7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Было бы неверно сказать, что мы доподлинно выяснили механизм вул­канических извержений. Современных знаний о физических свойствах лав, о расплавах, возникающих на глуби­нах в десятки километров и о соста­ве содержащихся в ней газов, еще недостаточно. Тем не менее существующие гипотезы опираются на ряд известных нам фактов. Извержение вулкана связано с поднимающимися с больших глубин расплавленными лавами. Возникновение таких распла­вов вызвано переходом твердых гор­ных пород в жидкое состояние, а это увеличивает их объем на 5-10%. Изменение объема вследствие разви­вающегося в жидком расплаве гидро­статического давления вызывает подъ­ем этого расплава вверх. Проникно­вение расплава на дневную поверх­ность зависит от прочности и моно­литности земной коры. Если послед­няя расчленена разломами, то про­исходят относительно спокойные из­вержения, иногда сопровождающие­ся фонтанированием (извержения га­вайского типа).

Но расплав может оказаться в об­становке, затрудняющей его подъем на земную поверхность. В этом слу­чае он затвердевает на глубине, об­разовав крупный гранитный массив, или вызывает проплавление располо­женных над ним горных пород.

Многое определяет химизм лав. Ес­ли это лавы основного состава, содер­жащие не более 50% кремнезема, то они обычно бывают жидкими и срав­нительно легко поднимаются по тре­щинам на поверхность, разливаясь по­токами во все стороны. Если же в лаве кремнезема больше (60—70%), то она становится густой, тягучей, со­здает пробки в вулканическом канале, и подъем ее на поверхность затруд­нен. Но это не означает, что «взрыво­опасны» лишь кислые лавы. Наибо­лее сильный вулканический взрыв прошлого столетия произошел в вул­кане Тамбора, извергающего ос­новные лавы. Следовательно, хими­ческий состав лав не единственная, а возможно, и не главная причина взрывных извержений.

Определяющим является количест­во газов в лаве. При высоком дав­лении вода и газы находятся в маг­ме в растворенном состоянии. Когда с приближением к земной поверхности давление начинает падать, вода переходит в газообразное состояние. Богатая газами лава как бы «вскипает» от накапливающихся в ней пузырьков. Когда газовых пузырьков становится много, они соединяются друг с дру­гом и лава оказывается раздроблен­ной на мельчайшие частицы. Начав­шаяся кристаллизация магмы уве­личивает давление паров воды. Воз­растание давления паров в такой га­зовой камере приводит в конечном счете к взрыву, разрушающему за­крывающие ее пласты горных пород. Скопившаяся в недрах газовая эмульсия еще жидкой магмы выбра­сывается в атмосферу, мельчайшие пузырьки тотчас застывают и в виде вулканического пепла разносятся по воздуху, а затем падают обратно на землю.

Начальное давление взрыва может достигать 1500—3000 атм. (изверже­ние Безымянного по Г. С. Горшкову). Такое огромное давление создается, вероятно, в результате цепных реак­ций, развивающихся в газовой фазе. При этих реакциях происходит выде­ление тепла и, таким образом, из­вержение приобретает характер теп­лового взрыва.

Тот факт, что взрывные извержения Кракатау или Санторина неоднократ­но происходили на одном и том же месте (в пределах одной кальдеры), свидетельствует, что под таким вул­каном длительное время работает один и тот же подводящий канал. В его верхней части, по-видимому, на сравнительно небольшой глубине (1—2 км), происходила концентрация газовых пузырьков. В конечном сче­те общее накопление внутрен­них напряжений в расплаве и в его газовой фазе приводит к сильнейше­му взрыву. Поэтому, чем большие на­пряжения накопились за период отно­сительного покоя, тем взрыв сильнее.

После взрыва обычно наступает об­рушение кровли подземной поло­сти, откуда была выброшена эмуль­сия магмы, и образуется кальдера.

Кальдеры бывают разного генези­са: 1) эксплозивные; 2) образующиеся вследствие обрушения; 3) смещенные кальдеры обрушения; 4) эрозионные кальдеры. Наиболее распростране­на вторая группа.

Эксплозивная кальдера образует­ся в результате взрыва. Примером может служить возникновение в 1888 г. кальдеры вулкана Бантая в Японии. После тысячелетнего пере­рыва в течение минуты произошло до 20 взрывов и было выброшено бо­лее кубического километра породы. Вершина и значительная часть се­верного склона вулкана разрушились, возникла подковообразная впадина площадью 3,5 км2. Внутри образо­вавшегося амфитеатра открылось жерло вулкана, через которое на по­верхность Земли поступал раскален­ный материал.

Иначе образуется кальдера обру­шения. После взрыва и опорожнения камеры происходит обрушение кров­ли вулкана. Кальдеры этого типа по размерам больше, чем эксплозив­ные, и образуются они при самых сильных взрывах. По последним дан­ным, промежуточные магматические очаги кальдер обрушения расположе­ны на сравнительно небольшой глу­бине: под Везувием — 6 км, Ки­лауэа — 4; Михара — 4—5, Авачей — 3—5 км.

Основными видами энергии действующего вулкана являются: 1) по­тенциальная энергия, учитываемая по изменению уровня лавы в процес­се извержения; 2) кинетическая энер­гия, зависящая от скорости выбрасы­ваемых продуктов и их массы; 3) теп­ловая энергия, включающая то тепло, которое содержится в лаве, газах и твердых частицах; 4) сейсмическая энергия и энергия воздушных масс, определяемые величиной смещения почвы (магнитудой) и изменением давления воздуха.

Общее количество энергии, необ­ходимое для распыления 1 км3 в пе­пел с размером частиц в сотые до­ли миллиметра, по подсчетам совет­ского ученого Е. К. Мархинина, рав­но приблизительно 1,85-1015 Дж. Об­щее же количество тепловой энер­гии, заключенной в кубическом кило­метре лавы перед извержением, рав­но 2,5-1018 Дж. Оказывается, что тер­мальная энергия вулкана в тысячу раз больше энергии пеплообразования.

Для характеристики силы изверже­ния было предложено вычислить но­вую величину — магнитуду изверже­ния, которая является величиной, пропорциональной выделившейся энергии. Кроме того, она выражает энергию вулканического извержения атомно-бомбовым эквивалентом, т. е. числом атомных бомб, могущих дать соответствующую энергию при взры­ве. Энергия одной атомной бомбы принята 8,4-1014 Дж. Оказалось, что взрыв Безымянного эквивалентен 4 тысячам, Кракатау — 20 тысячам, а Тамбора — 200 тысячам атомных бомб. По количеству выброшенного материала можно приблизительно оценить энергию вулканического из­вержения.

T_001

Нетрудно видеть, что вулканические катастрофы типа Кракатау, Тамбора принадлежат к числу максимальных по объему выброшенного материала, площади пеплопада, энергии взрыва. Кальдера Санторина превышает каль­деру Кракатау, следовательно, объ­ем вулканического материала, исторг­нутого из недр, и энергия этого ка­таклизма были еще выше. По силе разрушительного эффекта изверже­ние Санторина может быть сравнено лишь с извержением вулкана Там­бора на острове Сумбава в Индо­незии, а извержение Тамбора — это самое опустошительное, самое силь­ное извержение за последнее тыся­челетие. То, что мы знаем сейчас о вулканических катастрофах, свиде­тельствует, что пароксизмы Сантори­на и Тамбора это максимальные по силе вулканические извержения, про­исшедшие за время существования человечества.

Сравним энергию землетрясения и вулканического взрыва. Энергия са­мого сильного из известных земле­трясений достигает 1018 Дж, или 1025 эрг. Это в сотни раз больше энергии взрыва Безымянного вул­кана, но примерно соответствует си­ле взрыва вулкана Катмай. Энергия взрыва Кракатау оказывается в де­сятки раз, а Тамбора и Санторина в сотни раз больше энергии самого сильного землетрясения.

Таким образом, извержение Сан­торина в XV в. до н. э. принадлежит к числу величайших геологических ка­тастроф. Энергия взрыва, эквива­лентна 200 тысячам атомных бомб или 350 водородных бомб и в сотни раз превышает энергию самого силь­ного землетрясения. Энергия взрыва Санторина была минимум 1027 эрг, а это, по-видимому, предел силы геологических пароксизмов на нашей планете. Размер их лимитирует прочность горных пород. Больших напря­жений земная кора не выдержива­ет — происходит землетрясение или вулканический взрыв, и напряжение снимается.

Выяснение максимально возможной силы геологической катастрофы име­ет исключительное значение для ре­шения проблемы Атлантиды. Во-пер­вых, если дословно следовать тексту Платона, где сказано, что Атлантида была «больше Ливии (Африки) и Азии (Малой Азии), вместе взятых», то оче­видно, что для полного уничтожения такой огромной страны необходима геологическая катастрофа, в ты­сячи раз большая, чем известные нам. Таких геологических катастроф предполагать мы не можем и, следо­вательно, вынуждены признать, что если Атлантида существовала и была уничтожена каким-то катастрофичес­ким природным явлением, то разме­ры погибшей страны были много меньше, чем это дословно следует из диалога Платона.

Во-вторых, для наших дальнейших выводов чрезвычайно важно, что из­вержение Санторина в XV в. до н. э., связываемое с гибелью минойской морской державы, является одной из максимально возможных геологиче­ских катастроф. Значит, если мы хо­тим объяснить уничтожение Атлан­тиды геологической катастрофой, то Санторинское извержение, судя по силе взрыва и площади опустошения, подходит для этой цели больше, чем что-либо иное.