Введение
Меня сильно заинтересовал интересный рассказ про парусник «Мальборо». В нем говорится, что паруснк «Мальборо» вышел с грузом из Новой Зеландии в Англию. На борту было 23 человека экипажа и несколько пассажиров. Но в Англии парусник не появился. Решили, что он стал жертвой скал. Но что интересно, история «Мальборо» не окончилась. Спустя 23 года, в октябре 1913 года близ Пунта-Аренас, снова появился «Мальборо». Когда удалось подняться на борт корабля, то очевидцы были поражены странной и необъяснимой картиной. Парусник оказался невредимым. Все было на своих местах. Даже экипаж находился там, где ему положено было быть на идущем судне. Выяснилось также, что на борту находятся останки только части экипажа» Мальборо». Что же случилось с остальными?
Когда я стала изучать подводные вулканы, то для меня стало ясно происходящее с данным кораблем.
На дне океанов действует множество вулканов в разных областях земного шара. Но данные о том, как происходят подводные извержения, каковы там химические и физические процессы, пока очень незначительны. Совершенно ясно, что под влиянием давления громадной толщи воды извержение вулканов должно иметь иной характер. Можно охарактеризовать лишь подводные извержения вулканов, происходящие на небольшой глубине, на мелководье.
Проблема. Существует много чудес на Земле. Многие природные явления загадочны, и очень интересны, и необычны. Однажды по телевидению, в новостях я услышал об извержении вулкана. Мне стало интересно это явление природы. Я решил более подробно узнать об удивительном и одновременно страшном природном явлении, поражающем воображение человека - вулкан.
Моя гипотеза. Возможно, подводный вулкан - это страшный дракон, живущий под землёй, который время от времени просыпается и пускает пламя из своей пасти. И назвал тему своего исследования « Вулкан - чудо природы».
Цель моей работы - формирование представления о подводном вулкане, как о явлении природы.
Задачи:
- Выяснить причины извержения подводного вулкана.
- Узнать, где на Земле есть вулканы, название вулканов, в каких странах они находятся,
- Познакомить одноклассников с результатами моих исследований;
- Провести в домашних условиях опыт «Извергающий вулкан».
Методы, которые я использовал:
- анализ литературы;
- изучение различных источников;
- работа с фотоматериалами и документами;
- подбор текстов;
- работа в сети Интернет;
- наблюдение и сравнение;
- консультация с руководителем.
Основная часть
В сентябре 2020 года в печати появлялись сообщения о происшествиях, о гибели десятков китов и других морских обитателей, выбрасывающихся на океанские побережья. Еще в 1970 году 12 января около 150 китов-«пигмеев» они достигают в длину 4 метра, а весят 400 килограммов, выбросились на песчаное побережье близ города Форт- Пирс(штат Флорида). Причём моряками береговой охраны удалось заарканить несколько животных, когда их оттащили в открытый океан и киты освободилась от лассо, то они снова вернулись к берегу и выбросились на песок пляжа. Этот случай «самоубийства» китов - самый массовый. Причины явления пока не известны.
Эти загадки мы считаем могли бы раскрыты, если бы представилась возможность изучить солевой и газовый состав морских вод, в которых зафиксированы случаи необычного поведения людей и животных.
Эти случаи с кораблем «Мальборо» и массовым выбрасыванием китов на берег связано с деятельностью вулканических извержений. На острове Мартиника в мае 1902 года произошло сильное извержение вулкана, вызвавшее большое число смертных случаев среди населения близлежащих деревень. При исследовании вулканических газов оказалось, что в них велико содержание оксида углерода (II) - около 1,6%. Это и послужило причиной гибели людей от удушья.
Наиболее коварным газом является оксида углерода (II), поскольку он не обладает запахом, не растворяется в воде и его присутствие в воздухе распознать не удается. Это и приводит к тяжелым последствиям.
Но вернемся к кораблю «Мальборо», если допустить что он вошел в зону влияния подводного вулкана. Выделяемые удушливые газы при извержении способны мгновенно вызвать гибель всего экипажа. Обезумевшие от удушья люди бросаются в воду, а на морских просторах без плавательных средств не так легко спастись. Мы считаем это послужило гибели всего экипажа корабля.
Почему же киты выбросились на берег? Оксида углерода (II) на всех животных и человека действует как смертельный яд. Из теплокровных животных более выносливыми являются звери, подверженные зимней спячке. А холоднокровные животные, например лягушки, рыбы, могут переносить приблизительно в 1000 раз большие количества оксида углерода (II); чем теплокровные. Вот почему китообразные могут погибнуть при сравнительно небольшой концентрации оксида углерода (II), которая не будет сказываться на поведении любых видов рыб. Что же происходит при действии оксида углерода (II).отравлении оксидом углерода (II) возможно только через дыхательные пути. В легких он поглощается кровью и вытесняет из нее кислород. Наступает кислородное голодание тканей, в особенности клеток центральной нервной системы, наиболее чувствительных к недостатку кислорода.
От научного руководителя я узнала, что вулканы по времени действия бывают действующие, потухшие, заснувшие.
- Действующие вулканы - вулканы, извергавшиеся в историческое время, (время существования человека). Всего известно более 600 таких вулканов.
- Потухшие вулканы - вулканы, извергавшиеся более 100 000 лет назад.
- Заснувшие - вулканы, которые считались потухшими, но ожили в результате глубинного воздействия.
Вулканы также бывают подводные и прибрежные. Извержения прибрежных вулканов могут вызвать гигантские волны - цунами. Многометровая стена воды надвигается на берег и опустошает его. Иногда извержения подводных вулканов приводят к образованию новых островов.
Также я искала информацию в энциклопедии и в Интернете. На нашей планете более 600 активных вулканов. Континентом, свободным от них, является Австралия. Полуостров Камчатка характеризуется самым большим средоточием вулканов в мире. На нём находятся 29 действующих вулканов.
1. Строение вулкана
Кратер - углубление в виде чаши или воронки, образовавшейся 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.
Жерло - канал по которому движется лава.
Магма - вязкая жидкость, состоящая из смеси различных расплавленных минералов и некоторых минеральных кристаллов, образующаяся в глубинах Земли. Она напоминает тающий снег или замёрзшую слякоть с кристаллами льда. Есть в магме также вода и растворённые газы.
Лава - излившаяся на поверхность магма. Температура 750-1250°С.
Скорость течения 300-500 метров в час.
В зависимости от своего химического состава лава может быть жидкой или густой и вязкой.
Когда магма поднимается сквозь земную кору и выходит на поверхность, это называется - Извержением.
2. Процесс извержения
Наша планета Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора, под ней находится вязкий слой горячей мантии, а в центре - твердое ядро. Земную кору называют литосферой, что в переводе с греческого означает «каменная оболочка». Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара. На суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров. Температура мантии - тысячи градусов. Ближе к ядру температура мантии больше, ближе к коре - меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные - опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия, хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая, как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.
Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски земной коры (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.
Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма - густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах. Они располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит.
Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.
Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы, то есть выхода газов из нее. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена - это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация).
3. Продукты извержения вулканов
Мне было интересно всё, что связано с извержением вулканов. Интересовался всем, что попадётся мне на глаза и вязано с вулканами. И вот однажды я увидел пемзу, которая хранилась у моей бабушки и которую она использовала в гигиенических целях. Бабушка рассказала мне, что пемза является продуктом извержения вулканов. Из интернета я узнал, что:
основными продуктами извержения являются лава, пепел, и др. вещества, которые выходят на поверхность земли после деятельности вулкана. Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов. Вулканические газы, выделяемые вулканами, поднимаются в атмосферу, но отчасти они могут возвратиться на поверхность земли в виде кислотных дождиков. Довольно серьезные последствия кислотных дождей для организма и здоровья можно наблюдать при отравлении марганцем, который также может находиться в дождевой воде в громадных количествах.
4. Общая характеристика подводных извержений
Вулканизм - одно из наиболее грандиозных явлений природы, определяющих облик нашей планеты. В результате вулканических извержений за несколько дней и даже часов вырастают новые вулканы, появляются вулканические острова, изливаются в виде лавовых потоков или выбрасываются вулканическими взрывами миллионы и даже миллиарды тонн расплавленного материала.
Породы магматического происхождения - излившиеся лавы, продукты извержения, застывшие на глубине магматические тела - составляют более 2/3 объема земной коры. По данным сейсмических исследований, залегающий под осадками так называемый «второй слой» океанической коры почти целиком сложен подводными базальтовыми лавами.
Таким образом, вулканы служат основными поставщиками вещества из недр Земли на ее поверхность [1].
5. Типы подводного вулканизма
В настоящее время принято выделять четыре основные типа современного вулканизма ложа океана и его обрамления:
- океанический рифтовый вулканизм, (характерный для рифтовых зон срединно-океанических хребтов),
- вулканизм островных дуг и активных окраин континентов,
- вулканизм внутриокеанических островов,
- вулканизм окраинных морей.
6. Строение и образование вулканов
Когда в недрах Земли образуется магматический очаг, расплавленная жидкая магма с такой силой давит снизу на тектоническую плиту, что она начинает трескаться. По трещинам и разломам магма устраняется вверх, проплавляя горную породу и расширяя трещины. Так образуется выводной канал. Он проходит в центре вулкана, по нему расплавленная магма изливается из жерла вулкана наружу в виде огненно-жидкой лавы.
Продукты извержения - пемза, лава, туфы - оседают на склонах вулкана, формируя конус. На вершине вулкана образуется впадина - кратер. На дне кратера видно жерло вулкана - отверстие выводного канала, через которое извергается пепел, раскаленные газы, пары воды, лава и осколки горной породы. Жерла вулкана могут быть зияющими - пустыми или заполненными раскаленной лавой. Если лава застывает в жерле, то образуется пробка, которую может пробить только сильное извержение вулкана, при этом происходит мощный взрыв. Все, что выходит из недр Земли во время извержения вулканов, называется продуктами извержения. Они бывают жидкими, твердыми и газообразными. К жидким продуктам извержения относится лава. Лавой называется магма, излившаяся на поверхность земли. Температура лавы 1000°C. Огненно-жидкая лава растекается со скоростью до 50 километров в час, образуя лавовые потоки.
На гавайских островах возникли местные названия двух различных видов лавы - «па-хое-хое» и «ах-ах». Эти названия теперь и приняты в вулканологии. Лавовый поток «па-хое-хое» имеет гладкую или слегка морщинистую поверхность и состоит из жидкой лавы. Застывая, такая лава образует ровную, гладкую поверхность, иногда с длинными извивающимися морщинками в виде змеек и толстых веревок - канатов. Часто ее так и называют - «канатная лава».
Лавовый поток «ах-ах» имеет неровную поверхность с трещинами. Такая лава очень густая и вязкая, поэтому поток движется медленно. Когда лава начинает остывать, она трескается на куски, но они продолжают двигаться, как по маслу на еще не успевшей остыть раскаленной лаве. Верхний затвердевший слой лавы напоминает груды шлака, который образуется от сгорания угля.
Перед извержением вулкана происходят подземные вулканические толчки. Почва под ногами начинает вспучиваться и колебаться, слышен подземный гул, в земле появляются трещины, из них выделяются газы, пар, горячая вода, из кратера вулкана идет дым. Проявления вулканизма бывают ужасающими: из кратера извергается вулканический пепел, покрывающий все небо, на много километров вокруг становится темно, как ночью, с грохотом вылетают обломки горных пород, возможен оглушительный взрыв и, наконец, изливается огненно-жидкая лава.
В переводе с греческого «магма» означает «густая паста» или «тесто». Раскаленная магма увеличивается в объеме, занимает все свободное пространство и поднимается из глубин земли по трещинам, пытаясь вырваться на волю. Магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность - стекая по склонам виде лавы. Это и есть извержение вулкана.
Состав и свойства лавы, извергаемой на поверхность, различны. В процессе извержения из магмы выделяются содержащиеся в ней газы. Если газы выделяются спокойно, а лава достаточно жидкая, то при излиянии она растекается. При подъеме по каналу магма может на каком-то участке застыть, и тогда образуются «пробки». Крупные куски раздробленной пробки из застывшей магмы называются вулканическими бомбами. Более вязкая лава, изливаясь, наращивает высоту вулкана, переслаиваясь со слоями пепла и обломков.
Если уровень магмы в магматической камере понижается, верхушка вулканического конуса может провалиться вниз. При этом образуется огромный кратер, называемой кальдерой.
Итак, обычно вулкан представляет собой гору, в верхней части которой имеется углубление - вулканический кратер, а в толще проходит канал, называемый жерлом. Он ведет в особую камеру - очаг магмы. Магма - это расплавленное вещество мантии (перевод с греч. "магма" - тесто, месиво). Она появляется там, где уменьшено давление и раскаленная мантия не может оставаться в твердом состоянии. Обычно это бывает вблизи границ плит. Поэтому области наибольшего распространения вулканов совпадают с сейсмически активными районами. Извержение начинается тогда, когда в очаге накапливается много магмы, и она устремляется вверх по жерлу и изливается на земную поверхность. Излившую на поверхность магму называют лавой. Ее температура достигает 1000 градусов по Цельсию.
| Конический вулкан | Щитовой вулкан |
| Лава жидкая растекается быстрее | Лава густая, вязкая, остывает быстро |
| Гора крутой склон | Гора пологий склон |
Иногда очень вязкая лава может застыть в канале, образуя пробку. Однако через некоторое время давление снизу выталкивает ее, происходит сильное извержение с выбросом в воздух каменных глыб - вулканических бомб.
При извержении на поверхность выходит не только лава, но и различные газы, пары воды, вулканическая пыль, тучи пепла. Пепел и пыль разносятся ветром на сотни и тысячи километров.
7. Классификация вулканов
Все вулканы можно разделить на следующие виды.
По форме - конические и щитовые, центральные и трещинные.
Появляются вулканы по-разному. Оказывается, это зависит, как появляется лава, и с какой скоростью она остывает.
Центральные - извергающиеся из центрального отверстия.
Трещинные - которые имеют вид зияющих трещин или ряда небольших конусов.
Если лава густая, вязкая, то она остывает быстро, образуя высокую гору с крутыми склонами, имеющую форму конуса. Такие вулканы называются коническими.
Более жидкая лава растекается быстрее, остывает медленнее, поэтому она успевает стечь на более значительные расстояния. Склоны таких вулканов пологие. Это щитовой вулкан.
По местонахождению - наземные, подводные, подледниковые
Подводные вулканы - это те, которые извергаются на дне океана, над ними могут возникнуть волны, приходящие к берегу как разрушительные цунами.Вулкан, находящийся на дне Атлантического океана в районе Канарских островов, снова выбросил куски магмы на поверхность в ноябре 2011 года. С глубины 300 метров со дна моря возле острова Эль Йерро из трещин пошла магма.
Оказывается, что вся Исландия представляет собой вулканический остров. И с каждым новым извержением продолжает расти.
Подледниковые - вулканы, которые располагаются под ледниковыми шапками. Когда извергаются такие вулканы, ледовые шапки тают и лава, которая находится на вершине, стекает вниз, таким образом, выравнивается поверхность и образуется плоская вершина. Например, исландский подледниковый вулкан - Катла, на юге Исландии. Недавно в северной части озера Туйя, образовали национальный парк - Туйя Маунтинз. Был создан для того, чтоб сохранить малораспространенный ландшафт с подледниковыми вулканами.
2. Вулканы и человек
2.1 Какую угрозу таит в себе вулкан?
Извержение подводных вулканов приводит к возникновению волны - цунами
Извержение вулканов открывают "окно" в тайны недр Земли, дают ученым достоверные сведения о составе и свойствах веществ, находящихся на значительной глубине. В нашей стране изучением вулканов занимается единственный в мире Институт вулканологии, который находится в Петропавловске - Камчатском.
Люди давно оценили высокую ни с чем несравнимую плодородность вулканических почв, образовавшихся на основе вулканического пепла. Пепел является удобрением, основа плодородных почв. Именно плодородие почв привлекает людей в вулканические районы.
Вулканы являются "поставщиками" многих полезных ископаемых, например соды, серы, борной кислоты, киновари.
Пемза (вулканическая лава) входит в состав некоторых зубных паст, в качестве теплоизоляционной засыпки в строительстве. Пемзовые блоки, которые добываются из карьеров в Италии, поступает на мировой рынок как абразивный материал для шлифования.
Сапфиры, серебро, золото - все это можно добыть из вулканических пород. В них же найдены и некоторые из самых крупных алмазов.
В истории Земли вулканическая деятельность играла огромную роль в образовании таких пород как базальт, туф (спрессованный пепел), которые используются как строительные материалы.
Вулканы создали многие месторождения руд. Например, крупнейшее месторождение меди - Коунрадское в Казахстане - расположено в кратере древнего вулкана. В Андах на несколько тысяч километров протянулся пояс, богатый запасами меди, олова, молибдена, золота, серебра, сурьмы и других полезных ископаемых.
С вулканами связаны геотермальные источники. Люди уже давно научились использовать их в своей хозяйственной деятельности.
Гейзеры - фонтанирующие горячие источники. Почему гейзеры встречаются там, где есть вулканы? Магма близко подходит к поверхности, нагревает подземные воды, которые начинают фонтанировать. Есть в Исландии небольшой поселок Гейзер. В его окрестностях природа ежедневно дает спектакль. Один и тот же, изо дня в день, три часа в сутки. Происходит что-то удивительное. В одно и то же время из земли взмывает вверх на десятки метров фонтан воды. Он окутан паром, потому что вода не просто горячая, а кипящая. По имени местечка и явление было названо "гейзером". Оно встречается вблизи вулканов и других местах на земле, хотя не так уж часто. Гейзер есть в США, в Новой Зеландии, на Камчатке.
Когда из недр извергаются только газы, на поверхности образуются воронки - маары. Много таких плоскодонных воронок находится в Германии. С ними связаны многочисленные выходы минеральных и термальных вод. Термальная минеральная вода поступает почти из километровой глубины и имеет на выходе температуру 20-39 градусов. На состояние здоровья благотворно влияют минералы, которыми богаты термальные воды. Источники могут содержать в своем составе бром, йод, кальций, железо, фтор, хлор, магний, натрий и другие, биологически активные и минеральные вещества.
Список литературы
- Репьев С.А. Забавные химические опыты. М:1998.
- Энциклопедия «Планета Земля» авторы: Фиона Уотт, Фелисити Брукс, Ричард Спарджен РОСМЕН: 2005.
- Энциклопедия «География» авторы: Керол Варли, Лайза Майлз РОСМЕН, 2006.
Интернет-источники
- Демидов Н. Вулканы.