VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вулканы Камчатки
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Последнее время всё человечество «напугано» сообщениями о том, что наша планета не переживёт различные катаклизмы такие как: извержения вулканов, глобальное потепление, парад планет, смещение полюсов, вспышки на Солнце и другие. Все эти возможные события могут произойти в скором будущем, но надеюсь, что этого не произойдёт.
Актуальность
Больше всего человека пугает неизвестность. Незнание включает процесс воображения. Я решила в этом разобраться и изучить одну из версий – это версия об извержении вулканов.
А вы не когда не задумывались о том, какие вулканы есть у нас в России? Как они извергаются? Какие бывают и чем опасны для человечества? В своей работе я ответила на эти вопросы.
Я выбрала эту тему, потому что меня очень заинтересовало, что же такое вулканы и как они устроены.
Моя цель.
Выявить историю извержения вулкана Ключевская сопка.
Мои задачи.
1.Собрать материалы об извержении Ключевской сопки.
2.Изучить процесс извержения.
3.Создать модель вулкана и выявить химическую реакцию.
Описание работы.
Я читала много книг, спрашивала у близких и знакомых, искала в разных источниках интернета информацию о вулканах. И вот что у меня получилось!
Вулкан – Бог огня и кузнечного дела у древних римлян.
Вулкан-Культ Вулкана сопровождался человеческими жертвоприношениями. Был сыном Юпитера и Юноны. Его жёнами были Майя и Венера. Делал оружие и доспехи для богов и героев. Его кузница находилась в вулкане Этна. Себе в помощь создал золотых женщин. (рис.1)
Вулканы бывают: действующие-как например Ключевская Сопка (Приложение1,рис.2), потухшие-вулкан Эльбрус (рис.3) и уснувший -вулкан Везувий (рис.4).
Строения Камчатки характеризуются большим разнообразием форм и размеров. Их формирование происходило в разные эпохи, поэтому на сегодняшний день активность проявляется с различной степенью. Некоторые из исполинов, относящиеся к потухшим, или имеющих небольшие размеры, называют горами, вне зависимости от их вулканического происхождения.
Строение вулкана.
Вулкан имеет следующее строение: кратер-чашеобразное или воронкообразное углубление на вершине или склоне вулканического конуса. Диаметр кратера может быть от десятков метров до нескольких километров и глубина от нескольких метров до сотен метров.
Жерло-отверстие в вулканической горле, кратере вулкана.
Очаг магмы -резервуар магмы, находящийся в земной коре или верхней мантии Земли, питающий вулкан. (рис. 9)
Сейчас вся территория насчитывает 29 активных центра. Звание действующего вулкана присваивалось этим сопкам в зависимости от исторического периода их извержения. Некоторые из них извергались более 1000 и даже 2000 лет назад. Активный не означает «работающий» постоянно. В большинстве случаев, между извержениями наблюдается фумарольная активность, представленная столбами водяного пара и выбросами газами.
Область активности со временем менялась, двигаясь с запада на восток. Это способствовало образованию двух основных вулканических поясов: Срединного вулканического пояса и Восточно-Камчатского пояса. В поясе последнего на сегодняшний день сформирована основная группа действующих построек Камчатки.
С 1996 года благодаря действиям организации Гринпис России, в Камчатском крае возник объект Всемирного наследия ЮНЕСКО «Вулканы Камчатки». Эта номинация включает в себя Кроноцкий заповедник, Южно-Камчатский заказник и природный парк «Вулканы Камчатки».
Также у этих огнедышащих гор есть свой собственный ежегодно отмечаемый праздник – День вулканов.
История - описание вулканов Камчатки
Грандиозные вулканические явления и их последствия привлекали внимание людей с древних времён. Первые жители видели в них укрывателей богов и местных духов, связывали с ними множество легенд.
Исследования и описания начались приблизительно с начала XVIII века и легли в основу многих трудов и популярных книг. Первым описал вулканы Камчатки исследователь С. П. Крашенинников в 1756 году. Его книга «Описание земли Камчатки» содержит в себе сведения как о высоких исполинах этого края, так и горячих источниках.
Систематические сведения об огнедышащих горах стали появляться в работах П. Т. Новограбленова, Б. И. Пийпа и А. Е. Святловского. Последним был выпущен «Атлас вулканов СССР», составленный по материалам аэросъемок, выполнявшихся в 1946-47 годах. Одним из основных трудов современности стала книга «Действующие вулканы Камчатки», изданная в 1991 году, содержащая в себе 700 страниц описания, сопровождающихся сотнями цветных иллюстраций.
Первая карта с обозначениями построек на полуострове была составлена в 1926 году ученым Н. Келль, участником экспедиции Русского Географического сообщества.
Вулканы Камчатки.
Полуостров Камчатка — самая уникальная горная область в России. Камчатский край расположен на северо-востоке России. Занимает территорию полуостроваКамчатка, прилегающую к северу от полуострова часть материка, а также остров Карагинский и Командорские острова (Беринга и Медный). Омывается с запада водами Охотского моря, с востока — водами Тихого океана и его Берингова моря. На Камчатке не мало достопримечательностей, но самое главное и впечатляющее, чем она славится — вулканы, ее «каменные факелы». Мало мест на планете, где можно увидеть столько вулканов одновременно.
Вулканы Камчатки — незабываемое зрелище. На Камчатке насчитывается несколько действующих и множество потухших вулканов, которыми занято около 40% территории полуострова. Под действующими вулканами подразумевают не только активные, выбрасывающие магму, но и проявляющие фумарольную активность. В целом, за исторический период здесь было не так много извержений, опасных для жизни людей. Вулканы и территории вокруг них постоянно меняются.
Вулканы Камчатки не отличаются кровожадностью: на памяти живущих здесь людей не так много извержений, которые могли бы стать смертоносными. Темный силуэт вулкана в ясном предрассветном небе не несет в себе угрозы — для жителей Камчатки это, обычно, признак хорошей погоды. И все-таки, находясь рядом с вулканами, трудно убедить себя в том, что это не более чем геологические объекты.
Ключевская Сопка.
Действующий стратовулкан, расположенный на востоке Камчатки. Является самым высоким активным вулканом на Евразийском материке. Возраст вулкана приблизительно 7000 лет. (рис.5)
Размеры вулкана Ключевская Сопка.
Высота этого вулкана меняется от 4750 до 4850 метров и больше. С момента последнего извержения (в январе 2015 г.) его высота составляет 4835 метров. Ключевская Сопка — это высочайшая вершина России за пределами Кавказа. Диаметр основания вулкана Ключевский Сопки – около 15 километров. Кратер имеет диаметр 550- 600 метров. Вулкан имеет около 90 побочных кратеров, из которых 30 образовались уже в наше время. (рис.6 , рис.7)
Сложен переслаивающимися лавами и пирокластикой базальтового и андезито-базальтового состава. Пирокластический материал преобладает в верхней части конуса. В нижней, у разрезов рек Киргурич, Сопочная и Крутенькая обнажаются верхи разреза основания вулкана - мезо- и мегаплагиофировые андезито-базальты и андезиты. Современный конус, особенно привершинная его часть, изрезан барранкосами и осложнен желобами вулкано-тектонического происхождения радиальной ориентировки. В рельефе они выражены понижениями, сужающимися книзу до высот 2,5-2,7 км и расширяющимися в верхней части. В прикратерной части желоба ограничены крутыми уступами, а полости представлены зонами дробления с базальтовыми дайками и прогретыми участками. По-видимому, желоба являются радиальными зонами разломов, характерными для вулканических построек центрального типа. С высоты 3,0-2,7 км поверхность склона вулкана осложнена многочисленными шлаковыми конусами разной сохранности. Расположены они на самых разных уровнях по высоте. Всего их насчитывается больше 100. Наибольшее их количество сосредоточено в юго-восточном и северо-восточном секторах постройки вулкана. 30 побочных кратеров образовались уже в наше время. Вулканы Ключевской группы на снимке из космоса (Приложение рис.28)
1- Ключевской; 2 - Камень; 3 - Дальняя Плоская сопка (Ушковский); 4 - Ближняя Плоская сопка (Крестовский); 5 - Острый Толбачик ; 6 - Плоский Толбачик; 7 - Безымянный; 8 - Овальная Зимина; 9 - Острая Зимина; 10 - Большая Удина; 11 - Малая Удина; 12 - Средняя; 13 - Горный Зуб
Как прошлые, так и современные извержения вулкана происходят через вершинный и побочные кратеры. Вершинный кратер имеет то воронкообразную форму, то полностью заполняется лавой и шлаками, а в центре его начинает расти новый внутрикратерный конус, который иногда перекрывает кромки основной воронки и увеличивает высоту вулкана. До 1978 г. высота Ключевского вулкана достигала 475 м, диаметр кратера равнялся 650-700 м, глубина - около 500 м. После 1978 г. кратер полностью заполнился лавой, в центре его начал расти шлаковый конус. К 1989-1990 гг. конус почти полностью перекрыл кромки основной воронки и увеличил высоту вулкана на 100-150 м. В эти же годы из вершинного кратера на склоны вулкана активно изливались лавовые потоки. Они занимали понижения вулкано-тектонических желобов (Крестовский - на северо-западном, Козыревский - на западном и Апахончичевский - на юго-восточном склонах) и к подножию спускались в виде раскаленных лавин и грязевых потоков. На склонах вулкана, на разных уровнях по высоте, прорывались побочные кратеры (Пийпа, 1966 г., Н = 1800-2200 м , 1974 г., H = 3000 м; 8 марта, 1980 г., Н = 900 м; Предсказанный, 1983 г., Н = 2800 м и мн. др.). Они прорывались в виде одиночных выходов и по трещинам различной протяженности. Кроме воронок взрыва и шлаковых конусов, которые образовались в процессе извержения, были еще и лавовые потоки. Длина их варьировала от 1-1,5 км до 11 км, как это было на прорыве Пийпа. Последние, наиболее сильные извержения вершинного кратера с прорывом побочных на Ключевском вулкане наблюдались с 1978 по 1993 год. Извержение вулкана продолжается и в настоящее время. Источники его питания (магматические очаги) многоэтапны и располагаются на разных уровнях по глубине от земной поверхности, предположительно от первых до 70-100 км. Состав продуктов - глиноземистые и магнезиальные базальты со всеми промежуточными разностями.
Вулкан Ключевской является самым высоким из активных вулканов Евразийского материка. Не переставая, клубятся над его вершиной сероватые клубы паров и газов. При безветрии столбом поднимаются они к небу и, достигнув где-нибудь атмосферного течения, гигантским шлейфом вытягиваются вдаль. Парение то ослабевает, то усиливается, и тогда бывают слышны взрывы, над вершиной вспыхивает красноватое зарево.
Такое обычное для него состояние может длиться годами, но раз в 5-6 лет, а иногда и меньше, накопив запас энергии, вулкан вступает в очередную активную фазу своей деятельности.
Через вершинный кратер происходят, главным образом, извержения рыхлых вулканических материалов, а лава старается найти себе выход где-нибудь пониже.
В начале октября 1966 года жители Ключей заметили на северном подножии вулкана клубы светлого дыма. Вечером стал виден огонь, а дым окрасился красноватым светом. Интенсивность извержения день ото дня увеличивалась. Столб дыма и пепла поднимался временами на 3-4 км. Звуки взрывов были слышны за десятки километров. Извержение было довольно продолжительным и закончилось только в конце декабря. Образовавшийся конус потом получил название "Прорыв Пийпа".
Появлению побочных кратеров прорыва Пийпа предшествовала активизация вершинного конуса вулкана, проявившаяся в усиленных взрывах с выбросами газовых и пепловых туч и вулканических бомб. В начале октября под напором вулканических газов на северном склоне конуса между отметками 2200 и 1800 м образовалась трещина и цепочка кратеров вдоль нее. Когда извержение уже шло на убыль, здесь образовался шлаковый конус высотой 80 м с кратером наверху, действовавший во взрывном режиме, и у его северо-восточного подножия появился выход лавы.
Лавовый поток — сильно вытянутое тело, возникшее в результате движения лавы по наклонной поверхности. Образуются они чаще при центральных извержениях, чем при трещинных (рис. 10,11,12). Течение раскалённой лавы составляет 60 км/ч. (рис.13,14).
Вулканическую лаву называют кровью Земли. Она является неотъемлемым спутником извержений и в каждом вулкане имеет свой состав, цвет и температуру. Лава представляет собой магму, которая во время извержения изливается из вулканического жерла. В отличие от магмы, она не содержит газов, так как они улетучиваются при взрывах. У разных вулканов лава имеет различный состав. Чаще всего она слагается из базальтов и отличается медленным течением, подобно жидкому тесту.
В ходе исследования я выяснила, что наиболее типичные породы основной магмы-базальты. Если кремнезема содержится 55-65%, магма относится уже к среднему составу. Из такой магмы образуются горные породы, называемые андезитами. Ключевская Сопка имеет базальтовую и андезито-базальтовую лаву,она по консистенции вязкая и подвижная, цвет жёлтый и ярко-оранжевый, её температура достигает 1200 °С и выше. Базальтовые лавы наполовину состоят из диоксида кремния(кварца), наполовину- из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Именно металлы обеспечивают высокую температуру расплава. Также я выяснила, что лава северного и южного склона одного и того же вулкана в боковых кратерах отличается, на Северном прорыве температура лавы замерялась оптическим пирометром и равнялась 900-1050 °С, на Южном - 1060-1070 °С. Вязкость лавы на Северном прорыве составляла 106-108 Пуаз. На Южном прорыве - (2-6) × 104 Пуаз. Продукты извержения Северного и Южного прорывов представлены двумя типами базальтов. Базальты Северного прорыва относятся к магнезиальному типу с умеренной щелочностью, Южного - к субщелочному глиноземистому.
Одно из первых детальных описаний лав, выходы которых распространены в районе Ключевской группы вулканов, было сделано Б.И. Пийпом. Он же и предложил такое название для лав базальтового и андезито-базальтового состава с характерными вкраплениями крупных кристаллов плагиоклаза. В зависимости от величины этих кристаллов им предлагалось подразделять лавы на гигантоплагиофировые (вкрапленники 2-3см) и мезоплагиофировые (вкрапленники 0.5-1см). Б.И.Пийп отдельно рассматривал два типа лав, сильно различающихся по возрасту – древние, доледниковые и молодые, послеледниковые. Ареал распространения древних лав простирается по линии север-юг от реки Камчатка (район п. Ключи) до реки Толбачик и по линии запад-восток от реки Камчатка (район п. Козыревск) до склонов Восточно-Камчатского хребта.
Б.И. Пийп приводит мнения разных исследователей о происхождении древних лав. Он пишет, что К.И. Богданович и С.А. Конради считали эти ла-вы древним излиянием Ключевской сопки, а В.И. Влодавец относил их к продуктам деятельности Ближней Плоской сопки. Сам Б.И. Пийп считал, что эти лавы были порождены совсем другими вулканами, что они определенно представляют более древние образования, связанные с деятельностью самостоятельных, располагавшихся в иных местах, чисто лавовых вулканов или эруптивных трещин. Весьма вероятно, что таких вулканов было несколько, по видимому, остатки их можно встретить еще на западной стороне Плоских сопок.
Анализируя обломки изверженных пород и включения в лавах, Б.И. Пийп приходит к выводу, что в основании Ключевских вулканов лежит комплекс пород, содержащий третичные отложения и покрывающий их древне четвертичный вулканический постплиоцен. Следовательно, нижняя граница возраста фундамента Ключевской группы – нижний плейстоцен.
Извержения Ключевской Сопки.
По активности Ключевской вулкан уступает только Крымскому, но во много раз превосходит его силой извержений. Наиболее сильные из них происходят через вершинный кратер. Его диаметр до 1984 года был около 650-700 м, а глубина - около 600 м. После последнего лавового извержения в 1984 году через вершинный кратер лава застыла в нем в виде пробки.
Казалось бы, что после этого вулкан должен был долго накапливать силы, чтобы вышибить пробку, но уже в ноябре следующего, 1985 года опять началось лавовое извержение через вершинный кратер. После недолгого перерыва, в конце 1986 года, извержение возобновилось. Началось оно мощными пепловыми выбросами из вершинного кратера, засыпавшими пеплом окрестности. Затем оно сменилось излиянием лавы, а 23 февраля 1987 года образовался боковой кратер, изливший поток лавы.
Подножие вулкана изобилует побочными шлаковыми конусами и лавовыми куполами, которых насчитывается около сотни. За время существования вулкана их появлялось во много раз больше, но часть была погребена под толщами изверженных материалов, другая - разрушилась. Высота существующих конусов колеблется в пределах от 60 до 100 м, но встречаются и выше.
Первое извержение Ключевского вулкана зафиксировал в 1697 году во время своего знаменитого похода Владимир Атласов, покоритель Камчатки. В среднем извержения вулкана происходили раз в пять лет, в отдельные периоды — ежегодно, иногда непрерывно на протяжении нескольких лет. Однако серьезной опасности для города Ключи, что расположен в 30 километрах от вулкана, они никогда не представляли.
Известно, что вулкан извергался около 24 раз начиная с 1697 года по 2016 год. Извержения Ключевской Сопки обычно длятся от двух трех недель до шести месяцев.
7 сентября 1994 года началось пароксизмальное извержение, которое продолжалось до 2 октября. Наиболее значительные события происходили 1 октября. Из вершинного кратера на абсолютную высоту 12-13 километров поднялась мощная, нагруженная пеплом колонна. Фонтаны раскаленных бомб взлетали на 5 километров над кратером, максимальный размер обломков достигал 2 метра в диаметре. (Приложение2, рис.8)
Значение вулканов
Для чего же необходимо изучать вулканы ? В ходе своего исследования я выяснила, что самая глубокая пробуренная скважина ,которая находится на Кольском полуострове, её глубина 12 км и ученые изучают породы, добытые с этой глубины, а что залегает в более глубоких недрах Земли-об этом геологам могут рассказать вулканы, которые, как природные скважины, служат своеобразным "окном" в глубины Земли. На Камчатке под вулканами Мутновский, Асачинский, Ичинский в сравнительно недавнем геологическом прошлом формировались полиметаллические и золото-серебряные руды.К вулканическим наземным месторождениям относятся месторождения самородной серы, она имеет большое скопление ,которое превышает несколько тысяч, а иногда десятки тысяч тонн, её разрабатывают кустарным способом. Также имеются вулканический материал такой как туф, пемза, лава, вулканический шлак ,запасы которых огромны и активно используют для строительства, так как они обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и лёгкостью добычи открытым способом .Какие минералы и горные породы находятся в недрах вулканов ещё до конца не изучены, но ученые открывают и изучают новые минералы и горные породы,так студентами Санкт-Петербургского университета кафедры кристаллографии на Камчатке -вулкан Толбачинский в фумаролах были открыты и сделаны их описание новые минералы, такие как: пономаревит,берисит,федотовит,прюиттит,камчаткит,ключевскит,атласовит,меланоталлит и другие.
Действующие вулканы наряду с землетрясениями представляют собой грозную опасность для близко расположенных населенных пунктов. Моменты их извержений приносят часто непоправимые стихийные бедствия, выражающиеся не только в огромном материальном ущербе, но иногда и в массовой гибели населения. Чтобы не сложилось впечатления, что вулканическая деятельность приносит только бедствия, следует привести такие краткие сведения о некоторых полезных сторонах. Огромные выброшенные массы вулканического пепла обновляют почву и делают ее более плодородной. Выделяющиеся в вулканических областях пары воды и газы, пароводяные смеси и горячие ключи стали источниками геотермической энергии. Продукты непосредственной вулканической деятельности - отдельные лавы, пемзы, перлит и др. находят применение в строительной и химической промышленности. С фумарольной и гидротермальной деятельностью связано образование некоторых полезных ископаемых, таких, как сера, киноварь, и ряд других. Вулканические продукты подводных извержений являются источниками накопления полезных ископаемых таких, как железо, марганец, фосфор и др. Всестороннее изучение вулканизма на Земле необходимо прежде всего для обеспечения человечества знаниями, которые смогли бы уберечь его от последствий вулканических извержений большой силы, которые могут нанести гигантский урон достижениям человека в различных областях и даже привести к человеческим жертвам.
Заключение
Камчатка славится не только природными ресурсами, красотой пейзажей и такими поражающими обычного человека природными явлениями, как извержение вулканов, землетрясение, фонтанирование водой и паром гейзеров, рунный ход лосося. Камчаткаславна и своей историей.
Камчатка — самая своеобразная горная область России. Экологически чистая дикаяприрода с богатейшей флорой и фауной, нетронутая деятельностью человека,уникальные природные памятники и явления, самобытная культура малочисленных народов Севера привлекают сюда путешественников, как экспертов, так и любителей. Несмотря на отдаленность, труднодоступность и дороговизну все больше и больше туристов посещают полуостров, чтобы испытать себя, почувствовать частью природы иощутить гармонию с окружающим миром.
Природа Камчатки и удивительные ее вулканы - это чрезвычайно изменчивое и красочное зрелище. Человека, которому удалось стать свидетелем извержений, навсегда завораживает мощная стихия огня, потоки раскаленной лавы, бомбовые залпы, фейерверки огненных камней! Суеверный ужас и одновременно восторг наполняют душу наблюдателя, давая почувствовать, что человек здесь совсем не завоеватель и не владыка...
Список используемой литературы.
Камчатка : справочник туриста / кол. авторов. - Петропавловск-Камчатский : РИО КОТ, 1994.
Действующие вулканы Камчатки : в 2 т. / под ред. Федотова С. А., Масуренкова Ю. П. - М. : Наука,1991
Ким А.И. и Демыкин В.В. Большая детская энциклопедия. Росмэн-Издат, 2000.
Маракушев А.А. Вулканизм земли. Природа, 1984
Маркин В.А.. Я познаю мир. АСТ, 1996
Ритман А.А. Вулканы и их деятельность. Мир, 1964.
Трешников А.Ф.. Географический энциклопедический словарь: Географические названия 1983
ru.wikipedia.org/wiki/Вулкан
www.kamchatsky-krai.ru
prirodnye…vulkanyi-kamchatki.html
note/vulkany-kamchatki
sights/407…vulkany-kamchatki.html
http://kamchatkaland.ru/note/park-vulkany-kamchatki
Приложение
Рис.1 Рис.2
Рис. 3 Рис. 4
Рис.5 Рис.6
Рис.7 Рис.8
Рис.9
Рис.10 Рис.11
Рс.12 Рис.13
Рис.14