Кіріспе

Белсенді жанартаулардан шығатын газдар. Жанартау газдары – белсенді (немесе кейде ұйықтап жатқан) жанартаулардан шығатын газдар. Оларға жанартау тастарындағы қуыстарда (везикулаларда) тұтқындалған газдар, магма мен лавада еріген немесе диссоциацияланған газдар, сондай-ақ лавадан, жанартау кратерлерінен немесе тетікшелерден шығатын газдар жатады. Жанартау газдары жанартау әрекетінен қыздырылған жер асты сулары арқылы да шығады. Жердегі жанартау газдарының көздері:
Жер мантиясынан шыққан бастапқы және қайта өңделген құраушылар,
Жер қыртысынан сіңірілген құраушылар,
жер асты сулары және Жер атмосферасы. Қыздырғанда газға айналатын немесе газ шығаратын заттар ұшқыш заттар деп аталады.

Құрамы

Жанартау газдарының негізгі құрамдас бөліктері – су буы (H2O), көмірқышқыл газы (CO2), күкірт (көбінесе күкірт диоксиді (SO2) – жоғары температуралы жанартау газдары үшін немесе күкірттегі (H2S) – төмен температуралы жанартау газдары үшін), азот, аргон, гелий, неон, метан, көміртек монооксиді және сутек. Жанартау газдарында табылған басқа қосылыстар: оттек (метеорлық), хлорсутек, фторсутек, бромсутек, күкірт гексафториді, карбонил сульфиді және органикалық қосылыстар. Сирек кездесетін экзотикалық қосылыстарға сынап, галокарбондар (оның ішінде ХФҚ) және галоген оксидтері жатады. Газдардың мөлшері жанартаудан жанартауға, жанартаулық белсенділікке және тектоникалық ортаға қарай айтарлықтай өзгереді. Су буы – тұрақты түрде ең көп кездесетін жанартау газы, әдетте жалпы шығарылымның 60%-дан астамын құрайды. Көмірқышқыл газы әдетте шығарылымның 10-40%-ын құрайды. Конвергентті тақта шекараларында орналасқан жанартаулар, ыстық дақтардағы немесе дивергентті тақта шекараларындағы жанартауларға қарағанда көбірек су буы мен хлор шығарады. Бұл себебі субдукция аймақтарында пайда болған магмаға теңіз суы қосылады. Конвергентті тақта шекараларындағы жанартауларда H2O/H2, H2O/CO2, CO2/He және N2/He арақатынастары ыстық дақтардағы немесе дивергентті тақта шекараларындағы жанартауларға қарағанда жоғары болады. Мысалы, Монсеррат аралындағы Суфриер-Хиллс жанартауы. Егер газ магмадан жеткілікті жылдамдықпен шыға алмаса, ол магманы ұсақ күл бөлшектеріне ыдыратады. Сұйық күлдің тұтқыр магмаға қарағанда қозғалуға кедерісі аз болғандықтан, ол үдеп, газдардың одан әрі кеңеюіне және қоспаның үдеуіне себеп болады. Осы оқиғалар тізбегі жарылысқа ұшыраған вулканизмге алып келеді. Газдың жұмсақ (пассивті атқылаулар) немесе жарылысқа ұшыраған (жарылыс атқылаулар) түрде шығуы бастапқы магманың жалпы ұшқыш заттар құрамымен және оның құрамымен анықталатын магманың тұтқырлығымен анықталады. "Жабық жүйе" дегазациясы – газ бен оның туыс магмасы бірге және бір-бірімен тепе-теңдікте көтерілетін жағдайды білдіреді. Шығарылған газдың құрамы газ жүйеден шыққан кездегі қысым мен температурада магма құрамымен тепе-теңдікте болады. "Ашық жүйе" дегазациясында газ өзінің туыс магмасынан шығып, жоғарыдағы магма арқылы тепе-теңдікті сақтай отырып көтерілмейді. Жер бетінде шығарылған газдың құрамы әртүрлі тереңдіктегі магмадан бөлінген массалық ағыстың орташа көрсеткіші болып табылады және ол кез келген тереңдіктегі магма жағдайларын көрсете алмайды. Балқыған тау жынысы (магма немесе лава) атмосфераға жақын жерде жоғары температуралы жанартау газын (>400 °C) шығарады. Жарылыс кезінде магмадан газдардың кенеттен шығуы балқыған тау жынысының жылдам қозғалысына себеп болуы мүмкін. Магма сумен, теңіз суымен, көл суымен немесе жер асты суымен кездескенде, ол тез ыдырауы мүмкін. Газдардың тез кеңеюі – жарылысқа ұшыраған жанартаулардың көптеген жарылыстарының негізгі қозғаушы күші. Алайда, жанартау газының маңызды бөлігі белсенді вулканизмнің жартылай үздіксіз тыныш фазаларында босатылады.

Төмен температуралы жанартау газдары мен гидротермиялық жүйелер

Жоғары қарай қозғалған магмалық газ су қабатындағы метеориттік сумен кездескенде бу пайда болады. Магманың жасырын жылуы метеориттік судың бу фазасында жоғары көтерілуіне де себеп болуы мүмкін. Бұл ыстық қоспаның сұйық тау жыныстарымен әрекеттесуі салқындаған магмалық және қалыптасқан тау жыныстарынан құрамдас бөліктерді ерітіп шығарып, көлемдегі өзгерістерге, фазалық ауысуларға, химиялық реакцияларға және осылайша жоғары қарай сіңіп өтетін сұйықтың иондық күшін арттырады. Бұл процесс сұйықтықтың pH деңгейін төмендетеді. Салқындау фазалық бөлінуге және минералдардың шөгуіне, сондай-ақ тотығу деңгейінің төмендеуіне алып келеді. Мұндай гидротермальдық жүйелердің жер бетінде көрінуінде төмен температуралы жанартау газдары (<400 °C) бу-газ қоспалары түрінде немесе ыстық бұлақтарда ерітілген күйде шығады. Мұхит түбінде мұндай ыстық, қаныққан гидротермальдық сұйықтықтар суық теңіз суына құятын жерде "қара түтін" деп аталатын алып түтіктік құрылымдарды қалыптастырады. Геологиялық уақыт өте келе, гидротермальдық еріту, өзгеру және/немесе тау жыныстарында минералдардың қайта орналасуы экономикалық құнды кен орындарының белгілі бір түрлерін қалыптастыратын тиімді шоғырландыру процесі болып табылады.

Жарылғыш емес жанартаулық газдың шығарылуы

Газ шығару жарықтар арқылы немесе кеңейген өткізгіш топырақтың үлкен аумақтары арқылы диффузиялық газсыздану арқылы, диффузиялық газсыздану құрылымдары (ДГҚ) ретінде жүруі мүмкін. Газдың конвективтік жоғалуы орын алатын жерлерде күкірт пен сирек минералдардың шөгіндісі күкірт кендері мен кішкентай күкірт түтіндерін, фумаролаларды құрайды. Өте төмен температурадағы (100 °C-тан төмен) фумаролалық құрылымдар солфатаралар деп те аталады. Көбінесе көмірқышқыл газынан тұратын суық газсыздану орындары мофеттер деп аталады. Жанартаулардағы ыстық бұлақтар көбінесе еріген күйдегі магмалық газдың өлшенетін мөлшерін көрсетеді.

Вулкандық газдар және жанартауларды бақылау

Жанартау газдарының кейбір құрамдас бөліктері тереңдегі жағдайдың өзгеруінің өте ерте белгілерін көрсетуі мүмкін, оларды алдағы белсенділікті болжау үшін қуатты құралға айналдырады. Сейсмикалық және деформациялық мониторинг деректерімен бірге қолданылғанда, корреляциялық мониторинг айтарлықтай тиімділікке ие болады. Жанартау газын мониторингтеу – кез келген жанартау обсерваториясының стандартты құралы. Өкінішке орай, ең дәл құрамы туралы мәліметтерді алу үшін қауіпті далалық сынама алу экспедицияларын өткізу қажет. Дегенмен, 1990 жылдары қашықтан зондтау техникасы үлкен жетістіктерге жетті. Жер асты көміртегі газын шығару жобасы 9 жанартауды үздіксіз мониторингтеу үшін Multi-GAS қашықтан зондтауын пайдалануда.

Қауіптер

1900 және 1986 жылдар аралығындағы жанартауларға байланысты адам өлімінің шамамен 3% тікелей жанартау газдарынан болған. Кейбір жанартау газдары қышқылдық әсерден зақымдап өлтіреді, ал басқалары ауа жетіспеуден өлтіреді. Күкірт диоксиді, хлорсутек, күкіртсутек және фторсутек сияқты кейбір жанартау газдары атмосферадағы басқа бөлшектермен әрекеттесіп, аэрозольдер құрайды.