Изследователски проект „Вулкани. Проучването на дълбоките процеси под Толбачик ще позволи по-точното прогнозиране на вулканичните изригвания

Николай Шапиро, Доктор на геоложките и минералогическите науки, водещ изследовател в Института по физика на Земята (Париж) и Института по вулканология и сеизмология, Далекоизточен клон на Руската академия на науките, професор на Руската академия на науките
Евгений Гордеев, Доктор на физико-математическите науки, директор на Института по вулканология и сеизмология, Далекоизточен клон на Руската академия на науките, академик на Руската академия на науките
Данила Чебров, Кандидат на физико-математическите науки, директор на Камчатския клон на Единната геофизична служба на Руската академия на науките
"Kommersant Science" № 5, юли 2017 г

Уникалните наблюдения на дълбоки нискочестотни земетресения, получени от руски учени в Камчатка, ни позволяват да проследим магмените процеси в долните слоеве на земната кора. Компютърната обработка на сеизмичните записи, предшестващи голямото изригване на вулкана Толбачик, ще изясни моделите на вулканичната активност и ще направи възможно по-надеждното прогнозиране на изригванията.

Основната практическа цел на вулканологията е разработването на методи за наблюдение на вулканичната активност с цел навременно и надеждно прогнозиране на изригвания. На Земята има повече от 1500 вулкана, които са изригвали поне веднъж през последните 10 хиляди години, от които около 600 са изригвали в исторически времена. Всяка година има от 50 до 70 изригвания.

Повечето от активните вулкани се намират в така наречените зони на субдукция на тихоокеанския огнен пръстен, където океанската литосфера потъва в мантията. На дълбочини между 100 и 200 км взаимодействието на потъващата океанска литосфера и мантията произвежда магмени стопилки, които след това се издигат до повърхността на Земята и водят до вулканизъм.

Бавни и бързи вулканични процеси

Основната сила, движеща магмата към повърхността, е разликата в плътността между относително „студените“ и тежки скали на мантията и кората и нагрятите, съдържащи течности и относително леки магмени стопилки. Освен това по по-голямата част от пътя към повърхността магматичните стопилки не се издигат директно, а се просмукват през порестата среда. Следователно скоростта на тяхното издигане зависи от порестите свойства на мантията и кората и от вискозитета на самата магма. Химическият състав и физичните свойства (плътност, вискозитет) на магматичните стопилки, докато се издигат, могат да се променят значително поради взаимодействието с околните скали и поради променящото се налягане и температура. Плътността и порьозността на околните скали също се променят с дълбочината.

Повечето от активните вулкани са разположени в така наречените зони на субдукция на тихоокеанския огнен пръстен, където океанската литосфера потъва в мантията

В резултат на това процесът на издигане на магмата към повърхността е разнороден. Като цяло това се случва много бавно. Индивидуалните вулканични системи могат да се развиват в продължение на хиляди или дори милиони години. През това време магмата постепенно се натрупва в междинни камери, най-близките от които се намират на дълбочина няколко километра. Но този процес е много нелинеен и определени етапи от него могат да възникнат много бързо, което води до резки локални ускорения на движението на магмата и резки скокове на налягането. Такива ускорения могат да бъдат причинени от внезапни промени във физикохимичните свойства (фазови преходи), които, наред с други неща, често водят до освобождаване на газова фракция в магмата. Активирането на такива процеси може да започне от няколко дни до няколко години преди изригването.

Методи за изследване на вулкани

Основната трудност при изучаването на вулканите е, че геоложките процеси, водещи до изригвания, се случват на голяма дълбочина. Учените получават значително количество информация за произхода и историята на вулканите с помощта на геоложки методи - чрез изследване на магмени вулканични скали, както и на изчезнали вулканични системи, чиито дълбоки части излизат на повърхността след изветрянето на скалата.

Но при изучаване на текущото състояние на вулканите и идентифициране на подготовката на изригванията, геофизичните наблюдения стават основният източник на информация за дълбоките процеси. Водещ геофизичен метод е сеизмологичният мониторинг. Основната му идея е, че много дълбоки процеси, протичащи във вулканичните системи, могат да генерират сеизмични вълни. За да ги наблюдават, близо до вулкани са инсталирани сеизмографи - инструменти, които записват вибрациите на земната повърхност.

Вулканични земетресения

Сеизмичните прояви на дълбока вулканична дейност, или така наречените вулканични земетресения, са многобройни и разнообразни. Сред тях могат да се разграничат два основни вида.

Първият тип се нарича вулкано-тектонски земетресения, защото по свойства и произход са подобни на обикновените тектонски земетресения. Активирането на вулканите се свързва преди всичко с повишаване на налягането в магмените камери и ускоряване на издигането на магмата към повърхността. Тези процеси увеличават механичното напрежение в земната кора под вулканите, с последващо активиране на множество микроразломи, които генерират вулкано-тектонски земетресения.

Вторият тип вулканични земетресения се генерират директно в каналите за подаване на магма. При ускореното движение на магма или вулканични газове през тези канали често възникват резки скокове на налягането, придружени от сеизмични вълни. Основната характеристика на такива източници е, че те излъчват вълни с относително ниски честоти - в диапазона от 1 до 5 херца. Типичните честоти на вълните, характерни за вулкано-тектонските земетресения, са 10 херца или повече.

Преобладаващата част от вулканичните земетресения са много слаби и не се усещат на повърхността. Но те са добре записани от чувствителни сеизмографи

Преобладаващата част от вулканичните земетресения са много слаби и не се усещат на повърхността. Но те са добре записани от чувствителни сеизмографи. Появата на регистрирани вулканични земетресения и прогресивното нарастване на броя им е най-надеждният признак за активирането на вулканичните системи. Преброяването на регистрираните земетресения е най-простият метод за сеизмично наблюдение на вулкани. И ако системи за наблюдение от много инструменти се поставят върху вулкани, вулканолозите имат възможност да определят местоположението и магнитуда (това е енергийна характеристика) на вулканичните земетресения, което от своя страна прави възможно характеризирането на дълбоките вулканични процеси в повече детайл.

В някои случаи е възможно да се проследи миграцията на сеизмичната активност от дълбочина към повърхността. Такива наблюдения са особено ценни, когато са получени от земетресения с ниска честота, тъй като се отнасят до разпространението на магма в захранващите канали под вулканите. И това движение на магмата играе решаваща роля в подготовката на изригване. Използвайки подробни наблюдения на земетресения с ниска честота, е възможно да се разберат по-добре процесите, които контролират захранването на вулканите с магма от дълбочина.

Вулканични лаборатории

Но рядко се получават висококачествени наблюдения на описаните процеси. Повечето активни вулкани нямат модерни геофизични системи за наблюдение и обратно, много от добре наблюдаваните вулкани са спящи през повечето време. Ето защо за развитието на геофизичните изследвания и методите за мониторинг са много важни няколко вулкана - естествени лаборатории, които изригват често и се изучават в детайли. Добре известни примери за такива вулкани са Килауеа на Хавайските острови, Питон де ла Фурнез на френския остров Реюнион, Етна и Стромболи в Италия. Тези вулкани изригват почти постоянно (Kīlauea) или много често и техните изригвания се наблюдават подробно от вулканологични обсерватории, които поддържат съвременни геофизични системи за наблюдение.

Голяма част от научната работа, насочена към разбиране на вулканичните земетресения и свързаните с тях дълбоки процеси, се основава на наблюдения, получени точно в такива лабораторни вулкани.

Уникални данни от руски вулкани

Русия е страна с голям брой активни вулкани. Почти всички те се намират в Далечния изток в зоната на субдукция на Курил-Камчатка. Специално място сред руските и световните вулканични системи заема Северната група Ключевская, където четири много активни вулкана са разположени недалеч един от друг: Ключевската е активна от няколко хиляди години; Шивелуч - от август 1980 г. (от началото на растежа на купола от лава в кратера, образуван по време на катастрофалното изригване на 12 ноември 1964 г.); Безименни – от 22 октомври 1955 г. (от момента на пробуждането след хилядолетно мълчание); На вулкана Толбачик през 1975–1976 г. и 2012–2013 г. са извършени големи пукнатини. Районът също така съдържа 12 слабо активни или изчезнали вулкана и около 400 по-малки вулканични образувания.

Систематичните наблюдения в тази област започват със създаването на Камчатската вулканологична станция в село Ключи през 1935 г. Първият постоянно действащ сеизмограф на тази станция е инсталиран през 1946 г. В момента научните звена на Института по вулканология и сеизмология (IViS) на Далекоизточния клон на Руската академия на науките и Камчатския клон на Федералния изследователски център „Единна геофизична служба на Руската академия на науките“ (KF FRC EGS RAS ) провеждат наблюдения върху групата вулкани Ключевская. Те поддържат мрежа от 18 постоянни сеизмографа.

От средата на 90-те години на миналия век сеизмичната информация е преобразувана в цифров формат и на тази основа е създаден архив от непрекъснати сеизмични записи за повече от 20 години, през които са извършени много десетки изригвания. Този набор от наблюдения за сеизмичната активност на вулканите няма аналог в света. Една от неговите уникални характеристики е едновременното наблюдение на много различни вулкани, което дава възможност да се установи връзката между техните дейности. Друга отличителна черта е големият брой нискочестотни вулканични земетресения на големи дълбочини, съответстващи на границата кора-мантия.

Наскоро нашата съвместна научна група на IViS и KF FRC EGS RAS, създадена с подкрепата на Руската научна фондация, извърши подробен анализ на получените данни. За да направим това, извършихме интензивна компютърна обработка на сеизмичните записи в продължение на две години преди последното голямо изригване на вулкана Толбачик.

Резултатите установяват, че активността на дълбоките нискочестотни събития се е увеличила през двете години преди изригването. Това съответства на постепенно активиране и повишаване на налягането в дълбока магмена камера, която се намира на дълбочина приблизително 30 km, тоест на границата на земната кора и мантията. Максималната сеизмична активност в дълбочина е достигната пет месеца преди изригването. Максималният брой нискочестотни земетресения в близки до повърхността магмени камери е регистриран няколко месеца по-късно. Ние интерпретирахме това забавяне като времето, необходимо на магматичното налягане да се разпространи от дълбочина 30 км до повърхността. Доста бавното разпространение на налягането може да се обясни с факта, че в долната част на захранващата система магмата не мигрира през отворен канал (както често се изобразява в учебници и енциклопедии), а се просмуква през пореста среда.

Сеизмичните наблюдения, получени в Ключевската група вулкани, съдържат огромно количество информация, която все още предстои да бъде анализирана и осмислена. За пълното му използване е необходимо да се разработят принципно нови методи за анализ на геофизични данни с помощта на съвременни компютърни технологии, включително машинно обучение. Прилагането на такива автоматизирани методи става все по-належащо за обработка на големи потоци от данни при геофизичен мониторинг на вулкани и земетресения. Напредъкът на съвременните методи ще позволи да се предотврати засилването на вулканичната активност. А предотвратяването на изригвания е една от най-важните задачи на съвременната вулканология.

Ужасно природно явление - вулканично изригване - вдъхва страх и уважение към подземната сила на недрата на нашата планета. Въпреки това има хора, които са готови да се изкачат в самото устие на огнената планина, да изследват нейните токсични изпарения, пепел и да вземат проби от оранжева лава и кипящи разтопени камъни. Това са вулканолози, специална каста геолози. Представителите на тази професия не само са вдъхновени от романтичния дух на експедициите на дълги разстояния, но и са известни с прогнозите си за мащабни вулканични бедствия.

Самата дума „вулкан“ идва от древната римска митология: това е името на бога на огъня и покровителя на ковачеството. Гърците го наричали Хефест. Да, според легендата, именно той е дал огън на хората, за което го е получил от по-възрастните богове. Когато съвременните вулкани „дават“ огън, от склоновете им тече гореща лава, стълбове черен дим и облаци пепел избухват в небето, а вулканичните бомби – огромни скални късове – излитат от кратера. Но страшните явления, които принуждават местните жители да бягат и да търсят спасение, само привличат вулканолозите.

Съдете сами: за да изучавате структурата на нашата планета, няма нужда да пробивате кладенци на това място - самата Земя показва огнената си вътрешност. Облечен в огнеупорен сребърен костюм, като пожарникар в източника на бедствие, вулканолог внимателно се доближава до потока от лава със специална черпак или дори гледа в кратера, спускайки там сонда, за да вземе проби от разтопени скали.

Какво дават на учените такива проби? Хората отдавна са забелязали, че в точката на контакт на гореща лава със студени повърхностни скали се образуват натрупвания от минерална руда - находища на желязо, мед, цинк и други метали. Изучаването на състава на лавата ни позволява да си представим условията на нашата планета по време на нейното образуване преди милиарди години! Вулканолозите също изучават изчезнали и разрушени древни вулкани - натрупването на такива знания е много важно за геологията. Той помага да се състави картина на изригвания от минали и настоящи години и да се предскажат бъдещи катаклизми.

Началото на цялостно научно изследване на „огнените планини“ се счита за откриването през 1842 г. на специална институция - вулканологична обсерватория, която е построена в Италия на склона на прословутия вулкан Везувий.

Именно Везувий, единственият активен вулкан в континентална Европа, се смята за един от най-опасните. Документирани са повече от 80 от неговите изригвания, най-известното от които е на 24 август 79 г., когато са унищожени три древни римски града: Помпей (напълно покрит с вулканична пепел), Херкулан (унищожен от кално свлачище) и Стабия (наводнен с лава). Последното изригване на Везувий се случи през 1944 г.: един от потоците лава унищожи градовете Маса и Сан Себастиано, убивайки 57 души.

В днешно време обстановката в околностите на тази планина се следи постоянно. В началото на 20-ти век интересът към вулканите се разпалва в целия свят: през 1911 г. е създадена обсерватория на вулкана Килауеа на Хавайските острови, а след това се появяват обсерватории в Индонезия и Япония. Скоро целият тихоокеански „огнен пръстен“ беше обхванат от наблюдение.

В нашата страна има особено много вулкани в Камчатка. Klyuchevskoy, Bezymianny, Sheveluch - те са известни на всички. От време на време тези вулкани изригват едновременно и пепелта пада по-често от снега в близост до тях. Общо в Камчатка има около 150 вулкана, една трета от тях са активни и хората живеят в близост до много от тях.

Рекордьорът по броя на огнедишащите съседи е село Ключи, недалеч от него има пет активни вулкана, без да се броят изчезналите. Тук е построена първата вулканична станция на полуострова. Днес в Петропавловск-Камчатски работи цял Институт по вулканология и сеизмология, Далекоизточен клон на Руската академия на науките.

Романтиката на експедициите на дълги разстояния и опасността от изригвания изиграха жестока шега с професията на вулканолог. В началото на 20 век, веднага щом вулканологията стана модерна, в света се появиха много любители „учени“. Веднага щом някъде започне изригване, местен учител по геология (или дори просто случайно озовали се наблизо туристи) веднага се обявяват за „вулканолози“. Разбира се, в по-голямата си част такива „експерти“ се оказаха безобидни - но има и трагичен случай, който се случи поради такива измамници от науката.

В началото на май 1902 г. няколко от тези „вулканолози“ обявиха, че най-големият град на остров Мартиника, Сен Пиер, не е в опасност и това попречи на разумно уплашеното население да се евакуира. Заплахата беше повече от реална и на 8 май същата година самопровъзгласилите се „експерти“ изгоряха живи в облак гореща пепел от вулкана Мон Пеле, заедно с 30 хиляди жители на злощастния град.

В допълнение към надеждното предсказване на изригванията и общото изследване на разтопената вътрешност на земята, професията на вулканолога има и чисто практически аспекти. Тези учени участват в разработването на методи за използване на пара и топлина от горещи извори по склоновете на огнените планини - за нуждите, както се казва, на "индустрията и ежедневието". И, разбира се, когато настъпи изригване, вулканолозите наблюдават посоката на стълба пепел и според техните прогнози ръководителите на полети коригират маршрутите на самолетите. Такъв беше случаят миналата пролет и лято, когато въздушният трафик над Европа беше блокиран от исландския вулкан с непроизносимото име Eyjafjallajokull.

Вулканолозите отбелязват, че тази планина се е събудила незабелязано в продължение на десет години. Eyjafjallajökull навлезе в активната си фаза преди година и избухна на 14 април. „Вулканите в Исландия изригват на интервали от приблизително 50-80 години", обяснява Торволдер Тордарсън, експерт по исландските вулкани в Университета на Единбург в Обединеното кралство. „И увеличаването на сеизмичната активност през последните десет години показва, че най-вероятно сме навлезли активна фаза на изригвания "Ето защо беше толкова необичайно тихо през втората половина на 20 век." Накратко, вулканолозите прогнозират нови изпитания за Европа, които ще продължат 60 или повече години, с пик между 2030 и 2040 г.

Информацията, получена от смели изследователи, е посочена и в Книгата на рекордите на Гинес. Например най-високите активни вулкани се намират в Южна Америка на територията на Еквадор - това са Котопакси и Сангай, съответно 5896 метра и 5410 метра надморска височина. Най-високият изгаснал вулкан е Охос дел Саладо в Кордилерите на Андите на границата на Аржентина и Чили, който се издига на 6880 метра над морското равнище.

Агафонова Алена, Терехович Анна

Доклад пред градската конференция "Професия географ"

Изпълнява се от ученици от 9а клас

Приложена презентация

Цел на работата: Запознайте се и изучете професията вулканолог, нейните особености и специфики.

Задачи:

1. Проучете, съберете и систематизирайте материал по темата

2. Подгответе презентация на професията.

Изтегли:

Преглед:

AOU училище № 6 на Dolgoprudny

РЕЗЮМЕ

„Професия вулканолог“

Изпълнител: Агафонова Алена,
Терехович Анна, 9а клас

Ръководител: Исакова Е.В.

Долгопрудни 2012 г

Относно главата

Въведение

Цел на работата: Запознайте се и изучете професията вулканолог, нейните особености и специфики.

Задачи:

1. Проучете, съберете и систематизирайте материал по темата.

2. Подгответе презентация на професията.

Вулканолозите изучават вулкани. Първите научни наблюдения на вулканично изригване са направени от римляните Плиний Стари и неговия племенник Плиний Младши на 24 август 79 г. В деня на катастрофалното изригване на Везувий Плиний Стари - ръководителят на римската флота и учен , автор на 37 книги от „Естествена история“ - се опита да изведе жителите на вилите на кораби от брега на Неаполитанския залив. Пепел и пемза вече падаха плътно по брега. След кацането Плиний Стари умира, задушавайки се в облак от вулканични газове. По-късно Плиний Млади точно описва изригването в две от своите писма. В негова чест такива изригвания, при които мощен поток от вулканични газове, пепел, пемза, шлака и бомби удрят височина от 10 км или повече, се наричат ​​плиниански.

Първата вулканологична обсерватория се появява на Везувий през 1841 г. (Италия). В началото на 20 век са създадени вулканологични обсерватории в САЩ, Япония, Индонезия и други страни. Мрежите от вулканологични обсерватории бързо се сляха в национални вулканологични служби.

Развитието на вътрешната вулканология е свързано с развитието на източните покрайнини на Русия. Помним и почитаме известния изследовател на Камчатка С.П. Крашенинников, който през 1755 г. описва „огнедишащите планини на Камчатка и опасностите, произтичащи от тях“.

Задачите на вулканологията, както е известно, включват изучаването на вулканичната и магматичната дейност на Земята и други планети.

В Русия през 1935 г. в селото е открита вулканологична станция. Ключи, който през 1943 г. е преобразуван в Лаборатория по вулканология на Академията на науките на СССР в Москва, а през 1962 г. се превръща в Институт по вулканология на Сибирския клон на Академията на науките на СССР в Петропавловск-Камчатски. Сега това е Институтът по вулканология и сеизмология, Далекоизточен клон на Руската академия на науките в Петропавловск-Камчатски.

Институтът разполага със специален кораб „Вулканолог”.

Корабът е предназначен за изследване на подводния вулканизъм, за изследване на минералните ресурси на океанското дъно и геоложката му структура.

Външно корабът изглежда доста необичаен: затворен полубак, удължена надстройка, значителна извивка на корпуса към носа с лък, наклонен напред, страни, наклонени към кила. Водоизместимостта на кораба е 1120 тона, екипажът е 40 души. На борда му има геоложка, хидроакустична, газохидрохимична, геофизична и шумова лаборатория за пеленгиране, компютърен център.

Вулканите често се изследват от самолет. При изучаването на неспокойния италиански вулкан Етна за вземане на газови проби са използвани безпилотни минисамолети от типа CAM, оформени като „летящи чинии“.

Кои са вулканолозите?

Вулканолозите са специална каста геолози; тези хора, като правило, са истински фенове на работата си. Те са готови да се изкачат в самата уста на огнената планина, да изучават нейните отровни изпарения и пепел, да вземат проби от лава.Изучаването на вулкани е доста трудно, понякога те се наблюдават денонощно.Вулканолозите също изучават изчезнали и унищожени древни вулкани, тъй като тези знания са много важни за геологията, тъй като те помагат да се състави картина на изригвания от минали години и дори да се предскажат бъдещи катаклизми. Вулканолозите също участват в разработването на различни методи за използване на топлина и пара от горещи извори за селскостопански нужди, което е от голямо практическо значение.По време на изригване те наблюдават посоката на пепелта, докладват посоката на пепелта на метеорологичната служба и ръководители на полети. Изследването на активни вулкани е свързано с голям риск. В края на краищата трябва да работите заобиколени от гореща лава, задушливи газове и горещ прах, всяка секунда изложени на опасността от вулканична експлозия. За частично намаляване на опасността вулканолозите използват специални предпазни средства.Те носят топлоизолиращи облекла и обувки, които са покрити със слой от алуминий или друг метал, отразяващ топлината.Носят специални защитни шлемове на главите си. За защита от газове се използват противогази и противогази. Вулканичната топлина изгаря ръцете ви, киселината от вулканичните скали разяжда дрехите ви.

Почти всички книги по вулканология описват известния „дрифт“ на двама вулканолози, V.P. Попкова и И. З. Иванов, които бяха на поток от лава, изтичащ от вулкана Ключевская сопка. Тези учени се носят върху кората от лава повече от два километра, движейки се с потока от лава, непрекъснато измервайки температурата и вземайки газови проби. Първоначално те искаха да се разходят по „брега на потока от лава 2“, но теренът не позволяваше това. Затова се осмелили да направят такъв експеримент. „По време на работа полагахме азбестови листове под краката си и въпреки това често трябваше да стоим като щъркели на един крак“, пише в доклада си В. Ф. Попков, един от участниците в този опасен експеримент.

Професионално важните качества на хората в тази професия са: физическа издръжливост, пространствено въображение, наблюдателност, внимание, логическо мислене, емоционално-волева устойчивост, добър слух.

Трябва да знам:

Геоложки знания за скалите, магмите и ендогенните процеси, възникнали в условия на високи температури и широк диапазон от налягания, както и процесите на тяхното образуване и трансформация.

Първата жена вулканолог

9 август 1936 г. е знаменателна дата в руската вулканология. На този ден жена се изкачи за първи път в света на димящия връх на най-големия активен вулкан в Евразия - Ключевски, това беше вулканологът София Ивановна Набоко. Отряд от трима души успя да се изкачи до северозападния край на кратера. Избрани са уникални проби от фумаролни газове, проби от лава, сублимати, извършени са измервания на температурата на фумаролите и атмосферното налягане. Измерихме височината на вулкана с анероид - 4860 м. Температурата на въздуха беше минус 14 градуса по Целзий. Планираната работна програма беше изпълнена. Имаше всички основания за радост. Но на връщане почти се случи трагедия: топографът А. И. Дяконов, в еуфория от завладяването на вулкана, започна да пее, да маха с ръце, не можа да устои на ледения склон, падна, претърколи се и падна в дълбока пукнатина. Добре, че се е хванал за стените на пукнатината със статив, вързан за раницата и е увиснал, иначе щеше да се счупи. Не можеше да излезе сам. Беше невъзможно дори да се движи, защото... имаше опасност от счупване на пръста. София Ивановна си спомни, че когато тя и А. А. Меняйлов внимателно пропълзяха до пукнатината, чуха слаби викове за помощ отдолу. Наложи се да се слезе до жертвата, да се завърже с въже и да се издърпа. Но имаше малко сила. Освен това София Ивановна беше в третия месец от бременността (между другото, самото дете по-късно ще стане известният вулканолог Игор Александрович Меняйлов). А. А. Меняйлов трябваше да се спусне по въжето, което беше осигурено от С. И. Набоко. Представете си състоянието на млада жена, оставена сама над пукнатина на стръмен склон на вулкан! Цяла нощ с невероятни трудности двама смели мъже спасиха другаря си и го стоплиха. За щастие всичко завърши добре. Отрядът се върна в лагера в основата на вулкана в пълен състав и с всички избрани проби. Кой знае как можеше да завърши това изкачване, ако в отряда не беше такава самоотвержена и смела жена. В крайна сметка активният вулкан е природна сила. Особено такъв гигант като Klyuchevskoy. Много катерачи - както аматьори, така и опитни катерачи - пострадаха на този вулкан. София Ивановна, по нейно собствено признание, издържа с чест това своеобразно кръщение от вулкан и премина теста за лоялност към избраната от нея професия.

Къде и как да станете вулканолог?

Вулканологията е една от най-редките специалности. Да станеш вулканолог в Русия не е лесно, тъй като няма нито една образователна институция, която да обучава специалисти в тази област. В Московския университет вулканологичните теми се разглеждат в катедрата по петрология на Геологическия факултет, в катедрата по геоморфология и палеогеография на Географския факултет и в катедрата по механика на Механико-математическия факултет. Учениците могат да започнат да придобиват необходимите знания за вулканолозите в Геологическата школа на Московския държавен университет (http://geoschool.web.ru), който предлага безплатни часове два пъти седмично, и в откритата лекционна зала на Геологическия факултет на Московския държавен университет, която започна работа през октомври 2011 г.

Заключение

Какво привлича хората в необичайната професия на вулканолог?

В по-ранни времена вулканолозите обикновено са били натуралисти, очаровани от грандиозните гледки на бурни вулканични изригвания. Но дните на описателната вулканология отдавна са отминали. Съвременната наука все повече се въоръжава с мярка и число. Получава информация от много източници, от хора с различни професии: физици, химици. математици, геолози, математици и др. Именно тази многостранност, присъща на вулканологията като естествена наука, кара много учени да посветят дейността си на изучаването на вулканите и да изберат тази професия.

Литература

К. Г. Стафеев. Живот на вулкан. М.: Образование, 1998.

Е.Г. Малхасян., К.Н. Рудич. Променящото се лице на Земята. М.: Недра, 2003.

Въведение
Бих искал да представя на вашето внимание работа на тема „Вулкани“. Избрах тази тема, защото веднъж прочетох книгата на Жул Верн „Пътешествие до центъра на Земята“. Разбрах, че това е много интересен и необичаен природен феномен. И исках да науча колкото се може повече за вулканите.

Уместността на изследванетоопределя се от необходимостта от прогнозиране и оценка на опасността от вулканични изригвания.

Обект на изследване:вулкани

Вещ:модел на вулкан

Цел на изследването:симулирайте работещ модел на вулкан у дома

Задачи:
- изучавайте допълнителна литература и изберете интересна информация за това какво е вулкан;
- разберете как работи един вулкан;
- разберете какво представляват вулканите;
- създаване на работещ модел на вулкан у дома;
- да се проведе експеримент

Хипотеза:Възможно ли е да създадете работещ модел на вулкан у дома?

Изследователски методи:изучаване и анализ на научно-популярна литература

Вулкани
Думата "вулкан" идва от името на древноримския бог на огъня Вулкан. Науката, която изучава вулканите, е вулканологията.
Вулканите са геоложки образувания на повърхността на земната кора или кората на друга планета, където магмата (маса от разтопена скала, разположена под земята на много голяма дълбочина) излиза на повърхността, образувайки лава, вулканични газове, скали (вулканични бомби) и пирокластичен поток (смес от високотемпературни вулканични газове, пепел и скали). Скоростта на потока понякога достига 700 km/h, а температурата на газа е 100 - 800 o C.
Вулканите могат да бъдат активни или спящи. Активният вулкан често изригва лава, пепел и прах. Когато един вулкан не изригне в продължение на много години, той се нарича спящ. Въпреки това, спящите вулкани могат да започнат да изригват дори след дълъг период на бездействие. Когато изригванията най-накрая спрат, такъв вулкан се нарича изчезнал. Някои вулкани се отличават с бурни и цветни изригвания: огнена лава и горещи облаци от газове се изхвърлят високо във въздуха. От други вулкани лавата тече бавно и бавно, като врящ сироп и горещ катран.

Структурата на вулкана.
Кратерът е вдлъбнатина под формата на купа или фуния, образувана на върха или склона на вулкан в резултат на активната му дейност. Диаметърът на кратера може да бъде от десетки метри до няколко километра, дълбочината - от десетки до няколкостотин метра.
Отдушникът е канал, през който се движи лавата.
Магмата е вискозна течност, състояща се от смес от различни разтопени минерали и някои минерални кристали, която се образува в дълбините на Земята. Наподобява топящ се сняг или замръзнала киша с ледени кристали. Магмата също съдържа вода и разтворени газове.
Лавата е магма, излята върху повърхността. Температура 750 - 1250 oC.
Текущата скорост е 300-500 метра в час.
В зависимост от химичния си състав лавата може да бъде течна или гъста и вискозна.Когато магмата се издига през земната кора и излиза на повърхността, това се нарича изригване.
Класификация на вулканите по форма
Има различни форми на вулкани, някои от тях са много по-опасни от други
Щитовите вулкани (фиг. 1) се образуват в резултат на повтарящи се емисии на течна лава. Тази форма е характерна за вулканите, които изригват базалтова лава с нисък вискозитет: тя изтича както от централния кратер, така и от склоновете на вулкана. Лавата се разпространява равномерно на много километри. Като например на вулкана Мауна Лоа на Хавайските острови, където се влива директно в океана.
Пепелните конуси (фиг. 2) изхвърлят от отворите си само такива рохкави вещества като камъни и пепел: най-големите фрагменти се натрупват на слоеве около кратера. Поради това вулканът става по-висок с всяко изригване. Леките частици отлитат на по-голямо разстояние, което прави склоновете леки.
Стратовулканите (фиг. 3) или „слоестите вулкани“ периодично изригват лава и пирокластична материя – смес от горещ газ, пепел и горещи камъни. Следователно отлаганията върху конуса им се редуват. По склоновете на стратовулканите се образуват оребрени коридори от втвърдена лава, които служат за опора на вулкана.
Куполните (фиг. 4) вулкани се образуват, когато гранитна, вискозна магма се издига над ръба на кратера на вулкана и само малко количество се просмуква, течейки надолу по склоновете. Магмата запушва кратера на вулкана, подобно на тапа, която газовете, натрупани под купола, буквално избиват от кратера. Вулкани-калдери. (фиг. 5) те експлодират толкова силно, че се самоунищожават. Техните изригвания са придружени от много силни пирокластични експлозии. Тези вулкани убиха най-много хора, а последствията от техните експлозии направиха околните райони пусти.

Процес на изригване.
Нашата планета Земя прилича на яйце: отгоре има тънка твърда черупка - земната кора, отдолу има вискозен слой гореща мантия, а в центъра има твърдо ядро. Земната кора се нарича литосфера, което се превежда от гръцки като "каменна черупка". Дебелината на литосферата е средно около 1% от радиуса на земното кълбо. На сушата е 70-80 километра, но в дълбините на океаните може да бъде само 20 километра. Температурата на мантията е хиляди градуси. По-близо до ядрото температурата на мантията е по-висока, по-близо до кората - по-ниска. Поради температурната разлика веществото на мантията се смесва: горещите маси се издигат нагоре, а студените се спускат (точно като вряща вода в тиган или чайник, но това се случва само хиляди пъти по-бавно). Мантията, макар и нагрята до огромни температури, поради колосалното налягане в центъра на Земята не е течна, а вискозна, като много гъст катран. Литосферата сякаш се носи във вискозна мантия, леко потъвайки в нея под тежестта на теглото си.
Достигайки основата на литосферата, охлаждащата маса на мантията се движи хоризонтално за известно време по твърдата скална „черупка“, но след това, след като се охлади, отново се спуска към центъра на Земята. Докато мантията се движи по литосферата, парчета от земната кора (литосферни плочи) неизбежно се движат заедно с нея, докато отделни части от каменната мозайка се сблъскват и пълзят една върху друга.
Частта от плочата, която е била отдолу (по която е пълзяла друга плоча), постепенно потъва в мантията и започва да се топи. Така се образува магмата - гъста маса от разтопени скали с газове и водни пари. Магмата е по-лека от околните скали, така че бавно се издига на повърхността и се натрупва в така наречените магмени камери. Най-често те са разположени по линията на сблъсък на плочи.
Поведението на горещата магма в магмената камера наистина прилича на тесто с мая: магмата се увеличава по обем, заема цялото налично пространство и се издига от дълбините на Земята по пукнатини, опитвайки се да се освободи. Както тестото повдига капака на тигана и изтича през ръба, така и магмата пробива земната кора в най-слабите места и избива на повърхността. Това е вулканично изригване.
Вулканично изригване възниква поради дегазирането на магмата, тоест отделянето на газове от нея. Всеки знае процеса на дегазиране: ако внимателно отворите бутилка газирана напитка (лимонада, кока-кола, квас или шампанско), се чува пукане и от бутилката излиза дим, а понякога и пяна - това е газ, който излиза от напитката (т.е. дегазира) .
Продукти от вулканични изригвания. Изригването се причинява от пробив на магма през земната кора. Повечето изригвания възникват, когато вулканичен канал или вулканичен кратер е блокиран. Поради магмата, идваща отдолу, налягането се увеличава. Когато тапата, блокираща канала, се счупи и налягането се освободи, газът в мехурчетата магма кипи, като газирана напитка.
Това е причината за избухването на вулкан. Когато вулканът изригне, той разпръсква не само течна лава, но и големи парчета втвърдена лава - наречени бомби - които се разбиват на земята до две мили от кратера. Пепелта и вулканичните газове образуват колоновидни вулканични облаци, понякога издигащи се на големи височини.
Основните продукти на изригването са лава, пепел и други вещества, които излизат на повърхността на земята след активността на вулкана. Вулканите могат да отделят значителни количества токсични газове. Вулканичните газове, отделяни от вулканите, се издигат в атмосферата, но някои от тях могат да се върнат на повърхността на земята под формата на киселинен дъжд. Доста сериозни последици от киселинния дъжд за тялото и здравето могат да се наблюдават при отравяне с манган, който също може да се намери в дъждовна вода в огромни количества.
Къде са често срещаните вулкани?
Тихоокеанското крайбрежие на Централна Америка е една от най-активните зони на вулканична дейност в света. И всъщност повече от две трети от активните вулкани се намират на това място, както и много, които са прекратили дейността си сравнително наскоро.
Причината е следната: на тези места земната кора е много слаба в сравнение с други части на земното кълбо. Там, където има слаб участък от земната кора, се появява вулкан.
Основни области на вулканична дейност (фиг. 5.)

Симулация на модел на активен вулкан у дома
Направи си сам модел на вулкан
Но нямам търпение да докосна всичко със собствените си ръце и да видя всичко в реалност - тези огнени пръски, искряща пълзяща лава, излизащи облаци дим и пръски от фонтан от камъни. Този огнен спектакъл ще ни помогне да си направим комплект Вулкан. Следвайки стриктно инструкциите, използвайки ножици, вестникарска хартия, лепило, въоръжени с основите на геометрията, ние старателно правим модел на нашия вулкан стъпка по стъпка. Моделът е готов, остава само да се симулира вулканично изригване
Провеждане на експеримент. Изригване.
След като прочетох една от статиите в Интернет, научих, че можете да симулирате вулканично изригване у дома.
Имах нужда от следните материали за експеримента:
- сода за хляб (2 супени лъжици)
- лимонена киселина (70 мл.)
- стъклен или железен буркан (150 мл.)
- пластилин от различни цветове
- течност за миене на съдове
Напредък на експеримента:
1) Вземете направения модел на вулкана
2) Изсипете 2 супени лъжици в „кратера“. Газирани напитки
3) Налейте 2 с.л. течност за миене на съдове
4) Налейте 50-70 ml лимонена киселина
5) Гледане на „вулканично изригване“
Експеримент:
-добавете още течност за миене на съдове;
-добавете още оцет;
-добавете малки парчета пяна.
От експеримента можем да направим следния извод. Когато содата за хляб и лимонената киселина се комбинират, възниква химическа реакция, при която се отделя въглероден диоксид, който бълбука, което кара масата да прелее по краищата на „кратера“, а препаратът за миене на съдове кара „лавата“ да бълбука по-силно. Тази химическа реакция има не само външен ефект, но и практически: тя е много популярна в кулинарията. Домакините "гасят" содата с оцет и я добавят към тестото; отделеният въглероден диоксид прави тестото пухкаво, образувайки мехурчета и въздушни следи в него.
И така, по игрив начин показах и обясних природата на появата на вулканите на Земята.

Заключение
След като проучих и анализирах подробно научно-популярната литература, научих много нови и интересни неща за вулканите. Всъщност вулканът изригва, защото магмата се е натрупала във вулканичната камера и под въздействието на газа, включен в състава му, тя се издига нагоре. В кратера на вулкан количеството газ става по-голямо. Магмата се превръща в лава, достига до кратера и изригва. Също така, че вулканите са от голямо значение в природата. Те носят със себе си както разрушителна, така и съзидателна сила. Можем само да наблюдаваме и обясняваме какво се случва. Човекът не може да спре, промени или дори да предотврати тези страхотни природни явления.
С помощта на химическа реакция показах и обясних естеството на образуването на вулканите на Земята. Така той задоволи познавателния си интерес, а и заинтересува съучениците си от този експеримент.

Общинско бюджетно учебно заведение

Лицей №4

Защо изригват вулканите?

Изследователски проект

Кривошеев Тимур Владимирович

ученик от 3 клас

Ръководител:

Кривошеева Наталия Евгениевна

начален учител

Данков

2015 г

Съдържание

1. Въведение………………………………………………………………………………….……...2

Цели и задачи на изследователската работа…………………………………….…2

2. Основна част.

2.1 Разпитване на съученици…………………………………….….….. 3

2.2 Опит No1. Движение на магма от недрата на земята………………………………5

2.3. Опит No2.Как изригва вулкан?…………………..…6

2.4 Опит No3.Свойства на вулканичните камъни ………...7

2.5 Последици от вулканични изригвания…………………….8

3. Заключения…………………………………………………………………………………….…...… 8

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

5. Библиография……………….…………………………...........9

Преди миналата година чух по новините за вулканично изригване в Русия. Вулканът Ключевская сопка започна да изригва в Камчатка. Беше ми интересно как и защо се е събудил този вулкан. Тези въпроси ми помогнаха да реша темата на моята изследователска работа. Реших да разбера защо изригват вулканите.

Целта на работата - обобщава и класифицира информация за вулкани.Открийте причините за изригването на вулканите.

Задачи:

Разберете какво е вулкан?

Проучете структурата на вулкан.

Разберете какви видове вулкани има?

Направете експеримент и разберете как и защо изригва вулкан.

Разберете какви са последствията от вулканичните изригвания.

Създайте работещ модел на вулкан у дома.

Научете експериментално за свойствата на камъните от вулканичен произход.

Изследователски методи:

Разговори с възрастни.

Разпитване на съученици.

Проучване и анализ на различни източници на информация.

Провеждане на експерименти.

Наблюдения.

Хипотеза:

вулканите изригват, защото под земната кора има много течна магма и затова тя излиза.

Разпитване на съученици

Започнах търсенето на причини, обясняващи защо вулканите изригват, като проведох проучване сред моите съученици.

На въпроса "Защо изригват вулканите?" Момчетата дадоха най-много гласове на отговора „от земетресение“. Те също така вярват, че слънцето и географското местоположение имат особено влияние върху вулканичните изригвания.

Какво е вулкан

От интернет научих, че думата „Вулкан“ идва от името на остров Вулкано край бреговете на Италия, където според легендата се е намирала една от ковачите на древноримския бог на огъня Вулкан (Хефест).

Четох в енциклопедията, че вулканът е геоложко образувание, което се появява над канали и пукнатини в земната кора, през които лава, вулканични газове и камъни изригват на земната повърхност.

Видове вулкани:

Активен - Това са вулкани, които изригват редовно.

Изчезнал - Това са вулкани, чиято дейност е преустановена и те вече не изригват.

заспал - това са вулкани, които се смятаха за изчезнали, но изведнъж започнаха да действат.

Вулканът се състои от: МАГМА ИЛИ ЛАВА - разтопени скали, наситени с газове. ВЕНТ - канал, през който магмата се издига към кратера. Кратер - вдлъбнатина във формата на купа на върха на вулкан.

За да разбера откъде идва магмата, първо проучих структурата на нашата планета. Научих, че Земята прилича на яйце: отгоре има тънка твърда черупка - земната кора, отдолу има вискозен слой гореща мантия, а в центъра има твърдо ядро.

Вътре в Земята, поради температурните разлики, има постоянно движение на мантията. Заедно с него се движат и части от земната кора (тектонични плочи).Когато плочи се сблъскат, една плоча пада надолу и започва да се топи - превръща се в магма. Магмата се издига на повърхността и се натрупва в магмени камери.

Опит No1. Движение на магма от дълбините на земята

Реших експериментално да видя какво се случва с магмата, когато тектоничните плочи се сблъскат. За да направя това, проведох първия си експеримент „Движение на магма от недрата на Земята“. За да направя това, потопих твърди шоколадови блокчета, които замениха тектоничните плочи, в кисело мляко „магма“. Използвайки пръчки, започнах да движа моите „тектонични плочи“. „Плочите“ започнаха да се сблъскват една с друга, някои плочи минаха под други и в този момент „магмата“ беше изтласкана към повърхността на „плочите“.

Заключение:

Опитът помогна да се разбере как под влиянието на движението на тектоничните плочи магмата се придвижва към повърхността на земята.

Магмата се издига на повърхността и се натрупва в магмени камери. Там е под налягане, както газираните напитки в затворена бутилка.

Газовете, които образуват магмата, са склонни да излязат и да повдигнат магмата по кратера на вулкана. Тези газове са запалими, така че се запалват и експлодират в кратера на вулкан. Газове, пепел, горещи скали и магма избухват през кратера на вулкана.

Опит No2. Как изригва вулкан?

Вторият ми опит ми помогна да разбера защо магмата започва да изригва от вулкан. Направих конус от хартия и му дадох цвета на вулкан. Поставете чаша вътре в конуса. Напълних чашата с "лава" - смес от сода бикарбонат, течен сапун и червена боя. Напълни вулкан с оцет и предизвика изригване.

Заключение:

Газът, който се образува, когато оцетът реагира със содата, издига „лавата“ нагоре и възниква „изригване“.

Опит No3. Свойства на вулканичните камъни

Дълго време бях запален по събирането на колекцията от камъни „Минерали. Съкровищата на Земята." От него разбрах, че камъните с вулканичен произход са се образували в резултат на вулканични изригвания и изстиване на вулканичната магма. Характеризират се с издръжливост, висока плътност и добра твърдост. Но има един камък, който се образува, когато магмата отделя много газове, пени се и се охлажда. Това е пемза.

Този камък има пореста структура. Порите се пълнят с въздух. Следователно пемзата не потъва. Реших да тествам това експериментално. Взех камъни от вулканичен произход от колекцията: гранит, обсидиан, гнайс, галенит, базалт, андезит и пемза. Потопи ги във вода. Всички камъни потънаха, но пемзата остана на повърхността на водата.

Заключение:

Пемзата е скала от вулканичен произход, която не потъва във вода.

Последици от вулканични изригвания

Вулканичните изригвания имат силно негативно въздействие, причинявайки колосални разрушения и смърт.

Но тези огнедишащи планини дават на хората и топла вода, енергия, различни скали, метали и дори скъпоценни камъни. Вулканичната пепел повишава плодородието на почвата, така че вулканите носят не само разрушения, но и ползи.

заключения

1. Докато работех по този проект, се потопих в света на завладяващите преживявания, запознах се със структурата на вулкана и процеса на неговото изригване и научих, че вулканите носят не само вреда, но и полза.

2. Хипотезата ми, че вулканичното изригване възниква, защото има твърде много магма, се потвърди частично. В резултат на моите изследвания и експерименти стигнах до извода, че вулканичното изригване възниква, защото магмата се издига на повърхността на Земята от съдържащите се в нея газове.

Заключение

Намерих отговора на моя въпрос "Защо изригват вулканите". Бих искал повечепроучете по-подробно гигантските вулкани и разберете дали е възможно да се предвидят и премахнат последствията от изригванията на тези гиганти.

Също така искам да представя работата си на моите съученици и се надявам да ги заинтересувам от моето изследване.

3. „Вулкани” от Кристина Годин, Детска енциклопедия Махаон

4. Енциклопедия. „Минерали. Съкровищата на земята."

5. Велика руска енциклопедия / гл. изд. Ю. С. Осипов. - М.: Научен. издателство "БРЕ", 2004г.