Научно-исследовательский проект «Вулканы. Извержение вулкана Везувий и его последствия. Уникальные данные от российских вулканов

02:26 — REGNUM Длиннопериодные вулканические землетрясения, а, точнее, рост их активности, напрямую предвещают извержения вулканов. Об этом говорится в исследовании ученых, опубликованном в журнале Nature GeoScience после масштабного наблюдения за Ключевской группой вулканов на Камчатке, передает корреспондент ИА REGNUM .

По словам вулканологов, механизм землетрясений, которые происходят под вулканами, не похож на «обычные» подземные толчки, которые вызываются движением тектонических плит.

«Землетрясения, происходящие под исполинами, вызваны движением магмы и изменениями давления в магматическом очаге. Длиннопериодные вулканические землетрясения наблюдаются по всему миру, но чаще всего они локализуются очень близко к поверхности, то есть на глубине первых сотен метров — километров. Но особенно интересны глубинные землетрясения: они соответствуют активизации наиболее глубокой части магматической системы и являются одними из самых первых предвестников грядущего извержения», — пояснил ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и лаборатории сейсмологии Института физики Земли в Париже Николай Шапиро , слова которого приводит сайт Российского научного фонда.

На Камчатке ученые изучали Ключевскую группу вулканов, которая имеет глубинный очаг, расположенный на глубине около 30 км. Из него магма через сложную систему каналов поднимается в более мелкие очаги, находящиеся под каждым вулканом.

В течение двух лет геофизики вели наблюдения до большого извержения вулкана Плоский Толбачик, начавшегося 27 ноября 2012 года. В результате ученые обнаружили, что активность глубоких длиннопериодных событий увеличивалась в течение двух лет перед извержением Плоского Толбачика, что соответствует постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге. Максимум сейсмической активности на глубине был достигнут за несколько месяцев до извержения Плоского Толбачика.

«Удалось установить связь между длиннопериодными землетрясениями на глубине и в неглубинном приповерхностном очаге и, таким образом, определить, какое время понадобилось для того, чтобы активность переместилась с глубины на поверхность. Мы измерили, что время между максимумами активности составляет около 2−3 месяцев. Скорее всего, именно такой временной интервал понадобился, чтобы давление в магматической системе распространилось с глубины до поверхности», — комментирует Николай Шапиро.

Как сообщало ИА REGNUM , зону пеплопада вокруг вулкана Камбальный на Камчатке покинули все животные — лисицы, росомахи, утки и даже вороны. Как предполагают специалисты Кроноцкого заповедника, это связано с тем, что в ближайших от вулкана водоемах вода отравлена вулканическим пеплом.

Камбальный — самый южный вулкан Камчатки. Он начал извергаться 25 марта 2017 года. До этого о его активности ничего не было известно — за многие столетия нет ни одного свидетельства его извержения. Вулканологи установили видеокамеру для регистрации активности вулкана.

Коноваленко Анжелика, Вейдэ Виктория

Исследовательская работа "Что такое вулканы?" Работа выполнена учащимися второго класса. Ребята с помощью литературы и опыта ответили на вопрос - что такое вулканы

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение

«Ермаковская средняя общеобразовательная №1»

Что такое вулканы?

Работу выполняли: Вейдэ Виктория, Коноваленко Ажелика

ученицы 2 класса

Руководитель: Булавская Вера Александровна учитель начальных классов

с. Ермаковское 2009

стр.

Введение…………………………………………………………………3

1.1.Обоснование темы

1.2. Цель работы

1.3. Задачи работы

1.4. Методика работы

II. Основная часть……………………………………………………….4

2.1. Что такое вулканы.

2.2. Где расположены вулканы.

2.3. Схема извергающегося вулкана.

2.4. Формы вулканов.

2.5. Классификация вулканов по их активности.

III. Методика выполнения работы……………………………………7

3.1. Модель вулкана (эксперимент).

Заключение…………………………………………………………….9

Список литературы……………………………………………………10

ВВЕДЕНИЕ

На кружке «Здоровье» мы разговаривали на тему «Природные опасности». Ребята перечисляли различные опасности и в том числе назвали – вулканы. Нам стало интересно узнать более подробно, что они из себя представляют.

Цель исследования: выяснить происхождение слова вулкан и строение вулкана.

Задачи исследования:

Пронаблюдать извержение вулкана на модели;

Сделать выводы.

Методы исследования:

Анализ литературы; изучение различных источников; работа с фотоматериалами и документами; подбор текстов; работа в сети Интернет.

Наблюдение и сравнение;

Консультация с руководителем.

Основная часть

2.1. Что такое вулканы

Познакомившись с материалами энциклопедий «Планета Земля», «Большая книга для любознательных», «География» мы выяснили для себя много нового и интересного о вулканах.

ВУЛКАН (в греческой мифологии ГЕФЕСТ) бог огня и кузнечного дела, покровитель металлургии. Почитался как бог подземного огня.

Слово «Вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Наука, изучающая вулканы - вулканология.

ВУЛКАН – геологическое образование, возникшее над каналом или трещиной в земной коре, по которым извергается на земную поверхность огненно-жидкая масса – лава, а так же газы, водяные пары, обломки горных пород. Их температура может быть от 50 до 1000 С.

2.2.Где расположены вулканы

В мире насчитывается около одной тысяч трехсот действующих вулканов, хотя в течение года, как правило, происходит лишь 20 – 30 извержений. Большинство вулканов распложено неподалёку от краёв гигантских плит, составляющих в своей совокупности внешние слои Земли.

Фото 1

2.3. Схема извергающегося вулкана

Схема

Строение извергающегося вулкана

ОЧАГ МАГМЫ – расплавленная огненно – жидкая масса преимущественно силикатного сплава – возникает в земной коре или верхней мантии.

ЖЕРЛО ВУЛКАНА - канал, по которому магма поднимается к кратеру.

КРАТЕР- углубление в виде чаши или воронки, образовавшееся на вершине или склоне вулкана в результате его активной деятельности. Диаметр кратера может быть от десятков метров до нескольких километров, глубина - от десятков до нескольких сотен метров.

ЛАВА - раскалённая, огненно-жидкая или очень вязкая силикатная масса, изливающаяся на земную поверхность при извержении вулканов.

Фото 2

ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ И ПЕПЕЛ, мелкие брызги магмы, с силой выбрасываемые из жерла вулкана застывая, образуют, пепел, газы на 95-98% состоят из воды, а так же из различных примесей, пыли, хлопьев вулканического пепла.

Фото 3

2.5. Формы вулканов

Форма вулкана зависит от типа лавы, от того, как далеко она растекается, а также от силы взрыва. Вязкая лава – очень густая; она быстро застывает вокруг жерла, образуя крутой конус. Так возникают конические вулканы.

Фото 4

Жидкая лава течёт очень быстро и может растекаться на несколько километров от кратера, прежде чем начнёт остывать. Так образуются щитовидные вулканы. Они бывают невысокими и плоскими.

Фото 5

2.6. Классификация вулканов по их активности

Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие и потухшие.

Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения.

Потухшими - на которых они маловероятны.

Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считается действующими.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Мы сами попробовали сделать модель вулкана. Для этого нам потребовалось сода, вода, лимонная кислота, красная краска, стеклянная пробирка, вата, песок.

1. Мы насыпали чайную ложку соды в пробирку. Налили в нее воды одну третью часть. Хорошо встряхнули, чтобы перемешать воду с содой. [ 3 ]

Фото 7

3. Из песка сделали «вулкан» вокруг пробирки, так, чтобы он доходил до её горлышка.

Фото 8

Фото 9

Таким образом, в результате проделанного опыта, мы увидели пена начала пениться и извергаться, словно лава из вулкана.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, познакомившись с материалами о вулканах, мы узнали много интересного. Мы знаем, что предсказать извержение вулкана очень трудно, так как всякий раз это происходит по-разному.

В старину, например, определяли это по различным признакам, таким, как появление новых выпуклостей на склонах вулкана. В наши дни разработаны более точные методы прогнозирования. Ученые могут теперь с помощью спутников определять местоположение «горячих точек» глубоко в недрах Земли.

Мы узнали, что вулканы приносят не только разрушения, но и пользу. В породах, которые образуются при извержении вулкана, содержатся руды ценных металлов, золото и медь, минералы, например алмазы.

Несмотря на постоянную угрозу новых извержений, люди ближайших селений трудятся на полях, используя плодородный вулканический пепел в качестве удобрения.

Мы сделали для себя вывод, что вулканы – это чудо природы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Джон Купер. Большая книга для любознательных.- Москва «РОСМЭН», 2001

2.Страун Рейд, Фелиса Эверетт. География. Энциклопедия. – Москва «РОСМЭН», 1998

3.Фиона Уотт. Планета Земля. Энциклопедия окружающего мира. – Москва «РОСМЭН», 1998

Вулканолог - специалист по вулканологии, занимающийся изучением вулканов. Вулканология - наука о причинах образования вулканов, их развитии, строении, составе продуктов извержений и закономерностях размещения на поверхности Земли. Профессия вулканолога овеяна духом романтики дальних экспедиций и стоит в одном ряду с такими интересными профессиями, как геолог, геофизик, океанолог. Профессия вулканолога требует особых знаний, физической выносливости и полной самоотдачи.

Вулканолог — специалист по вулканологии, занимающийся изучением вулканов. Вулканология - наука о причинах образования вулканов, их развитии, строении, составе продуктов извержений и закономерностях размещения на поверхности Земли. Профессия вулканолога овеяна духом романтики дальних экспедиций и стоит в одном ряду с такими интересными профессиями, как геолог, геофизик, океанолог. Профессия вулканолога требует особых знаний, физической выносливости и полной самоотдачи. Профессия подходит тем, кого интересует физика и география (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Особенности профессии

Современная вулканология призвана изучать вулканы не только с целью прогнозирования их извержений, но и использования энергии вулканического тепла для нужд народного хозяйства.

Наблюдение за действующими вулканами ведется круглосуточно сейсмическими станциями, которые фиксируют вулканические землетрясения — предвестники грядущих извержений. С научными и практическими целями изучаются структуры древних потухших вулканов. Эти исследования позволяют представить условия на нашей планете в период ее формирования миллиарды лет назад. Изучение следов движения расплавленной лавы из жерла вулкана в земную кору позволяет понять принцип образования месторождений полезных ископаемых — меди, железа, цинка.

Неоценима помощь вулканологов в момент извержения вулкана: следя за направлением пеплового шлейфа, изучая его химический состав, они выдают прогнозы метеослужбам и авиадиспетчерам, корректирующим траектории полета самолетов. Это обеспечивает безопасность полётов местных, российских и международных авиалиний.

Вулканологи также изучают гейзеры — фонтанирующие источники горячей воды, которые территориально расположены, как правило, вблизи вулканов.

Плюсы и минусы профессии

Плюсы:

Несмотря на редкость профессии, вулканологи постоянно востребованы и пользуются спросом: на земле зарегистрировано более 1000 действующих вулканов. Как отметил профессор-вулканолог МГУ П. Плечов: «Миллиард лет вулканической деятельности на земле гарантирован».

В этой отрасли хорошо развито международное сотрудничество. Вулканологи всего мира объединенными усилиями изучают вулканы, совершенствуют методику и технологии исследований. Происходит постоянное общение и обмен опытом вулканологов всех стран мира на Всемирных вулканологических совещаниях.

В последние десятилетия стали возможны работы по грантам даже среди молодых специалистов-вулканологов.

Как правило, вулканы называют именами вулканологов, исследовавших их — вулкан Иванова, вулкан Кошелева, вулкан Попкова, гейзер Аверьевский. Есть реальная возможность увековечить своё имя в названии очередного вулкана или гейзера!

Минусы:

Высокая степень риска: изучение действующих вулканов проходит в условиях повышенной опасности - в окружении раскаленной лавы, удушливых газов и горячей пыли, постоянно подвергаясь опасности извержения. Для защиты вулканологи используют спецодежду - теплоизолирующую одежду и обувь, покрытую слоем алюминия или другого металла, отражающего тепло. На голову надевают защитные каски. Для защиты от ядовитых газов предназначены противогазы и газовые маски.

Место работы

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН в Петропавловске-Камчатском, Кафедры «Петрографии и вулканологии» в МГУ и СПбГУ.

Важные качества

• физическая выносливость;
• пространственное воображение;
• аналитический ум;
• наблюдательность;
• внимание;
• логическое мышление;
• эмоционально-волевая устойчивость;
• хороший слух и зрение.

Где учат

Вулканологи в России — это штучные специалисты. В Москве профессию вулканолога можно получить на геологическом факультете МГУ им. Ломоносова и Санкт-Петербургском ГУ, кафедре «Петрология и вулканология» — это главные центры изучения вулканов в России. А также на кафедре «Геоморфологии и палеогеографии» географического факультета и на отделении механики механико-математического факультета.

Школьникам, интересующимся вулканами, будут интересны занятия в геологической школе МГУ, где 2 раза в неделю проводятся бесплатные занятия, а также в открытом лектории геологического факультета МГУ.

В других городах специализацию вулканолога можно получить на геологоразведочных факультетах университетов или технических ВУЗов. Чаще всего вулканологами становятся геологи и геофизики.

Оплата труда

Зарплата вулканологов находится на уровне зарплаты научного сотрудника с доплатой районных коэффициентов и других надбавок за полевые работы в районе объектов исследований — на Камчатке, Кавказе, Урале или за границей. Младший научный сотрудник получает, как правило, порядка 15 тысяч рублей.

В последние десятилетия многие молодые ученые-вулканолги получают гранты, превышающие зарплату в несколько раз.

Ступеньки карьеры и перспективы

Карьера вулканолога строится по принципу научной карьеры: от лаборанта до младшего научного сотрудника, от научного сотрудника до профессора.

10 интересных фактов о вулканах и развитии науки — вулканологии

• Первые научно зафиксированные наблюдения за извержением вулкана были выполнены 24 августа 79 г. римлянами Плинием Старшим и его племянником Плинием Младшим. Это было в день извержения Везувия, когда Плиний Старший - начальник римского флота и ученый, автор нескольких десятков книг «Естественная история» вывозил на судах жителей с побережья Неаполитанского залива. Плиний Старший задохнулся в облаке вулканических газов. Оставшийся в живых Плиний Младший описал извержение Везувия в своих письмах: извержения вулкана с мощной струей вулканического пепла, газов, пемз, шлаков и бомб высотой до 10 км и в настоящее время называют плинианскими. В результате извержения Везувия было уничтожено три древнеримских города: Помпеи - полностью засыпан вулканическим пеплом, Геркуланум - разрушен селевым потоком, Стабия - залита лавой. Последнее извержение Везувия произошло в 1944 году: поток лавы разрушил города Масса и Сан-Себастьяно, погибло 57 человек.
• Первая вулканологическая обсерватория была открыта в Италии на вулкане Везувий в 1842 г. В начале XX века вулканологические обсерватории были созданы в США, Японии, Индонезии и других странах. Вулканологические обсерватории объединяются в национальные вулканологические службы.
• В России вулканология начала развиваться с окраин страны — Камчатки. В 1935 г. открылась вулканологическая станция в поселке Ключи, преобразованная в 1962 году в Институт вулканологии АН СО АН СССР в Петропавловске-Камчатском. В настоящее время это Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.
• Для научных исследований Институт вулканологии имеет специальный корабль «Вулканолог». С помощью геологической, геофизической, гидроакустической, газогидрохимической и шумопеленгаторной лабораторий, вычислительного центра на борту корабля изучается подводный вулканизм, геологическое строение и минеральные ресурсы дна океана.
• Действующие вулканы исследуют с борта самолета. Например, при изучении итальянского вулкана Этна для отбора проб газов использовались беспилотные мини-самолеты типа САМ, имеющие форму «летающих тарелок».
• Среди вулканологов есть и женщины. Первая женщина-вулканолог, исследовавшая вулкан Ключевского в 1936 году, — Софья Ивановна Набоко.
• На Камчатке зарегистрировано 300 вулканов, 8 из которых активны. В настоящее время самый активный вулкан Кизимен, извержение которого началось в конце 2010 года. 4 активных вулкана в Южно-Камчатском федеральном округе — Дикий Гребень, Ильинский, Камабльный, Кошелева — входят в список Всемирного природного наследия ЮНЕСКО.
• По Книге рекордов Гиннесса самые высокие действующие вулканы расположены в Южной Америке на территории Эквадора — Котопахи и Сангай высотой соответственно 5896 м и 5410 м над уровнем моря. Самый высокий потухший вулкан — Охос-дель-Саладо в Андийских Кордильерах на границе Аргентины и Чили, высотой 6880 м над уровнем моря.
• Самым грандиозным считается извержение индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году. Эхо взрыва было слышно во всех уголках планеты. Жертвами извержения стали 36 тысяч человек.
• Долина гейзеров на Камчатке была открыта женщиной-геологом Т.И. Устиновой в 1941 году. Камчатские гейзеры представляют собой уникальное зрелище, крупнейшие из которых - Великан, Жемчужный, Сахарный. Много гейзеров в Новой Зеландии, Исландии, Китае, Японии.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

лицей №4

Почему извергаются вулканы?

Исследовательский проект

Кривошеев Тимур Владимирович

ученик 3 б класса

Руководитель:

Кривошеева Наталья Евгеньевна

учитель начальных классов

г.Данков

2015 г.

Оглавление

1.Введение………………………………………………………………….……...2

Цели и задачи исследовательской работы…………………………………….…2

2.Основная часть.

2.1 Анкетирование одноклассников ………………………………….….….. 3

2.2 Опыт №1. Движение магмы из недр земли ………………………………5

2.3. Опыт № 2. Как происходит извержение вулкана……………………..…6

2.4 Опыт № 3. Свойства камней вулканического происхождения ………...7

2.5 Последствия, которые несут извержения вулканов…………………….8

3. Выводы………………………………………………………………….…...… 8

4.Заключение……………………………………………………………………...8

5. Библиографический список……………….……………………………...........9

В позапрошлом году в новостях я услышал про извержение вулкана у нас в России. На Камчатке начал извергаться вулкан Ключевская сопка. Меня заинтересовало, как и почему проснулся этот вулкан. Эти вопросы и помогли определиться мне с темой исследовательской работы. Я решил узнать, почему извергаются вулканы.

Цель работы – обобщить и классифицировать информацию о вулканах. Выяснить причины, из – за которых происходит извержение вулканов.

Задачи:

Выяснить что такое вулкан?

Изучить строение вулкана.

Узнать какие бывают вулканы?

Провести опыт и узнать, как и почему происходит извержение вулкана.

Узнать какие последствия несут извержения вулканов.

Создать действующую модель вулкана в домашних условиях.

Узнать опытным путём о свойствах камней вулканического происхождения.

Методы исследования:

Беседы со взрослыми.

Анкетирование одноклассников.

Изучение и анализ различных источников информации.

Проведение опытов, экспериментов.

Наблюдения.

Гипотеза:

вулканы извергаются потому, что жидкой магмы под земной корой становится очень много, и поэтому она выходит наружу.

Анкетирование одноклассников

Поиск причин, объясняющих, почему извергаются вулканы, я начал с проведения анкетирования среди одноклассников.

На вопрос «Почему извергаются вулканы?» больше всего голосов ребята отдали ответу «от землетрясения». Также они считают, что особое влияние на извержение вулканов оказывает солнце и географическое положение.

Что такое вулкан

Из интернета я узнал, что слово «Вулкан» происходит от названия острова Вулкано около берегов Италии, где по легенде находилась одна из кузниц древнеримского бога огня Вулкана (Гефеста).

В энциклопедии я прочитал, что вулкан – это геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, вулканические газы и камни.

Виды вулканов:

Действующие – это вулканы, которые извергаются регулярно.

Потухшие – это вулканы, действие которых прекратилось и они больше не извергаются.

Уснувшие – это вулканы, которые считались потухшими, но вдруг начали действовать.

Вулкан состоит из: МАГМЫ ИЛИ ЛАВЫ – расплавленных горных пород, насыщенных газами. ЖЕРЛА – канала, по которому магма поднимается к кратеру. КРАТЕРА- углубления в виде чаши на вершине вулкана.

Чтобы узнать, откуда берется магма, сначала я изучил строение нашей планеты. Я узнал, что Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора, под ней находится вязкий слой горячей мантии, а в центре - твердое ядро.

Внутри Земли из - за разности температур происходит постоянное движение мантии. Вместе с ней движутся и куски земной коры (тектонические плиты). При столкновении плит одна плита уходит вниз и начинает плавиться – превращается в магму. Магма поднимается к поверхности и накапливается в магматических очагах.

Опыт №1. Движение магмы из недр земли

Я решил опытным путём посмотреть, что происходит с магмой при столкновении тектонических плит. Для этого я провел мой первый опыт «Движение магмы из недр Земли». Для этого погрузил плитки твердого шоколада, которые заменили тектонические плиты, в йогурт-«магму». При помощи палочек я начал двигать мои «тектонические плиты». «Плиты» начали сталкиваться друг с другом, некоторые плиты ушли под другие, и в этом месте «магму» вытолкнуло на поверхность «плит».

Вывод:

Опыт помог понять, как под воздействием движения тектонических плит магма перемещается к поверхности земли.

Магма поднимается к поверхности и накапливается в магматических очагах. Там она находится под давлением, так же как и газированные напитки в закрытой бутылке.

Газы, входящие в состав магмы, стремятся выйти наружу и поднимают магму по жерлу вулкана. Эти газы - горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Через кратер вулкана наружу вырываются газы, пепел, раскаленные камни и магма.

Опыт №2. Как происходит извержение вулкана

Мой второй опыт помог мне выяснить, почему магма начинает извергаться из вулкана. Я сделал из бумаги конус и придал ему окраску вулкана. Внутрь конуса поместил стаканчик. Наполнил стаканчик «лавой» – смесью пищевой соды, жидкого мыла и красной краски. Залил вулкан уксусом и получил извержение.

Вывод:

Газ, образовавшийся при воздействии уксуса на соду, поднимает «лаву» вверх и происходит «извержение».

Опыт №3. Свойства камней вулканического происхождения

Я долгое время был увлечён сбором коллекции камней «Минералы. Сокровища земли». Из неё я узнал, что камни вулканического происхождения сформировались как результат извержения вулканов и остывания вулканической магмы. Они отличаются долговечностью, высокой плотностью и хорошей твёрдостью. Но есть один камень, который образуется, когда из магмы выделяет много газов, она вспенивается и остывает. Это пемза.

Этот камень имеет пористую структуру. Поры заполнены воздухом. Поэтому пемза не тонет. Я решил это проверить опытным путём. Взял из коллекции камни вулканического происхождения: гранит, обсидиан, гнейс, галенит, базальт, андезит и пемзу. Погрузил их в воду. Все камни утонули, а пемза осталась на поверхности воды.

Вывод:

Пемза - горная порода вулканического происхождения не тонет в воде.

Последствия, которые несут извержения вулканов

Извержения вулканов оказывают сильное негативное влияние, приносят колоссальные разрушения и смерть.

Но эти огнедышащие горы также дарят человеку горячую воду, энергию, различные горные породы, металлы и даже драгоценные камни. Вулканический пепел повышает плодородность почв, Так что, вулканы приносят не только разрушения, но и пользу.

Выводы

1.Работая над этим проектом, я окунулся в мир увлекательных опытов, познакомился со строением вулкана и процессом его извержения, узнал, что вулканы приносят не только вред, но и пользу.

2. Моя гипотеза о том, что извержение вулкана происходит потому, что магмы становится слишком много, подтвердилась частично. В результате проведенных исследований и опытов я сделал вывод, что извержение вулкана происходит потому, что магму на поверхность Земли поднимают газы, содержащиеся в ней.

Заключение

Я нашел ответ на свой вопрос «Почему извергаются вулканы». Мне хотелось бы ещё подробней изучить вулканы – гиганты и узнать, возможно ли предсказать и устранить последствия извержений этих гигантов.

Также я хочу представить свою работу одноклассникам и надеюсь заинтересовать их своими исследованиями.

http://www.stranamam.ru/post/5375998/ 2. «Вулканы» Апродов В.А.

3.«Вулканы» Кристина Годен, Детская энциклопедия Махаон

4. Энциклопедия. «Минералы. Сокровища земли.»

5. Большая российская энциклопедия / Гл. ред. Ю. С. Осипов. - М. : Науч. изд-во "БРЭ", 2004.

Николай Шапиро, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Института физики Земли (Париж) и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, профессор РАН
Евгений Гордеев, доктор физико-математических наук, директор Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, академик РАН
Данила Чебров, кандидат физико-математических наук, директор Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН
«Коммерсантъ Наука» №5, июль 2017

Уникальные наблюдения глубинных низкочастотных землетрясений, полученные российскими учеными на Камчатке, позволяют проследить магматические процессы в нижних слоях земной коры. Компьютерная обработка сейсмических записей, предшествовавших крупному извержению вулкана Толбачик, проясняет закономерности вулканической активности и позволит достовернее предсказывать извержения.

Основная практическая цель вулканологии - разработка методов мониторинга вулканической активности, чтобы своевременно и достоверно предсказывать извержения. На Земле больше 1500 вулканов, которые хотя бы однажды извергались за последние 10 тыс. лет, из них около 600 - в историческую эпоху. Каждый год наблюдается от 50 до 70 извержений.

Большая часть действующих вулканов расположена в так называемых зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца, где происходит погружение в мантию океанической литосферы. На глубинах между 100 и 200 км при взаимодействии погружающейся океанской литосферы и мантии образуются магматические расплавы, которые затем поднимаются к поверхности Земли и приводят к вулканизму.

Медленные и быстрые вулканические процессы

Основной силой, движущей магму к поверхности, является разница в плотности между относительно «холодными» и тяжелыми породами мантии и земной коры и разогретыми, флюид-содержащими и относительно легкими магматическими расплавами. Причем на большей части пути к поверхности магматические расплавы поднимаются не напрямую, а просачиваются через пористую среду. Поэтому скорость их подъема зависит от пористых свойств мантии и коры и от вязкости самой магмы. Химический состав и физические свойства (плотность, вязкость) магматических расплавов по мере поднятия могут существенно изменяться за счет взаимодействия с окружающими породами и за счет меняющихся давления и температуры. Плотность и пористость окружающих пород тоже меняются с глубиной.

Большая часть действующих вулканов расположена в так называемых зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца, где происходит погружение в мантию океанической литосферы

В итоге процесс поднятия магмы к поверхности неоднородный. В целом это происходит очень медленно. Отдельные вулканические системы могут развиваться в течение тысяч и даже миллионов лет. За это время магма постепенно накапливается в промежуточных очагах, самые близкие из которых находятся на глубине в несколько километров. Но этот процесс весьма нелинейный, и определенные его этапы могут протекать очень быстро, приводя к резким локальным ускорениям движения магмы и резким скачкам давления. Такие ускорения могут быть вызваны резкими изменениями физико-химических свойств (фазовыми переходами), которые, кроме прочего, нередко приводят к выделению газовой фракции в магме. Активизация таких процессов может начинаться за время от нескольких дней до нескольких лет перед извержением.

Методы изучения вулканов

Основная сложность в изучении вулканов в том, что приводящие к извержениям геологические процессы происходят на больших глубинах. Значительное количество информации о происхождении и истории вулканов ученые получают геологическими методами - за счет изучения изверженных вулканических пород, а также потухших вулканических систем, глубинные части которых выходят на поверхность после выветривания породы.

Но при изучении современного состояния вулканов и выявлении подготовки извержений основным источником информации о глубинных процессах становятся геофизические наблюдения. Ведущий геофизический метод - сейсмологический мониторинг. Его основная идея в том, что многие глубинные процессы, происходящие в вулканических системах, могут генерировать сейсмические волны. Для их наблюдения вблизи вулканов устанавливаются сейсмографы - приборы, которые регистрируют колебания поверхности Земли.

Вулканические землетрясения

Сейсмические проявления глубинной вулканической активности, или так называемые вулканические землетрясения, многочисленны и разнообразны. Среди них можно выделить два основных типа.

Первый тип называется вулкано-тектоническими землетрясениями, потому что по своим свойствам и происхождению они аналогичны обычным тектоническим землетрясениям. Активизация вулканов связана в первую очередь с ростом давления в магматических очагах и ускорением подъема магмы к поверхности. Эти процессы увеличивают механические напряжения в земной коре под вулканами с последующей активизацией многочисленных микроразломов, которые и генерируют вулкано-тектонические землетрясения.

Второй тип вулканических землетрясений генерируется непосредственно в магмаподводящих каналах. При ускоренном движении магмы или вулканических газов по этим каналам часто возникают резкие скачки давления, сопровождаемые сейсмическими волнами. Основной характеристикой таких источников является то, что они излучают волны на относительно низких частотах - в диапазоне от 1 до 5 герц. Типичные же частоты волн, характерных для вулкано-тектонических землетрясений, составляют 10 герц и больше.

Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами

Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами. Появление регистрируемых вулканических землетрясений и прогрессивное увеличение их количества является наиболее достоверным признаком активизации вулканических систем. Подсчет регистрируемых землетрясений - наиболее простой метод сейсмического мониторинга вулканов. А если на вулканах размещены наблюдательные системы из многих приборов, у вулканологов появляется возможность определять местоположение и магнитуду (это энергетическая характеристика) вулканических землетрясений, что, в свою очередь, позволяет более детально характеризовать глубинные вулканические процессы.

В некоторых случаях удается проследить миграцию сейсмической активности с глубины к поверхности. Такие наблюдения особенно ценны, если получены на основе низкочастотных землетрясений, поскольку они связаны с распространением магмы в питающих каналах под вулканами. А это движение магмы играет определяющую роль в подготовке извержения. Используя детальные наблюдения именно низкочастотных землетрясений, можно лучше понять процессы, контролирующие подпитку вулканов магмой с глубины.

Вулканы-лаборатории

Но высококачественные наблюдения описанных процессов удается получить достаточно редко. На большинстве активных вулканов нет современных систем геофизических наблюдений, и наоборот, многие из хорошо наблюдаемых вулканов большую часть времени находятся в покое. Поэтому для разработки геофизических методов исследования и мониторинга очень важны немногочисленные вулканы - естественные лаборатории, которые и извергаются часто, и изучаются подробно. Хорошо известными примерами таких вулканов являются Килауэа на Гавайских островах, Питон-де-ла-Фурнез на французском острове Реюньон, Этна и Стромболи в Италии. Эти вулканы извергаются почти постоянно (Килауэа) или очень часто, и их извержения детально наблюдается вулканологическими обсерваториями, которые поддерживают современные системы геофизических наблюдений.

Большая часть научных работ, направленных на понимание вулканических землетрясений и связанных с ними глубинных процессов, основана на наблюдениях, полученных именно в таких вулканах-лабораториях.

Уникальные данные от российских вулканов

Россия - страна с большим количеством действующих вулканов. Почти все они находятся на Дальнем Востоке в Курило-Камчатской зоне субдукции. Особое место среди российских и мировых вулканических систем занимает Ключевская северная группа, где недалеко друг от друга находятся четыре очень активных вулкана: Ключевской активен на протяжении нескольких тысяч лет; Шивелуч - с августа 1980 года (со времени начала роста лавового купола в кратере, образовавшемся при катастрофическом извержении 12 ноября 1964 года); Безымянный - с 22 октября 1955 года (с момента пробуждения после тысячелетнего молчания); на вулкане Толбачик большие трещинные извержения произошли в 1975–1976 и в 2012–2013 годах. В указанном районе находятся также 12 слабо активных или потухших вулканов и около 400 более мелких вулканических образований.

Систематические наблюдения в этом районе начались с созданием в 1935 году Камчатской вулканологической станции в поселке Ключи. Первый постоянно действующий сейсмограф на этой станции был установлен в 1946 году. Сейчас на Ключевской группе вулканов проводят наблюдения научные подразделения Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН и Камчатского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН). Они поддерживают сеть из 18 постоянных сейсмографов.

С середины 1990-х годов был осуществлен перевод сейсмической информации в цифровой формат и на этой основе создан архив непрерывных сейсмических записей за более чем 20 лет, в течение которых произошли многие десятки извержений. Этот набор наблюдений о сейсмической активности вулканов не имеет аналогов в мире. Одной из его уникальных характеристик является одновременное наблюдение очень разных вулканов, что позволяет установить взаимосвязь между их активностью. Другая отличительная особенность - большое количество низкочастотных вулканических землетрясений на большой глубине, соответствующей границе кора-мантия.

Недавно нашей совместной научной группой ИВиС и КФ ФИЦ ЕГС РАН, созданной при поддержке Российского научного фонда, был проведен детальный анализ полученных данных. Для этого мы провели интенсивную компьютерную обработку сейсмических записей за два года, предшествующих последнему крупному извержению вулкана Толбачик.

В результате обнаружено, что активность глубоких низкочастотных событий увеличивалась в течение двух лет перед извержением. Это соответствовало постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге, который находится приблизительно на глубине 30 км, то есть на границе земной коры и мантии. Максимум сейсмической активности на глубине был достигнут за пять месяцев до извержения. Максимальное количество низкочастотных землетрясений в приповерхностных магматических очагах было зарегистрировано на несколько месяцев позже. Мы интерпретировали эту задержку как время, необходимое для того, чтобы магматическое давление распространилось с глубины 30 км до поверхности. Достаточно медленное распространение давления можно объяснить тем, что в нижней части питающей системы магма не мигрирует через открытый канал (как часто рисуют в учебниках и энциклопедиях), а просачивается через пористую среду.

Сейсмические наблюдения, полученные на Ключевской группе вулканов, содержат огромное количество информации, которую еще только предстоит проанализировать и осмыслить. Для ее полноценного использования необходимо разрабатывать принципиально новые методы анализа геофизических данных с применением современных компьютерных технологий, включая машинное обучение. Внедрение таких автоматизированных методов становится все более насущным для обработки больших потоков данных при геофизическом мониторинге вулканов и землетрясений. Прогресс современных методов позволит предупреждать активизацию вулканической деятельности. А предупреждение извержений - одна из важнейших задач современной вулканологии.