5 лет назад
Нету коментариев

Вулканы распределены по всему миру не хаотично, они приурочены к строго определенным зонам. Это, безусловно, хорошо для тех стран, которым не грозит и никогда не будет грозить извержение вулкана, и плохо для других, на долю которых выпали все опасности, сопряженные с вулканическими извержениями. На карте, насчитывающей около 500 действующих вулканов, четко вырисовываются вулканические пояса, причем львиная доля вулканов приходится на Тихоокеанский пояс. Еще один отчетливый пояс протягивается посредине Атлантического океана. Эти два вулканических пояса сопутствуют распределению сейсмических зон и границам плит земной коры. Подобно землетрясениям, извержения вулканов обычно бывают приурочены к границам плит. Огромные геологические силы действуют там, где наблюдаются движения плит земной коры относительно друг друга. Тихоокеанское «Огненное кольцо» и Срединный Атлантический хребет являются хорошо известными границами плит; по контурам Средиземноморья также есть вулканы. Имеются и другие вулканические области, особенно много вулканов в восточной Африке. Здесь они приурочены к системе Рифт-Велли, которая, возможно, представляет собой очень молодую границу плит. В этом месте Африка могла бы расколоться, если бы она не испытывала мощного сжатия со стороны других плит.
Но есть еще вулканы, расположение которых является исключением из правила. Так, временно не действующие вулканы нагорья Тибести в Сахаре, а также лучше изученные и более активные вулканы на Гавайских островах находятся как раз в центре плит. Будучи совершенно не связанными с границами плит, они обязаны своим происхождением так называемым «горячим точкам» в недрах Земли, которые в этих местах как бы прожгли отверстия в вышележащих плитах.
Поскольку большинство вулканов располагается на границах плит, характер этих границ может указывать на то, вулканы какого типа следует ожидать в том или ином районе. Срединный Атлантический хребет представляет собой границу расходящихся плит, где расплываются в разные стороны две половины Атлантики и вулканы образуют новую кору в зоне расширения (сирединга). В этом случае магма поступает из глубинных частей мантии и поэтому состоит почти исключительно из базальта. Очень жидкий материал с низким содержанием кремнезема образует подвижные лавовые потоки с относительно слабой взрывной силой, что типично для вулканов Исландии.
Иная картина наблюдается в Тихоокеанской области, где располагаются границы сходящихся плит. Здесь одна из плит перекрывает другую, разрушая ее, и при этом огромные количества залегающих на поверхности пород увлекаются на глубину. На глубине температуры достаточно высоки для плавления пород и образования магмы, состав которой на границах сходящихся плит может быть практически любым. Гораздо более важен тот факт, что в этой зоне могут формироваться вязкие, богатые кремнеземом магмы с высоким содержанием газа. Такие магмы обычно приводят к более сильным извержениям взрывного типа. Вулканам островных дуг, находящимся очень близко от границ плит, как, например, в Вест-Индии и Ост-Индии, обычно и присущи богатые кремнеземом риолиты. А когда мы имеем дело с подобным вулканическим материалом, следует ожидать извержений такой же огромной силы, какой обладали вулканы Мон-Пеле и Кракатау.
Эти обобщенные геологические выводы никоим образом не могут помочь в прогнозе конкретных извержений, но они служат основой для оценки опасности в том или ином вулканическом районе. Парадоксально, но вулканы, вызывающие столь сильные разрушения, приносят человеку и пользу. Почвы, развивающиеся на вулканическом пепле, очень плодородны и способствуют интенсивному развитию сельского хозяйства. Земли вокруг Везувия и Этны и на их склонах всегда успешно возделывались. Благодаря богатым вулканическим почвам на острове Ява даже склоны Мерапи — одного из самых активных и опасных вулканов в мире — густо заселены. Филиппинский вулкан Тааль расположен на острове в озере; в 1965 г. произошло его сильное извержение, многие жители острова были вовремя эвакуированы и тем самым спасены. Но спустя лишь два дня они вернулись на остров.
В подобных ситуациях огромное значение имеют своевременная оценка степени риска и выделение наиболее опасных зон. Это необходимо и для того, чтобы свести к минимуму размеры массовой эвакуации, когда надвигается опасность извержения. Основой для оценки степени риска являются геологическое и историческое изучение предшествовавших извержений, прогноз возможности возникновения грязевых потоков, определение масштабов лавовых потоков. Для этого привлекаются сведения о предполагаемом составе и вязкости магмы, а также результаты изучения топографии вулкана. Склоны вулкана Келуд в Индонезии подразделены на зоны по степени опасности возникновения грязевых потоков, а вулканы Гавайских островов размечены на зоны по вероятности затопления лавой. Самые лавоопасные площади на острове Гавайи располагаются вдоль активной рифтовой зоны Килауэа. Здесь для каждого дома есть риск (один из сорока) быть разрушенным лавой в ближайшие 25 лет. Архитекторы и инженеры могут использовать эту цифру при планировании строительных работ.
Вулканы Каскадных гор на северо-западе США также изучались с целью подразделения их на зоны по степени риска; это тем более важно, что в этом районе находится несколько крупных городов. Прошлый опыт показал, что примерно раз в 100 лет какой-либо из вулканов извергается. В самых опасных зонах лавовые потоки могут распространяться вниз по долине на расстояние до 15 км от источника, грязевые потоки — до 20 км, а пепел по ветру — на 40 км. Кроме того, вулканы Каскадных гор достаточно богаты кремнеземом, что может обусловить сильные извержения. Но возможность поистине грандиозного катастрофического извержения настолько маловероятна, что с экономической точки зрения ее даже не следует принимать во внимание.
Прогноз вулканической деятельности — трудное и дорогостоящее мероприятие, хотя затраты на него себя оправдывают, если учесть, какой колоссальный материальный ущерб наносят извержения вулканов. Даже в небольшом масштабе давать прогноз нелегко, поскольку мы имеем дело со стихией. Так, в 1976 г. два англичанина поднимались на относительно спокойный вулкан Сангай в Эквадоре и погибли, когда совершенно неожиданно дождь вулканического пепла на мгновенье сменился ливнем обломков раскаленной докрасна лавы. Истинную потенциальную опасность вулканической деятельности, даже относительно слабой, предсказать трудно. И меры защиты бывают иногда весьма необычными. Например, во время извержения Этны в 1971 и 1974 г. итальянской полиции пришлось дубинками разгонять толпы туристов, рвущихся к огнедышащему потоку лавы.
При малых масштабах непосредственной опасности любой прогноз, способствующий сохранению жизни людей, является приемлемым и ценным. Но при крупных масштабах бедствия вулканологи сталкиваются с другой проблемой: тревожные сигналы о катастрофах, происходящих в отдаленных районах, поступают лишь тогда, когда уже поздно что-либо предпринимать. В большинстве случаев прогнозы не могут быть точными, а ведь после массовых эвакуации, вызванных ложными тревогами, на оповещения о стихийных бедствиях население просто перестает обращать внимание. Если вулкан не извергается постоянно, людей очень легко успокоить. Об этом свидетельствует хотя бы успех воззвания «Не надо паники!», обращенного к жителям города Сен-Пьер перед его разрушением в 1902 г. Обнадеживает тот факт, что наука о предсказании извержений вулканов в наши дни начинает давать многообещающие результаты.
Самый точный прогноз вулканических извержений, очевидно, можно было бы составить, изучая цикличность вулканической деятельности или анализируя последовательность связанных с нею событий. Но, к сожалению, первый способ редко бывает действенным, поскольку ни один вулкан мира не продемонстрировал до сих пор четко выраженной цикличности извержений. Поэтому время следующего извержения конкретного вулкана трудно предсказать с разбросом менее чем 10 лет. Кроме того, сильные и разрушительные извержения вулкана Ламингтон на Новой Гвинее в 1951 г. и извержение вулкана Безымянный на Камчатке в 1956 г., которые считались потухшими, значительно снизили достоверность прогнозов, сделанных на основании анализа периодичности предыдущих катастроф.
Гораздо большую пользу приносит изучение характера вулканической деятельности в период извержения. Например, из вулкана Парикутин лава всегда начинала истекать через некоторое время после того, как пеплопады достигали максимума и затем внезапно прекращались. Сейчас признается опасность, таящаяся за резким прекращением вулканической деятельности потенциально грозных вулканов, лава которых богата кремнеземом. Примером тому служит вулкан Мон-Пеле. В 1902 г. вулканическая деятельность этого вулкана, казалось, достигла апогея, а затем вдруг резко, хотя и ненадолго, прекратилась. Вулкан словно замер, а тем временем внутри его в течение 4 ч возрастало давление газа. В результате произошло катастрофическое извержение, известное всему миру. Ныне подобное развитие событий послужит сигналом к немедленной эвакуации из данного района, как это было сделано в окрестностях вулкана Суфриер в 1976 г.
При прогнозе вулканических извержений необходимо учитывать и возможное влияние внешних (по отношению к вулкану) процессов. Оказывается, что извержение некоторых вулканов совпадает во времени с климатическими изменениями или с действием земного прилива. Вулкан Пуиеуе в Чили, например, начал извергаться в 1960 г. через 48 ч после того, как произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана. К сожалению, подобные механизмы, приводящие в действие вулканы, до сих пор настолько плохо изучены, что использовать их как критерии прогноза извержений почти невозможно.
В качестве предвестников близкого извержения могут выступать разнообразные признаки: повышение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов и др. Когда магма поднимается к жерлу внутри вулкана, ее тепловое воздействие на горные породы иногда может быть обнаружено прежде, чем начнется извержение. Для этого используется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах. Но заметное увеличение температуры горной породы далеко не всегда является предвестником извержения, и эти наблюдения не приносят существенной пользы. Вследствие нагревания магмой может повыситься температура источников и фумарол, причем этот эффект становится заметным гораздо раньше, чем потепление пород. Так, извержение вулкана Тааль на Филиппинах в 1965 г. удалось предсказать благодаря тому, что значительно повысилась температура воды в кратерном озере. На этом основании было принято решение о немедленной эвакуации жителей района; погибло всего 190 человек, хотя извержение было очень сильным.
Нагревание приводит также к размагничиванию пород, если температура магнитных минералов превысит точку Кюри. Это воздействие можно контролировать проведением наземной магнитной съемки. Значительные потери намагниченности горных пород были зарегистрированы перед извержением вулкана Осима в Японии, магматический очаг которого располагался относительно неглубоко. На гавайских же вулканах, которые, очевидно, питаются магмой из более глубоких очагов, магнитных эффектов обнаружено не было.
Весьма вероятно, что достаточно надежным может быть прогноз, основанный на изучении состава газов из фумарол. Вулканологической службой Японии было обнаружено, что в фумароль-ных газах некоторых вулканов непосредственно перед извержением заметно повышалось содержание хлора и сернистого газа. Хотя на примере других аналогичных вулканов Японии этот факт и не подтвердился, но тем не менее он весьма интересен. Поскольку поведение газов непосредственно связано с механизмом извержения, их изучение, вероятно, позволит выявить надежные методы прогноза.
Перед извержением должны переместиться вверх миллионы тонн расплавленной породы; очевидно, что для прогноза достаточно обнаружить это движение. Практически это можно осуществить двумя путями: измерением небольших поверхностных смещений и сейсмической регистрацией толчков и сотрясений от глубинных подвижек. Магма образуется в земной коре на значительной глубине, а затем движется вверх благодаря своей пониженной плотности по сравнению с окружающими более холодными твердыми породами. Перед самым извержением приближение магмы к земной поверхности вызывает ее региональное воз-дымание и приподнимает купол вулкана. Это можно обнаружить детальными измерениями превышений и расстояний между точками на участке поднятия, а также определением углов наклона местности. Последняя операция проводится с помощью особых приборов — наклономеров, которые представляют собой заполненные жидкостью трубки, соединяющие два резервуара. Наклономеры просты в обращении, дешевы, высокочувствительны и позволяют определять изменение углов наклона с погрешностью до одной миллионной доли градуса.
Геологическая служба США подробно изучает состояние вулкана Килауэа на острове Гавайи. Хотя общее поднятие вершины вулкана не превышает там 1 м, при наблюдениях чаще всего используются наклономеры. В течение 1958 и 1959 г. эти приборы постоянно регистрировали воздымание поверхности вулкана, предсказывая возможность его извержения в ближайшем будущем. В ноябре 1959 г. действительно произошло несколько слабых извержений. Однако наклономеры продолжали фиксировать непрерывное поднятие земной поверхности, что грозило новым извержением. Это и случилось: в январе 1960 г. произошло сильное извержение с излиянием большого количества лавы; воздымание поверхности вулкана прекратилось.
Еще одним из последствий восходящего движения магмы в вулкане являются мелкие землетрясения, которые могут быть обнаружены стандартными сейсмографами. Множество слабых толчков в течение 16 лет ощущалось в районе вокруг Везувия, и, наконец, в 79 г. н. э. произошло ужасное извержение этого вулкана. К сожалению, в то время еще не знали, что увеличение частоты толчков — один из наиболее надежных предвестников вулканических извержений.
При помощи сети сейсмографов можно не только обнаружить сотрясения, но и определить их место и глубину зарождения, что очень важно, если мы хотим проследить движение магмы вверх по подводящему каналу вулкана. Предсказание извержений вулкана Асама в Японии ведется сейчас по нарастанию частоты толчков на участке в радиусе 1 км от жерла. На вулкане Килауэа за сутки в среднем отмечается шесть сотрясений грунта, но в начале 1955 г. частота толчков резко возросла, и только за 26 февраля было зарегистрировано 600 сотрясений земной поверхности. Говорили, что извержение неизбежно, и действительно, через два дня оно произошло. Но и после этого продолжались толчки в недрах под деревней Капохо. Была проведена срочная эвакуация населения, к счастью, своевременная, так как последовало второе, более сильное и разрушительное, извержение вулкана.
Точное определение участка, где концентрировались толчки, принесло большую пользу жителям острова Тристан-да-Кунья в 1961 г. У них не было никаких инструментов. Просто сравнивая силу толчков на противоположных концах острова, люди поняли, что там, где они живут, сотрясения более интенсивные. Население покинуло это место, а вскоре началось извержение.
Сочетание контроля за наклоном земной поверхности с сейсмическим контролем может оказать большую помощь в предсказании поведения вулкана. Но, к сожалению, в настоящее время прогноз возможен лишь при условии применения дорогостоящих приборов, поскольку другие методы в большинстве случаев четких результатов не дают. Но единичные приборы тоже не решают задачи. Автоматизированная же система, соединенная с радиопередатчиками на каждом потенциально опасном вулкане является слишком большой роскошью как с практической, так и с экономической точки зрения.
Тем не менее сеть контрольно-измерительных устройств, установленных Геологической службой США на вулкане Килауэа и других гавайских вулканах, показывает, что если опираться на опыт и хорошее знание особенностей вулкана, то прогноз извержений становится задачей вполне разрешимой. Однажды вечером в 1973 г. сотни туристов любовались извержением Мауна-Улу — небольшого жерла на склоне вулкана Килауэа. Внезапно приборы, находящиеся в вулканологической обсерватории, зарегистрировали сильный толчок. Было отмечено и еще одно явление: начало вытекать лавовое озеро Мауна-Улу. Кроме того, наклономеры показывали, что вершина вулкана Килауэа погружается. Из района срочно было эвакуировано все население, а 4 ч спустя произошло извержение вулкана, которое отрезало бы все пути к отступлению.

Будущее
Извержения вулканов являются в настоящее время наиболее хорошо изученными и, следовательно, наименее опасными из геологических катастроф. Однако это вовсе не означает, что деятельность вулканов можно контролировать. Вряд ли человек сможет когда-либо подчинить себе крупное извержение или же оказать на него заметное воздействие. Сейчас извержение может быть предсказано при условии, что оно развивается относительно медленно. Благодаря своевременной эвакуации можно избежать человеческих жертв, но с разрушением зданий приходится мириться как с неизбежным последствием.
Извержение вулкана Килауэа на острове Гавайи нанесло ущерб на сумму более 2 млн. долл., но ни один человек не погиб. В нескольких километрах от вулкана Килауэа расположен город Хило, построенный на лаве, излившейся из вулкана Мауна-Лоа в 1881 г. В июле 1975 г. извержение вулкана Мауна-Лоа заставило гражданские власти города Хило быть настороже в течение шести дней; затем мелкие землетрясения и прекращение поднятия вулкана показали, что угроза миновала. Но прошлая вулканическая деятельность Мауна-Лоа свидетельствует о том, что в ближайшие несколько лет может произойти более сильное извержение, в результате которого на город Хило может обрушиться лавовый поток. Однако пока продолжают регистрировать подвижки земной коры и землетрясения, нет необходимости в каких-либо иных мерах предосторожности. Угроза городу нарастает настолько медленно, что в случае опасности могут быть возведены стены, отводящие лаву.
Изучение извержений на Гавайях и, конечно, извержения вулкана Киркефедль в Исландии в 1973 г. показывает, что вулканы этого типа представляют не очень существенную угрозу. Истинную опасность таят в себе мощные вулканы, расположенные на территории менее развитых стран, где не ведется всестороннего наблюдения за проявлениями вулканической деятельности. Во время извержения вулкана Ламингтон на Новой Гвинее в 1951 г. погибло 3000 человек; это произошло главным образом из-за того, что жители деревни Хигатура не получили никакого предупреждения о надвигающейся опасности. В подобной ситуации единственным действенным способом защиты является районирование территорий по степени опасности в случае извержений и выделение высокоопасных зон, не подлежащих заселению. Но даже с такими исследованиями во многих странах мира дело обстоит плохо.
Защитные программы по районированию густонаселенных территорий могут оказать существенную помощь при планировании размещения поселений и их застройки. Но и в этом случае необходимо учитывать возможность возникновения непредвиденных обстоятельств. Можно с достаточной степенью надежности предсказать, что во время следующего извержения вулкана Эль-Тейде на острове Тенерифе, когда бы оно ни произошло, есть один шанс из трех, что деревни, расположенные к востоку от этого вулкана, будут покрыты слоем пепла толщиной более метра. Хотя сам по себе пепел не столь уж и опасен, он может затруднить эвакуацию, которая будет необходима, поскольку на следующих этапах извержения могут образоваться лавовые потоки, таящие гораздо большую опасность.
При прогнозировании извержений надо учитывать, что вулканы обычно извергаются неожиданно. В качестве примера можно назвать вулкан Катмай на Аляске. 6 июня 1912 г. произошло сильное извержение этого вулкана, и за один лишь день участок более 250 км2 был покрыт слоем пепла, толщина которого в среднем составляла 30 м. К счастью, это была незаселенная местность — лес и тундра. Но Катмай — это лишь один из вулканов в великом «Огненном кольце», протягивающемся по периферии Тихого океана. В пределах этого вулканического пояса только северная его часть, охватывающая Аляску и Камчатку, столь редко заселена. Вулканы подобного типа существуют и во многих других районах, причем извержения их могут быть значительно более сильными. Что смог бы сделать человек, если бы такое извержение, как на Катмае, произошло в Орегоне, Мексике, Чили, Новой Зеландии или Ост-Индии? А ведь там есть вулканы такого типа, они ждут своего часа,