Продукты извержения вулканов бывают газообразными, жидкими и твердыми.

ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ, газы, выделяемые вулканами как во время извержения - эруптивные, так и в периоды его спокойной деятельности - фумарольные из кратера, из трещин, расположенных на склонах вулкана, из лавовых потоков и пирокластических пород. В их составе установлены пары H2O, H2, HCl, HF, H2S, CO, CO2и др. Проходя через зону подземных вод, формируют горячие источники.

ЛАВА (итал. lava), раскаленная жидкая или очень вязкая, преимущественно силикатная масса, изливающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов. При застывании лавы образуются эффузивные горные породы.

ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (вулканиты), горные породы, образовавшиеся в результате извержений вулканов. В зависимости от характера извержения различают излившиеся, или эффузивные (базальты, андезиты, трахиты, липариты, диабазы и др.), вулканогенно-обломочные, или пирокластические (туфы, вулканические брекчии), вулканические горные породы.

ТЕКТОНИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ (тектонический разлом), нарушение сплошности горных пород в результате движений земной коры (сбросы, сдвиги, взбросы, надвиги и др.).

В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхней части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразное или воронкообразное углубление на вершине или склоне вулкана диаметром от нескольких м до нескольких км.). Наиболее распространенными формами сооружения являются конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы).

Причины деятельности вулканов

Географическое размещение вулканов указывает на тесную связь между поясами вулканической деятельности и дислоцированными подвижными зонами земной коры. Разломы, образуются в этих зонах являются каналами, по которым происходит движение магмы к земной поверхности, по-видимому, происходит под влиянием тектонических процессов. На глубине, когда давление растворенных в магме газов становится больше давления вышележащих, потому газы начинают стремительно продвигаться и увлекать магму к земной поверхности. Возможно, что газовое давление создается во время процесса кристаллизации магмы, когда жидкая часть её обогащается остаточными газами и паром. Магма как бы вскипает и вследствие интенсивного выделения газообразных веществ в очаге создается высокое давление, которое так же может явиться одной из причин извержения.

Извержение вулкана Этны. Известный своими внезапными извержениями вулкан Этна на итальянском острове Сицилия с середины июля этого года (2001 г.) не дает покоя жителям городов, расположенных на его склонах. Всего открылось 5 кратеров, из которых хлещет раскаленная до нескольких тысяч градусов магма, вулканический пепел и сероводородный дым. Самая высокая точка выбросов - на высоте 2950 метров. Но оттуда поток уходит в безлюдную долину Бове, уже многократно сожженную вулканом, не угрожая никому. Другие очаги пониже, на отметке 2700, и раскаленная лава медленно стекает на сто метров ниже. Хуже всего кратер на 2100 метрах - самый неистощимый на выбросы, который грозит накрыть село Николози. Вокруг села бульдозеры возвели два барьера на пути лавы. Но если гора, где открылась еще одна трещина, взорвется, убежать из городка будет очень трудно.

Напомню: в печально известной гибели Помпеев виноват был не только Везувий, но и нежелание жителей вовремя все бросить и бежать из города.

Умненькие помпейцы вовремя "эвакуировались", а жадины, лентяи остались в городе, где и приняли мучительную смерть.

Данная история очень поучительна, поэтому не надо пренебрегать опасностью и пытаться сохранить свою жизнь не смотря на материальные потери, которые не окупят вашу жизнь никогда.

Фото вулканов

Вулканические газы

Львиная доля всего газа, выделяемого вулканами, приходится на водяной пар, но вместе с ним в различных пропорциях выделяются и другие газы; среди них главные: двуокись углерода. Все эти газы при значительной концентрации вредны для растений и животных. Некоторые газы приносят вред даже при очень небольшом их содержании.

Сернистый и серный ангидриды, соединяясь с водой, образуют соответственно сернистую и серную кислоту . С подветренной стороны от дымящих жерл часто образуется туман, состоящий из аэрозоля кислот.
Газы могут выделяться через главное эруптивное жерло (или через несколько жерл) вулкана, но часто они выходят и через сравнительно узкие отверстия, через которые никогда не извергались, ни лава, ни пепел. Отверстия, через которые выделяется только газ, называются фумаролами, а о самом процессе выхода газа без извержения лавы или тефры часто говорят как о фумарольноп деятельности. Обычно фумарольная деятельность продолжается в течение нескольких недель, месяцев или лет после окончания извержений лавы или тефры. Фумаролы, выделяющие серные газы, называются сольфатарами, а низкотемпературные фумаролы, выделяющие много С02 (иногда С), — мофеттами. Газы выделяются лавовыми и либо по всей их поверхности, либо в виде четко локализованных фумарол.
Кислотные газы вредны и для растительности, и для металлов. Когда ветер относит такие газы в сторону от вулкана, повреждается листва и опадают плоды; это может вызвать полное оголение и гибель растений. Там, где среди вредных газов преобладают серные, их воздействие на листву очень похоже на то, как действуют на нее дым металлургических заводов или сильный городской смог.

Вулкан Масая-Ниндири в Никарагуа — сложный двойной конус с несколькими кратерами. За последнее столетие было несколько периодов, каждый по нескольку -лет, когда одно из жерл в кратере Сантьяго выделяло много водяного пара и серных газов, которые держались над кратером в виде большого облака. располагается в центральной впадине Никарагуа, его высота всего лишь около 700 м. К западу от него находится возвышенность, и кофейные плантации поднимаются по ней на высоту несколько большую, чем вершина вулкана. Ветры относили газовое облако на запад, и оно захватывало полосу шириной 5—8 км, внутри которой на площади примерно 150 км2 плантациям причинялся ущерб на сумму в десятки миллионов долларов; страдали также посевы пшеницы и других зерновых культур вплоть до самого Тихого океана. Проволочные изгороди, телефонные провода и металлическое оборудование на плантациях и на цементном заводе у побережья повреждались кислотами. Точно такой же ущерб был нанесен плантациям кофе и других культур к западу от вулкана Ирасу в Коста-Рике.

Самые коварные из вулканических газов — С02 и СО , так как они невидимы и не имеют запаха. Окись углерода вызывает побеление и опадение листвы, и отравление животных. Двуокись углерода не оказывает серьезного действия на растения, но может вызвать удушье у животных, так как углекислый газ тяжелее воздуха и иногда образует скопления в понижениях рельефа. Если в небольшой долине имеется мофетта, то при определенном направлении ветра может накопиться углекислый газ, и попавшие туда животные и даже люди могут задохнуться. Такие «ущелья смерти» известны на склонах некоторых индонезийских вулканов, а одно такое ущелье существовало раньше в горах Абсарока в Вайоминге. При извержении Геклы в 1947 г. двуокись углерода образовала в лощинах такие газовые «озера», и попавшие туда овцы гибли от удушья; люди же не пострадали, так как их головы были выше поверхности слоя С02. При недавнем извержении вулкана Эльдафедль углекислый газ и отчасти угарный (СО) и серный газы скапливались в подвалах домов Вестманнаэйяра, и один человек погиб от газов. Это единственная жертва извержения. Можно привести бесчисленное множество других примеров ущерба, причиненного газами растениям и людям. Что можно предпринять, чтобы уменьшить или устранить вредное действие газов? Предложены различные способы химической обработки пострадавших растении, нейтрализующей действие газов; некоторые из них испытаны экспериментально. Наиболее перспективным пока представляется способ распыления извести, создающий защитный слой на листьях. Будет ли этот способ практически применим, пока не ясно. В таких областях, как западная возвышенность Никарагуа, часто идут сильные дожди, которые будут смывать известь с листьев; потребуется частое распыление, и стоимость его будет высока, хотя, возможно, и не чрезмерно. Обычные противогазные маски, такие же, как на многих промышленных предприятиях, вероятно, могут обеспечить надлежащую защиту людей, попавших на короткое время в облако вулканического газа. В большинстве случаев в таком облаке содержится достаточно воздуха, годного для дыхания, при условии удаления или нейтрализации вредных газов. В случае отсутствия масок некоторую защиту дает прижатая к лицу тряпка, смоченная водой, а лучше — слабой кислотой, например уксусом или мочой. Когда в лощинах или подвалах скапливаются тяжелые газы, то воздуха уже становится недостаточно для дыхания, и газовая маска бесполезна, если только она не снабжена автономным запасом воздуха. Зная о возможности скопления в том или ином месте тяжелого газа, можно предупредить людей об этом и тем самым избежать многих несчастных случаев.

Период, когда не было выделения газа, продолжался 19 лет, но в 1946 г. открылось новое жерло, и снова вулкан стал дымить, повреждая кофейные деревья. Опять были предложены различные решения этой проблемы, в том числе постройка крупной дымовой трубы высотой 250 м, чтобы вывести газ достаточно высоко в воздух и направить его над возвышенностью, где он уже не смог бы причинить вреда. Другое предложение состояло в том, чтобы сбросить в кратер атомную бомбу и тем самым закрыть жерло. С другой стороны, проведя небольшой взрыв или сбросив в кратер обычные бомбы, можно было бы закрыть жерло и остановить выход газа, как это было сделано в 1927 г., и, хотя через некоторое время жерло почти наверняка откроется снова, можно было бы рассчитывать на временное облегчение. В 1953 г. в кратер были сброшены две среднего размера бомбы, однако без сколько-нибудь заметного результата.
Для разработки общих проблем воздействия на вулканические газы и понижения их вредного воздействия требуются дальнейшие большие усилия

В разделе на вопрос вулканические газы, чем опасны и как их избежать? заданный автором Кирик Василий лучший ответ это ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ - газы, выделяющиеся во время и после извержения из кратера, трещин, расположенных на склонах вулканов, из лавовых потоков и пирокластических пород.
Состав газов разный и зависит от вида и срока вулканической деятельности. Основной компонент почти всех вулканических газов - это водяной пар и двуокись углерода. В различном процентном составе сюда присоединяются сл. вещества: сероводород, серодиоксид, аммиак, водород и др.

Вулканические газы ядовиты - вулканический диоксид серы в соединении с дождевой водой составляют серную кислоту. Фтор, содержащийся в газах, отравляет воду. Диоксид углерода стал причиной самой большой вулканической газовой катастрофы.
Вулканические газы влияют на климат и наносят значительный вред окружающей среде. Или они влияют непосредственно на человека, как например, 21 августа 1986 на озере Ниос в Камеруне. В более глубоких слоях кратерного озера Ниос накапился примерно 1 km3 CO2 магматического происхождения. Этот первоначально растворeнный в воде газ потeк вследствие разгрузки давления смертоносным, невидимым облаком, которое было тяжелее воздуха, над краем кратера в долины и впадины. Вследствие этого задохнулось больше чем 1700 человек и бесчисленное количество животных.
Чаще всего встречаемые вулканические газы: водяной пар (H2O), диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2). В незначительном количестве возникают: окись углерода (СО), сероводород (H2S), сульфид карбонила (COS), соляная кислота (HCl), водород (H2), метан (CH4), фтористоводородная кислота (HF), бор, бромовая кислота (HBr), пары ртути, а также незначительное количество благородных металлов, металлов и полуметаллов.