Какими свойствами обладают соединения входящие в состав вулканических газов?

11 ответов на вопрос “Какими свойствами обладают соединения входящие в состав вулканических газов?”

  1. Rexcrusher Ответить

    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.

  2. Balladolmeena Ответить

    – это магма, изливающаяся на земную поверхность при извержениях, а затем затвердевающая. Излияние лавы может происходить из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом. Она стекает вниз по склону в виде лавового потока. В некоторых случаях происходит излияние лавы в рифтовых зонах огромной протяженности. Например, в Исландии в 1783 в пределах цепи кратеров Лаки, вытянувшейся вдоль тектонического разлома на расстояние ок. 20 км, произошло излияние ~12,5 км3 лавы, распределившейся на площади ~570 км2.

    Состав лавы.

    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.
    Химический состав лав
    СРЕДНИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ЛАВ
    (в весовых процентах)
    Оксиды
    Нефелино- вый ба- зальт
    Базальт
    Андезит
    Дацит
    Фонолит
    Трахит
    Риолит
    SiO2
    37,6
    48,5
    54,1
    63,6
    56,9
    60,2
    73,1
    Al2O3
    10,8
    14,3
    17,2
    16,7
    20,2
    17,8
    12,0
    Fe2O3
    5,7
    3,1
    3,5
    2,2
    2,3
    2,6
    2,1
    FeO
    8,3
    8,5
    5,5
    3,0
    1,8
    1,8
    1,6
    MgO
    13,1
    8,8
    4,4
    2,1
    0,6
    1,3
    0,2
    CaO
    13,4
    10,4
    7,9
    5,5
    1,9
    2,9
    0,8
    Na2O
    3,8
    2,3
    3,7
    4,0
    8,7
    5,4
    4,3
    K2O
    1,0
    0,8
    1,1
    1,4
    5,4
    6,5
    4,8
    H2O
    1,5
    0,7
    0,9
    0,6
    1,0
    0,5
    0,6
    TiO2
    2,8
    2,1
    1,3
    0,6
    0,6
    0,6
    0,3
    P2O5
    1,0
    0,3
    0,3
    0,2
    0,2
    0,2
    0,1
    MnO
    0,1
    0,2
    0,1
    0,1
    0,2
    0,2
    0,1
    Существует множество типов вулканических пород, различающихся по химическому составу. Чаще всего встречаются четыре типа, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породе диоксида кремния: базальт – 48-53%, андезит – 54-62%, дацит – 63-70%, риолит – 70-76% (см. таблицу). Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо. При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют т.н. фенокристаллы – крупные кристаллы, образовавшиеся в магме еще в недрах Земли и вынесенные на поверхность потоком жидкой лавы. Чаще всего фенокристаллы представлены полевыми шпатами, оливином, пироксеном и кварцем. Породы, содержащие фенокристаллы, обычно называют порфиритами. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее. Таким образом, даже без химических анализов можно догадаться, что светлоокрашенная порода – это риолит или дацит, темноокрашенная – базальт, серого цвета – андезит. По различимым в породе минералам определяют ее тип. Так, например, оливин – минерал, содержащий железо и магний, характерен для базальтов, кварц – для риолитов.
    По мере поднятия магмы к поверхности выделяющиеся газы образуют крошечные пузырьки диаметром чаще до 1,5 мм, реже до 2,5 см. Они сохраняются в застывшей породе. Так образуются пузырчатые лавы. В зависимости от химического состава лавы различаются по вязкости, или текучести. При высоком содержании диоксида кремния (кремнезема) лава характеризуется высокой вязкостью. Вязкость магмы и лавы в большой степени определяет характер извержения и тип вулканических продуктов. Жидкие базальтовые лавы с низким содержанием кремнезема образуют протяженные лавовые потоки длиной более 100 км (например, известно, что один из лавовых потоков в Исландии протянулся на 145 км). Мощность лавовых потоков обычно составляет от 3 до 15 м. Более жидкие лавы образуют более тонкие потоки. На Гавайях обычны потоки толщиной 3-5 м. Когда на поверхности базальтового потока начинается затвердевание, его внутренняя часть может оставаться в жидком состоянии, продолжая течь и оставляя за собой вытянутую полость, или лавовый тоннель. Например, на о.Лансарот (Канарские о-ва) крупный лавовый тоннель прослеживается на протяжении 5 км. Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой (на Гавайях такая лава называется пахоэхоэ) или неровной (аа-лава). Горячая лава, обладающая высокой текучестью, может продвигаться со скоростью более 35 км/ч, однако чаще ее скорость не превышает нескольких метров в час. В медленно движущемся потоке куски застывшей верхней корки могут отваливаться и перекрываться лавой; в результате в придонной части формируется зона, обогащенная обломками. При застывании лавы иногда образуются столбчатые отдельности (многогранные вертикальные колонны диаметром от нескольких сантиметров до 3 м) или трещиноватость, перпендикулярная охлаждающейся поверхности. При излиянии лавы в кратер или кальдеру формируется лавовое озеро, которое со временем охлаждается. Например, такое озеро образовалось в одном из кратеров вулкана Килауэа на о.Гавайи во время извержений 1967-1968, когда лава поступала в этот кратер со скоростью 1,1ґ106 м3/ч (частично лава впоследствии возвратилась в жерло вулкана). В соседних кратерах за 6 месяцев толщина корки застывшей лавы на лавовых озерах достигла 6,4 м.

    Купола, маары и туфовые кольца.

    Очень вязкая лава (чаще всего дацитового состава) при извержениях через основной кратер или боковые трещины образует не потоки, а купол диаметром до 1,5 км и высотой до 600 м. Например, такой купол сформировался в кратере вулкана Сент-Хеленс (США) после исключительно сильного извержения в мае 1980. Давление под куполом может возрастать, а спустя несколько недель, месяцев или лет он может быть уничтожен при следующем извержении. В отдельных частях купола магма поднимается выше, чем в других, и в результате над его поверхностью выступают вулканические обелиски – глыбы или шпили застывшей лавы, часто высотой в десятки и сотни метров. После катастрофического извержения в 1902 вулкана Монтань-Пеле на о.Мартиника в кратере образовался лавовый шпиль, который за сутки вырастал на 9 м и в результате достиг высоты 250 м, а спустя год обрушился. На вулкане Усу на о.Хоккайдо (Япония) в 1942 в течение первых трех месяцев после извержения лавовый купол Сёва-Синдзан вырос на 200 м. Слагавшая его вязкая лава пробилась сквозь толщу образовавшихся ранее осадков.
    Маар – вулканический кратер, образующийся при взрывном извержении (чаще всего при повышенной влажности пород) без излияния лавы. Кольцевой вал из обломочных пород, выброшенных взрывом, при этом не формируется, в отличие от туфовых колец – также кратеров взрывов, которые обычно окружены кольцами обломочных продуктов.

    Обломочный материал,

    выбрасываемый в воздух во время извержения, называют тефрой, или пирокластическими обломками. Так же называются и сформированные ими отложения. Обломки пирокластических пород бывают разного размера. Наиболее крупные из них – вулканические глыбы. Если продукты в момент выброса настолько жидки, что застывают и приобретают форму еще в воздухе, то образуются т.н. вулканические бомбы. Материал размером менее 0,4 см относят к пеплам, а обломки размером от горошины до грецкого ореха – к лапиллям. Затвердевшие отложения, состоящие из лапиллей, называются лапиллиевым туфом. Выделяются несколько видов тефры, различающихся по цвету и пористости. Светлоокрашенная, пористая, не тонущая в воде тефра называется пемзой. Темная пузырчатая тефра, состоящая из отдельностей лапиллиевой размерности, называется вулканическим шлаком. Кусочки жидкой лавы, недолго находящиеся в воздухе и не успевающие полностью затвердеть, образуют брызги, часто слагающие небольшие конусы разбрызгивания вблизи мест выхода лавовых потоков. Если эти брызги спекаются, формирующиеся пирокластические отложения называют агглютинатами.
    Взвешенная в воздухе смесь очень мелкого пирокластического материала и нагретого газа, выброшенная при извержении из кратера или трещин и движущаяся над поверхностью грунта со скоростью ~100 км/ч, образует пепловые потоки. Они распространяются на многие километры, иногда преодолевая водные пространства и возвышенности. Эти образования известны также под названием палящих туч; они настолько раскалены, что светятся ночью. В пепловых потоках могут присутствовать также крупные обломки, в т.ч. и куски породы, вырванные из стенок жерла вулкана. Чаще всего палящие тучи образуются при обрушении столба пепла и газов, выбрасываемых вертикально из жерла. Под действием силы тяжести, противодействующей давлению извергаемых газов, краевые части столба начинают оседать и спускаться по склону вулкана в виде раскаленной лавины. В некоторых случаях палящие тучи возникают по периферии вулканического купола или в основании вулканического обелиска. Возможен также их выброс из кольцевых трещин вокруг кальдеры. Отложения пепловых потоков образуют вулканическую породу игнимбрит. Эти потоки транспортируют как мелкие, так и крупные фрагменты пемзы. Если игнимбриты отлагаются достаточно мощным слоем, внутренние горизонты могут иметь настолько высокую температуру, что обломки пемзы плавятся, образуя спекшийся игнимбрит, или спекшийся туф. По мере остывания породы в ее внутренних частях может образоваться столбчатая отдельность, причем менее четкой формы и крупнее, чем аналогичные структуры в лавовых потоках.
    Небольшие холмы, состоящие из пепла и глыб разной величины, образуются в результате направленного вулканического взрыва (как, например, при извержениях вулканов Сент-Хеленс в 1980 и Безымянного на Камчатке в 1965).
    Направленные вулканические взрывы представляют собой довольно редкое явление. Созданные ими отложения легко спутать с отложениями обломочных пород, с которыми они часто соседствуют. Например, при извержении вулкана Сент-Хеленс непосредственно перед направленным взрывом произошел сход лавины щебня.

    Подводные вулканические извержения.

    Если над вулканическим очагом расположен водоем, при извержении пирокластический материал насыщается водой и разносится вокруг очага. Отложения такого типа, впервые описанные на Филиппинах, сформировались в результате извержения в 1968 вулкана Тааль, находящегося на дне озера; они часто представлены тонкими волнистыми слоями пемзы.

    Сели.

    С извержениями вулканов могут быть сопряжены сели, или грязекаменные потоки. Иногда их называют лахарами (первоначально описаны в Индонезии). Формирование лахаров не является частью вулканического процесса, а представляет собой одно из его последствий. На склонах действующих вулканов в изобилии накапливается рыхлый материал (пепел, лапилли, вулканические обломки), выбрасываемый из вулканов или выпадающий из палящих туч. Этот материал легко вовлекается в движение водой после дождей, при таянии льда и снега на склонах вулканов или прорывах бортов кратерных озер. Грязевые потоки с огромной скоростью устремляются вниз по руслам водотоков. При извержении вулкана Руис в Колумбии в ноябре 1985 сели, двигавшиеся со скоростью выше 40 км/ч, вынесли на предгорную равнину более 40 млн. м3 обломочного материала. При этом был разрушен город Армеро и погибло ок. 20 тыс. человек. Чаще всего такие сели сходят во время извержения или сразу после него. Это объясняется тем, что при извержениях, сопровождающихся выделением тепловой энергии, происходят таяние снега и льда, прорыв и спуск кратерных озер и нарушение стабильности склонов.

    Газы,

    выделяющиеся из магмы до и после извержения, имеют вид белых струй водяного пара. Когда к ним при извержении примешивается тефра, выбросы становятся серыми или черными. Слабое выделение газов в вулканических районах может продолжаться годами. Такие выходы горячих газов и паров через отверстия на дне кратера или склонах вулкана, а также на поверхности лавовых или пепловых потоков называют фумаролами. К особым типам фумарол относят сольфатары, содержащие соединения серы, и мофеты, в которых преобладает углекислый газ. Температура фумарольных газов близка к температуре магмы и может достигать 800° С, но может и снижаться до температуры кипения воды (~100° С), пары которой служат основной составляющей фумарол. Фумарольные газы зарождаются как в неглубоких приповерхностных горизонтах, так и на больших глубинах в раскаленных породах. В 1912 в результате извержения вулкана Новарупта на Аляске образовалась знаменитая Долина десяти тысяч дымов, где на поверхности вулканических выбросов площадью ок. 120 км2 возникло множество высокотемпературных фумарол. В настоящее время в Долине действует лишь несколько фумарол с довольно низкой температурой. Иногда от поверхности еще не остывшего лавового потока поднимаются белые струи пара; чаще всего это дождевая вода, нагревшаяся при соприкосновении с раскаленным потоком лавы.

    Химический состав вулканических газов.

    Газ, выделяющийся из вулканов, на 50-85% состоит из водяного пара. Свыше 10% приходится на долю углекислого газа, ок. 5% составляет сернистый газ, 2-5% – хлористый водород и 0,02-0,05% – фтористый водород. Сероводород и газообразная сера обычно содержатся в малых количествах. Иногда присутствуют водород, метан и оксид углерода, а также небольшая примесь различных металлов. В газовых выделениях с поверхности лавового потока, покрытого растительностью, был обнаружен аммиак.

    Цунами

    – огромные морские волны, связанные главным образом с подводными землетрясениями, но иногда возникающие при вулканических извержениях на дне океана, которые могут вызвать образование нескольких волн, следующих с интервалом от нескольких минут до нескольких часов. Извержение вулкана Кракатау 26 августа 1883 и последующее обрушение его кальдеры сопровождалось цунами высотой более 30 м, повлекшим многочисленные человеческие жертвы на побережьях Явы и Суматры.

    ТИПЫ ИЗВЕРЖЕНИЙ

    Продукты, поступающие на поверхность при вулканических извержениях, существенно различаются по составу и объему. Сами извержения имеют различную интенсивность и продолжительность. На этих характеристиках и основана наиболее употребительная классификация типов извержений. Но бывает, что характер извержений меняется от одного события к другому, а иногда и в ходе одного и того же извержения.

    Плинианский тип

    называется по имени римского ученого Плиния Старшего, который погиб при извержении Везувия в 79 н.э. Извержения этого типа характеризуются наибольшей интенсивностью (в атмосферу на высоту 20-50 км выбрасывается большое количество пепла) и происходят непрерывно в течение нескольких часов и даже дней. Пемза дацитового или риолитового состава образуется из вязкой лавы. Продукты вулканических выбросов покрывают большую площадь, а их объем колеблется от 0,1 до 50 км3 и более. Извержение может завершиться обрушением вулканического сооружения и образованием кальдеры. Иногда при извержении возникают палящие тучи, но лавовые потоки образуются не всегда. Мелкий пепел сильным ветром со скоростью до 100 км/ч разносится на большие расстояния. Пепел, выброшенный в 1932 вулканом Серро-Асуль в Чили, был обнаружен в 3000 км от него. К плинианскому типу относится также сильное извержение вулкана Сент-Хеленс (шт. Вашингтон, США) 18 мая 1980, когда высота эруптивного столба достигала 6000 м. За 10 часов непрерывного извержения было выброшено ок. 0,1 км3 тефры и более 2,35 т сернистого ангидрида. При извержении Кракатау (Индонезия) в 1883 объем тефры составил 18 км3, а пепловое облако поднялось на высоту 80 км. Основная фаза этого извержения продолжалась примерно 18 часов.
    Анализ 25 наиболее сильных исторических извержений показывает, что периоды покоя, предшествовавшие плинианским извержениям, составляли в среднем 865 лет.

    Пелейский тип.

    Извержения этого типа характеризуются очень вязкой лавой, затвердевающей до выхода из жерла с образованием одного или нескольких экструзивных куполов, выжиманием над ним обелиска, выбросами палящих туч. К этому типу относилось извержение в 1902 вулкана Монтань-Пеле на о.Мартиника.

    Вулканский тип.

    Извержения этого типа (название происходит от о.Вулькано в Средиземном море) непродолжительны – от нескольких минут до нескольких часов, но возобновляются каждые несколько дней или недель на протяжении нескольких месяцев. Высота эруптивного столба достигает 20 км. Магма текучая, базальтового или андезитового состава. Характерно формирование лавовых потоков, а пепловые выбросы и экструзивные купола возникают не всегда. Вулканические сооружения построены из лавы и пирокластического материала (стратовулканы). Объем таких вулканических сооружений довольно велик – от 10 до 100 км3. Возраст стратовулканов составляет от 10 000 до 100 000 лет. Периодичность извержений отдельных вулканов не установлена. К этому типу относится вулкан Фуэго в Гватемале, который извергается каждые несколько лет, выбросы пепла базальтового состава иногда достигают стратосферы, а их объем при одном из извержений составил 0,1 км3.

    Стромболианский тип.

    Этот тип назван по имени вулканического о.Стромболи в Средиземном море. Стромболианское извержение характеризуется непрерывной эруптивной деятельностью на протяжении нескольких месяцев или даже лет и не очень большой высотой эруптивного столба (редко выше 10 км). Известны случаи, когда происходило разбрызгивание лавы в радиусе ~300 м, но почти вся она возвращалась в кратер. Характерны лавовые потоки. Пепловые покровы имеют меньшую площадь, чем при извержениях вулканского типа. Состав продуктов извержений обычно базальтовый, реже – андезитовый. Вулкан Стромболи находится в состоянии активности на протяжении более 400 лет, вулкан Ясур на о.Танна (Вануату) в Тихом океане – в течение более 200 лет. Строение жерл и характер извержений у этих вулканов очень близки. Некоторые извержения стромболианского типа создают шлаковые конусы, состоящие из базальтового или, реже, андезитового шлака. Диаметр шлакового конуса у основания колеблется от 0,25 до 2,5 км, средняя высота составляет 170 м. Шлаковые конусы обычно образуются в течение одного извержения, а вулканы называются моногенными. Так, например, при извержении вулкана Парикутин (Мексика) за период с начала его активности 20 февраля 1943 до окончания 9 марта 1952 образовался конус вулканического шлака высотой 300 м, пеплом были засыпаны окрестности, а лава распространилась на площади 18 км2 и уничтожила несколько населенных пунктов.

    Гавайский тип

    извержений характеризуется излияниями жидкой базальтовой лавы. Фонтаны лавы, выбрасываемой из трещин или разломов, могут достигать в высоту 1000, а иногда и 2000 м. Пирокластических продуктов выбрасывается мало, бoльшую их часть составляют брызги, падающие вблизи источника извержения. Лавы изливаются из трещин, отверстий (жерл), расположенных вдоль трещины, или кратеров, иногда вмещающих лавовые озера. Когда жерло только одно, лава растекается радиально, образуя щитовой вулкан с очень пологими – до 10° – склонами (у стратовулканов шлаковые конусы и крутизна склонов ок. 30°). Щитовые вулканы сложены слоями относительно тонких лавовых потоков и не содержат пепла (например, известные вулканы на о.Гавайи – Мауна-Лоа и Килауэа). Первые описания вулканов такого типа относятся к вулканам Исландии (например, вулкан Крабла на севере Исландии, расположенный в рифтовой зоне). Очень близки к гавайскому типу извержения вулкана Фурнез на о.Реюньон в Индийском океане.

    Другие типы извержений.

    Известны и другие типы извержений, но они встречаются гораздо реже. В качестве примера можно привести подводное извержение вулкана Сюртсей в Исландии в 1965, в результате которого образовался остров.

    РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВУЛКАНОВ

    Распределение вулканов по поверхности земного шара лучше всего объясняется теорией тектоники плит, согласно которой поверхность Земли состоит из мозаики подвижных литосферных плит. При их встречном движении происходит столкновение, и одна из плит погружается (поддвигается) под другую в т.н. зоне субдукции, к которой приурочены эпицентры землетрясений. Если плиты раздвигаются, между ними образуется рифтовая зона. Проявления вулканизма связаны с этими двумя ситуациями.
    Вулканы зоны субдукции располагаются по границе поддвигающихся плит. Известно, что океанские плиты, образующие дно Тихого океана, погружаются под материки и островные дуги. Области субдукции отмечены в рельефе дна океанов глубоководными желобами, параллельными берегу. Полагают, что в зонах погружения плит на глубинах 100-150 км формируется магма, при поднятии которой к поверхности происходит извержение вулканов. Поскольку угол погружения плиты часто близок к 45°, вулканы располагаются между сушей и глубоководным желобом примерно на расстоянии 100-150 км от оси последнего и в плане образуют вулканическую дугу, повторяющую очертания желоба и береговой линии. Иногда говорят об «огненном кольце» вулканов вокруг Тихого океана. Однако это кольцо прерывисто (как, например, в районе центральной и южной Калифорнии), т.к. субдукция происходит не повсеместно.

    Вулканы рифтовых зон существуют в осевой части Срединно-Атлантического хребта и вдоль Восточно-Африканской системы разломов.
    Есть вулканы, связанные с «горячими точками», располагающимися внутри плит в местах подъема к поверхности мантийных струй (богатой газами раскаленной магмы), например, вулканы Гавайских о-вов. Как полагают, цепь этих островов, вытянутая в западном направлении, образовалась в процессе дрейфа на запад Тихоокеанской плиты при движении над «горячей точкой». Сейчас эта «горячая точка» расположена под действующими вулканами о.Гавайи. По направлению к западу от этого острова возраст вулканов постепенно увеличивается.
    Тектоника плит определяет не только местоположение вулканов, но и тип вулканической деятельности. Гавайский тип извержений преобладает в районах «горячих точек» (вулкан Фурнез на о.Реюньон) и в рифтовых зонах. Плинианский, пелейский и вулканский типы характерны для зон субдукции. Известны и исключения, например, стромболианский тип наблюдается в различных геодинамических условиях.

    Вулканическая активность: повторяемость и пространственные закономерности.

    Ежегодно извергается приблизительно 60 вулканов, причем и в предшествовавший год происходило извержение примерно трети из них. Имеются сведения о 627 вулканах, извергавшихся за последние 10 тыс. лет, и о 530 – в историческое время, причем 80% из них приурочены к зонам субдукции. Наибольшая вулканическая активность наблюдается в Камчатском и Центрально-Американском регионах, более спокойны зоны Каскадного хребта, Южных Сандвичевых о-вов и южного Чили.

    Вулканы и климат.

    Полагают, что после извержений вулканов средняя температура атмосферы Земли понижается на несколько градусов за счет выброса мельчайших частиц (менее 0,001 мм) в виде аэрозолей и вулканической пыли (при этом сульфатные аэрозоли и тонкая пыль при извержениях попадают в стратосферу) и сохраняется таковой в течение 1–2 лет. По всей вероятности, такое понижение температуры наблюдалось после извержения вулкана Агунг на о.Бали (Индонезия) в 1962.

    ВУЛКАНИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ

    Извержения вулканов угрожают жизни людей и наносят материальный ущерб. После 1600 в результате извержений и связанных с ними селей и цунами погибло 168 тыс. человек, жертвами болезней и голода, возникших после извержений, стали 95 тыс. человек. Вследствие извержения вулкана Монтань-Пеле в 1902 погибло 30 тыс. человек. В результате схода селей с вулкана Руис в Колумбии в 1985 погибли 20 тыс. человек. Извержение вулкана Кракатау в 1883 привело к образованию цунами, унесшего жизни 36 тыс. человек.
    Характер опасности зависит от действия разных факторов. Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования, пока в результате процессов выветривания не сформируется новая почва. Темпы выветривания зависят от количества атмосферных осадков, температурного режима, условий стока и характера поверхности. Так, например, на более увлажненных склонах вулкана Этна в Италии земледелие на лавовых потоках возобновилось только через 300 лет после извержения.
    Вследствие вулканических извержений на крышах зданий накапливаются мощные слои пепла, что грозит их обрушением. Попадание в легкие мельчайших частиц пепла приводит к падежу скота. Взвесь пепла в воздухе представляет опасность для автомобильного и воздушного транспорта. Часто на время пеплопадов закрывают аэропорты.
    Пепловые потоки, представляющие собой раскаленную смесь взвешенного дисперсного материала и вулканических газов, перемещаются с большой скоростью. В результате от ожогов и удушья погибают люди, животные, растения и разрушаются дома. Древнеримские города Помпеи и Геркуланум попали в зону действия таких потоков и были засыпаны пеплом во время извержения вулкана Везувий.
    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. Иногда рельеф местности способствует тому, что вулканические газы (сернистый газ, хлористый водород или углекислый газ) распространяются близ поверхности земли, уничтожая растительность или загрязняя воздух в концентрациях, превышающих предельные допустимые нормы. Вулканические газы могут наносить и косвенный вред. Так, содержащиеся в них 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.
    Огромные разрушения вызывают также грязекаменные потоки и цунами.

    Прогноз извержений.

    Для прогноза извержений составляются карты вулканической опасности с показом характера и ареалов распространения продуктов прошлых извержений и ведется мониторинг предвестников извержений. К таким предвестникам относится частота слабых вулканических землетрясений; если обычно их количество не превышает 10 за одни сутки, то непосредственно перед извержением возрастает до нескольких сотен. Ведутся инструментальные наблюдения за самыми незначительными деформациями поверхности. Точность измерений вертикальных перемещений, фиксируемых, например, лазерными приборами, составляет ~0,25 мм, горизонтальных – 6 мм, что позволяет выявлять наклон поверхности всего в 1 мм на полкилометра. Данные об изменениях высоты, расстояния и наклонов используются для выявления центра вспучивания, предшествующего извержению, или прогибания поверхности после него. Перед извержением повышаются температуры фумарол, иногда изменяется состав вулканических газов и интенсивность их выделения.
    Предвестниковые явления, предшествовавшие большинству достаточно полно документированных извержений, сходны между собой. Однако с уверенностью предсказать, когда именно произойдет извержение, очень трудно.

    Вулканологические обсерватории.

    Для предупреждения возможного извержения ведутся систематические инструментальные наблюдения в специальных обсерваториях. Самая старая вулканологическая обсерватория была основана в 1841-1845 на Везувии в Италии, затем с 1912 начала действовать обсерватория на вулкане Килауэа на о. Гавайи и примерно в то же время – несколько обсерваторий в Японии. Мониторинг вулканов проводится также в США (в т.ч. на вулкане Сент-Хеленс), Индонезии в обсерватории у вулкана Мерапи на о.Ява, в Исландии, России Институтом вулканологии РАН (Камчатка), Рабауле (Папуа – Новая Гвинея), на островах Гваделупа и Мартиника в Вест-Индии, начаты программы мониторинга в Коста-Рике и Колумбии.

    Методы оповещения.

    Предупреждать о грозящей вулканической опасности и принимать меры по уменьшению последствий должны гражданские власти, которым вулканологи предоставляют необходимую информацию.
    Система оповещения населения может быть звуковой (сирены) или световой (например, на шоссе у подножья вулкана Сакурадзима в Японии мигающие сигнальные огни предупреждают автомобилистов о выпадении пепла). Устанавливаются также предупреждающие приборы, которые срабатывают при повышенных концентрациях опасных вулканических газов, например сероводорода. На дорогах в опасных районах, где идет извержение, размещают дорожные заграждения.

    Уменьшение опасности, связанной с вулканическими извержениями.

    Для смягчения вулканической опасности используются как сложные инженерные сооружения, так и совсем простые способы. Например, при извержении вулкана Миякедзима в Японии в 1985 успешно применялось охлаждение фронта лавового потока морской водой. Устраивая искусственные бреши в застывшей лаве, ограничивающей потоки на склонах вулканов, удавалось изменять их направление. Для защиты от грязекаменных потоков – лахаров – применяют оградительные насыпи и дамбы, направляющие потоки в определенное русло. Для избежания возникновения лахара кратерное озеро иногда спускают с помощью тоннеля (вулкан Келуд на о.Ява в Индонезии). В некоторых районах устанавливают специальные системы слежения за грозовыми тучами, которые могли бы принести ливни и активизировать лахары. В местах выпадения продуктов извержения сооружают разнообразные навесы и безопасные убежища.

  3. Argon Ответить

    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
    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.
    Материал подготовлен на основе информации открытых источников

  4. Doomgrove Ответить

    С вулканическими газами в атмосферу попадают окислы серы, азота, углерода, а также хлор. Углекислый газ входит в атмосферный запас углерода, окислы азота и серы быстро вымываются дождями и попадают на почву в виде слабых растворов азотной, азотистой, серной и сернистой кислот. Вблизи действующего вулкана кислотность дождевой воды может стать опасно высокой и подавить рост и развитие растений, водных и почвенных животных. Но вдали от вулкана, а после прекращения извержения и вблизи него, эти кислоты постепенно нейтрализуются, соли азотной и азотистой кислот поглощаются растениями и их азот входит в состав белков и других азотсодержащих органических веществ. Растворимые соединения серы постепенно вымываются, а в небольших количествах сера также включается в состав белков растений, а потом и других компонентов экосистем.[ …]
    В природных земных газах мы имеем четыре различные по происхождению группы: 1) вулканические газы, 2) биогенные газы, 3) газы подземных газовых и водяных струй, 4) газы из космических пространств.[ …]
    НСО , pH) может быть связано с выходами вулканических газов (п Эльбрус).[ …]
    А. Можно полагать, что водяной пар (например, пар вулканических газов) начал разлагаться под действием ультрафиолетовой радиации с К = 134 . . . 237 нм по реакции Н20 + к V -> ОН + Н. При этом атомы водорода Н могли ускользать из верхней горячей атмосферы — такой процесс изучен сейчас хорошо — со скоростью 107 . . . 108 атомов с 1 см2 в секунду. В дальнейшем при реакции ОН + ОН Н 20 + О образовывался свободный кислород.[ …]
    В природе в свободном состоянии сероводород встречается в вулканических газах, нефтяном газе, в минеральных источниках. Он тяжелее воздуха и имеет тенденцию скапливаться на дне ям, колодцев и в нижних зонах производственных помещений. Вес 1 л газообразного сероводорода при нормальных условиях 1,539 г. Сероводород растворим в воде и в некоторых органических растворителях. Водный раствор сероводорода на свету мутнеет вследствие выделения серы.[ …]
    Атмосфера Земли содержала также хлор, сероводород и другие газы, ядовитые для многих из живущих сейчас на Земле организмов. Состав атмосферы в то время в значительной степени определялся вулканическими газами; вулканическая деятельность была гораздо более активна, чем сейчас. Из-за отсутствия кислорода не существовало и слоя озона, экранирующего губительное ультрафиолетовое излучение Солнца, которое, таким образом, достигало поверхности суши и воды. Это излучение убило бы любые живые организмы, но, как это ни странно, считается, что именно оно породило химическую эволюцию, приведшую к возникновению сложных органических молекул, таких, как аминокислоты, которые послужили блоками для построения примитивных живых систем.[ …]
    Вулканы иной раз выбрасывают в атмосферу колоссальные количества дыма и вулканического пепла. Достаточно сказать, что при сильном извержении выбрасывается до 75 мли. кубометров мелких частиц. Эти частицы вместе с вулканическими газами могут подыматься в стратосферу на высоту свыше 20 км. Самые мелкие частицы могут не выпадать на землю на протяжении нескольких лет.[ …]
    Большие количества молекулярного водорода поступают в атмосферу в составе вулканических газов и поствулканических эксгаляций. Тем не менее в атмосфере присутствует только лишь 0,2 Гт Н2, поскольку этот легкий газ постепенно рассеивается в околоземном пространстве. Значительные количества водорода, вероятно, образуются при микробиологическом разрушении мертвого органического вещества. Однако этот водород не поступает в атмосферу: он практически полностью перехватывается другими микроорганизмами, в частности, использующими его при восстановлении С02 и метанола с образованием метана.[ …]
    На химический состав почв оказывают влияние метеоритная и космическая пыль, вулканические газы, а также минерализованные брызги, выдуваемые с поверхности морей и океанов.[ …]
    В атмосфере содержится — 0,03% С02, или 2,3 -1012 т. Источником поступления углекислого газа в атмосферу являются вулканические газы, горячие ключи, дыхание человека, животных, растений и, наконец, сжигание человеком горючих ископаемых. Сжигание топлива вносит ежегодно в атмосферу не менее 1 -1010 т углекислоты. Примерно Ы011 т С02 непрерывно находится в обменном состоянии между атмосферой и океаном. Обмен углекислоты в поверхностных слоях океана происходит в течение 5—25 лет, в глубоких — в течение 200—1000 лег. Полный обмен С02 в атмосфере происходит за 300—500 лет.[ …]
    Многие элементы поступают в биосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.[ …]
    Своеобразие состава нижних слоев современной атмосферы состоит в малом содержании инертных газов (кроме аргона) и молекулярного водорода. Он сильно отличается от состава вулканических газов, за счет которых атмосфера возникла в прошлом. Причина столь сильного изменения заключается в мощной преобразующей деятельности живых организмов биосферы.[ …]
    Своеобразие состава современной атмосферы Земли выражается в ничтожном содержании инертных газов (кроме аргона) и молекулярного водорода. Состав атмосферы сильно отличается от вулканических газов, за счет которых она возникла в далеком прошлом. Эго свидетельствует о том, что в течение геологической истории Земли происходили мощные процессы, изменившие состав ее газовой оболочки. Эти процессы связывают с активностью живого населения биосферы. И в самом деле, расчеты показывают, что в добиологический период атмосфера Земли мало отличалась от близкой к ней по размерам и расстоянию от Солнца Венеры (табл. 1.4).[ …]
    При извержении вулканов в атмосфере вместе с газообразными продуктами выбрасывается большое количество пепла. В состав вулканических газов входят HCl, HF, NH3, Cl2, S02, H2S, С02, Н20, твердые частицы состоят, в основном из Si02.[ …]
    Естественные колебания содержания озона вызваны, как уже говорилось, циклическими изменениями активности Солнца и выбросами вулканических газов при извержениях. Произошедшее за последнее десятилетие снижение содержания озона на 5% связано почти целиком с загрязнением атмосферного воздуха выбросами промышленности и транспорта. Небольшой вклад в это внесло извержение вулкана Эль-Чичон в 1981 году, но снижение содержания озона с тех пор продолжается. За это время содержание хлора в атмосфере увеличилось в 6 раз, достигнув к 1985 г. 6 тысяч тонн, причем почти весь этот хлор имеет антропогенное происхождение. Дополнительный вклад в разрушение озона вносят и окислы азота, количество которых в атмосфере, также за счет преимущественно антропогенных выбросов, все еще возрастает.[ …]
    Основными поражающими факторами при извержении вулканов являются УВВ, летящие осколки (камни, деревья, части конструкций), пепел, вулканические газы (углекислый, сернистый, водород, азот, метан, сероводород, иногда фтор, отравляющий источники воды), тепловое излучение, лава, движущаяся по склону со скоростью до 80 км/ч при температуре до 1000°С и сжигающая все на своем пути. Вторичные поражающие факторы — цунами, пожары, взрывы, завалы, наводнения, оползни. Наиболее частыми причинами гибели людей и животных в районах извержения вулканов являются травмы, ожоги (часто верхних дыхательных путей), асфиксия (кислородное голодание), поражение глаз. В течение значительного промежутка времени после извержения вулкана среди населения наблюдается повышение заболеваемости бронхиальной астмой, бронхитами, обострение ряда хронических заболеваний. В районах извержения вулканов устанавливается эпидемиологический надзор.[ …]
    По мере возрастающей потери Н2 в космическое пространство создавалась третичная атмосфера, содержащая большие количества Ы2 (из N113), С02 (из вулканических газов и из СН4) и паров воды (рис. 2.11).[ …]
    На поверхности океана глубоководное извержение вулкана обычно никак не проявляется. Выделяющиеся из волнистых, подушечных, глыбовых расплавов вулканические газы полностью поглощаются водной толщей.[ …]
    В природных водах содержится в различных концентрациях в результате разложения органических веществ, в минеральных водах, куда поступает из вулканических газов.[ …]
    По мере все возраставшей утечки водорода в космическое пространство создавалась третичная атмосфера. В результате распада аммиака в больших количествах образовывался азот, составляющий основу современной атмосферы, а из метана и вулканических газов образовался диоксид углерода. Увеличивалось содержание паров воды.[ …]
    Хлор, попадающий в воздух даже в небольших количествах, может оказать заметное влияние на концентрацию озона в верхних слоях атмосферы. Отметим, что озон создает экран, защищающий поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, опасного для всего живого на суше. В небольших количествах с вулканическими газами и пылью в атмосферу попадает множество других веществ, роль которых в биосферных процессах незначительна.[ …]
    Хлор и другие галогены (фтор, бром) поступают в страто-сферу в основном в виде галогенорганических соединений. Хлористый водород и другие неорганические соединения хлора, присутствующие в заметном количестве в тропосфере, почти полностью вымываются облаками и осадками и в стратосферу попадают в незначимом количестве. Лишь во время крупных вулканических извержений в стратосферу может поступать значительное количество хлористого водорода, содержащегося в вулканических газах. Так, во время извержения вулкана Агунг в марте 1963 г. в стратосферу, согласно оценкам, попало около 1,2 Мт хлористого водорода. Основным природным источником хлора в стратосфере является хлористый метил (СНзС1), образующийся при разложении или сгорании биологических продуктов, преимущественно морского происхождения.[ …]
    Земля в своем движении в межпланетном пространстве аа год пересекает объем космического пространства около 3-1016 м3. Исходя из плотностй вещества космического пространства можно оценить его количество, захватываемое атмосферой Земли. По Петерсону [17], это составляет 107т за год (данная оценка, возможно, завышена на порядок). Огромные массы аэрозоля и газов выносятся в атмосферу в процессе вулканической деятельности. Особенно важны с точки зрения оптики атмосферы крупные извержения, когда мощные ,массы пепла и газов выбрасываются не только в тропосферу, но и в стратосферу, чему -способствуют мощные конвективные потоки во время извержений. После извержения вулкана Кракатоа в 1883 г. в течение нескольких лет наблюдались необыкновенно красочные зори, создаваемые -аэрозольным слоем в стратосфере. По данным [12], на высокогорной обсерватории в Мауна-Лоа после извержения вулкана Агунг на острове Бали уменьшение солнечной радиации -достигло 1,5%, а на южном полюсе — даже 5,3%. Для восстановления средних величин инсоляции после извержения потребовалось 7 лет. Длительность восстановления нормального светового и цветового режима в атмосфере дает дополнительное подтверждение важности фотохимического процесса образования субмикронной фракции аэрозоля из вулканических газов, так как крупные твердые частицы выводятся из атмосферы значительно быстрее.[ …]
    Хотя воздаст Земли оценен сейчас довольно точно — около 4,5-109 лет, о первичной атмосфере Земли нам известно очень мало. Если Земля возникла из космического протопланетного облака, в составе которого вначале содержался в большой пропорции водород, то несомненно этот водород был очень рано потерян Землей. Геологи полагают, что известная нам атмосфера Земли вторичная, образовавшаяся из вулканических газов или выделенная из геологических пород. В этих газах не было свободного кислорода (как почти нет его в атмосферах других планет). Такая вулканическая атмосфера Земли содержала около 109 лет назад, вероятно, лишь Н2, Н20, N<2 и С02. Тогда на Земле почти не было жизни. Проникавшая сквозь такую атмосферу ультрафиолетовая радиация с длиной волны менее 307 нм могла разрушать ДНК живых клеток (лучше сказать, препятствовать их размножению, если бы они возникли). Лишь мощный слой воды мог в те далекие времена защитить живое вещество от радиации. Позднее (и мы увидим ниже, что означает это слово «позднее») в атмосфере появился кислород, а из него возник и защитный слой озона.[ ...]
    Затем SO быстро окисляется до S02 различными соединениями (Р122) — (Р124). Наряду с серооксидом углерода в небольшом количестве сера может попадать в стратосферу в виде сероводорода (H2S) и органических соединений серы — меркаптанов, имеющих структуру H—S—R или Ri—S—R2. Как сероводород, так и меркаптаны образуются при разложении органических соединений т. е. являются биогенными продуктами. Кроме того, сероводород наряду с диоксидом серы может содержаться в вулканических газах.[ ...]
    Распределение частиц фонового стратосферного аэрозоля по размерам и концентрация частиц могут изменяться в широких пределах. Наиболее характерно одномодовое распределение с модальным радиусом, близким к 0,1 мкм. В отдельных случаях наблюдаются и бимодальные распределения, образующиеся, по-видимому, при перемешивании частиц с различной историей роста. Концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля проявляет широтный ход — концентрация частиц наибольшая в экваториальной области и уменьшается к полюсам. При низкой вулканической активности концентрация частиц радиусом более 0,15 мкм составляет 1—2 см-3, а частиц радиусом более 0,03 мкм (ядер Айткена)—около 10—12 см-3. Вулканические извержения через некоторое время резко увеличивают весовую и счетную концентрации частиц фонового стратосферного аэрозоля. Так, примерно через шесть месяцев после извержения вулкана Сан-Фуэго концентрация частиц увеличилась почти на порядок и достигла 8—10 см-3. Задержка между моментом вулканического извержения и временем достижения максимальной концентрации аэрозольных частиц обусловлена медленным процессом окисления диоксида серы, содержащегося в вулканических газах, до серной кислоты (см. п. 3.8). После достижения максимума концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля постепенно уменьшается и через 2—3 года снижается до уровня, существовавшего до извержения вулкана.[ ...]
    Благодаря механизмам обратной связи, обеспечивающим саморегуляцию (эти механизмы очень упрощенно показаны стрелками на рис. 4.2), круговорот азота относительно совершенен, если рассматривать его в масштабе крупных площадей или всей биосферы. Часть азота из густозаселенных областей суши, пресных вод и мелководных морей уходит в глубоководные океанические отложения и таким образом выключается из круговорота, по крайней мере на время (возможно, на несколько миллионов лет). Эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами (а также из наших «индустриальных вулканов»). Стало быть, вулканические явления нельзя считать целиком вредными; какая-то польза от них все же есть. Если бы оказалось технически возможным блокировать все вулканы на Земле, то при этом от голода вполне могло бы погибнуть больше людей, чем страдаем сейчас от извержений.[ ...]
    В составе излучений Солнца жесткие УФ-лучи составляют значительную по мощности часть. До появления в атмосфере озона поверхность Земли находилась под постоянным воздействием жесткого УФ-излучения. Оно не проникает в толщу воды, но на сушу жизнь могла выйти только тогда, когда озоновый экран планеты стал достаточно мощным. Это произошло в силурийском периоде палеозойской эры, более 400 миллионов лет назад. С тех пор как содержание кислорода в атмосфере, так, следовательно, и мощность озонового экрана не были постоянными. Эволюция земной коры шла неравномерно, в периоды повышенной вулканической активности массы выбрасываемых с магмой восстановленных пород, окисляясь на воздухе, частично связывали кислород. Даже незначительное количество хлора, содержащегося в вулканических газах, активно разрушая озон, способствовало снижению его содержания в атмосфере. В этих условиях Земля подвергалась, по-видимому, усиленному УФ-облучению, что, с одной стороны, способствовало гибели части видов наземных растенйй и животных, с другой — повышало частоту мутаций, способствуя интенсификации процессов эволюции.[ ...]
    Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли. Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн км воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность.[ ...]
    Количественно мы учесть ее пока не можем; она совсем мало изучена. Взятая в целом, однако, она не может быть оставляема без внимания и является биогенной. В ней же резко проявляется биогенная угольная кислота второго рода, которая создается в метаморфических оболочках разложением биогенных минералов, благодаря высокой температуре этих оболочек: с одной стороны, каменных углей и битумов, нефтей, а с другой .биогенных известняков, которые выявляются нам как огромный и непрерывно идущий ток метаморфического происхождения биогенной по существу угольной кислоты в подземных водах и в газовых струях. Того же типа угольная кислота выделяется во всех вулканических процессах благодаря разложению биогенных горных пород, разлагаемых лавой и горячими вулканическими газами — битумов, известняков, каменных углей, нефтей и т. н.[ ...]
    Образовавшееся за время существования нашей планеты из воды (по описанной схеме) количество кислорода оценивается в 1015т, что соответствует его количеству в современной атмосфере. Но для приведения химического состава Земли к современному состоянию потребовалось значительно большее количество кислорода, потраченного на окисление метана и аммиака первичной атмосферы, а также на окисление всех пород земной коры. Без участия растений это было бы невозможно. Кислорода они производят порядка 3 • 106 кг/с или 1011 т/г. Однако последние миллионы лет его содержание больше не увеличивается — весь кислород, создаваемый растениями, расходуется на дыхание животных, окисление вулканических газов, горение и гниение мертвых растений. В настоящее время значительное количество кислорода потребляется промышленностью и транспортом.[ ...]

  5. Sadar Ответить

    В природе сера встречается в трёх формах: самородная, сульфидная и сульфатная (рис. 118, табл. 8).

    Рис. 118.
    Сера в природе:
    1 — самородная сера; 2 — пирит; 3 — цинковая обманка; 4 — гипс; 5 — глауберова соль
    Таблица 8
    Сера в природе

    Сера — жизненно важный химический элемент. Она входит в состав белков — одних из основных химических компонентов клеток всех живых организмов. Особенно много серы в белках волос, рогов, шерсти. Кроме этого, сера является составной частью биологически активных веществ организма: витаминов и гормонов (например, инсулина).
    Сера участвует в окислительно-восстановительных процессах организма. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость и ломкость костей и выпадение волос.
    Серой богаты бобовые растения (горох, чечевица), овсяные хлопья, яйца.
    Применение серы. Сера была известна людям с глубокой древности. Своё название она получила от санскритского слова сира, что значит «светло-жёлтый». Сера применялась в Древнем Египте уже за две тысячи лет до нашей эры для приготовления красок, беления тканей и изготовления косметических средств. В Древнем Риме серу применяли для лечения кожных болезней, а в Древней Греции её сжигали в целях дезинфекции вещей и воздуха в помещениях.
    В Средние века у алхимиков сера была выражением одного из «основных начал природы» и обязательной составной частью «философского камня».
    Если вы читали знаменитый роман А. Дюма «Граф Монте-Кристо», то сможете назвать области применения серы, известные с древнейших времён. Герой романа аббат Фариа притворился, что у него кожная болезнь, и ему для её лечения дали серу, которую предприимчивый аббат использовал для изготовления пороха.
    Серу используют в производстве спичек и бумаги, резины и красок, взрывчатых веществ и лекарств, косметических препаратов. В сельском хозяйстве её применяют для борьбы с возбудителями грибных и бактериальных болезней, вредителями растений (рис. 119).

    Рис. 119.
    Применение серы:
    1 — изготовление мазей; 2 — производство спичек; 3 — производство взрывчатых веществ; 4 — производство серной кислоты; 5 — целлюлозно-бумажная промышленность; 6 — в сельском хозяйстве для обеззараживания помещений; 7 — получение резины
    Однако основной потребитель серы — химическая промышленность. Около половины добываемой в мире серы идёт на производство серной кислоты.

    Новые слова и понятия

    Строение атомов серы и степени окисления серы.
    Аллотропия серы: ромбическая, моноклинная и пластическая сера.
    Химические свойства серы: взаимодействие с металлами, кислородом, водородом. Демеркуризация.
    Сера в природе: самородная, сульфидная и сульфатная сера.
    Биологическое значение серы.
    Применение серы.

    Задания для самостоятельной работы

    Вычислите объём сернистого газа (н. у.), который образуется при обжиге 485 кг цинковой обманки, содержащей в качестве примеси 20% оксида кремния (IV).
    Составьте уравнение реакции взаимодействия серы с бертолетовой солью КСlO3, зная, что в результате её образуется хлорид калия и сернистый газ. (При уравнивании используйте метод электронного баланса.) Рассмотрите эту реакцию как окислительно-восстановительный процесс.
    Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

    Укажите среди этих реакций окислительно-восстановительные, определите окислители и восстановители.
    Выдающийся естествоиспытатель древности Плиний Старший погиб в 70 г. н. э. при извержении вулкана. Его племянник в письме историку Тациту писал: «…Вдруг раздались раскаты грома, и от горного пламени покатились вниз чёрные серные пары. Все разбежались. Плиний… упал и задохся».
    Какими свойствами обладают соединения, входящие в состав вулканических газов?
    Почему процесс обеззараживания помещений от пролитой ртути называют демеркуризацией?

  6. Корв Ответить

    Гавайские острова, (объем %)
    Компонент
    Содержание
    Компонент
    Содержание
    H2O
    79,31
    SO2
    6,48
    CO2
    11,61
    S2
    0,24
    CO
    0,37
    SO3
    –
    H2
    0,58
    H2S
    –
    N2
    1,29
    Cl2
    0,05
    Ar
    0,04
    HCl
    –
    Вулканы обычно интенсивно выделяют флюидную фазу («курятся») во время дождливых сезонов.
    Структурное положение флюидной фазы летучих компонентов можно показать на примере кислорода, который может быть в трех формах:
    – мостиковой, в кремнекислородных полианионах;
    – немостиковой, в промежуточном положении между Si и Ме (=Si–O-…Ме+);
    – свободные ионы О2-, ассоциирующие с ионами Ме.
    Вода и другие летучие компоненты находятся в магме в растворенном молекулярно-дисперсном состоянии. При температурах 650–700оС – в диссоциированном, а около 1200оС в полностью диссоциированном состоянии. Количество растворенной в магме воды зависит от давления и обычно не превышает несколько весовых процентов.
    Таблица 2
    Растворимость Н2О в расплаве гранита, % (масс.)
    ТоС
    Р (атм)
    1,0
    3,6
    5,0
    0,8
    3,3
    4,4
    Максимальное количество воды, которое может быть растворено в магме, достигает 20% при давлении около 10 тысяч атмосфер.
    Флюидная фаза и летучие компоненты являются главными переносчиками химических компонентов из магм и, в частности, компонентов месторождений полезных ископаемых. Если в силикатном расплаве были растворены летучие компоненты, то в процессе кристаллизации они будут отделяться от расплава, т. к. в отличие от силикатных расплавов растворимость летучих компонентов в твердом кристаллическом веществе ничтожна. Кристаллы как бы вытесняют газовую фазу из магмы, и процесс напоминает кипение. В отличие от обычного кипения процесс идет не при притоке тепла в систему, а, наоборот, при отдаче системой тепла и носит название ретроградного кипения или магматической дистилляции. Таким образом, состав горных пород отражает состав магм, исключая летучие компоненты, т. е. (по В. А. Николаеву и В. В. Доливо-Добровольскому) газовую фазу. Другими словами, состав горных пород не эквивалентен составу магм, хотя некоторая доля летучих компонентов входит в состав кристаллизующихся минералов (в мусковит, биотит, роговую обманку).
    Неэквивалентность составов магм, вулканических и плутонических горных пород.
    Результатом магматической дистилляции является неэквивалентность химического состава магм интрузивных и эффузивных пород, на что еще в своё время указывал В. И. Вернадский. Считается, что в быстро закристаллизованных эффузивных породах, как бы, “законсервировалась” та часть летучих компонентов и растворенных в ней соединений, которая из медленно кристаллизовавшихся интрузивных пород удалялась в процессе магматической дистилляции и при благоприятных геологических условиях могла образовывать месторождения. По разнице содержаний химических элементов в быстро и медленно закристаллизованных породах можно судить о способности, а по коэффициенту отделения даже о степени и количестве этих элементов, уходящих из магмы во флюидную фазу, а также металлогенической специализации данного интрузивного массива. Отсюда появляется принципиальная возможность оценки рудоносности магм. Подсчет способности химических элементов переходить из расплава в газово-жидкую фазу с помощью коэффициента отделения где коэффициент отделения, и – концентрации химических элементов в эффузивной и интрузивной породе. Высокие значения величин коэффициентов отделения химических элементов свидетельствуют о его больших потенциальных возможностях рудообразования в ходе магматической дистилляции. Разные значения этих величин для разных элементов свидетельствуют об их дифференцированной способности переходить из расплава во флюидную фазу.

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *