BBM3 Верхняя мантия Земли

Англ.



Активные итальянские вулканы (Стратовулкан Этна).


Содержание.
- Введение.
- Стратовулканы.
- Извержения.
- Геология.
- Тектоника плит.
- Визуализация структуры коры и верхней мантии.
   - Томография на годографах Р-волн.
   - Томография на поверхностных волнах.
- Изображения с Веб-камер, расположенных вокруг вулкана Этна.
- Источники информации.
- Фотографии извержений вулкана Этна.
- Оставить комментарии.

Введите запрос в строку ниже:





Введение.

Карта расположения Итальянских вулканов. Этна является одним из самых активных, постоянно действующих вулканов в мире. Этна расположена рядом с Катанией, вторым по величине городом Сицилии. Это самый высокий действующий вулкан в Европе, высотой 3350 метров. Высота вулкана зависит от объема изверженых пород. В настоящее время ее высота на 21 м выше, чем это было в 1981 году. Горное сооружение вулкана Этна занимает площадь в 1190 квадратных километров с периметром по основанию 140 км. Застывшие потоки лавы покрывают большую часть поверхности стратовулкана, самого высокого и объемного вулкана в Италии. Этна самый крупный вулкан из трех действующих вулканов в Италии:
- Этна на Сицилии (постоянно действующий);
- Стромболи, один из Эолийских островов (постоянно действующий);
- Везувий, расположенный недалеко от Неаполя (последний раз извергался в 1944 году);
Стратовулкан Этна Стратовулкан Этна
Наверх
Стратовулканы.


Схематический разрез стратовулкана. Схема сечения типичного стратовулкана, показывающая состав, слоистость с чередующимися слоями лавы и тефры.
Стратовулканы имеют слоистую структуру с чередующимися потоками лавы, тефры, пирокластических потоков, вулканические селей и/или селевых потоков. Средний состав стратовулканов андезитовый, но может варьировать от базальтового до риолитового состава, в зависимости от вулкана. Многие океанические стратовулканы имеют более мафический состав, чем их континентальные аналоги. Изменчивость состава стратовулканов проявляется при рассмотрении извержений отдельных вулканов. Например у вулкана Этна преобладают базальтовые лавовые потоки, в то время как для вулкана Ренье характерны лавы андезитов, а для Сент-Хеленс андезитовые и дацитовые пирокластиты.
Стратовулканы обычно образуются на границах сходящихся плит, там, где одна плита погружается под другую плиту в зоне субдукции. Стратовулканы, связанные с зонами субдукции расположены во многих регионах Земли, но особенно часто они встречаются по окраинам Тихого океана, в пределах так называемого Огненного кольца.
В Американской части Огненного кольца располагаются стратовулканы Алеутских островов и Аляски, на гребне Каскадных гор на Северо-Западе Тихоокеанского побережья. Стратовулканами являются высокие пики Анд в Южной Америке.
Наверх





Извержения.


Стратовулкан на деструктивной границе плит. Извержения Этны были зарегистрированы, начиная с 1500 года до н.э., когда фреатомагматические извержения вынудили людей, живущих в восточной части острова, переселиться на его западную часть.
С тех пор вулкан Этна извергался более 200 раз. Но большинство извержений было слабее.
Исторические извержения зарегистрированы в 479 году до н.э., 1329, 1381 и 1536 годах. Одна из крупнейших и самых разрушительных извержений произошло в период с марта и до июля 1669 года недалеко от поселка Николози (800м над уровнем моря). Это извержение сформировало беговой конус Монти Росси, а поток лавы, длиной в 14 км, уничтожил часть города Катании.
Шлаковые конусы на вулкане Этна вновь возрождались в 1763, 1811, 1852, 1865, 1879 и 1892 гг.
В 20-м веке извержения наблюдались в 1908, 1910, 1911, 1918, 1923, 1928, 1942, 1947, 1949 и 1950-1951, 1964, 1968, 1971, 1981, 1983, 1989, 1991 и 1993 годах.


Извержения продолжаются и в 21 веке. В настоящее время активность вновь возросла с 12 января 2011 года.
Для вулкана Этна характерны два стиля вулканической деятельности.
1. Постоянные взрывные извержения, иногда с незначительными выбросами лавы, происходящие из трех известных кратеров: Центрального кратера, Северо-Восточного кратера, и Юго-Западного кратера. Юго-Западный кратер образован в 1978 году.
2. Фланговые отверстия, как правило, с более высокими уровнем выбросов, приурочены к трещинам.
Лавовые потоки распространяются к подножия вулкана со всех сторон и достигли моря на юго-восточном фланге.
Тысячи лет назад с восточный склона сполз огромный оползень. Оползень оставил большой депрессии в теле вулкана, известную как 'Valle del Bove' (долины Быка) - 5 х 10 километровая подковообразная кальдера, открытая на восток. Оползень произошел около 6000 лет до н.э., а причиной могло послужить огромное цунами, которое оставило свой след в нескольких местах в восточной части Средиземного моря.
Самое последнее обрушение вершины Этны, как полагают, произошло около 2000 лет назад, когда образовалась так называемая Фортепианная кальдера. Эта кальдера была почти полностью заполнена лавами последующих извержений.
Наверх

Геология.






Геологическая карта вулкана Этна. Геологический разрез вулкана Этна.
(а) геологическая карта вулкана Этна (из веб-сайта:INGV-Катания . Условные обозначения: 1.Современные аллювиальные отложения, 2. Комплекс продуктов извержения Mongibello (последние 15 000 лет), (2а) Вулканокластические отложения "Chiancone" ; 3. Продукты извержения Ellittico; 4. Продукты извержения Valle del Bove; 5. Продукты извержения Timpe фазы; 6. Базальные толеиты 7. Осадочное основание; "Faglia" = разлом, "Orlo della Valle del Bove" = Valle del Bove Обводной канал, "Crateri Sommitali" = Кратеры. (b) Геологический разрез вулкана Этна в направлении север-юг.

Геологические данные свидетельствуют о том, что вулкан Этна действует уже 2,6 миллиона лет (т.е. с конца неогенового периода). Вулкан имеет более одного активного центра.
Ряд боковых конусов был сформирован из боковых трещин расширения, расходящихся от центра во все стороны.
Современноя строение горы Этна является результатом деятельности по меньшей мере, двух основных эруптивных центров.
Геологическая эволюция стратовулкана Этна подразделяется на четыре основных этапа:
1. Этап формирования базальных толеитов. Первая фаза вулканической деятельности в области современного расположения горя Этна произошла около 500,000 лет назад, в районе, который можно отнести к прото-Этнинскому заливу - в котором извергались подводные лавы и связанные с ними обломочные породы, известные как гиалокластиты.
2 Этап Timpe - второй основной этап вулканизма Этны, происходивший между 220,000 - 110,000 годами назад в узкой полосе вдоль Ионического побережья вдоль системы разломов, известной как "Timpe". Система разломов Timpe, обозначенная морфологически заметными уступами, и ограниченная на Север-Северо-Западе на восточном склоне Этны.
3. Этап Valle del Bove, начавшийся около 110,000 лет назад. В этой фазе вулканизм мигрировал с Ионического побережья в район, в настоящее время занимаемый Valle del Bove. В этот период, характер вулканической активности Этны претерпел глубокие изменения. А именно вулканическая активность перешла от спорадических извержений вдоль трещин, характерных для первых двух этапов, к более централизованной вулканической деятельности, носящей эффузивный и взрывной характер.
4. Стратовулканический этап, начавшийся около 60,000 лет назад. Происходит дальнейший сдвиг центра вулканической активности на северо-запад. Знаменуется окончанием деятельности Valle del Bove эмиссионных центров, а также началом строительства крупнейшего эруптивного, эллиптического центра Этны, составляющего основную структуру вулкана, для которого характерна интенсивная эффузивная и взрывная деятельность, приведшая к формированию главного тела вулкана, возможно достигшего высоты 3600-3800 метров. Вулкан Ellittico продуцирует многочисленные извержения на флангах, порождающие потоки лавы, достигаающие долины реки Simeto к западу от Этны. Для вулкана Этна характерен необычный стиль вулканической деятельности, сочетающий непрерывные стромболианские взрывы с частыми фонтанами лавы и эмиссией газов. Одно из объяснений этого особого стиля вулканизма - постепенный переход от источника вулканизма, связанного с подъемом мантийного диапира, к вулканизму, обусловленному процессами в зоне субдукции. Что ведет к переходу от эффузивного вулканизма к взрывному.

Наверх

Тектоника плит.

Тектоническая схема Средиземноморского региона. Формирование стратовулкана Этна связано с процессом субдукции Африканской плиты под Евразийскую. С этим процессом субдукции связана деятельность вулканов Везувий и Кампи Флегреи Но эти вулканы являются частью другой вулканической дуги - Калабрийской. В то время, как вулкан Этна относится к Кампанианской вулканической дуге. Существует несколько гипотез происхождения, расположения вулкана Этна и его вулканической истории, в том числе гипотеза рифтогенного проихождения, гипотеза горячей точки и гипотеза внутрикорового происхождения, базирующаяся на пересечении структурных сдвигов в земной коре. Все эти три гипотезы в настоящее время активно обсуждаются. В качестве важных аргументов в пользу той или иной гипотезы используются данные о внутреннем устройстве коры и верхней мантии под вулканом.
Сечение зоны субдукции в районе вулкана Этны. Сечение зоны субдукции в районе вулкана Этны показывает, что в погружающейся плите возможен разрыв, "окно".

Существование вулкана Этны, возможно связано с откатом субдуцируемой Ионической океанической литосферы ниже калабрийской дуги. Откат плиты означает, что изгиб, где океаническая плита начинает спускаться в зону субдукции, постепенно удаляется от зоны субдукции за счет веса погружающейся плиты, и, следовательно, это похоже на "слезы" зоны субдукции и основной плиты по направлению погружающейся плиты. В случае субдукции Ионической плиты это означает, что зона субдукции мигрирует к юго-востоку, что хорошо видно на схеме перемещения тектонических плит в Средиземноморском регионе.
Схема перемещения тектонических плит в Средиземноморском регионе. Заметно смещение зоны субдукции. Образовавшееся смещение зоны субдукции приводит к декомпрессии и к образованию магматического очага в верхней мантии, ниже открывающегося за счет сдвига "окна". Магма поднимается по пересечению ряда крупных региональных разломом и подпитывает вулкан Этна.
Наверх

Визуализации структуры Земной коры и верхней мантии.

Как ранее отмечалось, существует три гипотезы образования вулкана Этна. Все эти три гипотезы в настоящее время активно обсуждаются. В качестве важных аргументов в пользу той или иной гипотезы используются данные о внутреннем устройстве коры и верхней мантии под вулканом. Важнейшим источником информации о внутреннем устройстве земной коры и верхней мантии является сейсмическая томография.
Сейсмические методы с использованием природных землетрясений обычно применяется для исследования скоростной структуры Земной коры и верхней мантии. Сейсмической томографии является одним из самых мощных инструментов для визуализации внутренней структуры Земли.
Наверх

Томография на годографах Р-волн.

E-W вертикальный срез. N-S вертикальный срез.
Визуализация (вертикальные срезы) верхней мантии Средиземноморского региона методом сейсмической томографии на на годографах Р-волн (Piromallo С., Морелли А., 1997).

Годографы P-волн в Европейско-Средиземноморском регионе выявляют сильные и устойчивые латеральные вариации, возможно обусловленные структурными неоднородностями в подстилающих коре и мантии.
Для построения трехмерной скоростной модели используются региональные и телесейсмические данные Международного Сейсмологического Центра (International Seismological Centre).
Для построения модели используется трехмерная сетка с узлами, отстоящими друг от друга на расстояние, примерно равное 50 км. В интервале между узлами скорость изменялась по линейному закону.
Полученные результаты не противоречат данным других сейсмологических исследований, добавляя большую детальность воспроизведения изображения, для некоторых внутренних областей Земли. Область субдукции надежно выявляется на томографических изображениях в виде областей с повышенными значениями скорости продольных волн (на схемах обозначаются голубыми тонами).
Наверх

Томография на поверхностных волнах.

Большой объем наблюдений за поверхностными волнами (фазовые скорости фундаментальных мод поверхностных волн) был использован для построения поперечно-изотропной, горизонтально-неоднородной модели верхней мантии.
Для Средиземноморского региона имеющиеся данные позволяют проводить изучение структуры верхней мантии с высоким разрешением.
Обратная задача для поверхностных волн решалась с использованием формализма ядра чувствительнности (sensitivity kernels) для сетки с ячейками размером 2◦ × 2◦ и модели земной коры Crust 2.0. Было установлено, что имеющиеся данные по поверхностным волнам позволяют выявить наиболее важные геофизические особенности изучаемого региона и обепечить надежное воспроизведение пространственных неоднородностей.
Визуализация глубинной структуры Средиземноморья методом томографии на поверхностных волнах. Вертикальные разрезы в изолиниях изменения скорости δvS/vS по сечениям (A-A', B- B', C-C', D-D'). Белый слой в верхней части каждого разреза представляет кору. Отметим значительные изменения глубины до границы Мохо (Boschi, L., G. Ekstrom, and B. Kustowski 2004)
В вертикальных разрезах Средиземноморской верхней мантии и переходной зоны преобладают высокоскоростные аномалии (показаны синим цветом), связанные с субдукцией Африканской плиты под Евразиатскую.
Погружающиесяся плиты визуализированы под Пиренейским полуостровом (разрез A-A'), в западной части Средиземного моря (разрез B-B') и для Эгейской дуги ( разрег D-D').
Высокоскоростные аномалии, связанные, возможно, с прошлыми зонами субдукции, присутствуют под Альпами (В-В') и под Адриатическим морем (C-C').
Вертикальный градиент δvS/vS достигает максимальных значений в интервале глубин 100 - 300 км. На этом глубинном интервале предположить изменение формы погружающейся плиты.
To Top

Изображения с Веб-камер, расположенных вокруг вулкана Этна.

(Кликните мышкой здесь, чтобы обновить страницу)


Наверх


Источники информации:
1. . Boschi, L., G. Ekstrom, and B. Kustowski. (2004) Multiple resolution surface wave tomography: the Mediterranean basin, Geophys. J. Int., 157, 293–304.
2. Piromallo С., Morelli A. (1997) Imaging the Mediterranean upper mantle by P-wave travel time tomography. ANNLI DI GEOFISICA. VOL XL, N.4, August 1997
3. Websites:
- http://www.volcano.si.edu/world/volcano.cfm?vnum=0101-06=&volpage=weekly.
- http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/stratovolc_page.html.
- http://www.ct.ingv.it/index.php INGV - Sezione di Catania.
- http://en.wikipedia.org/wiki/Mount_Etna.
- http://geology.com/volcanoes/etna/ Mount Etna Volcano, Italy: Map, Facts, Eruption Pictures.
- http://geology.com/volcanoes/ Volcanoes and Volcanic Eruptions - Facts and Information.
- http://historyofgeology.fieldofscience.com/2011/01/mount-etna-significance-in-history-of.html.
- http://www.nature.com/nature/links/010830/010830-1.html Geology: Mount Etna changes sources.
- http://www.ct.ingv.it/index.php?option=com_content&view=article&id=161&Itemid=211&lang=it&showall=1 Evoluzione geologica del Monte Etna.
- http://scienceblogs.com/highlyallochthonous/2009/04/medtect.png Etna region plate moving map.
- http://scienceblogs.com/eruptions/2010/08/mount_etna_-_brief_anatomy_of.php Etna Week (Part 1) - Brief Anatomy of an Exceptional Volcano : Eruptions.
- http://www.ct.ingv.it//sezioniesterne/webcam/WebcamEtna.php.
Наверх

Фотографии извержений вулкана Этна.

(Нажмите на картинку ниже, чтобы увеличить изображение)
Карта расположения вулканов Италии. Вулкан Этна. Столб пепла над вулканом Этна. Лава Вулкана Этна. Лава Вулкана Этна. Вулкан Этна - курильщик. Извержение 2011 Вулкана Этна. Извержение 12/02/2009 Вулкана Этна. Извержение Вулкана Этна с международной космической станции.
Увеличенное изображение 
To Top


blog comments powered by Disqus
Наверх