Смелкова А. Ю. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки - Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли
Содержание материала
А. Ю. Смелкова. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки
Квалификационная (дипломная) работа студентки
географо-экологического факультета естественно-экологического института
Московского государственного областного университета (Москва, 2007)
Научный руководитель — профессор кандидат геолого-минералогических наук В. И. Зубов
Глава 2. Роль вулканических процессов в формировании экосферы Земли
Экосфера — пространство, на которое распространилось влияние жизнедеятельности земных организмов: верхние слои земной коры, вся атмосфера и гидросфера.
Вулканизм оказывает большое воздействие на природные процессы и сейчас, хотя, как полагают многие авторы, вулканическая деятельность снизила свою интенсивность в новейшее время. Под влиянием современной вулканической деятельности на земном шаре находится обширная территория. Действующие вулканы имеются во всех природных зонах (Гущенко, 1979; Раст, 1982; Влодавец, 1984 и др.). Ареной современного вулканизма является бассейн Тихого океана, где находится около 80 % действующих вулканов в мире.
Согласно теории глобальной тектоники, вулканизм связан с перемещением литосферных плит (Tazieff, 1972; Раст, 1982; Мехтиев, Халилов, 1987). Очаги вулканизма чаще всего располагаются на границах литосферных плит. Эти границы могут находиться в зонах субдукции, где океаническая литосфера погружается под края материков или островных дуг (как это происходит в обрамлении Тихого океана), или в зоне спрединга (рифтовых зонах); помимо этого, существует океанический внутриплатформенный вулканизм, а также материковый рифтовый вулканизм. Вулканы, расположенные в различных зонах, отличаются типом извержения. Так, вулканизму океанических рифтовых зон, а также океаническому внутриплатформенному вулканизму свойственны преимущественно эффузивные извержения; вулканизм зон субдукции и связанных с ними краев микроплит, а также материковый вулканизм проявляют себя в смешанных эксплозивно-эффузивных извержениях. Е. К. Мархинин (1980) обращает внимание на то, что большинство известных действующих вулканов расположено в зоне перехода от континентов к океанам; в этой зоне происходят наиболее сильные извержения эксплозивного типа.
Влияние вулканизма на все природные процессы зависит, прежде всего, от типа эруптивной деятельности вулканов и их активности.
При эффузивных извержениях вулканов происходит излияние жидкой лавы на поверхность из вершинного и бокового кратеров, а в других случаях — из трещин. Небольшое количество лавы застывает обычно в виде лавовых покровов площадью до нескольких сотен квадратных километров.
Эксплозивные извержения характеризуются выбросами газов и рыхлого материала (пепла, лапиллей, бомб, шлаков), представляющего собой разбрызганное магматическое вещество и раздробленные горные породы вулканических построек. В редких случаях они сопровождаются отложениями игнимбритовых покровов, образующихся путем спекания горячего пирокластического материала — продукта осаждения палящих туч (Раст, 1982).
При смешанном типе извержения наряду с излиянием лав происходит выброс пирокластики и газов.
Экструзивный вулканизм проявляется в выжимании и выдавливании очень вязких, почти твердых лав, что сопровождается возникновением экструзивных куполов. Этот процесс иногда завершается взрывами, которые могут носить направленный характер и сопровождаться возникновением пирокластических потоков и палящих туч.
Типы эруптивной деятельности вулканов зависят, прежде всего, от вязкости магмы, определяемой содержанием кремнезема, и от количества в ней летучих компонентов. Так, эффузивный вулканизм проявляется чаще всего в излиянии маловязких базальтовых лав; более вязкие лавы, обогащенные летучими компонентами, характерны для эксплозивного вулканизма, а максимально вязкие, обедненные летучими фракциями, — для экструзивного.
Вулканизм обусловливает своеобразные черты природы тех регионов, где он действует. Он определяет особенности литосферы, что проявляется в формировании самостоятельного вулканогенно-осадочного типа литогенеза (Страхов, 1963), и динамику рельефообразующих процессов, их направленность, скорость и другие параметры (Мелекесцев, 1980), оказывает большое влияние на геохимические процессы (Пийп, Мархинин, 1965; Соколов, 1973), на состав и прозрачность атмосферы (Федоров, 1921; Башарина, 1974; Будыко, Пивоварова, 1967; Мархинин, 1980; Chuan et al., 1981; Gribbin, 1982 и др.) и выступает в качестве одного из основных факторов почвообразования (Зонн и др., 1963; Соколов, 1973).
Вулканогенно-осадочный литогенез Н. М. Страхов (1963) понимает как процесс возникновения пород на участках наземного и подводного вулканизма и на прилегающих к ним территориях, где породообразование находится под влиянием вулканических извержений. В вулканогенно-осадочном литогенезе взаимодействуют процессы эндогенные, происходящие в глубинных магматических очагах, с процессами поверхностного литогенеза, складывающегося из ряда стадий (мобилизация веществ выветриванием материнских пород или иным путем; перенос осадочного материала и его частичное отложение в процессе перемещения; поступление его в конечные водоемы стока; преобразование осадков в породы). В районах активного вулканизма эти процессы идут одновременно и зависят, прежде всего, от типа эруптивной деятельности вулканов, их активности, а также от климатических условий, определяющих скорость выветривания вулканогенных пород различного происхождения и темпы их перемещения к местам седиментации. Естественно, эти процессы по-разному происходят в гумидном и аридном климате, при разном уровне теплообеспеченности.
Таким образом, вулканогенно-осадочный литогенез имеет глубокую специфику в различных типах климата и своеобразное сочетание с гумидным и аридным типами литогенеза. В частности, по Н. М. Страхову (1963), в гумидных областях формируются вадозные гидротермы и седиментация в озерах носит гумидный облик (осаждение лишь весьма трудно- и труднорастворимых веществ), тогда как в аридных гидротермы представляют собой образования, по существу ювенильные, а седиментация имеет отчетливо аридный облик (выпадение в осадок не только трудно-, но и легкорастворимых солевых компонентов).
Вулканизм также выступает в качестве ведущего фактора рельефообразования.
Ярким примером созидательной деятельности вулканов является возникновение многочисленных групп островов (например, Гавайских, Галапагосских, Самоа — в Тихом океане, Канарских и Зеленого Мыса — в Атлантическом, Реюньон и Кергелен — в Индийском). С вулканическими островами и их динамикой связано существование коралловых рифов и атоллов (Дарвин, 1935; Мархинин, 1980; Раст, 1982 и др.) со своеобразной растительностью.
Вулканическая деятельность — источник огромного количества водорастворимых веществ и летучих элементов. Существуют региональные оценки количества газообразных вулканических выбросов. Например, вулканами Центральных Курильских островов ежегодно выносится в атмосферу 3 х 103 т Н2S, 5 х 10 т НCl, 104 т SO2 (Мархинин, Стратула, 1966), вулканами Центральной Америки ежегодно поставляется до 60 т F, 3 х 10 т Cl, свыше 105 т SO2 (Stoiber, Rose, 1973). По данным Р. Стоибера и А. Джепсена (Stoiber, Jepsen), общее количество SO2, поставляемое вулканами мира, составляет 107 т в год; эмиссия SO2 антропогенного происхождения оценивается ими в 108 т в год. По другим данным, даже суточное количество газообразных соединений и углекислого газа в выбросах вулкана Этна в 1983 году превышало годовой уровень этих газов в промышленных выбросах всего мира (A volcano… , 1986).
Особенно большое влияние современная вулканическая деятельность оказывает на почвообразование. Вулканические почвы (андосоли) относятся к особому классу почв, своеобразие которых проявляется в минералогических, химических, гранулометрических и других свойствах. С. В. Зонн (1986) вулканические почвы разделяет на две подгруппы: а) формирующиеся на рыхлых вулканических породах, б) формирующиеся на плотнопористых лавах различного химизма. И. А. Соколов (1973) к вулканическим почвам относит только собственно андосоли, которые формируются в условиях существенного современного аэрального поступления вулканокластического материала.
В результате постоянного отложения аэральных пеплов образуются слоистые почвы, профиль которых представляет собой чередование пепловых прослоек и погребенных гумусовых горизонтов. Такие почвы отличаются рыхлым сложением, большой водопроницаемостью, хорошей аэрацией, высоким потенциальным плодородием. Скорость нарастания почвенного профиля сверху благодаря отложениям аэральной пирокластики зависит от расстояния до очагов вулканизма. Постоянные пеплопады существенно влияют на биологический круговорот, подавляя его в зоне интенсивного отложения пеплов и стимулируя его в других зонах (Соколов, 1967). По мнению С. В. Зонна (1964), вулканическим областям свойствен биогенно-вулканогенный тип круговорота вещества и энергии.
Огромные площади заливаются огненно-жидкими лавами и засыпаются пеплами, на которых со временем образуются необычайно плодородные почвы. После окончания извержения вулкана его поствулканическая деятельность продолжается еще столетиями и даже тысячелетиями. На его склонах, в кратерах, в кальдерах, на потоках излившейся лавы происходит выделение пара, газа и термальных вод. Образуются особые микроклиматические условия. Микроклимат создается за счет повышения влажности, высокой температуры приземного слоя воздуха, грунта и воды, парогазовых выделений, пепловых осадков.
В довольно короткие промежутки времени эти термоплощадки заселяются животными и растительными организмами, формируются локальные микропопуляции живых организмов. Попадая в особые экстремальные условия, организмы настолько адаптируются в окружающей среде, что в какой-то исторический отрезок времени становятся эндемичными видами, пережившими похолодания и другие климатические изменения. Обильный животный и растительный мир в условиях обедненного горного ландшафта придает термоплощадкам интразональность.
На термальные биогеоценозы оказывают влияние гейзеры, пульсирующие источники, горячие озера, фумаролы, сольфатары, участки прогретого грунта. Все перечисленные формы термопроявлений могут оказывать положительное и отрицательное воздействие на такие локальные биоценозы.
К факторам влияния поствулканических процессов на биоценозы в первую очередь относятся такие, как: 1) наличие термальных вод с различной температурой и разной степенью минерализации; 2) мощные парогазовые дериваты термальных вод; 3) рудообразование и минерализация; 4) аномальный прогрев грунта; 5) сезонный ритм тепловой радиации; 6) высокая степень ионизации термальных вод; 7) зональные осадки (пепел) и отложения; 8) повышенная радиоактивность; 9) локальные концентрации канцерогенных агентов типа бензапирена (по А. М. Стенченко).
А. Ю. Смелкова.
Дипломная работа публикуется по копии,
представленной автором.