Тектонико-климатическое взаимодействие - Tectonic–climatic interaction

Тектонико-климатическое взаимодействие это взаимосвязь между тектоническими процессами и климатической системой. Рассматриваемые тектонические процессы включают: орогенез, вулканизм, и эрозия, а соответствующие климатические процессы включают атмосферная циркуляция, орографический подъемник, сезон дождей тираж и Эффект тени дождя. Поскольку геологические записи прошлых изменений климата за миллионы лет немногочисленны и плохо решены, многие вопросы остаются нерешенными в отношении природы взаимодействия тектоники и климата, хотя это область активных исследований геологов и палеоклиматологов.

Орографический контроль климата

В зависимости от вертикальной и горизонтальной величины горного хребта, он может оказывать сильное влияние на глобальные и региональные климатические модели и процессы, включая отклонение атмосферной циркуляции, создание орографического подъема, изменение муссонной циркуляции и создание эффекта тени дождя. .

Упрощенный пример эффекта тени дождя
Простая иллюстрация Эффект тени дождя

Один из примеров возвышенности и ее влияния на климат встречается в Юго-Восточной Азии. Гималаи, самая высокая горная система в мире. Диапазон такого размера может влиять на географическую температуру, осадки и ветер.[1] Теории предполагают, что поднятие Тибетского плато привело к более сильным отклонениям атмосферного давления. струйный поток, усиление муссонной циркуляции, увеличение количества осадков на передних склонах, более высокие нормы химическое выветривание, и, следовательно, более низкий атмосферный CO
2 концентрации.[2] Возможно, что пространственная величина этого диапазона настолько велика, что создает региональную муссонную циркуляцию в дополнение к нарушению масштабов полушария. атмосферная циркуляция.[2]

Пример эффекта тени дождя в Гималаях
Пример Эффект тени дождя в Гималаи

Сезон муссонов в Юго-Восточной Азии происходит из-за того, что азиатский континент летом становится теплее, чем окружающие океаны; поскольку ячейка низкого давления создается над континентами, ячейка высокого давления образуется над более холодным океаном, вызывая адвекция влажного воздуха, вызывая сильные осадки от Африки до Юго-Восточной Азии.[3] Однако интенсивность дождя над Юго-Восточной Азией выше, чем во время африканского муссона, что можно объяснить огромными размерами азиатского континента по сравнению с африканским континентом и наличием обширной горной системы.[3] Это не только влияет на климат Юго-Восточной Азии, но также изменяет климат в соседних регионах, таких как Сибирь, Центральная Азия, Ближний Восток и Средиземноморский бассейн.[4] Чтобы проверить это, была создана модель, которая изменила только топографию нынешних массивов суши, что привело к корреляции между моделью и глобальными колебаниями количества осадков и температуры за последние 40 млн лет. интерпретируются учеными.[4]

Принято считать, что глобальные колебания климата в значительной степени продиктованы наличием или отсутствием парниковые газы в атмосфере и углекислый газ (CO2) обычно считается наиболее значительным парниковым газом. Наблюдения показывают, что большие подъемы горных хребтов во всем мире приводят к более высокой скорости химической эрозии, что снижает объем CO.2 в атмосфере, а также вызывает глобальное похолодание.[2] Это происходит из-за того, что в высокогорных районах наблюдается более высокая скорость механической эрозии (т. Е. Гравитация, речные процессы), а также постоянное воздействие и наличие материалов для химического выветривания.[2] Ниже приводится упрощенное уравнение, описывающее потребление CO.2 при химическом выветривании силикаты:

CaSiO3 + CO2 ↔ CaCO3 + SiO2

Из этого уравнения делается вывод, что углекислый газ потребляется во время химического выветривания, и, таким образом, более низкие концентрации газа будут присутствовать в атмосфере, пока скорость химического выветривания достаточно высока.

Климатический тектонизм

Есть ученые, которые отвергают тот факт, что поднятие является единственной причиной изменения климата, и выступают за подъем в результате изменения климата. Некоторые геологи предполагают, что более прохладный и штормовой климат (например, оледенение и повышенное количество осадков) может придать ландшафту более молодой вид, например, врезаться в возвышенность и увеличить скорость эрозии.[5] Ледники являются мощным эрозионным агентом, способным прорезать и вырезать глубокие впадины, и когда происходит быстрая эрозия земной поверхности, особенно в области ограниченного рельефа, возможно возникновение изостатического отскока, создавая высокие пики и глубокие впадины.[5] Отсутствие оледенения или осадков может вызвать усиление эрозии, но может варьироваться в зависимости от местности.[6] Возможно возникновение эрозии при отсутствии осадков, потому что будет уменьшаться растительность, которая обычно действует как защитное покрытие для коренных пород.[6]

Хребет Торрес-дель-Пайне
Вершины и долины Торрес дель Пайне диапазон Анды в Чили

Модели также предполагают, что некоторые топографические особенности Гималаев и Анды региона определяются эрозионно-климатическим взаимодействием, а не тектонизмом. Эти модели показывают корреляцию между региональными осадками и максимальным топографическим пределом на окраине плато.[7] В южных Андах, где наблюдается относительно низкая интенсивность осадков и денудации, на окраине плато отсутствует реальная экстремальная топография, тогда как на севере наблюдается более высокая норма осадков и наличие экстремальной топографии.[7]

Другая интересная теория исходит из исследования поднятия Анд во время Кайнозойский. Некоторые ученые предполагают, что тектонические процессы пластина субдукция и горообразование - продукты эрозии и отложений.[8] Когда в горном регионе засушливый климат, на который влияет эффект дождевой тени, подача наносов в траншею может быть уменьшена или даже прекращена. Считается, что эти отложения действуют как смазочные материалы на границе раздела пластин, и это уменьшение увеличивает напряжение сдвига присутствует на границе, которая достаточно велика, чтобы выдержать высокие Анды.[8]

Вулканизм

Вступление

По всему миру на карте изображены вулканы всех форм и размеров. Вокруг Тихого океана расположены известные вулканы Тихоокеанского огненного кольца. От Алеутских островов до Анд в Чили, эти вулканы сформировали местную и региональную среду обитания. Помимо восхищения их величественной красотой, можно задаться вопросом, как работают эти геологические чудеса и какую роль они играют в изменении ландшафта и атмосферы. В основном, вулканы - это геологические объекты, из которых из-под поверхности Земли выходит магматический материал на поверхность. Достигнув поверхности, термин «магма» исчезает, и «лава» становится общепринятой номенклатурой. Эта лава охлаждается и образует вулканическую породу. Изучая магматические породы, можно вывести цепочку событий, которые привели от первоначального расплавления магмы к кристаллизации лавы на поверхности Земли. Изучая магматические породы, можно предположить доказательства выделения газов из вулканов, которые, как известно, изменяют химический состав атмосферы. Это изменение химического состава атмосферы меняет климатические циклы как в глобальном, так и в местном масштабе.

Основы образования магматических пород и магматического газа

Магмы - отправная точка для создания вулкана. Чтобы понять вулканизм, очень важно понять процессы, которые образуют вулканы. Магмы создаются, поддерживая температуру, давление и состав (известный как P-T-X) в условиях плавления. Давление и температура расплавов можно понять, зная химический состав расплава. Чтобы сохранить магму в состоянии расплава, изменение одной переменной приведет к изменению другой переменной для поддержания равновесия (то есть принцип Ле Шатлье). Производство магмы осуществляется несколькими способами: 1) субдукция океанической коры, 2) создание горячей точки из мантийного плюма и 3) расхождение океанических или континентальных плит. Субдукция океанической коры производит магматический расплав, обычно на большой глубине. Йеллоустонский национальный парк - это горячая точка, расположенная в центре континента. Дивергенция континентальных плит (т.е. комплекс хребтов Атлантического Срединного океана) создает магмы очень близко к поверхности Земли. Шлейф тепла из мантии расплавит горные породы, создав горячую точку, которая может располагаться на любой глубине земной коры. Горячие точки в океанической коре образуют различные магматические водопроводные системы, основанные на скоростях движения плит.[9] Гавайи и архипелаг Мадейра (у западного побережья Африки) являются примерами вулканических комплексов с двумя разными водопроводными системами.[9] Поскольку острова, такие как Гавайи, движутся быстрее Мадейры, слоистые породы на Гавайях имеют другой химический состав, чем на Мадейре.[9] Слои под Гавайями и Мадейрой различны, потому что магма, образовавшаяся под землей в этих местах, находится в покое разное количество времени. Чем дольше магма будет находиться под землей, тем теплее станут вмещающие породы. Фракционирование кристаллов из расплава частично происходит за счет тепла; следовательно, образовавшаяся магматическая порода будет варьироваться от изолированного хозяина до неизолированного.[9] На каждом из этих путей создания магматизма развиваются разные магматические породы и, следовательно, различные истории P-T-X. Определения и другие геологические объяснения магматических систем объясняются в книге Лорена А. Раймонда. Петрология текст.[10]

Чтобы понять создание магматических пород из расплава, важно понять концепции, разработанные доктором. Норман Боуэн и Фрэнк Таттл из NaAlSiO4-КАЛСИО4-SiO2-ЧАС2Система O. Таттл и Боуэн выполнили свою работу с помощью экспериментальных петрологических лабораторий, которые производят синтетические горящие материалы из смесей реагентов. Наблюдения, полученные в ходе этих экспериментов, показывают, что по мере охлаждения расплав будет производить производные магмы и магматические породы. Следуя исследованиям Боуэна, магма будет кристаллизовать мафическую магматическую породу перед кислой магматической породой. Поскольку этот процесс кристаллизации происходит в природе, давление и температура снижаются, что изменяет состав расплава на различных стадиях процесса. Эта постоянно меняющаяся химическая среда изменяет окончательный состав, достигающий поверхности Земли.

Эволюция магматических газов зависит от P-T-X истории магмы. Эти факторы включают состав ассимилированных материалов и состав материнской породы. Газы образуются в магме посредством двух различных процессов: первого и второго кипения. Первое кипение определяется как снижение ограничивающего давления ниже давления пара расплава. Второе кипение определяется как повышение давления пара из-за кристаллизации расплава. В обоих случаях пузырьки газа растворяются в расплаве и способствуют подъему магмы к поверхности. По мере того, как магма поднимается к поверхности, температура и ограничивающее давление снижаются. Снижение температуры и ограничивающего давления позволит увеличить кристаллизацию и давление пара растворенного газа. В зависимости от состава расплава этот подъем может быть как медленным, так и быстрым. Фельзические магмы очень вязкие и движутся к поверхности Земли медленнее, чем основные расплавы, в которых содержание кремнезема ниже. Количество газа, доступного для распада, и концентрация газов в расплаве также контролируют подъем магмы. Если расплав содержит достаточно растворенного газа, скорость распада будет определять скорость подъема магмы. Основные расплавы содержат низкие уровни растворенных газов, тогда как кислые расплавы содержат высокие уровни растворенных газов. Скорость извержения вулканов разного состава не является определяющим фактором выброса газа в атмосферу. Количество газа, доставляемого извержением, зависит от происхождения магмы, пути в земной коре, по которому проходит магма, и нескольких факторов, влияющих на P-T-x на поверхности Земли. Когда кислые расплавы достигают поверхности Земли, они обычно очень взрывоопасны (т.е. Mount St. Helens ). Основные расплавы обычно текут по поверхности Земли и образуют слои (например, базальт реки Колумбия). Развитие магмы под континентальной корой приводит к образованию вулкана другого типа, чем магма, образующаяся под океанической корой. Зоны субдукции образуют вулканические островные дуги (например, Алеутские острова, Аляска) и недуговой вулканизм (например, Чили и Калифорния). Как правило, дуговый вулканизм более взрывоопасен, чем недуговый вулканизм из-за концентраций и количества газов, удерживаемых в магме под землей.[11]

Анализ флюидных включений из флюидов, захваченных минералами, может показать путь летучей эволюции в вулканических породах.[12] Изотопный анализ и интерпретация сценариев дегазации необходимы для установления происхождения магматических летучих веществ.[12] Когда пузырьки газа накапливаются в кристаллизующемся расплаве, они создают пузырьковую текстуру. Пузырьки создаются путем переохлаждения расплава при наличии газов. Поскольку порода кристаллизовалась очень быстро, находясь в атмосфере Земли, можно исследовать некоторые изверженные породы на предмет флюидов, захваченных везикулами. Изучая множество различных включений, можно обнаружить ассимиляцию земной коры и разгерметизацию, которые составляют выброс летучих веществ.[12]

Методы характеристики магматических пород

Методы, с помощью которых петрологи исследуют магматические породы и синтетические материалы, включают оптическую петрографию, дифракцию рентгеновских лучей (XRD), электронно-зондовый микроанализ (EPMA), масс-спектрометрию с индуктивно связанной лазерной абляцией (LA-ICP-MS) и многие другие. Такие методы, как оптическая петрография, помогают исследователю понять различные текстуры магматических пород, а также минералогический состав породы. Методы XRD определяют минералогические составляющие исследуемой породы; следовательно, состав известен только на основании минералогического состава, обнаруженного с помощью этого метода. EPMA выявляет текстурные особенности породы на микронном уровне. Он также показывает состав породы, основанный на изобилии элементов. Для получения информации о флюидах, захваченных магматической породой, можно использовать LA-ICP-MS. Это достигается путем поиска горных пород с небольшими карманами жидкости или пара, сбора жидкости или пара и тестирования жидкости или пара на наличие различных элементов и изотопов.

Вулканические выбросы и эффекты

В то время как большинство вулканов испускают смесь одних и тех же газов, выбросы каждого вулкана содержат разное соотношение этих газов. Водяной пар (H2O) является основной производимой молекулой газа, за которой следует двуокись углерода (CO2) и диоксид серы (SO2), которые могут функционировать как парниковые газы. Несколько уникальных вулканов выделяют более необычные соединения. Например, грязевые вулканы в Румынии изрыгают гораздо больше метана, чем H.2O, CO2, или так2 −95–98% метана (CH4), 1,5–2,3% CO2, и следы газообразного водорода и гелия. [13] Для прямого измерения вулканических газов ученые обычно используют колбы и воронки для отбора проб непосредственно из вулканических жерл или фумаролы. Преимущество прямого измерения заключается в возможности оценивать следовые уровни в газовом составе.[13] Вулканические газы могут быть косвенно измерены с помощью спектрометрии Total Ozone Mapping Spectrometry (TOMS), инструмента спутникового дистанционного зондирования, который оценивает SO2 облака в атмосфере. [11] [14] Недостатком TOMS является то, что его высокий предел обнаружения позволяет измерять только большие количества выделяемых газов, например, выбрасываемых при извержении с Индекс вулканической эксплозивности (VEI) 3 по логарифмической шкале от 0 до 7.

Выброс серы из вулканов оказывает огромное воздействие на окружающую среду, и его важно учитывать при изучении крупномасштабных последствий вулканизма.[14] Вулканы являются основным источником серы (в форме SO2), который попадает в стратосферу, где затем реагирует с радикалами ОН с образованием серной кислоты (H2ТАК4). Когда молекулы серной кислоты спонтанно зарождаются или конденсируются на существующих аэрозолях, они могут вырасти достаточно большими, чтобы образовать ядра для капель дождя и выпасть в осадок в виде кислотного дождя. Дождь с повышенным содержанием SO2 убивает растительность, что затем снижает способность биомассы области поглощать CO2 с воздуха. Он также создает восстанавливающую среду в ручьях, озерах и грунтовых водах. [15] Из-за его высокой реакционной способности по отношению к другим молекулам повышенная концентрация серы в атмосфере может привести к истощению озонового слоя и вызвать положительную обратную связь по потеплению.[14]

Вулканы с кислым составом расплава вызывают чрезвычайно взрывные извержения, которые могут выбросить в атмосферу огромное количество пыли и аэрозолей. Эти выбросы твердых частиц являются мощными агентами, влияющими на климат, и могут вызывать самые разные реакции, включая потепление, охлаждение и подкисление дождевой воды. Климатическая реакция зависит от высоты пылевого облака, а также от размера и состава пыли. Некоторые вулканические силикаты охлаждались очень быстро, создавая стекловидную текстуру; их темный цвет и отражающая природа поглощают часть излучения и отражают остальное. Такой вулканический материал, введенный в стратосферу, блокирует солнечное излучение, нагревая этот слой атмосферы и охлаждая область под ним.[15] Образцы ветров могут распространять пыль по обширным географическим регионам; например, 1815 извержение Тамборы в Индонезии образовалось столько пыли, что похолодание на 1 градус Цельсия было отмечено даже в Новой Англии и продолжалось несколько месяцев. Европейцы и американцы назвали его эффект «годом без лета».

Вулканические выбросы содержат следовые количества тяжелых металлов, которые могут повлиять на гидросферу, когда они попадают в нижние слои атмосферы. Когда большие количества этих выбросов концентрируются на небольшой территории, они могут нанести ущерб экосистемам, отрицательно повлиять на сельское хозяйство и загрязнить источники воды.[15] Материалы, излучаемые вулканами, обычно несут в себе следовые количества тяжелых металлов.[15] Когда большие количества этих выбросов собираются на небольшой территории, эффекты загрязнения становятся первостепенными.[15]

Краткосрочные (от месяцев к годам) воздействия вулканизма на атмосферу, климат и окружающую среду строго контролируются местоположением, временем, потоком, величиной и высотой выброса сернистых газов. Эпизодические взрывные извержения представляют собой основное возмущение стратосферного аэрозоля (хотя атмосферные эффекты дегазации серы, связанные с континентальными паводковыми базальтами, вполне могут быть более серьезными). В тропосфере картина менее ясна, но значительная часть глобальной нагрузки тропосферных сульфатов может быть вулканогенной. Сульфатный аэрозоль влияет на радиационный баланс Земли, рассеивая и поглощая коротковолновую и длинноволновую радиацию, а также действуя как ядра конденсации облаков. Когда они попадают в пограничный слой и на поверхность Земли, облака, содержащие вулканическую серу как в газовой, так и в аэрозольной фазах, могут иметь серьезные последствия для окружающей среды и здоровья.[14]

Примерами воздействия на окружающую среду и здоровье являются потери сельского хозяйства из-за кислотных дождей и затенения твердыми частицами, ущерб экосистемам и загрязнение гидросферы.[14]Интенсивность извержения вулкана является переменной, контролирующей высоту и влияние выброшенного материала. Хотя более крупные извержения происходят реже, чем более мелкие, более крупные извержения по-прежнему доставляют больше твердых частиц в атмосферу.[15] В этом году поведение выбрасываемого материала оказывает умеренное воздействие на атмосферу по сравнению с более крупными извержениями.[15] Со временем изменения в составе извержений меньшего масштаба приводят к изменениям атмосферных циклов и глобального климата.[15] Крупномасштабные извержения немедленно вызывают изменения в атмосфере, что, в свою очередь, приводит к климатическим изменениям в непосредственной близости.[15] Чем больше вулканическое изгнание, тем большую высоту достигают выброшенные силикатные материалы. Инъекции на больших высотах вызваны извержениями большей интенсивности. Более крупные извержения в среднем не вызывают таких сильных выбросов, как более мелкие. Это связано с периодом повторяемости извержений и количеством выброшенного материала за одно извержение.[15] «Высота закачки серы в атмосферу представляет собой еще один важный фактор, влияющий на климат. Более интенсивные извержения, т. Е. Извержения с более высокой скоростью выброса магмы, с большей вероятностью поднимут реактивные серные газы в стратосферу, где они могут генерировать климатически эффективный аэрозоль. "[14]

Интенсивность извержения вулкана - не единственный фактор, влияющий на высоту частиц. Климат, окружающий вулкан, сдерживает воздействие извержения. Модели извержений, которые рассматривают климатические переменные как средства контроля и поддерживают постоянную интенсивность извержений, позволяют прогнозировать выбросы твердых частиц, таких как вулканический пепел и другие пирокластические обломки, в атмосферу в тропиках, чтобы достичь более высоких высот, чем извержения в засушливых или полярных районах.[16] Некоторые из этих климатических переменных включают влажность, засушливость, ветры и стабильность атмосферы.[16] Наблюдения, сделанные с помощью модели, соответствуют тому, что наблюдается в природе: вулканы в тропическом климате имеют большую высоту извержения, чем вулканы на полюсах.[16] Если бы произошло расширение тропиков, количество вулканов, способных производить выбросы в атмосферу на больших высотах, увеличилось бы.[16] Воздействие на климат увеличения содержания силикатного материала в воздухе будет значительным, потому что высота этих тропических извержений станет более заметной с расширением тропиков, что приведет к большим рискам, таким как похолодание, загрязнение и беспорядки самолетов.[16]

Расположение вулкана сильно влияет на географическое распределение нагрева атмосферы и развитие планетарных волн, влияющих на циркуляцию воздуха (особенно в северном полушарии). Другой важный фактор заключается в том, что высота тропопаузы зависит от широты: в тропиках она составляет около 16–17 км над уровнем моря, но опускается до 10–11 км в высоких широтах. В общих чертах, взрывное извержение требует большей интенсивности (скорости разряда магмы), чтобы пересечь тропопаузу в тропиках, чем в средних и полярных широтах. Однако есть два фактора, ограничивающих этот эффект. Во-первых, извержение в высоких широтах будет иметь более ограниченный эффект, чем извержение в низких широтах, потому что дальше от тропиков требуется перехватить меньше солнечной энергии. Во-вторых, атмосферная циркуляция ограничивает влияние извержений в высоких широтах. Тропическое извержение, которое закачивает аэрозоль в стратосферу, приводит к локальному нагреву. Это увеличивает разницу температур в средней атмосфере между экватором и высокими широтами и, таким образом, усиливает меридиональные воздушные потоки, которые распространяют аэрозоль в оба полушария, способствуя влиянию климата в мировом масштабе. Напротив, вулканический аэрозоль, попадающий в стратосферу из вулканов высоких широт, будет иметь противоположный эффект на градиент температуры, вызывая застой меридионального воздушного потока. Очень небольшая часть стратосферного аэрозоля, образовавшегося в результате извержения вулкана в высоких широтах, достигнет противоположного полушария.[14]

Взаимодействие оледенения и вулканов

Вулканы влияют не только на климат, но и на климат. Во время оледенения вулканические процессы замедляются. Росту ледников способствует слабая летняя жара и усиление зимнего холода, а когда ледники становятся больше, они становятся тяжелее. Этот лишний вес оказывает обратное влияние на способность магматического очага производить вулкан.[17] С термодинамической точки зрения, магма будет легче растворять газы, когда ограничивающее давление на магму превышает давление пара растворенных компонентов. Нарастание ледников обычно происходит на больших высотах, где также находится большинство континентальных вулканов. Нарастание льда может привести к разрушению магматического очага и кристаллизации под землей.[17] Причина разрушения магматического очага возникает, когда давление льда, давящего на Землю, превышает давление, оказываемое на магматический очаг из-за тепловой конвекции в мантии.[17] Данные ледяных кернов ледников позволяют лучше понять прошлый климат. "Изотопы кислорода и показатели ионов кальция являются важными индикаторами климатической изменчивости, в то время как пики сульфат-ионов (SO4) и по электропроводности льда указывают на выпадение вулканического аэрозоля ».[14] Как видно из ледяных кернов, извержения вулканов в тропиках и южном полушарии не регистрируются в ледовых щитах Гренландии.[14] Осадки от тропических извержений можно увидеть на обоих полюсах, хотя это занимает почти два года и состоит только из серных осадков.[14] «Одним из поразительных открытий в записях ледяных кернов является свидетельство многочисленных сильных извержений, которые иначе не были обнаружены в записях тефры. Одним из предостережений в отношении этого подхода является то, что, хотя датировка ледяного керна путем подсчета сезонных слоев достаточно Надежный, он не является отказоустойчивым. Чем больше глубина, с которой извлекается ядро, тем больше вероятность его деформации Преобладающие ветры и химический состав атмосферы играют большую роль в перемещении вулканических летучих веществ от их источника к их окончательному местоположению. на поверхности или в атмосфере ".[14]

Меловой климат

Вовремя Меловой, Земля испытала необычную тенденцию к потеплению. Два объяснения этого потепления объясняются тектоническими и магматическими силами.[18][19] Одна из теорий - магматический суперплюм, вызывающий высокий уровень CO.2 в атмосферу.[18] Уровни углекислого газа в меловом периоде могли быть в 3,7–14,7 раз выше их нынешних уровней, что в среднем составляет 2,8–7,7 градуса по Цельсию.[18] С тектонической точки зрения движение плит и падение уровня моря могут вызвать дополнительные 4,8 градуса Цельсия во всем мире.[18] Комбинированный эффект магматических и тектонических процессов мог бы сделать Землю мелового периода на 7,6–12,5 градусов Цельсия выше, чем сегодня.[18]

Вторая теория теплого мелового периода - субдукция карбонатных материалов.[19] Поглощение углеродистых материалов приведет к выбросу углекислого газа из вулканов.[19] В меловом периоде Море Тетис был богат залежами известняка.[19] Подвергнув эту каменноугольную платформу, образовавшаяся магма стала бы более богатой диоксидом углерода. Поскольку углекислый газ хорошо растворяется в расплавах, он оставался бы растворенным до тех пор, пока ограничивающее давление магмы не стало достаточно низким, чтобы дегазировать и выпустить огромные количества углекислого газа в атмосферу, вызывая потепление.[19]

Вывод

Вулканы представляют собой мощные образы и силы на ландшафте Земли. Образование вулкана зависит от его местоположения и магматического происхождения. Магмы будут оставаться расплавленными до тех пор, пока давление и температура не позволят кристаллизоваться и выделиться. Во время дегазации магматический очаг поднимется и встретится с поверхностью Земли, вызвав вулкан. В зависимости от состава расплавленного материала этот вулкан может содержать множество газов. Большинство газов, выбрасываемых в результате извержения вулкана, являются парниковыми газами и вызывают атмосферные изменения. Эти атмосферные изменения затем вынуждают климат, как на региональном, так и на местном уровне, достичь нового равновесия с новой атмосферой. Эти изменения могут отражаться в похолодании, потеплении, увеличении количества осадков и многих других.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Trewartha, Г. Т. (1968). Введение в климат. Макгроу-Хилл. п. 408.
  2. ^ а б c d Раймо, М. Э.; Руддиман, В. Ф. (1992). «Тектоническое воздействие климата позднего кайнозоя». Природа. 359 (6391): 117–1122. Bibcode:1992Натура.359..117р. Дои:10.1038 / 359117a0.
  3. ^ а б Флейто, F .; Ramstein, G .; Бессе, Дж. (1999). «Моделирование эволюции азиатских и африканских муссонов за последние 30 млн лет с использованием модели общей циркуляции атмосферы». Журнал геофизических исследований. 104 (D10): 11, 995–1012, 1018. Bibcode:1999JGR ... 10411995F. Дои:10.1029 / 1999jd900048.
  4. ^ а б Ruddiman, W. F .; Куцбах, Дж. Э. (1989). "Вынужденное воздействие на поздний кайнозойский климат северного полушария поднятием плато в Южной Азии и на американском Западе". Журнал геофизических исследований. 94 (D15): 18, 409–18, 427. Bibcode:1989JGR .... 9418409R. Дои:10.1029 / jd094id15p18409.
  5. ^ а б Мольнар, П; Англия, P (1990). «Позднекайнозойское поднятие горных хребтов и глобальное изменение климата: курица или яйцо?». Природа. 346 (6279): 29–34. Bibcode:1990Натура 346 ... 29М. Дои:10.1038 / 346029a0.
  6. ^ а б Hansen, J .; и другие. (1984). «Климатическая чувствительность: анализ механизмов обратной связи». Климатические процессы и чувствительность к климату. Серия геофизических монографий. 5: 130–163. Bibcode:1984GMS .... 29..130H. Дои:10.1029 / gm029p0130. ISBN  0-87590-404-1.
  7. ^ а б Masek, J.G .; и другие. (1994). «Эрозия и тектоника на окраинах континентальных плато». Журнал геофизических исследований. 99 (B7): 13, 941–13, 956. Bibcode:1994JGR .... 9913941M. Дои:10.1029 / 94jb00461.
  8. ^ а б Баранина, S; Дэвис, П. (2003). «Кайнозойское изменение климата как возможная причина подъема Анд». Природа. 425 (6960): 792–797. Bibcode:2003Натура.425..792L. Дои:10.1038 / природа02049. PMID  14574402.
  9. ^ а б c d Клугель, Андреас; Кляйн, Фридер (2011). «Сложное хранение магмы и восхождение на зародышевые подводные вулканы с архипелага Мадейра». Геология. 34 (5): 337–340. Bibcode:2006Гео .... 34..337K. Дои:10.1130 / g22077.1.
  10. ^ Раймонд, Лорен А., Петрология: изучение магматических, осадочных и метаморфических пород. Waveland Press, издание 2, 30 мая 2007 г.
  11. ^ Блут, Г. Дж.S .; и другие. (1993). «Вклад взрывного вулканизма в глобальные концентрации двуокиси серы в атмосфере». Природа. 366 (6453): 327–329. Bibcode:1993Натура.366..327Б. Дои:10.1038 / 366327a0.
  12. ^ а б c Mandeville, C.W .; и другие. (2009). «Стабильные изотопы и петрологические свидетельства дегазации открытой системы во время климатических и доклиматических извержений горы Мазама, Кратерное озеро, Орегон». Geochimica et Cosmochimica Acta. 73 (10): 2978–3012. Bibcode:2009GeCoA..73.2978M. Дои:10.1016 / j.gca.2009.01.019.
  13. ^ Оппенгеймер, К. Фишер, Т., Скайлет, Б., 2014, Вулканическая дегазация: процесс и воздействие, В «Трактате по геохимии» (второе издание), под редакцией Х. Д. Холланда и К. К. Турекиана, Elsevier, Оксфорд, стр. 111–179, Дои:10.1016 / B978-0-08-095975-7.00304-1
  14. ^ а б c d е ж грамм час я j Oppenheimer, C .; и другие. (2011). «Дегазация серы из вулканов: исходные условия, наблюдение, химический состав шлейфа и воздействие на системы Земли» (PDF). Обзоры по минералогии и геохимии. 73 (1): 363–421. Bibcode:2011RvMG ... 73..363O. Дои:10.2138 / RMG.2011.73.13.
  15. ^ а б c d е ж грамм час я Durant, A.J .; и другие. (2010). «Воздействие вулканических частиц на атмосферу и окружающую среду». Элементы. 6 (4): 235–240. Дои:10.2113 / gselements.6.4.235.
  16. ^ а б c d е Таппер, А .; и другие. (2009). «Высокие облака от небольших извержений: чувствительность высоты извержения и содержания мелкой золы к неустойчивости тропосферы». Стихийные бедствия. 51 (2): 375–401. Дои:10.1007 / s11069-009-9433-9.
  17. ^ а б c Sigmundsson, F .; и другие. (2011). «Влияние климата на вулканизм: влияние на магматические системы нагрузки и разгрузки из-за изменений массы льда, на примерах из Исландии». Философские труды. 368 (1919): 2519–2534. Bibcode:2010RSPTA.368.2519S. Дои:10.1098 / rsta.2010.0042.
  18. ^ а б c d е Калдейра, Кен (1991). «Среднемеловой суперплейм, углекислый газ и глобальное потепление». Письма о геофизических исследованиях. 18 (6): 987–990. Bibcode:1991GeoRL..18..987C. Дои:10.1029 / 91gl01237.
  19. ^ а б c d е Johnston, K. B .; и другие. (2011). «Эффективность декарбонизации в зонах субдукции: последствия для теплого мелового климата». Письма по науке о Земле и планетах. 303 (1–2): 143–152. Bibcode:2011E и PSL.303..143J. Дои:10.1016 / j.epsl.2010.12.049.