Вулканы

Вулкан — это отверстие или трещина в поверхности земной коры, через которую выделяются расплавленные, твердые или газообразные вещества. Главные продукты извержения — расплавленные или твердые минералы из группы силикатов и газы. Характер извергнутых продуктов сильно меняется в зависимости от физических условий и химического состава расплавленного вещества в недрах земной коры (магма). Вулканы существуют не только на Земле; например, недавно было установлено, что на Тритоне, самом большом из двух спутников Нептуна, вулканы извергают фонтаны азота.

Вулканическая активность существует не только на Земле. Крупнейший из известных вулканов, гора Олимп на Марсе, имеет высоту более 25 км.

Самая сейсмически активная зона на Земле — Огненное кольцо, пояс действующих вулканов, вокруг Тихого океана. Вулканы расположены на стыках тектонических плит, по краям континентов. Многие крупные города мира расположены в районах, где велика опасность землетрясений и извержений вулканов.

КУЗНИЦА ВУЛКАНА

Неудивительно, что вулканам, как и другим катастрофическим непредсказуемым явлениям, с древнейших времен приписывается сверхъестественная сила. Само слово «вулкан» произошло от названия острова Вулькано, Небольшого островка к северу от Сицилии. Там часто происходили извержения, поэтому римляне считали, что там находится кузница Вулкана — бога огня и оружейного мастера.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВУЛКАНОВ НА ПЛАНЕТЕ

В настоящее время на Земле существует более 1500 действующих вулканов. Обычно они располагаются недалеко от океанских берегов — большая часть вулканов на планете сосредоточена по краям континентов вокруг Тихого океана (Огненное кольцо). Существуют и исключения из этого правила — например, вулканы на Гавайских островах. Расположение вулканов зависит от глобальной тектоники — движения литосферных плит, твердых фрагментов толщиной от 10 до 80 км, составляющих верхний слой земной поверхности.

ГРАНИЦЫ ПЛИТ

Одни из этих плит расходятся в разные стороны, другие сближаются, третьи скользят друг вдоль друга. Вулканы обычно располагаются по границам плит, особенно там, где они сходятся или расходятся. На расходящихся (дивергентных) границах тектонические плиты растягиваются, становятся тоньше, в результате чего горячее полурасплавленное вещество мантии поднимается по трещинам вверх и плавится окончательно, образуя магму. Магма может прорвать плиты и выплеснуться на поверхность сразу в нескольких местах, при этом возникают такие вулканы, как Килиманджаро, гора Кения и Ол-Доиньо-Ленгаи, расположенные вдоль Восточно-Африканской зоны разломов.

ВУЛКАНЫ СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИХ ХРЕБТОВ

Там, где плиты расходятся особенно быстро, земная кора становится такой тонкой, что трескается на большом протяжении, и вдоль трещины по всей ее длине возникает непрерывная цепочка действующих вулканов. В этом процессе образуются срединно-океанические хребты, например, Срединно-Атлантический хребет, от острова Ян-Майен к востоку от Гренландии до острова Буве в Южной Атлантике. Вдоль всего хребта то и дело возникают небольшие извержения. Обычно они происходят в трещинах длиной до 15 км или в изолированных вулканах, расположенных в рифтовой зоне посередине хребта.

ИЗВЕРЖЕНИЯ В ИСЛАНДИИ

На острове Исландия, расположенном посреди Атлантического океана, там, где срединно-океанический хребет выходит на поверхность, почти вся изверженная магма, или лава, имеет жидкий характер. Но объем истекающей лавы чрезвычайно велик, потому что в этом месте под хребтом располагается восходящий тепловой поток из мантии (так называемая горячая зона). В 1783—1784 годах при извержении из трещины Лаки произошло самое длинное в истории излияние лавы — лавовый поток удалился на 70 км от места зарождения. Сопровождающие выбросы серосодержащих газов привели к изменениям климата, и в последующие годы зимы на северо-западе Европы были необычайно суровыми. В Исландии погибли сельскохозяйственные посевы и скот, начался страшный голод. От голода и болезней умерло около 25% населения Исландии.

ГОРЯЧИЕ ЗОНЫ

Центры вулканической активности нередко находятся вблизи «горячих зон» посреди тектонических плит. Одна из таких зон — Гавайские острова, расположенные в середине Тихоокеанской плиты. Почти все извержения, связанные с горячими зонами, имеют умеренную силу, но тянутся чрезвычайно долго. Например, извержение вулкана Пууоо на гавайском острове Килауэа длилось 16 лет. Лава была очень жидкой и поэтому покрыла огромные площади.

ВУЛКАНЫ В ЗОНАХ СУБДУКЦИИ

Гораздо более сильными и опустошительными бывают извержения вулканов, возникающие вдоль конвергентных границ, где тектонические плиты сходятся. Самые вулканически активные конвергентные границы располагаются там, где океанические плиты поддвигаются под континентальные (зоны субдукции). Именно это происходит в Тихоокеанском Огненном кольце. В этих районах магма вследствие своего химического состава более густая, чем магма на дивергентных границах. Поэтому вязкая лава часто застывает под землей, образуя в каналах и трещинах твердые пробки. Лава, запертая под такой пробкой, продолжает выделять пузыри газа, давление в ней нарастает и в конце концов становится таким высоким, что лавовая затычка вылетает, как пробка из бутылки шампанского. Иногда эта пробка разрушается под действием землетрясения, и начинается извержение вулкана.

ГОРА СЕНТ-ХЕЛЕНС

21 марта 1980 года, после 123 лет бездействия, вокруг горы Сент-Хеленс в штате Вашингтон начались землетрясения. На северном склоне появился купол из магмы, запертой в жерле вулкана. Он рос со скоростью 1,5 м в день. Затем 18 мая 1980 года землетрясение силой 5,1 балла привело к тому, что этот купол сорвался и заскользил вниз по склону. Давление, сдерживавшее лежащую под ним магму, исчезло. Последовал грандиозный обвал с камнепадом, сопровождаемый сильными выбросами пемзы и пепла. Вниз по склону вулкана ринулось не менее 17 пирокластических выбросов — облаков пепла, камней и газа с температурой более 1500 °С. Скорость потоков превышала 100 км в час. Мощный взрыв снес вершину горы высотой более 400 м.

ЧЕМ ОПАСНЫ ВУЛКАНЫ

Опасности, которые несут в себе вулканы, очень многообразны. Извержения вулканов разрушают дома, сжигают посевы, уничтожают скот и убивают людей. Однако плодородные почвы, удобренные вулканическим пеплом, снова и снова привлекают людей, и они упорно заселяют склоны вулканов. Например, чрезвычайно густонаселенные склоны вулкана Суфриер на карибском острове Монтсеррат были полностью опустошены извержением вулкана в 1997 году.

ПИРОКЛАСТИЧЕСКИЕ ВЫБРОСЫ

Самым грозным фактором извержений являются пирокластические выбросы, состоящие из раскаленного удушающего пепла, ядовитых газов и огромных летящих камней. Разлетаясь со скоростью до 300 км в час, они могут окутывать площади в много квадратных километров. Самый известный в истории пирокластический выброс произошел при извержении Везувия на юге Италии в 79 году. Под лавиной раскаленного пепла и ядовитых газов погибло множество жителей городов Помпеи и Геркуланум.

ВУЛКАНИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

С крупными вулканическими извержениями связана еще одна проблема. Они выбрасывают в атмосферу такое количество вещества, что этим оказывают влияние на климат. Около 74 000 лет назад извержение вулкана Тоба на Суматре выбросило в воздух столько вулканического материала, что химический состав атмосферы изменился и на Земле наступило похолодание.

ОБЛАКА ПЕПЛА, ГРЯЗЕВЫЕ ПОТОКИ И НАВОДНЕНИЯ

Не менее опасны могут быть побочные действия вулканических извержений. В 1985 году облако раскаленного пепла из небольшого вулкана Невадо-дель-Руис в Колумбии растопило снег и лед вокруг вершины. Потоки талой воды, смешанной с пеплом, хлынули по склонам горы, разрушили небольшой городок и уничтожили более 20 000 человек. Извержение вулкана Гримсвётн в Исландии в 1996 году привело к колоссальному наводнению (они называются «йёкюльхауп»), при котором вода низвергалась со скоростью 50 000 кубометров в секунду.

ЧЕМ ПОЛЕЗНЫ ВУЛКАНЫ

Вулканическая активность не всегда приносит вред. В Исландии геотермальное тепло, выделяемое подземной магмой, используется для выработки электричества и для обогрева теплиц, где выращиваются продукты питания, которые в противном случае пришлось бы импортировать. Почвы, образующиеся при выветривании лавы, очень богаты минеральными веществами и при возделывании бывают чрезвычайно плодородны.

ПРЕДСКАЗАНИЕ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Чтобы избежать катастроф, очень важно научиться предсказывать время извержения вулканов и предполагаемую силу извержения. Хотя часто нетрудно распознать ранние предупреждающие признаки надвигающегося извержения, ученые пока что не могут точно предугадать, когда именно начнется извержение и в каком направлении хлынет лава и полетит пепел. Извержение вулканов зависит от многих геологических факторов, многие из которых еще не до конца понятны или не поддаются наблюдениям. Непрерывное слежение за сейсмической активностью и за вулканическими газами помогают расшифровать первые предупреждающие знаки, однако, по-видимому, точное предсказание вулканических извержений станет возможным лишь в отдаленном будущем.

Сейсмическая активность дала предупреждение о извержении вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Почти все население близлежащих районов было эвакуировано, число жертв оказалось сравнительно невелико — и все-таки 57 человек погибли.

В 79 году н.э. при извержении вулкана Везувий было выброшено огромное облако горячего пепла и газа, которое погребло под собой древнеримский город Помпеи. Сгоревшие тела оставили полости в пепле. Впоследствии эти полости были залиты цементом.