Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<март>

Путеводители

День курильщика на Курилах

Летнее оживление вулканической деятельности имеет свои причины: в июне Земля максимально удалена от Солнца

14 июня остров Матуа был не виден с орбиты из-за плотной облачности. Однако пепел и пар из жерла извергающегося вулкана Пик Сарычева поднимались даже над облаками. Фото: NASA/MODIS Rapid Response Team/Goddard Space Flight Center 

Вулканические извержения на нашей планете происходят нередко, но чаще всего в месяце июне. Такую временную закономерность удалось выявить на основе статистической обработки большого массива данных Сергею Викторовичу Белову. Возможную причину этого феномена мы обсудим ниже, а здесь скажем, что три российских вулкана в эти дни подтвердили вывод русского геолога. В понедельник 15 июня 2009 года информационные агентства сообщили, что в минувшие выходные на Камчатке вулкан Шивелуч выбросил пепел на высоту 6,1 км. На Парамушире, самом северном острове Курильской гряды, вулкан Эбеко проявил себя скромнее, его пепловый выброс поднялся всего лишь на 300 м. Зато в центральном звене гряды на острове Матуа в ночь с 11 на 12 июня взрыв вулкана Пик Сарычева оказался рекордным. Он выбросил пепел на высоту 13 км.

Извержения вулканов бывают очень непохожи друг на друга. Иногда магмы горячи и текучи, они изливаются со склонов вулканов в виде лавовых потоков с большой скоростью. На Гавайских островах длина отдельных лавовых потоков достигает 50 км при ширине до 2,5 км. На вулкане Килауэа один из потоков прослеживается на расстояние 6,5 км при толщине всего несколько сантиметров. Скорость течения гавайских лав достигает 60 км/ч.

На острове Исландия, расположенном на Срединно-Атлантическом хребте, магма изливается сквозь трещины. Одно из таких извержений — из Трещины Лаки — случилось в 1783 году и привело к крупнейшей за всю историю Исландии национальной катастрофе. Тогда от прямых и косвенных последствий извержения погибло свыше одной пятой всего населения острова и подавляющая часть скота (половина коров и до 80% лошадей и овец). Извержение началось после восьми дней сильных землетрясений. Сначала серия мощных взрывов выбросила в воздух огромные тучи пепла, который выпал даже на полях Норвегии и Шотландии. 11 июня из двадцати двух центров на Трещине Лаки одновременно началось истечение лавы, которая быстро заполнила долины рек на протяжении десятков (до 80) километров. Средняя толщина потока составила 30 м, объем излившейся лавы — 12 км³, погребенная территория — 565 км². Раскаленная лава растопила многочисленные ледники и одновременно запрудила долины рек, огромные территории оказались под водой. Летом над страной завис «голубой туман» — облака ядовитых вулканических газов. Пастбища были засыпаны толстым слоем вулканического пепла.

Во время извержения вулкана Трещина Лаки в 1783 году истекшая из его жерла лава залила более пяти тысяч гектаров, а клубы пепла достигли даже Шотландии и Норвегии. Фото (Creative Commons license): Ulrich Latzenhofer

А бывает, что вязкая лава едва движется: например, на камчатском вулкане Карымский её скорость составляет всего 7 м/сутки. Магмы могут оказаться настолько вязкими, что выдавливаются из жерла вулкана в виде экструзий (куполов, обелисков), часто закупоривая при этом подводящий канал, по которому в приповерхностный вулканический очаг продолжают поступать глубинные газы. Наступает момент, когда малоглубинный очаг не выдерживает давления накопившихся газов и взрывается с огромной силой. Миллионы тонн пепла, бомб, шлаков и вулканических газов выбрасываются ввысь на десятки километров, достигая стратосферы.

К этому типу относятся вулканические извержения Тихоокеанского огненного кольца, наиболее опустошительные из которых происходили в Индонезии. Наибольшее число человеческих жизней унесло извержение вулкана Тамбора в 1815–1816 годах на небольшом острове Сумбава Зондского архипелага. Это было самое мощное извержение из числа известных в историческую эпоху. Оно длилось с 5 апреля 1815 года до 15 июля 1816-го. Наиболее сильные эксплозии (взрывы) произошли 10 и 11 апреля 1815 года. Высота горы уменьшилась почти на 1500 м. Взрывом была образована кальдера (круговой провал, в который проседают остатки взорванного вулканического конуса), диаметром 6 км и глубиной 500–600 м; при этом было перемещено до 150 км³ горных пород. Эксплозии сопровождались сильными землетрясениями, приливными волнами и ураганами. Погибло от 66 000 до 92 000 человек. Во всей этой области уцелело лишь 29 человек.

На восемь столетий раньше, в 1006 году, в результате катастрофического эксплозивного извержения вулкана Мерапи на острове Ява погибло индийско-яванское государство Матарам. Извержение сопровождалось сильными подземными ударами, в горе возникла расселина, и часть конуса сползла в долину. Чудовищный взрыв завершил разрушение. Число жертв осталось неизвестным. Мерапи (по явански — «огненная гора») принадлежит к числу наиболее активных и грозных вулканов Индонезии. За последнюю тысячу лет он извергался около семидесяти раз.

Знаменито извержение вулкана Кракатау в Зондском проливе, произошедшее в 1883 году между островами Ява и Суматра. До извержения вулкан представлял кальдеру диаметром около 6 км, в центре её был расположен остров Кракатау — молодая вулканическая постройка, состоящая из трех связанных друг с другом вулканов — Раката, Данан и Пербуватан. В воскресенье 26 августа 1883 года во второй половине дня началась серия взрывов, которые можно было наблюдать с кораблей, проходивших вдалеке. На следующий день в 10 ч 20 мин гигантский взрыв разнес на куски вулканические конусы Данан и Пербуватан. Грохот взрыва был слышен в Австралии, на расстоянии 3600 км, и даже на острове Родригес в Индийском океане, удаленном почти на 5000 км. Взрывом было поднято в воздух свыше 18 км³ горных пород. Пепел выпал на площади около 827000 км². В Джакарте он затмил солнце до такой степени, что наступила почти полная темнота. Тончайшая пыль достигла стратосферы, в которой она распространилась по всей земле, вызвав во всех странах необычно яркие закаты солнца и сумерки. Прошли годы, прежде чем тонкая пыль из верхних слоев атмосферы вновь осела на землю; в результате частичного экранирования солнечного излучения на больших территориях земли снизились на несколько градусов среднегодовые температуры воздуха.

Вид острова Кракатау и вулкана на нем на начало XIX века. После извержения 1883 года большая часть острова оказалась разрушенной. Иллюстрация Harper's Weekly из архива Библиотеки Конгресса США

Наиболее страшны высокоэксплозивные извержения типа «палящие тучи». Формирующие их лавы из-за большой газонасыщенности становятся очень подвижными и, вырываясь из жерла вулкана, скатываются по его склону с огромной скоростью, как огненная лавина. Извержение вулкана Мон-Пеле именно такого типа на острове Мартиника (Малые Антильские острова) обернулось одной из самых тяжелых природных катастроф нашей исторической эпохи. В результате мощного взрыва этого вулкана, породившего «палящую тучу» утром 8 мая 1902 года, был уничтожен самый крупный и красивый город Малых Антильских островов — Сен-Пьер вместе с его населением в 30000 жителей.

Какие вулканы самые опасные?

Ответ очевиден и прост — наиболее опасны вулканы, расположенные в непосредственной близости от человеческих поселений. Свежий пример — вулкан Эбеко: его нынешнее извержение самое скромное из трех синхронных, однако самое опасное, так как у подножья вулкана расположен город Северо-Курильск. Пеплопады, газовые выбросы часто досаждают жителям этого города. Рекордный же взрыв вулкана Пик Сарычева практически безопасен — до ближайшего населенного пункта, того же Северо-Курильска — 370 км. Правда, высотный пепловый шлейф, разнесенный на многие сотни километров, чреват угрозами для самолетов.

В 1943 году в Мексике вулкан Парикутин возник на кукурузном поле, прямо на глазах изумленного хозяина. В первые две недели его деятельности он извергал ежедневно до 10 млн.т пирокластов (вулканических обломков различной размерности) и до 650 тыс.т базальтовой лавы. Извергался непрерывно девять лет, за это время его жидкие лавы погребли несколько деревень.

В Индонезии число вулканов и жителей столь велико, что им просто приходится сосуществовать рядом, так на протяжении уже более тысячи лет известен грозный характер вулкана Мерапи, который погубил многие тысячи людей, сохраняя активность до наших дней — последнее крупное извержение происходило весной и летом 2006 года.

Ещё в позапрошлом столетии в отдельных вулканических областях начали проводить систематические наблюдения за вулканами. В 1845 году близ Везувия была организована вулканологическая обсерватория. Позднее вулканологические обсерватории появились на вулкане Этна на Сицилии, Мауна-Лоа на Гавайях, в Японии, Индонезии… Появились и научные методы решения проблемы прогноза вулканического извержения: геологический, петрологический, геодезический, сейсмический, геомагнитный, геохимический и астрономический.

Геологические исследования посвящены главным образом изучению строения вулкана и его истории, а также детальному геологическому картированию районов, окружающих соответствующий вулкан. Действуя таким образом при изучении истории извержений на Гавайских островах удалось установить, что периоды затишья между извержениями Мауна-Лоа с 1832 по 1968 год продолжались не менее двух и не более двухсот десяти месяцев. Статистические данные указывают на возможность одного извержения приблизительно через каждые 42 месяца. Аналогично поведение вулкана Килауэа. Однако существуют вулканы деятельность которых непредсказуема.

30 августа 1902 года, вулкан Мон-Пеле. Даже после страшного извержения в мае того года находились смельчаки, любопытство которых пересиливало чувство опасности. Фото из архива Библиотеки Конгресса США

Смысл петрологичеких методов можно пояснить на примере наших собственных исследований вулканов Курило-Камчатской вулканической дуги, которые проводились с 1979 по 1992 год. Нам удалось показать, что в этом регионе тип развития вулкана, состав вулканических продуктов и характер извержений зависят от тектонического положения вулканической постройки. Было выделено два типа вулканов. Первый — это мантийные, приуроченые к узлам пересечения островной дуги и субмередиональных глубинных разломов. Повышенная проницаемость земной коры в зонах разломов позволяет базальтовой магме относительно свободно и спокойно подниматься к поверхности. Их извержения проходят в виде лавовых потоков или пирокластических (пепел, шлак) выбросов.

Другая группа вулканов — коровые. Они также имеют мантийный очаг, но так как расположены вне зоны поперечных разломов, то путь магмы к поверхности затруднен. Возникают приповерхностные очаги, расположенные на глубинах в несколько километров. В этих очагах проходит длительная эволюция первичной базальтовой магмы с постепенным накоплением газов в опустошенном малоглубинном очаге. В конце концов остатки расплава в очаге под воздействием сильного флюидного давления ликвируют, то есть разделяются на две несмешивающиеся жидкости, после чего очаг и вулканический конус над ней взрываются. Остатки постройки проваливаются в опустошенный очаг, так образуется кальдера. Продуктом таких финальных извержений часто является сильно насыщенная газами кислая лава, которая может образовывать «палящие тучи».

Петрологическое изучение вулканов позволяет определить к какому типу они относятся и на какой стадии эволюции находятся. То есть мы выявили алгоритм развития вулкана и знаем теперь, какого состава продукты должны извергаться, и какой характер извержения следует ожидать.

Астрономические методы прогноза строятся на слежении за откликом на внешнее гравитационное воздействие на нашу планету. Такой отклик возникает из-за того, что вулканизм — это проявление процесса глубинной планетарной дегазации. Особенно должны влиять на периодичность этого процесса изменения в системе Земля–Луна–Солнце, что и происходит на самом деле. Давно уже доказана одиннадцатилетняя (солнечная) цикличность вулканических проявлений. Июньское же усиление вулканической активности, выявленное Беловым, вызвано тем, что это время прохождения нашей планетой точки афелия, точки изменения знака касательной составляющей ускорения при движении по эллиптической орбите. Здесь Земля испытывает некоторое коробление, оживляющее разломные структуры, к которым приурочены вулканические очаги.

В основе геодезических методов лежит наблюдение деформаций на склонах вулканов. Так, измерения наклонометром, проведенные в 1956 году на гавайском вулкане Килауэа, позволили установить, что деформации поверхности имеют циклический характер. Перед извержением происходит вспучивание, постепенное сводовое воздымание, а в ходе извержения как бы оседание и возвращение на прежнее место. Наблюдения подобного рода привели к выводу о том, что сводовое воздымание вызывается медленным заполнением очага. Такие явления могут, естественно, служить хорошими предпосылками для предсказания будущих извержений методами надзора.

Но наиболее надежным методом предсказания грядущего извержения являются сейсмические наблюдения. Физическая суть процесса очевидна. Продвижение магмы по магмоподводящим каналам вызывает «сейсмическое дрожание» почвы, которое может фиксироваться специальными чувствительными сейсмографами. Современный уровень развития техники позволяет передавать эти сигналы через спутники в аналитические центры, то есть вести наблюдения в режиме реального времени. Наиболее длинный временной ряд сейсмических наблюдений получен на японском вулкане Асама. Наблюдения, проведенные в течение 80 лет, позволили уже сравнительно давно выявить эмпирические связи между числом подземных толчков в предшествующем рое землетрясений и вероятностью извержений.

Предсказать нельзя бороться?

Триумфом советских вулканологов стало точное предсказание времени начала Большого трещинного Толбачинского извержения (БТТИ) 6 июля 1975 года. Это извержение оказалось крупнейшим за исторический период в области Камчатско-Курильского региона с объемом извергнутых лав и рыхлых продуктов свыше 2 км³. Долгосрочный и точный прогноз позволил организовать всестороннее изучение этого события с момента начала и до завершения весной 1976 года. Были сняты документальные фильмы, изданы прекрасные фотоальбомы.

Однако далеко не всегда даже комплексное использование различных методов позволяет вовремя предсказать извержение. Известен целый ряд случаев, когда извержения происходили без предварительного поднятия температуры воды или газов, а также без явного изменения химических параметров. Поведение каждого вулкана индивидуально, и закономерности, выявленные на одном из них, не действуют на другом.

Вулкан Аренал на Коста-Рике оставался неактивен до 1968 года. Тогда выбросы лавы уничтожили небольшую деревню со всеми жителями. Последнее крупное извержение приходится на 23 августа 2000 года, после чего всё снова успокоилось. Фото (Creative Commons license): Scott Robinson

Когда прогноз невозможен, можно попытаться найти защиту от вулканических извержений. Первые, известные нам, попытки активного воздействия на вулкан были предприняты во время извержения Этны на Сицилии в 1669 году. Сначала граждане Катаньи, города на который широким фронтом двигался лавовый поток, попытались соорудить баррикады на его пути. Эта мера оказалась бесполезной, тогда полсотни смельчаков под руководством знатного горожанина дона Диего Паппалардо (Diego Pappalardo, 1636–1710), завернувшись в мокрые шкуры, пробили ломами и кирками шлаковую корку потока с западной стороны и лава с силой устремилась в другом направлении. Однако теперь она направилась на городу Патерно, откуда к месту «диверсии» срочно выехал вооруженный отряд в пятьсот воинов, которые и прогнали людей Папальярдо. Лава в западном проломе вскоре застыла, а поток достиг и разрушил Катанью.

В 1935 году для отклонения лавового потока Мауна-Лоа, угрожавшего городу-порту Хило (Гавайские острова), была произведена бомбардировка его боковой части. Успех был полным, после бомбометания скорость во фронтальной части потока упала с 250 м/ч до 14 м/ч, а через восемнадцать часов лава остановилась. В 1955 году при извержении Килауэа в течение четырех часов был сооружен вал протяженностью 300 м и высотой 3 м, что позволило спасти плантацию от уничтожения.

30 января 1973 года жители портового города Вестманнаэйяр, расположенного на небольшом острове Хеймаэй у южного побережья Исландии, сразились с лавовым потоком, который к тому времени уничтожил триста домов и продолжал продвигаться дальше. Поток лавы угрожал порту, где находились рыбоперерабатывающие заводы, обеспечивающие более 20% экспорта Исландии. Страна оказалась на грани экономической катастрофы. Через город от моря протянули 30 трубопроводов из пластика и сильные потоки холодной морской воды обрушились на наступающую лаву. Фронт лавового потока остановился!

Отметим, что все приведенные примеры успешного противостояния вулканическому извержению относятся к базальтовым, относительно горячим и быстрым, лавовым потокам. Извержениям взрывного типа, особенно «палящим тучам», человек противостоять не может. Выход один — своевременный прогноз и эвакуация.

Владимир Сывороткин, 16.06.2009

 

Новости партнёров