3.3.3 Извержение вулканов
Извержение вулканов
Совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в земной коре и на ее поверхности называется вулканизмом. Магма - это расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Достигая земной поверхности, магма изливается в виде лавы.
Принято считать, что верхняя часть мантии находится в состоянии, близком к расплавленному, поэтому даже незначительные изменения давления (например, при раздвижении тектонических плит) приводит к полному ее расплавлению. Расплавленная порода (магма), будучи более легкой, чем окружающие породы, медленно поднимается к поверхности. Чаще это происходит по разлома земной коры. Второй причиной, вызывающей извержения, является наличие радиоактивных источников. Немногочисленные материковые вулканы, расположенные вдали от границ литосферных плит, вызваны как раз такими локальными источниками радиоактивной теплоты или горячими точками в мантии.
Вулканы разделяются на действующие, уснувшие и потухшие. К уснувшим относятся вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения. Потухшие - это различные вулканы без какой-либо вулканической активности. Действующими считаю вулканы, извержения которых происходили на памяти людей. В вулканологии – науке о вулканических процессах – известно правило, полученное на основании наблюдений за многими десятками вулканов: при своем пробуждении вулкан должен проявить мощь, пропорциональную длительности предшествующей стадии покоя. Примером может служить Везувий (Италия), считавшийся потухшим до катастрофы, вызвавшей гибель Помпей. В 1888 г. ожил Вулкан Бандай-Сан в Японии, уничтоживший 11 деревень; в 1951 г. 5000 человек стали жертвами вулкана Левингтон . в Новой Гвинее. Наконец, в 1956 г. произошло самое сильное извержение ХХ в. – взрыв считавшегося потухшим вулкана Безымянного на Камчатке.
Рис. 1. Строение вулкана.
Современные вулканы сосредоточены на Земле вдоль определенных зон (поясов), характеризующихся высокой тектонической активностью.
Наиболее крупным на нашей планете является Тихоокеанское огненное кольцо, где находится 526 вулканов. Из них 328 извергалось в историческое время. На нашей территории в Тихоокеанском кольце входят вулканы Курильских островов (140) и полуострова Камчатка (28).
Второй крупный вулканический пояс протягивается через Срединоземноморье, Иранское плоскогорье к Зондскому архипелагу (Индонезия). В этом архипелаге 63 вулкана, из них 37 действующих.
Третий крупный вулканический пояс протягивается вдоль Атлантического океана. Здесь насчитывается 69 вулканов, из них 39 извергалось в историческое время. Наибольшее число вулканов на о. Исландия (40, 27 – действующих).
Четвертый пояс занимает Восточную Африку (40 вулканов, из них 16 действующих).
За пределами этих четырех вулканических поясов вулканы на материках почти не встречаются. Но в океанах картина совершенно иная. На дне всех без исключения океанов имеется огромное число крупных вулканических построек. Особенно много их обнаружено на дне Тихого окекана.
Чаще всего извержения вулканов начинается выбросом из кратера столба черного дыма или пепла высотой до 5 км, который быстро расплывается в воздухе в виде огромной тучи; на склонах и на кратере появляются трещины, через которые выделяются удушливые газы или горячая вода.
Вслед за этим обычно начинается ливневой грозовой дождь. Одновременно из кратера выбрасываются крупные и мелкие раскаленные обломки горных пород, из туч выпадает пепел, который покрывает склоны вулкана и окрестности.
При извержениях чаще всего наблюдаются: деформация и сотрясение земной поверхности; выброс, выпадение продуктов извержения; движение лавы, грязевых и каменных потоков, гравитационное смещение горных пород.
Извержения вулканов бывают длительными и кратковременными.
Продукты извержения (газообразные, жидкие, твердые) выбрасываются на высоту 1-5 км (часто до 50 км и выше) и переносятся на большие расстояния.
Замечена взаимосвязь между вулканической деятельностью и землетрясениями. Основой прогноза извержения являются сейсмические толчки, характеризующие начало извержения.
Для характеристики силы извержения П.Хейдервари предложил вычислять новую величину – магнитуду извержения, которая пропорциональна выделившейся энергии. Энергию вулканического извержения, по мнению П.Хейдервари, целесообразно определять атомно-бомбовым эквивалентом, т.е. числом атомных бомб, могущих дать соответствующую энергию при взрыве. Энергия одной атомной бомбы принята 8.4 1018 Дж. Оказалось, что самое сильное извержение ХХ в. – взрыв считавшегося потухшим вулкана Безымянного на Камчатке эквивалентно 4 атомных бомб.
Основные опасности.
Концентрация вулканического пепла бывает настолько большой, что возникает темнота, подобная ночной. Объем излившейся лавы достигает десятков км3. Известно извержение Везувия (Италия) в августе 79 г., в результате которого погиб г. Помпеи. Толщина вулканического пепла составила 8 м. Со времен разрушения Помпей и до XVII в. насчитывается восемь извержений вулкана Везувия, не отличавшихся большой силой. В 1631 г. произошло сильное извержение и лавовый поток залил всю окрестность, разрушив несколько деревень. Следующее сильное извержение произошло в 1794 г., которое разрушило 18-тысячный г. Тель-дель-Греко. Почти все жители города погибли в огненном потоке.
В атмосферу при извержениях выбрасывается большое количество паров и газов, что приводит к химическому загрязнению атмосферы.
Раскаленная лава приводит к тепловому загрязнению окружающей среды с потенциальной опасностью образования крупномасштабных пожаров.
Нередко в кратерах в период покоя образуются озера, тогда в период извержения водогрязевые потоки представляют основную опасность, даже большую, чем потоки лавы (из-за больших скоростей перемещения по склонам).
Другие опасности - лавовые фонтаны, раскаленные газы, вулканические бомбы.
Взрывы вулканов могут инициировать оползни, обвалы, лавины, а на морях и океанах - цунами.
О невероятной силе вулканических катастроф можно судить по двум грандиозным извержениям, происшедшим в XIX в. на Зондском архипелаге.
В 1815 г. на острове Сумбара в Индонезии произошло грандиозное извержение вулкана Тамбора (атомный эквивалент 200 000, повторяемость – один раз в 1500-2000 лет, магнитуда извержения – 10.1). Пробуждение вулкана началось в 1812 г. В апреле 1815 г. произошел первый мощный взрыв. В последующем было еще три взрыва гигантской силы. Высота горы первоначально была 4000 м. После извержения она уменьшилась до 2850 м. Около 100 км3 горных пород было обращено в пыль и выброшено в атмосферу. На месте исчезнувшей вершины возник кратер размером 6х6.5 км и глубиной 700 м. Кальдера (отрицательная форма рельефа вулканического происхождения) вулкана Тамбора погубила 92000 человек.
Другая гигантская катастрофа произошла в Зондском архипелаге в 1883 г.: взорвался вулкан Кракатау, молчавший более 200 лет (атомный эквивалент 20 000, повторяемость – один раз в 200 лет, магнитуда извержения – 9.5). В течение нескольких месяцев до самой катастрофы в вулкане отмечались отдельные взрывы. Перед катастрофой были замечены столбы пепла 27-33 км высотой. Отмечено первой цунами, вероятно, вызванное обрушением кратера. В период основного взрыва газы, пепел и обломки пород были подняты на высоту 70-80 км и рассеялись по площади около 1 млн. км2.
Вызванные чудовищным взрывом волны до 30 м в высоту обрушились на острова. Все население островов Себеси и Серами было погреблено. При следующем взрыве (почти такой же мощности) цунами не было. По официальным данным число погибших равнялось приблизительно 40000 человек.
Волна цунами, вызванная взрывом Кракатау, обошла всю планету.
Грохот от взрыва Кракатау слышался на огромном расстоянии. От взрывной волны в Байдензорге на острове Ява в 150 км от вулкана, удар был такой силы, что окна и двери во многих домах были сорваны с петель, а со стен обвалилась штукатурка. Грохот извержения был слышен в городе Манила, отстоящем от Кракатау на 2000 км, и на Мадагаскаре в 4775 км от вулкана. Воздушная волна обошла земной шар трижды, что было доказано барометрическими наблюдениями в разных местах.
Уже по истечении трех месяцев в Европе прошел дождь из пыли и словно снегом покрыл землю.
В самом сильном извержение ХХ в. – взрыве считавшегося потухшим вулкана Безымянного на Камчатке (атомный эквивалент 4, повторяемость – один раз в 50 лет, магнитуда извержения – 9.0). Миллионы тонн раскаленной лавы были подняты на высоту до 45 км. Извержение вулкана произошло в безлюдной местности. Самая крупная вулканическая катастрофа ХХ в. не унесла ни одной жизни.
Более подробно о вулканических катастрофах можно найти в книге Резанова И.А. “Великие катастрофы в истории Земли” М.: “Наука”. 1980.
Защита.
Профилактические мероприятия состоят в изменении характера землепользования, строительстве дамб, отводящих потоки лавы, в бомбардировке лавового потока для перемешивания лавы с землей и превращения ее в менее жидкую и др.