Билет 56. Поствулканические явления и практическое использование гидротерм

После извержений, когда активность вулкана либо прекращается навсегда, либо он только «дремлет» в течение тысяч лет, на самом вулкане и в его окрестностях сохраняются процессы, связанные с остыванием магматического очага и называемые поствулканическими.

Выходы вулканических газов на поверхность называются фумаролами(от лат. «фумо»-дым). Очень часто фумаролы приурочены к радиальным и кольцевым трещинам на вулканах. Фумарольные газы связаны как с первичными эманациями из магматического расплава, так и с нагреванием грунтовых вод и превращением их в пар. Фумаролы подразделяются на сухие высокотемпературные, кислые, щелочнонашатырные, сернистые, или сероводородные ( сольфатары, итал. «сульфур» — сера), углекислые ( мофеты, от итал. «мофетта»- место зловонных испарений). Знаменитые фумаролы вулкана Сольфатара около Неаполя действуют уже тысячи лет без изменения.


Горячие источники, или термы, широко распространены в областях современного и новейшего (плиоцен-четвертичного) вулканизма. Однако не все термы связаны с вулканами, так как с глубиной температура увеличивается и в районах с повышенным геотермическим градиентом циркулирующая атмосферная вода нагревается до высоких температур. Горячие источники вулканических областей, например в Йеллоустонском парке США, в Италии, Новой Зеландии, на Камчатке, на Кавказе, обладают изменчивым составом воды и разной температурой, поскольку грунтовые воды смешиваются в разной пропорции с вулканическими газами и по-разному реагируют с вмещающими породами, через которые они просачиваются на глубину. Воды бывают натриево-хлоридными, кислыми сульфатно — .хлоридными, кислыми сульфатными, натриево- и кальциево бикарбонатными и др. Нередко в термальных водах содержится много радиоактивных веществ, в частности радона. Горячие воды изменяют окружающие породы, откладывая в них окислы и сульфиды железа и изменяя их до глины, превращающейся в кипящую грязь, как, например, в районе Паужетки на Камчатке, где известны многочисленные булькающие “котлы” с красноватой грязью температурой около +100ОС . Часто вокруг источников накапливаются отложения кремниевой накипи — травертина, а если воды содержат карбонат кальция, то откладывается известковый туф.

Гейзеры— это горячие источники, вода которых периодически фонтанирует и выбрасывается вверх на десятки метров. Свое название такие источники получили от Великого Гейзера в Исландии, струя которого 200 лет назад била вверх на 60 м каждые полчаса. Ряд гейзеров несомненно связан с вулканическими районами, например, в Исландии, на Камчатке, в Индонезии, Кордильерах Северной Америки, Японии и других местах. Высота фонтана у гейзеров, так же как и температура воды на выходе, сильно различается, но последняя обычно колеблется в пределах от +75 до +100ОС. Характерной чертой гейзеров является их короткая жизнь, часто они “умирают” за счет обвалов стенок канала, понижения уровня грунтовых вод и т.д. Наиболее грандиозным гейзером был Уаймангу ( что значит «Крылатая вода») в Новой Зеландии, существовавшей всего 5 лет и выбрасывавший мощный фонтан почти на полкилометра вверх. Интервалы между извержениями у гейзеров варьируют от первых минут до многих часов и дней. Большое количество растворенных веществ в горячей воде гейзеров откладывается вокруг их устья, образуя скопления гейзеритов.

Рис. 15.7.3. Гидрогеологическая и гидрохимическая модель гидротермальной системы

кальдеры Узон: зоны: 1 – растворов сульфатно-хлоридно-натриевого состава, 2

сульфатных вод, 3 – растворов сульфатно- хлоридно-бикарбонатного состава, 4

хлоридно-сульфатных растворов, 5 – пресных инфильтрационных вод, 6 – ртутно-

сурьмяно-мышьякового оруденения; 7 – граница зоны разных гидрохимических типов

вод, 8 – уровень грунтовых вод, 9 – разломы, 10 – пути миграции глубинных флюидов,

11 – пути инфильтрации вадозовых вод, 12 – источники: а – газирующие «холодные»

углекислые; б – термальные

 

Каким образом действует гейзер? Наиболее удовлетворительный механизм его функционирования, предложенный еще в прошлом веке, заключается в том, что в трубообразном канале, заполненном водой, нижняя часть ее столба нагревается выше точки кипения (рис. 15.7.4). Однако вес столба воды предотвращает вскипание. Наконец, кипение все же начинается в каком-то месте и ряд расширяющихся пузырей вытолкнет часть воды из столба, что сразу же вызовет падение давления внизу столба воды и мгновенно начнется бурное кипение. Процесс идет лавинообразно, пока вся вода не превратится в пар и он не вытолкнет вверх всю горячую воду. Затем канал вновь наполнится водой, она нагреется и процесс начнется сначала. Рис. 15.7.4. Механизм действия гейзера. Нагретая вода превращается в пар на уровне 1. Пар выталкивает вверх воду с уровня 2 и, когда гидростатическое давление на уровне 2 уменьшается хотя бы немного, вода вскипает при меньшей Т и устремляется вверх в виде столба пара и воды Геотермальная энергия — это важная сторона использования вулканического тепла. Электростанции, работающие на естественном перегретом паре, действуют в Италии

(Лардерелло в Тоскане), Исландии (около Рейкьявика), Калифорнии, на Северном острове

Новой Зеландии, в районе Паужетки на Южной Камчатке и в ряде других мест. Сочетание

благоприятных для выработки электроэнергии условий — высокое давление пара,

температура выше точки кипения воды, большой ее приток — встречается не так уж часто.

Проблемы возникают и из-за очень быстрой коррозии металлических труб агрессивными

горячими водами, которые к тому же откладывают на стенках труб карбонат кальция и

кремнезем, закупоривая их. Горячие воды используются для обогрева жилищ, парников и

теплиц__